BRPI0713541A2

BRPI0713541A2 - Sistema eólico para converter energia através de uma turbina de eixo vertical acionada por meio de pipas e método para produzir energia elétrica através de tal sistema

Info

Publication number: BRPI0713541A2
Application number: BRPI0713541-6A
Authority: BR
Inventors: Massimo Ippolito
Original assignee: Massimo Ippolito; Franco Taddei
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2012-04-17
Also published as: JP5500677B2; WO2008004261A1; US20100013225A1; HUE026375T2; EP2642117A3; PT2642117E; JP5705298B2; RU2436992C2; CA2656740A1; ES2522293T3; PL2035697T3; CN101484694B; NZ573923A; ES2670016T3; CN101484694A; JP2014051991A; PL2642117T3; PT2035697E; EP2035697A1; US8134249B2

Abstract

SISTEMA EóLICO PARA CONVERTER ENERGIA ATRAVéS DE UMA TURBINA DE EIXO VERTICAL ACIONADA POR MEIO DE PIPAS E MéTODO PARA PRODUZIR ENERGIA ELéTRICA ATRAVéS DE TAL SISTEMA. A presente invenção refere-se a um sistema eólico para converter energia, compreendendo pelo menos uma pipa (1) que pode ser acionada a partir do solo imersa em pelo menos uma corrente eólica W e uma turbina eólica de eixo vertical (2), posicionada, ao nível do solo, cada turbina eólica (2) sendo equipada com pelo menos um braço (3) conectado através de dois cabos (4) à pipa (1), tal pipa (1) sendo adaptada para ser acionada através da turbina (2) para girar o braço (3) e converter energia eólica em energia elétrica através de pelo menos um sistema do gerador/motor (15a, 15b) operando como gerador que cooperando com a turbina (2), os cabos (4) sendo tanto adaptados para transmitir energia mecânica a partir de e para as pipas (1), quanto para controlar a trajetória de voo das pipas (1). Um método para produzir energia elétrica através de tal sistema é também descrito.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA EÓLICO PARA CONVERTER ENERGIA ATRAVÉS DE UMA TURBINA DE EIXO VERTICAL ACIONADA POR MEIO DE PIPAS E MÉTODO PARA PRODUZIR ENERGIA ELÉTRICA ATRAVÉS DE TAL SISTEMA".

A presente invenção refere-se a um sistema eólico para conver- ter energia através de uma turbina de eixo vertical acionada por meio de per- fis alados de potência (designados genericamente como "pipas"). A presente invenção refere-se adicionalmente a um processo para produzir energia elé- trica através de tal sistema.

No passado, o problema de produzir energia com baixos custos pelo aproveitamento de fontes de energia renováveis já foi tratado; particu- larmente, em algumas patentes anteriores mencionadas a seguir, processos de conversão de energia eólica têm sido propostos, juntamente com diver- sos dispositivos que subtraem energia eólica do vento por meio de pipas.

Particularmente, a US-A-4.124.182 descreve um dispositivo e- quipado com "parakites" (ou "pára-quedas modificados") para capturar ener- gia eólica e convertê-la no movimento giratório de um eixo que aciona um gerador. Este dispositivo é caracterizado por um par de "trens de parakites" nos quais todas as pipas são arranjadas em série. Cada trem é equipado com um cabo de força. Tais cabos não são longos o suficiente para permitir aos trens de parakites alcançar alturas nas quais sopram ventos mais fortes e mais uniformes com relação àqueles que sopram no nível de superfície terrestre. Cada trem é restringido por meio do cabo de força correspondente a um tambor ou um guincho cuja direção de rotação pode ser alternada a fim de rebobinar os cabos, ou permitir seus desenrolamentos por causa do efei- to de tração de corrente de vento. Cada trem de parakites é equipado com um segundo cabo, chamado "cabo de cobertura", conectado a cada pipa de trem e através do qual é possível fazer seletivamente os parakites perderem força para tornar o procedimento de rebobinamento mais fácil. Por meio de um redutor o movimento giratório de cada guincho é transferido para um ge- rador que, quando acionado, produz eletricidade. Existe um único sistema de polias que, por meio de embreagens e engrenagens giratórias, torna um trem de parakites recuperado enquanto o outro trem ascende. A energia eólica capturada é então convertida em energia mecânica, a qual é imediatamente usada de forma parcial para recuperar o trem de parakites cuja cobertura tenha sido fechada, e convertida parcialmente em energia elétrica. Por meio de um balão aerostático restringido a cada trem e inflado e esvaziado em cada ciclo de operação, os parakites são retidos em uma altura desejada e as coberturas são retidas com uma orientação fixada.

A CN-A-1.052.723 descreve um gerador eólico equipado com um par de pipas através do qual a tração exercida por correntes de vento é convertida, por meio de cabos de alta resistência, na rotação de um tambor colocado ao nível do solo. O guincho aciona um motor hidráulico através do qual ocorre produção de corrente.

A GB-A-2.317.422 descreve um dispositivo equipado com múlti- plas pipas que, por causa do efeito de ação de vento, giram um eixo vertical conectado a um gerador para produzir corrente. As pipas são empurradas pelo vento se deslocando em um caminho circular no plano horizontal. Cada pipa é equipada com um dispositivo capaz de modificar o ângulo inicial de vento a fim de garantir continuidade de voo.

A US-A-6.072.245 descreve um dispositivo para explorar ener- gia eólica composto de múltiplas pipas conectadas aos cabos formando um laço. As pipas são acionadas a fim de alternar um caminho ascendente com um caminho descendente, determinando um movimento de anel giratório sempre ao longo da mesma direção. Cada pipa é conectada a um cabo de força para transmitir energia mecânica e a um sistema de cabos de aciona- mento para ajustar o ângulo inicial de vento de cada pipa. O cabo de força gera a rotação de polias através da qual ocorre produção de eletricidade. Os cabos de acionamento são usados a fim de fazer cada pipa assumir uma posição que, no seu caminho ascendente, permite à pipa ser puxada para cima pelo vento, e uma segunda posição no seu caminho descendente de maneira que a pipa seja submetida a um impulso de vento de abaixar.

A US-A-6.254.034 descreve um dispositivo equipado com uma pipa ("avião amarrado") empurrado por correntes de vento em uma velocida- de controlada, a fim de explorar a energia eólica. A pipa é conectada por meio de um cabo a um guincho que aciona um gerador para produzir ener- gia elétrica. Embarcado na pipa é montado um sistema de acionamento que detecta e modifica o ângulo inicial de vento e modifica a área frontal de vento capturado. Tal sistema é controlado da terra por um operador, o qual lê da- dos de exibição transmitidos por sensores adequados, ou automaticamente por meio de um sistema de controle remoto. A pipa é acionada a fim de as- cender na direção do vento com um ângulo inicial alto. Depois de ter finali- zado a ascensão, o ângulo inicial é reduzido e a pipa plana a fim de ficar contra o vento. A pipa é recuperada, plana de novo contra o vento e o ciclo é repetido.

A NL-A-1017171C descreve um dispositivo similar ao dispositivo descrito anteriormente no qual, entretanto, o modo de acionamento manual não é fornecido e no qual a recuperação de pipa ocorre ao inclinar a pipa como uma bandeira, a fim de minimizar o impulso de vento durante o rebo- binamento dos cabos.

A US-A-6.523.781 descreve um dispositivo composto de uma pipa ("pipa de aerofólio") por meio da qual a energia eólica pode ser captu- rada, tendo uma borda de entrada, uma borda de saída e duas bordas Iate- rais. Tal pipa é acionada por meio de um mecanismo suportado pela própria pipa. Este dispositivo é equipado com cabos conectados às bordas de pipa e a pipa é acionada pela modificação, por meio destes cabos, do ângulo de arfada. O mecanismo de acionamento é suprido através de cabos elétricos colocados dentro de um cabo de força que conecta a pipa a um guincho que aciona um gerador para produzir eletricidade. A pipa ascende empurrada pelo vento explorando a força de elevação e se deslocando em um caminho que é quase perpendicular à direção de velocidade de vento. Depois de ter finalizada a ascensão, a pipa é recuperada e depois acionada a fim de cap- turar de novo o vento.

A US-A-2005046197 descreve um dispositivo equipado com uma pipa para explorar a energia eólica que gera eletricidade pela atuação, por meio de cabos, de um guincho conectado a um gerador. A pipa é acio- nada por meio de cabos adicionais através dos quais o ângulo inicial de ven- to pode ser modificado. A pipa ascende com um ângulo inicial alto. Depois de ter finalizado a ascensão, o ângulo inicial é minimizado e a pipa é recupe- rada de maneira que o ciclo se inicia novamente.

Como pode ser notado pela análise da técnica anterior existen- te, os sistemas eólicos conhecidos equipados com pipas têm os seguintes recursos comuns:

- as pipas são equipadas tanto com cabos de força quanto com cabos de acionamento: isto significa que a carga de cabos por meio de que eletricidade é produzida não é transmitida para mecanismos de guia de pipa, mas para outros componentes do sistema eólico, através de cabos usados adequadamente para executar tal função. A falta de uso de cabos de força para acionar as pipas torna a estrutura de sistema eólico complicada, com todas as seguintes desvantagens:

- as pipas são acionadas por meio de mecanismos que são ins- talados diretamente nas pipas ou por meio de pelo menos quatro cabos auxi- liares (acionamento). Desenrolamento e rebobinamento destes cabos ocor- rem por meio de guinchos usados somente para tal propósito, colocados ao nível do solo ou suspensos da terra (isto é suportados pelas pipas propria- mente ditas). No caso de uso de cabos de acionamento, a colocação de guinchos ao nível do solo permite não consumir parte da energia subtraída das correntes de vento para substituir o peso dos mecanismos de aciona- mento propriamente ditos;

- as pipas são acionadas a fim de gerar eletricidade ao ascender através da exploração da força de arrasto (isto é, a componente de impulso de vento paralelo à velocidade do vento). Tal etapa é seguida pela recupera- ção de pipas ao inclinar a pipa como uma bandeira, a fim de minimizar o e- feito de frenagem. Em um número limitado de sistemas eólicos, entretanto, tem sido explorada a força de elevação (isto é, a componente de impulso de vento perpendicular à velocidade do vento) além da força de arrasto a fim de elevar as pipas. A vantagem que deriva do uso deste último modo de acio- namento com relação ao modo anterior consiste em que, a fim de produzir eletricidade, não somente a resistência de pipa, mas também a elevação de pipa é explorada. De qualquer maneira, em ambos os modos, o ciclo de ope- ração intermitente (alternar entre uma etapa de ascendência e uma etapa de recuperação) implica em que o efeito de arrasto de pipas através do qual a produção de eletricidade ocorre está presente somente durante metade do caminho de deslocamento das pipas (ele de fato está ausente durante a re- cuperação);

- a conversão de energia ocorre ao impor, através dos cabos de força, a rotação de guinchos conectados aos geradores, possivelmente pela interposição de redutores. Isto não permite produzir energia com continuida- de durante um ciclo de operação uma vez que a recuperação de pipa ocorre pela atuação de tais guinchos por meio de motores. Em um modo como es- te, a geração de eletricidade é interrompida, juntamente com o consumo de parte da energia produzida anteriormente. A entrega de corrente contínua aos usuários externos torna-se possível por meio do uso de acumuladores;

- atenção tem sido focalizada exclusivamente na produção de eletricidade através de um processo cíclico. A escolha do caminho ao longo do qual as pipas voando se deslocam a fim de maximizar a taxa de energia convertida é quase que completamente negligenciada;

- problemas relacionados ao sistema de controle de uma pipa ou de um trem composto de muitas pipas conectadas em série são tratados detalhadamente em um número extremamente limitado de projetos e pes- quisas. Isto é também por causa do fato de que pesquisas atuais estão foca- lizadas principalmente em aumentar produtividade de sistemas já existentes em vez de no desenvolvimento de novos sistemas de produção de energia.

A fim de resolver parcialmente os problemas citados anterior- mente, a EP-A-1 672 214, no nome de Sequoia Automation S.R.L., em vez disso descreve um sistema para converter a energia cinética de correntes de vento em energia elétrica através do controle preditivo e adaptativo do voo de pipas conectadas a um sistema do tipo "carrossel" usando uma turbina de eixo vertical.

O objetivo da presente invenção é resolver os problemas de técnica anterior indicados anteriormente pelo fornecimento de um sistema eólico para converter energia por meio de pipas no qual conversão de ener- gia ocorra através de pelo menos um gerador acionado pela rotação de bra- ços de uma turbina de eixo vertical e no qual cada braço seja conectado por meio de um único par de cabos a pelo menos uma pipa que, empurrada pelo vento e acionada adequadamente, gera no nível de turbina um momento de torção devido a que os braços serem girados.

Um outro objetivo da presente invenção é fornecer um sistema eólico no qual as pipas que compõem o sistema eólico sejam acionadas por meio dos mesmos cabos através dos quais energia é transferida para os braços de turbina de eixo vertical.

Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer um sis- tema eólico no qual as pipas sejam acionadas por meio de um sistema de controle inteligente que acione motores conectados a guinchos, possivel- mente pela interposição de redutores, colocados ao nível do solo e cuja fun- ção consista tanto em acionar as pipas pelo desenrolamento e rebobinamen- to dos cabos enrolados em volta deles quanto em suportar a carga de cabo para converter energia.

Um outro objetivo da presente invenção é fornecer um sistema eólico no qual as pipas sejam acionadas por meio de sistema de controle inteligente que, em cada ciclo de operação, faz as pipas executarem o cami- nho ideal a fim de otimizar a energia eólica que pode ser subtraída do vento.

Além disso, um objetivo da presente invenção é fornecer um sistema eólico no qual as pipas sejam acionadas a fim de permitir converter a energia eólica ao explorar principalmente a força de elevação e a fim de executar um caminho durante o qual o efeito de arrasto está presente quase que na extensão total do ciclo de operação.

Além disso, um objetivo da presente invenção é fornecer um processo para produzir energia elétrica por meio de um sistema eólico de acordo com a presente invenção que possa ser acionado de forma mais efi- ciente com relação ao que é proposto pela técnica anterior.

Os indicados anteriormente e outros objetivos e vantagens da invenção, tal como aparecerão a partir da descrição a seguir, são obtidos com um sistema eólico para converter energia através de uma turbina de eixo vertical acionada por meio de pipas de acordo com a reivindicação 1.

Além disso, os indicados anteriormente e outros objetivos e van- tagens da invenção são obtidos com um processo para produzir energia elé- trica por meio de um sistema de acordo com a presente invenção de acordo com a reivindicação 79.

A presente invenção será mais bem descrita por meio de algu- mas modalidades preferidas da mesma, fornecidas como um exemplo não D limitativo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

- A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de uma modalida- de preferida do sistema eólico de acordo com a presente invenção;

- A figura 2 mostra uma vista ampliada em perspectiva do siste- ma eólico da figura 1 ;

- A figura 3 mostra uma vista em perspectiva de uma variação preferida do sistema eólico de acordo com a presente invenção;

- A figura 4 mostra uma vista ampliada em perspectiva de um componente do sistema eólico da figura 3;

- A figura 5 mostra uma vista lateral do componente da figura 4;

- A figura 6 mostra uma vista superior do componente das figu- ras 3 e 4;

- A figura 7 mostra uma vista em perspectiva de uma modalida- de preferida de um outro componente do sistema eólico de acordo com a presente invenção;

- A figura 8 mostra uma vista em perspectiva de uma modalida- de preferida de um outro componente do sistema eólico de acordo com a presente invenção;

- A figura 9 mostra uma vista esquemática lateral de uma varia- ção preferida do componente da figura 8;

- A figura 10 mostra uma vista ampliada em perspectiva de um componente do sistema eólico da figura 3;

- A figura 11 mostra uma vista ampliada em perspectiva de um componente da figura 10;

- A figura 12 mostra uma vista ampliada em perspectiva de um outro componente da figura 10;

- A figura 13 mostra uma vista esquemática de uma outra moda- Iidade preferida do componente da figura 12;

- A figura 14 mostra uma vista esquemática de uma outra moda- lidade preferida do componente da figura 12;

- A figura 15 mostra uma vista esquemática de uma outra moda- lidade preferida do componente da figura 12;

-A figura 16 mostra uma vista esquemática do sistema de acor- do com a presente invenção em algumas etapas de operação da mesma;

- A figura 17 mostra uma vista esquemática de uma superfície aerodinâmica estacionária imersa em uma corrente de vento e as forças re- lacionadas que são geradas; e

-A figura 18 mostra uma vista esquemática de uma superfície aerodinâmica livre de deslocamento ao longo da direção perpendicular à velocidade do vento e as forças relacionadas que são geradas.

Como pode ser visto com mais detalhes na descrição a seguir, em geral o sistema eólico de acordo com a presente invenção é composto de uma turbina de eixo vertical adaptada para converter em energia elétrica a energia eólica capturada por meio de uma corrente de vento, preferivel- mente no nível de troposfera (que se estende até cerca de 15 km a partir da superfície terrestre), por meio de pipas imersas em tal corrente e conectadas a braços de tais turbinas, cada uma de tais pipas sendo acionada por meio de guinchos servo-assistidos que são acionados de forma autônoma por um sistema de controle inteligente, distinguindo completamente em relação à técnica atual indicada anteriormente nos modos com os quais as pipas são acionadas para o caminho de deslocamento durante o voo de tais pipas a fim de maximizar a taxa de energia convertida e para a arquitetura de turbina com eixo vertical.

Com referência então às figuras, é possível notar que o sistema eólico para converter energia de acordo com a presente invenção compre- ende pelo menos uma pipa 1 imersa em uma corrente de vento W e conec- tada por meio de dois cabos 4 a pelo menos um braço 3 de uma turbina eóli- ca de eixo vertical 2 colocada ao nível do solo, tal pipa 1 sendo adaptada para ser acionada por meio da tal turbina 2 para girar o braço 3 ao qual ela é conectada e para executar a conversão de energia eólica em energia elétrica através de pelo menos um sistema gerador/motor 15a ou 15b operando co- mo gerador e cooperando com a turbina 2; os tais dois cabos 4 sendo, além disso, adaptados tanto para transmitir energia mecânica da pipa 1, e para ela, para acionar a turbina 2 quanto para controlar a trajetória de voo da pipa 1 propriamente dita.

Pode ser notado que a modalidade de exemplo do sistema eóli- co de acordo com a presente invenção mostrada nas figuras permite o uso de uma turbina eólica de eixo vertical 2 equipada com os dois braços 3 perto da extremidade de cada um à qual uma respectiva pipa 1 é conectada; en- tretanto, está completamente claro que as turbinas 2 com um número dife- rente dos braços 3 e das pipas 1 conectadas a eles podem ser usadas sem fugir do escopo da presente invenção. Particularmente, é possível permitir que, para cada braço 3 da turbina 2, uma pluralidade das pipas 1 seja co- nectada, mutuamente arranjadas em série (trem das pipas 1), a fim de so- mar seus puxamentos nos cabos 4. Cada trem das pipas 1 é conectado à turbina 2 por meio de um único sistema de cabos 4 e, portanto, o princípio de operação do dispositivo não depende da quantidade de pipas 1 conecta- das, em série. A vantagem que deriva do uso de muitas pipas 1 consiste em aumentar a superfície frontal de vento interceptada por tais pipas e conse- quentemente em aumentar o momento acionando a turbina 2 e a energia elétrica que pode ser gerada em cada ciclo de operação, tal como será des- crito a seguir com mais detalhes.

As pipas 1 são imersas nas correntes de vento a ser capturadas e são concretizadas por fibras de tecelagem comumente empregadas duran- te a fabricação de velas específicas para certas atividades de esportes, tais como, por exemplo, surfe e carrinhos. As pipas 1 podem ser completamente flexíveis ou semi-rígidas. Sua semi-rigidez é obtida por causa do uso de uma estrutura extremamente leve, por causa do efeito da qual a pipa pode assu- mir, por exemplo, uma forma similar a uma de asas rígidas. O recurso da semi-rigidez assegura um alto aperfeiçoamento de desempenhos por causa da maior facilidade de acionamento. Uma especificação fundamental que caracteriza as pipas é a área de superfície total. Devido a estudos aerodi- nâmicos recentes, pipas que estão disponíveis no mercado são capazes de satisfazer a certas necessidades em termos de controle e dirigibilidade. Ao acionar adequadamente uma pipa é possível modular a transferência de e- nergia do vento. Isto é fundamental uma vez que as pipas 1 devem ser guia- das de maneira que a tração exercida por meio de correntes de vento seja máxima e ao mesmo tempo não prejudique a rotação dos braços 3 da turbi- na 2. Junto a cada braço 3, as pipas 1 a saber devem ser acionadas a fim de produzir um momento no nível da turbina 2 que é sempre mantida na mesma direção de rotação ou é possivelmente cancelada, sem ser, portanto, oposta à geração de corrente. Tal resultado é alcançado ao modular adequadamen- te a transferência de energia do vento, tal como será visto depois com mais detalhes.

O sistema eólico de acordo com a presente invenção compre- ende adicionalmente um sistema de controle inteligente operando na turbina 2 através do qual o voo das pipas 1 é comandado automaticamente e um sistema de fornecimento cooperando com tal sistema de controle inteligente para gerenciar acumulação e entrega de energia elétrica.

O-sistema de controle inteligente coopera com um conjunto de sensores com suprimento autônomo colocados nas pipas 1 que enviam in- formação, preferivelmente em modo sem fio, para os componentes de solo do sistema inteligente propriamente dito. O sistema de controle inteligente integra estas partes de informação com outra informação chegando de um conjunto de sensores de solo (por exemplo, o valor de carga de cabo deter- minado pela leitura dos torques de motor mencionados a seguir) e executa processamentos para acionar automaticamente as pipas 1 durante a opera- ção de sistema eólico.

Com referência às figura 2 a 6, é possível notar que cada braço 3 da turbina eólica de eixo vertical 2 é suportado por um sistema de suporte 5a ou 5b. Na extremidade de cada braço 3, um dispositivo de recuperação 6 da pipa 1 é fornecido adicionalmente, integrado por um sistema 7 para recu- perar e expelir a pipa 1, semelhante a um mostrado na figura 7. Os cabos 4 se estendem ao longo de cada braço 3 na direção do centro da turbina 2 acionados por um sistema de transmissão equipado com pelo menos um sistema de tensionamento 8 dos cabos 4. Próximo ao centro da turbina 2, cada braço 3 é equipado com um sistema de acumulação de energia 9 para compensar variações de carga repentinas, um sistema de enrolar e desenro- lar 10 dos cabos 4 caracterizado por um par de primeiros guinchos 11 para acionar as pipas 1, e um sistema de armazenamento 12 para os cabos com- posto de um par de segundos guinchos 13. Cada segundo guincho 13 do sistema de armazenamento é equipado com um módulo de guiar 14 que for- ça o cabo 4 para um enrolamento ordenado no respectivo segundo guincho 13. A rotação dos braços 3 da turbina 2 aciona, pela interposição de reduto- res, os geradores/motores 15a ou 15b dependendo dos geradores de con- versão de energia.

As pipas 1 são acionadas pelo desenrolamento e rebobinamento dos cabos 4 nos seus respectivos primeiros guinchos 11. Os cabos 4 são então o elemento de conexão e transmissão da força entre as pipas 1 e os braços 3 da turbina 2. Quando as pipas 1 são elevadas pelo vento, elas de- terminam a rotação dos braços 3 da turbina 2 e, consequentemente, a con- versão de energia através dos geradores/motores 15a ou 15b dependendo dos geradores. Obviamente, o comprimento e o diâmetro de cada cabo 4 dependem das condições de vento e de segurança nas quais o cabo tem que operar. Os braços 3 também são usados durante a partida do sistema eólico a fim de tornar a ascensão da pipa 1 mais fácil. Na extremidade de cada braço 3, de fato, é fornecido um dispositivo de recuperação 6 que re- cupera a pipa 1 quando o sistema eólico não está operando. O lançamento da pipa 1 exige pelo menos a presença de uma brisa leve ao nível do solo. Se o vento for escasso em alturas baixas, os geradores/motores 15a ou 15b são acionados dependendo dos motores para girar os braços 3, os quais convertem o torque motriz na brisa que permite às pipas 1 ascenderem.

A estrutura de cada braço 3 pode ser, por exemplo, como uma grade, semelhante às instalações de elevação comuns (os "guindastes") u- sadas no setor de construção. Tal estrutura de fato satisfaz a exigência de leveza necessária a fim de otimizar a conversão de energia.

Próximo ao centro da turbina 2 os braços 3 são presos a um eixo giratório 16 relativamente com relação à parte fixada da turbina 2 e fa- zendo interface com esta última parte por meio de uma série de corpos gi- rantes.

O número de braços 3 com que a turbina eólica 2 deve ser equi- pada depende da potência que tem que ser entregue.

O sistema de suporte 5a ou 5b dos braços 3 é o componente da turbina 2 que contribui para suportar o peso de cada braço 3 e o puxamento dos cabos 4 a fim de evitar que esforços dentro da estrutura produzam tais deformações tais como para prejudicar a operação de sistema eólico.

A fim de concretizar o sistema de suporte 5a ou 5b, preferivel- mente dois arranjos podem ser adotados. O primeiro arranjo 5a mostrado na figura 2 consiste em suportar os braços 3 da turbina 2 pelo uso de um pri- meiro e um segundo sistema de tirantes. O primeiro sistema é composto dos primeiros tirantes 17 restringidos em uma de suas extremidades aos braços, na outra extremidade dos mesmos a uma única estrutura vertical 18 coloca- da no centro da turbina 2 e girando com os braços 3. O segundo sistema é colocado no plano de rotação da turbina 2 e é composto dos segundos tiran- tes 19 restringido em uma extremidade aos braços 3, na outra extremidade ao eixo giratório central 16 ao qual os braços 3 são conectados. Enquanto o primeiro sistema de tirantes suporta o peso dos braços 3, o segundo sistema contribui para agir contra o puxamento dos cabos 4 durante a operação de sistema eólico. Os conhecimentos técnicos necessários para implementar tal arranjo são os mesmos conhecimentos usados para concretizar as estrutu- ras tensionadas.

O segundo arranjo 5b, semelhante ao arranjo mostrado nas figu- ras 3 e 4, consiste em apoiar os braços 3 da turbina 2 sobre o solo por meio dos carros transportadores amortecidos 20 que operam como suporte elásti- co. Cada sistema de suporte 5b de acordo com o segundo arranjo é, portan- to, equipado, por exemplo, com um par de rodas alinhadas 21, com eixos de rotação passando pelo centro de rotação da turbina 2 a fim de gerar exclusi- vãmente forças tangenciais durante a operação de sistema eólico. O interfa- ceamento entre o carro transportador 20 e o braço 3 da turbina 2 é executa- do por meio de dispositivo elástico feito, por exemplo, tal como uma mola acoplada em paralelo com um amortecedor 22. Se o segundo arranjo for adotado, a turbina 2 deve ser equipada com um sistema de suporte 5b pró- ximo de cada braço 3.

O dispositivo de recuperação 6 em vez disso é o componente da turbina eólica 2 usado para recuperar as pipas 1 em repouso. Cada disposi- tivo de recuperação 6 compreende pelo menos um tubo cilíndrico 6a coloca- do na extremidade do respectivo braço 3 e inclinado adequadamente a fim de minimizar a resistência oposta aos cabos 4 durante a operação de siste- ma eólico. Particularmente, supondo que a direção de rotação da turbina 2 seja sempre a mesma, cada dispositivo de recuperação 6 é inclinado para cima com relação ao plano horizontal (tal como mostrado, por exemplo, na figura 5), e com relação ao plano vertical de uma maneira tal como para a- companhar os cabos 4 na direção das pipas 1 (tal como mostrado, por e- xemplo, na figura 6). A borda de saída do tubo cilíndrico 6a do dispositivo de recuperação 6 é preferivelmente arredondada a fim de tornar a passagem da pipa 1 mais fácil durante a sua recuperação e lançamento. Preferivelmente, arranjado dentro de cada tubo cilíndrico 6a, o braço 3 é equipado com um sistema 7 para recuperar e expelir a pipa 1 e acompanhar os cabos 4. Obvi- amente, a turbina eólica 2 pode ser equipada com um dispositivo de recupe- ração 6 próximo a cada braço 3.

O sistema de recuperação e expulsão 7 das pipas 1 é o compo- nente da turbina eólica 2 através do qual a recuperação e lançamento da pipa 1 ocorrem respectivamente durante parada e partida do sistema eólico. Cada um destes sistemas de recuperação e expulsão 7 é equipado, por e- xemplo, com pelo menos um carro transportador 23 restringido aos dois tri- Ihos 24 que os força a deslizar dentro do tubo cilíndrico 6a correspondente do dispositivo de recuperação 6 e em paralelo com o eixo geométrico de tal dispositivo. Um par de polias 25 para liberar os cabos 4 para fora é montado no carro transportador 23. Tanto durante a operação de sistema eólico quan- to em repouso, o carro transportador 23 fica na sua extremidade de curso. Particularmente, sob condições de trabalho o carro transportador 23 fica na extremidade externa do dispositivo de recuperação 6; sob condições de re- pouso o carro transportador 23 fica a jusante do mesmo elemento. O carro transportador 23 é acionado, por exemplo, por pelo menos uma correia, pre- ferivelmente do tipo dentada, acionada por um motorredutor (não-mostrado). Tal arraste ocorre durante a partida e parada do sistema eólico para recupe- rar e expelir a pipa 1. Durante a recuperação da pipa 1, quando a pipa 1 está próxima do braço 3 da turbina 2, um dos dois cabos 4 é puxado a fim de in- clinar a pipa 1 arranjando-a em paralelo com o eixo geométrico do dispositi- vo de recuperação 6 e favorecendo a sua entrada em tal elemento. O motor- redutor conectado às correias dentadas hipotéticas é acionado e o carro transportador 23 desce para dentro do dispositivo de recuperação 6, permi- tindo a progressiva recuperação da pipa 1.

Durante a expulsão de uma pipa 1 ou de um trem das pipas 1, pode ser permitido acionar um dispositivo de impulso de vento artificial (não- mostrado) que, por exemplo, cria um fluxo de ar artificial que empurra a pipa 1 para fora. Também em tal caso, o carro transportador 23, puxado pelas correias, segue a pipa 1 no seu movimento dentro do dispositivo de recupe- ração 6. A turbina eólica 2 pode ser equipada com um sistema de recupera- ção e expulsão 7 da pipa 1 próximo a cada dispositivo de recuperação 6.

O sistema de transmissão é o componente da turbina 2 que guia os cabos 4 entre o dispositivo de recuperação 6 das pipas 1 e o sistema de acumulação de energia 9. Em uma modalidade preferida do mesmo mostra- da na figura 8, o sistema de transmissão compreende polias montadas nos braços 3 da turbina 2. As polias giram em volta de pinos e são inseridas en- tre duas faces conectadas próximas aos pinos e à cabeça. Cada braço 3 da turbina 1 é equipado com um sistema de transmissão no qual existem dois conjuntos de polias, um para cada cabo dos dois cabos 4 com os quais uma pipa 1 é acionada. Tais polias são arranjadas alternativamente com sua ca- beça orientada para cima e para baixo. Isto faz o cabo 4 parecer como as linhas tracejadas ao longo dos braços 3 da turbina 2. As polias em cada sis- tema de transmissão podem ser divididas em quatro categorias:

- as primeiras polias 25 montadas no deslizador do sistema de recuperação e expulsão da pipa 1;

- as segundas polias 26 presas e montadas diretamente nos braços 3 da turbina 2;

- as terceiras polias 27 fazendo parte dos sistemas de tensio- namento 8 dos cabos 4;

- as quartas polias 28 montadas nos deslizadores dos módulos de guiar 14 dos cabos 4 (uma para cada deslizador). A turbina eólica 2 pode ser equipada com um sistema de transmissão para cada braço 3 e o número total de polias que compõem um sistema de transmissão obviamente de- pende do comprimento dos braços 3.

O sistema de amortecimento e tensionamento 8 dos cabos 4 é o componente da turbina eólica 2 que mantém os cabos 4 tensionados ao lon- go dos braços 3 da turbina 2 também sob condições de repouso e contribui para amortecer variações de carga repentinas que os cabos 4 não são ca- pazes de absorver. Em uma modalidade possível do mesmo mostrada parti- cularmente na figura 8, o sistema de tensionamento 8 é composto de pelo menos um par das terceiras polias 27 conectadas a pelo menos um contra- peso amortecido 29 elevado do solo e capaz de transladar verticalmente res- tringido por um guia adequado. Em cada uma das duas terceiras polias 27 um dos dois cabos 4 é enrolado, com os quais uma única pipa 1 é acionada, de maneira que é a tensão dos cabos 4 que mantém o contrapeso 29 eleva- do. Por causa da força do efeito de gravidade, o contrapeso 29 tende a ar- rastar na direção da terra o par dos cabos 4 gerando uma carga adicional sobre o mesmo. O efeito é duplo uma vez que primeiramente os cabos 4 estão sempre retidos tensionados também quando o sistema eólico está em repouso; segundo, tais sistemas de tensionamento 8 contribuem para amor- tecer as variações de carga repentinas de uma certa quantidade.

Quando um curso de vento ocorre, o repentino aumento de car- ga é parcialmente amortecido pelo alongamento dos cabos 4 e parcialmente por levantar os contrapesos dos sistemas de tensionamento 8. Ao contrário, se a carga diminuir, os cabos 4 são contraídos e os contrapesos 29 são a- baixados, compensando parcialmente o possível atraso com que o sistema de controle inteligente intervém a fim de resolver a diminuição de tensão. É importante que o par das terceiras polias 27 de cada sistema de tensiona- mento 8 seja conectado a um único contrapeso 29. Se cada polia 27 for res- tringida a um contrapeso diferente, a dirigibilidade das pipas 1 pelo sistema de controle inteligente será prejudicada. A fim de acionar um trem das pipas 1, o sistema de controle opera de fato na diferença relativa dos comprimen- tos do par dos cabos 4. Se as polias 27 de cada sistema de tensionamento 8 fossem conectadas a diferentes contrapesos, tal diferença relativa não mais dependeria exclusivamente de qualquer sistema de controle inteligente, mas também do abaixamento de um contrapeso cooperando com um cabo 4 com relação a um outro contrapeso cooperando com o outro cabo 4 do mesmo par dos cabos 4.

Em uma modalidade alternativa do mesmo mostrada particular- mente na figura 9, o sistema de amortecimento e tensionamento 8 é equipa- do com pelo menos um dispositivo 30 compreendendo um par das quintas polias 31 restringidas na extremidade de uma haste 32 articulada próximo à outra extremidade da mesma ao braço 3 da turbina eólica 2. Tal haste 32 coopera com o braço 3 da turbina 2 pela interposição de dispositivo elástico, preferivelmente feito tal como pelo menos uma mola amortecida 33, compri- mida por causa do efeito de puxamento dos cabos 4. De forma similar ao que está descrito para o sistema 8 equipado com o contrapeso 29, esta vari- ação do sistema 8 mantém os cabos 4 tensionados e compensa variações de carga repentinas por causa do efeito do alongamento e compressão da mola 33. A turbina eólica 2 pode ser equipada com diversos sistemas de tensionamento 8 para cada braço 3 que dependem de seu comprimento.

Tal como pode ser notado a partir da figura 10, o sistema de acumulação de energia potencial gravitacional 9 é o componente da turbina 2 arranjado a montante dos braços 3 e a jusante do sistema de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4. A turbina pode ser equipada com um sistema de acumulação 9 próximo a cada braço 3. A função executada pelos sistemas de acumulação de energia 9 consiste na obtenção de uma reserva de ener- gia, compensando adicionalmente altas variações de carga, para as quais não é suficiente compensar por meio da elasticidade dos cabos 4 e dos sis- temas de tensionamento 8. Com referência particularmente à figura 11, é possível notar que, em uma modalidade preferida do mesmo, o sistema 9 é composto de pelo menos duas polias de redução 34a e 34b e de pelo menos um contrapeso 35 elevado do solo e capaz de transladar verticalmente, pre- ferivelmente restringido por guias adequados. Os cabos 4 com os quais a pipa 1 é acionada são enrolados em volta das tais polias 34a e 34b de ma- neira que é a tensão dos tais cabos 1 que mantém o contrapeso 35 elevado. Durante a operação de sistema eólico, o contrapeso 35 pode ser encontrado em uma posição incluída entre duas alturas limites. Particularmente, o con- trapeso 35 está na altura mínima (tal como mostrado, por exemplo, nas figu- ras 10, 11 e 12) se o puxamento do par dos cabos 4 for menor do que um valor limite dependendo do peso da massa do contrapeso 35 e do número de polias compondo o sistema de acumulação de energia 9. Ao contrário, o contrapeso 35 está em uma altura máxima se o puxamento dos cabos 4 for maior do que tal valor limite. O sistema de acumulação de energia 9, portan- to, tem somente-dois status estáveis: na altura mínima e na altura máxima. Todas as outras posições intermediárias são uma passagem entre um esta- do e o outro, dando energia se o contrapeso 35 ascender e acumulando e- nergia se o contrapeso 35 se elevar. As polias 34a e 34b do sistema de a- cumulação são arranjadas em dois níveis, um nível superior e um nível infe- rior. Próximo a cada nível, as polias 34a e 34b estão lado a lado e têm seus eixos de rotação perpendiculares ao braço 3 da turbina 2. As polias 34a no nível superior são restringidas ao braço 3 da turbina 2; as polias 34b no nível inferior são em vez disso restringidas ao contrapeso 35. Uma vez que cada pipa 1 é acionada por meio de um par dos cabos 4, a partir de um ponto de vista funcional, é possível dividir o sistema das polias 34a e 34b de cada sis- tema de acumulação 9 em dois subsistemas. Cada um dos dois cabos 4 é enrolado alternativamente em volta de uma polia no nível superior 34a e de uma polia no nível inferior 34b. Depois de um certo número de enrolamentos que depende do número de polias 34a e 34b com as quais o sistema de a- cumulação 9 tem que ser equipado, cada um dos dois cabos 4 abandona tal sistema prosseguindo na direção do sistema de enrolar e desenrolar dos cabos 10. Durante a operação da turbina eólica 2, cada contrapeso 35 é re- tido na sua altura máxima por causa da carga do par correspondente dos cabos 4. Durante a etapa de ciclo de operação na qual as pipas são aciona- das a fim de não ficarem opostas à rotação do braço ao qual elas são conec- tadas, a carga de cabo é muito menor do que a carga suportada durante as etapas anteriores caracterizadas por um alto efeito de arrasto. A diminuição de carga do cabo 4 faz o contrapeso 35 abaixar a fim de compensar tal dimi- nuição e manter os cabos 4 tensionados. Quando há um retorno para as e- tapas caracterizadas por um alto efeito de arrasto, o sistema de controle in- teligente bloqueia, por uma certa faixa de tempo, os primeiros guinchos 11 do sistema de enrolar e desenrolar 10 de maneira que o contrapeso 35 é de novo elevado por causa da carga de cabo, acumulando assim energia po- tencial gravitacional. O sistema deve ser dimensionado de maneira que a queda de tensão que ocorre durante a etapa de efeito escasso de arrasto do ciclo de operação seja completamente compensada pelo abaixamento do contrapeso 35,- sem exigir a intervenção do sistema de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4. De forma similar ao que tem sido dito para os sistemas de tensionamento 8, é importante que os dois subsistemas das polias 34a e 34b de cada sistema de acumulação de energia 9 sejam conectados a um único contrapeso 35. Se de fato cada subsistema de polias 34a e 34b fosse res- tringido a um contrapeso diferente, a dirigibilidade das pipas 1 pelo sistema de controle inteligente seria prejudicada.

Em uma modalidade preferida do mesmo, não-mostrada, o sis- tema de acumulação de energia 9 em vez disso pode ser feito tal como um acumulador hidráulico. Em tal caso, portanto, a energia acumulada não é mais energia potencial gravitacional, mas energia de compressão e descom- pressão de gás. A turbina eólica 2 é equipada com um sistema de acumula- ção 9 a montante de cada braço 3. Obviamente, tais sistemas são integrais com os braços 3.

Como pode ser notado particularmente a partir da figura 12, o sistema de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4 é o componente da turbina 2 colocado entre o sistema de acumulação de energia 9 e o sistema de arma- zenamento dos cabos 12. Cada braço 3 da turbina eólica 2 é equipado com um destes sistemas 10, cada um compreendendo, em uma modalidade pre- ferida do mesmo, um par dos primeiros guinchos 11 em volta dos quais o par dos cabos 4 da pipa 1 correspondente é enrolado. Estes primeiros guinchos 11 são conectados, por meio de um par de redutores, a um par de primeiros motores 36 cujo acionamento é regulado pelo sistema de controle inteligen- te. É por meio destes primeiros guinchos 11 que o acionamento da pipa 1 ocorre.

Cada cabo 4, quando saindo das polias de redução 34a do sis- tema de acumulação de energia 9, é enrolado em volta do primeiro guincho 11 correspondente do sistema de enrolar e desenrolar 10, executando prefe- rivelmente somente um número limitado de rotações (por exemplo, um aco- plamento, ou de qualquer modo um número em que exista uma única cama- da de enrolamentos), depois do que ele prossegue na direção do sistema de armazenamento 12. De fato, os sistemas de enrolar e desenrolar 10 são a- queles que suportam o puxamento de cabo total.

A distinção entre o sistema de enrolar e desenrolar 10 e o sis- tema de armazenamento 12 dos cabos 4 se torna necessária pelo grande comprimento das seções do cabo 4 conectado aos trens das pipas 1. Se, de fato, existisse um único guincho para cada cabo 4, o cabo seria enrolado completamente em volta do tambor de guincho, formando muitas camadas e ao mesmo tempo suportando grandes cargas. Tal situação deve ser evitada uma vez que atritos que ocorreriam, por causa do deslizamento entre dife- rentes enrolamentos, desgastariam o cabo 4 em um ponto como este preju- dicando as suas propriedades mecânicas. Alternativamente, o sistema de enrolar e desenrolar 10 dos ca- bos pode compreender, por exemplo, um número adequado de dispositivos 37, semelhante ao mostrado na figura 13, cada qual equipado com um par de trilhas opostas 38, interno as quais o cabo 4 é inserido. Os elementos opostos únicos compondo as trilhas são empurrados um contra o outro pelos pistões 39, por exemplo, pneus, e em cada um deles uma base de borracha modelada é montada. Em dispositivos deste tipo, os cabos 4 são acompa- nhados na direção das pipas 1 pela rotação das trilhas 38. Armazenamento dos cabos 4 ocorre, por exemplo, a montante do par de trilhas por meio de guinchos nos quais, entretanto, a tensão de cabo é mínima.

Em uma modalidade alternativa adicional do mesmo, mostrada particularmente na figura 14, o sistema de enrolar e desenrolar 10 pode ser feito dos quatro guinchos 40 para cada cabo 4. Tais guinchos 40 são arran- jados em dois níveis (dois em um nível superior e dois em um nível inferior) e têm eixos de rotação paralelos. Cada cabo 4 como uma média é enrolado em cada um destes guinchos 40 em cerca de três quartos de uma circunfe- rência. Uma vez que existem quatro guinchos 40 para cada cabo 4, o enro- Iamento total de um cabo 4 nos guinchos 40 do presente sistema é equiva- lente a três enrolamentos completos do cabo 4 em um único guincho 40. O sistema com quatro guinchos 40, portanto, é capaz de suportar a carga dos cabos 4 tal como o primeiro sistema dos dois alternativos descritos anterior- mente. A resistência ao desgaste entre cada guincho 40 e o cabo 4 pode ser aumentada adicionalmente ao- modelar adequadamente a superfície dos guinchos 40 a fim de alojar o cabo 4, aumentando a superfície de contato entre o cabo 4 e o guincho 40.

É possível fazer a rugosidade superficial dos quatro guinchos diferentes, a fim de aumentar progressivamente a resistência ao desgaste entre o cabo 4 e o guincho 40 ao seguir na direção dos sistemas de armaze- namento 12. A vantagem que deriva do uso dos quatro guinchos 40 em vez de um único guincho consiste em que, em um modo como este, não é de- senvolvido nenhum risco de ocorrer uma sobreposição entre os diferentes enrolamentos de cabo. No sistema 10 equipado com um primeiro guincho 11 para cada cabo 4, quando o tambor de guincho gira, o cabo 4 tende a avan- çar na direção de uma face do primeiro guincho 11 (dependendo da direção de rotação). É necessário que o cabo 4 deslize sobre a superfície de tambor, de outro modo, ao avançar, ele iria para fora do primeiro guincho 11. Por causa do efeito de tal deslizamento, existe, entretanto, o risco de que enro- lamentos consecutivos do cabo 4 se sobreponham. Uma ocorrência como esta não pode acontecer em sistemas equipados com quatro guinchos 40 para cada cabo 4 uma vez que, próximo de cada guincho 40, o cabo 4 nem mesmo executa um enrolamento completo.

A turbina eólica 2 pode ser equipada com um sistema de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4 a montante de cada braço 3. Obviamente, tais sistemas são integrais com os braços 3.

O sistema de armazenamento 12 dos cabos 4 é o componente da turbina eólica 2 que cuida de armazenar os cabos 4 das pipas 1.

De forma similar aos sistemas de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4, cada braço 3 da turbina eólica 2 é equipado com um destes siste- mas 12, cada qual compreende, em uma modalidade preferida do mesmo mostrada na figura 12, pelo menos um par dos segundos guinchos 13 em volta dos quais o par dos cabos 4 da pipa 1 correspondente é enrolado. Es- tes segundos guinchos 13 são conectados, por meio de um par de reduto- res, a um respectivo par de segundos motores 41 cujo acionamento é regu- lado pelo sistema de controle inteligente.

Tal como exposto-anteriormente, os sistemas de armazenamen- to 12 também não cuidam de acionar as pipas 1. Em um modo como este, a tensão dos cabos 4 enrolados nos segundos guinchos 13 do sistema de ar- mazenamento 12 é completamente menor do que a tensão que pode ser encontrada nas seções do cabo 4 enrolado nos primeiros guinchos 11 do sistema de enrolar e desenrolar 10. Portanto, onde a carga dos cabos 4 é maior, o número de enrolamentos nos tambores dos primeiros guinchos 11 é de tal maneira que os cabos 4 nunca são arranjados em duas ou mais ca- madas. Ao contrário, nos segundos guinchos 13 dos sistemas de armaze- namento 12, os cabos 4 são enrolados em muitas camadas, mas a tensão é mínima. O diâmetro dos tambores dos segundos guinchos 13 compondo o sistema de armazenamento 12 é maior do que o diâmetro dos tambores dos primeiros guinchos 11 do sistema de enrolar e desenrolar 10, a fim de mini- mizar de qualquer modo a quantidade de camadas de enrolamentos.

Obviamente, o propósito do sistema de controle inteligente é sincronizar a rotação dos primeiros guinchos 11 do sistema de enrolar e de- senrolar 10 dos cabos 4 e dos segundos guinchos 13 do sistema de arma- zenamento 12 nos quais o mesmo cabo 4 é enrolado. Isto é fundamental para gerenciar a carga na seção do cabo 4 incluída entre os primeiro e os segundos guinchos 11 e 13 respectivamente, acima de tudo durante as eta- pas de partida e parada da turbina eólica.

Uma vez que nos segundos guinchos 13 do sistema de armaze- namento 12 dos cabos 4 enrolamentos são em muitas camadas, próximo de cada segundo guincho 13 é necessário colocar um módulo de guiar 14 que força o cabo 4 a executar um enrolamento de modo ordenado no segundo guincho 13 e impede um deslizamento entre o cabo 4 e as faces do segundo guincho 13 e entre enrolamentos propriamente ditos. A turbina eólica 2 é equipada com um sistema de armazenamento 12 a montante de cada braço 3. Obviamente, tais sistemas são integrais com os braços 3.

O módulo de guiar 14 dos cabos 4 é o componente da turbina eólica 2 que força os cabos 4 a executar um enrolamento de modo ordenado nos segundos guinchos 13 do respectivo sistema de armazenamento 12 e que-impede o deslizamento entre os cabos 4 e as faces dos segundos guin- chos 13 e entre os cabos 4 propriamente ditos.

Em uma modalidade preferida do mesmo mostrada na figura 10, o módulo de guiar 14 é equipado com um deslizador 42 restringido a um tri- lho arranjado em paralelo com o eixo de rotação do segundo guincho 13. O deslizador 42 é capaz de transladar ao longo das duas direções e uma quar- ta polia 28 é montada sobre o mesmo. Particularmente, tal deslizador 42 se desloca mediante cada etapa de rotação do segundo guincho 13. De acordo com o mecanismo de deslizamento que determina o movimento do desliza- dor 42, é possível, por exemplo, distinguir dois tipos de módulos lineares adaptados para tal propósito: controlado por parafuso e controlado por cor- reia. Nos módulos controlados por parafuso, a translação do deslizador 42 é acionada pela rotação de um parafuso de precisão de recirculação de esfe- ras. Nos módulos lineares controlados por correia, o deslizador 42 é monta- do em uma correia dentada.

Nos módulos de guiar 14 dos cabos, a translação do deslizador ocorre juntamente com a rotação do segundo guincho 13 por meio de um terceiro motor elétrico 43 cuja operação é regulada pelo sistema de controle inteligente que aciona as pipas 1.

Na turbina eólica 2 existe um par de módulos de guiar dos cabos 14 próximo a cada braço 3, um para cada segundo guincho 13 dos sistemas de armazenamento 12.

Como uma alternativa para o uso de módulos de guiar dos ca- bos 14, é possível, por exemplo, colocar cada segundo guincho 13 dos sis- temas de armazenamento 12 dos cabos 4 em um trole 44 que translada em um guia 45 colocado em paralelo com o eixo de rotação do segundo guincho

13 correspondente, tal como mostrado, por exemplo, na modalidade alterna- tiva da figura 15. O deslizamento do trole 44 é acionado por um mecanismo de deslizamento juntamente com a rotação do segundo guincho 13 aciona- do, possivelmente pela interposição de pelo menos um redutor epicicloidal, por meio de um motor elétrico cuja operação é regulada pelo sistema de controle inteligente. Pela adoção deste arranjo, o módulo de guiar do cabo

14 não é mais necessário uma vez que é o segundo guincho 13 que transla- da a fim de garantir um enrolamento de modo ordenado do cabo 4.

A turbina eólica 2 é equipada adicionalmente com motores elé- tricos que também operam como geradores e geradores que também ope- ram como motores.

Os motores elétricos são os componentes da turbina através dos quais ocorre o acionamento dos primeiros e segundos guinchos 11 e 13 e dos módulos de guiar dos cabos 14. Particularmente, para cada cabo 4 a turbina 2 é equipada com três motores elétricos:

- o primeiro motor 36 responsável pela rotação do primeiro guin- cho 11 do sistema de enrolar e desenrolar 10 do cabo 4;

- o segundo motor 41 responsável pela rotação do segundo guincho 13 do sistema de armazenamento 12 do cabo 4;

- o terceiro motor 43 responsável pela translação do deslizador 42 do módulo de guiar 14 do cabo 4 ou do trole 44 no qual é montado o se- gundo guincho 13 do sistema de armazenamento 12 dos cabos 4.

Cada um destes motores 36, 41 e 43 pode ser colocado em in- terface com o guincho correspondente ou com o módulo de guiar dos cabos por meio de um redutor, por exemplo, do tipo epicicloidal.

Uma vez que estes motores 36, 41 e 43 podem operar também como geradores, é possível produzir eletricidade por meio dos primeiros mo- tores 36 pelo aproveitamento da tração exercida pelas pipas 1 nos primeiros guinchos 11 do sistema de enrolar e desenrolar dos cabos 4. Tal força de tração, de fato, em vez de ser contrabalançada, pode ser usada para acionar os primeiros motores 36 operando como geradores por meio da rotação dos primeiros guinchos 11.0 processo através do qual energia é produzida de acordo com este modo é, por exemplo, semelhante ao processo revelado na EP-A-1 672 214 no nome de Sequoia Automation S.R.L., indicada anterior- mente.

Os motores elétricos são acionados pelo sistema de controle inteligente e aqueles correspondendo ao mesmo cabo 4 das pipas 1 obvia- mente devem operar de modo síncrono.

Os geradores/motores 15a ou 15b são os componentes da tur- bina 2 através dos quais ocorre a produção de eletricidade. Seu acionamen- to é por causa da rotação dos braços 3 durante a operação da turbina 2. Com referência à geração de energia elétrica, é possível adotar dois arranjos que são diferentes por causa da colocação dos geradores dentro da turbina.

O arranjo mais simples consiste em colocar os geradores 15a no centro da turbina 2. Particularmente, é possível localizar três alternativas:

- concretizando um único sistema de geração operando como rotor o eixo central 16 ao qual os braços 3 da turbina 2 são presos e como estator a parte presa ao centro da turbina 2. É recomendável colocar ímãs permanentes no rotor (uma vez que eles não necessitam de qualquer supri- mento) e fornecer o estator com enrolamentos de circuito de geração;

- usando um único gerador cujo rotor é acionado pela rotação do eixo central 16 pelo interfaceamento com um multiplicador adequado a fim de aumentar a velocidade de rotação de entrada;

- acionando muitos geradores através de um sistema de engre- nagens caracterizado por um volante que engrena com muitos pinhões, um para cada gerador, com a função de multiplicar e arrastar muitos sistemas de geração.

O arranjo alternativo colocando o gerador 15a no centro da tur- bina eólica 2 pode ser aplicado somente se os braços 3 da turbina 2 se a- poiarem sobre o solo por meio dos carros transportadores amortecidos 20 que operam como suporte elástico. Em tal caso, os geradores 15b podem ser colocados diretamente próximos aos carros transportadores 20 e serem acionados pela rotação das rodas 21. Por exemplo, pode ser pensado prover cada carro transportador 20 com quatro geradores 15b, dois para cada roda 21, arranjados um em cada parte. Se este arranjo for adotado, é necessário prover a estrutura com um distribuidor para transferir a energia elétrica da parte giratória da turbina eólica 2 para a parte fixada.

Este arranjo fornece as seguintes vantagens com relação aos arranjos anteriores:

- ao dimensionar adequadamente o diâmetro das rodas 21 dos carros transportadores 20 e a distância das rodas 21 ao centro da turbina eólica 2, a velocidade de rotação angular das rodas é maior que a velocida- de da turbina 2. Isto é obviamente uma vantagem com referência ao dimen- sionamento dos geradores 15b para produzir eletricidade;

- se os geradores 15b forem montados nos carros transportado- res amortecidos 20, a rigidez exigida para os braços 3 da turbina 2 é menor, uma vez que o torque motriz é descarregado próximo ao ponto onde ele é gerado e, portanto, o torque de dobramento nos braços 3 é menor. A menor rigidez é transladada para menor peso dos braços 3 e, portanto, menor dis- sipação de energia por causa da inércia (durante a partida) e acima de tudo em menores custos de fabricação para a estrutura.

Na turbina eólica 2 à qual a presente invenção refere-se os ge- radores/motores 15a ou 15b também operam como motores, uma vez que eles determinam a rotação dos braços 3 durante a partida, a fim de tornar a ascensão das pipas 1 mais fácil.

Os geradores/motores 15a ou 15b também são acionados pelo sistema de controle inteligente e a turbina eólica 2 pode ser equipada com um número variável de geradores/motores 15a ou 15b, também de acordo com o fato de que eles são montados no sistema de suporte dos braços 5b ou colocados no centro da turbina 2.

O sistema de controle inteligente é o sistema através do qual as pipas 1 são acionadas automaticamente. A principal tarefa deste componen- te consiste, entre outras coisas, em controlar e acionar automaticamente o voo de cada pipa 1 ao acionar a operação dos motores dos quais a rotação dos primeiros e segundos guinchos 11 e 13, respectivamente, dos sistemas de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4 e do sistemas de armazenamento 12 depende. Obviamente, cada pipa 1 é acionada independentemente das de- mais, mas de qualquer modo evitando interferências que podem ocorrer du- rante o voo.

O controle automático do voo de uma única pipa 1 executado pelo sistema de controle inteligente é executado por meio de algoritmos pre- ditivos de controle implementados pelo dispositivo de processamento do sis- tema de controle inteligente propriamente dito através do qual a pipa 1 é a- cionada a fim de evitar oscilações, instabilidade de acionamento e máximas trações locais. O caminho desenvolvido pelas pipas 1 é predito a fim de oti- mizar a energia produzida durante um ciclo de operação com segurança máxima, sob conformidade máxima com especificações dinâmicas e minimi- zando o tempo necessário para ir da posição atual para a posição predita.

O acionamento automático de uma única pipa 1 ocorre por meio de um processo em tempo real que recebe e processa informação que che- ga do conjunto de sensores de solo e a bordo da pipa 1. A bordo da pipa 1, um pré-processamento de dados detectados pelo conjunto de sensores po- de ser necessário, a fim de não sobrecarregar a comunicação sem fio. In- formações de entrada são relacionadas com a posição no espaço da pipa 1, as acelerações, as forças (por exemplo, a carga de cabo determinada pela leitura dos torques de motor) e com quantidades definidas geometricamente.

O processo manipula tais entradas por meio dos algoritmos preditivos e pro- duz uma saída que aciona os motores 36 e 41 conectados aos primeiros guinchos 11 e 13.

Processamento de informação de entrada exige um intervalo de tempo que é proporcional à extensão de análise de dados. Ao minimizar a extensão de tal intervalo, o atraso com que a pipa 1 é acionada é reduzido. Devido aste motivo, tende-se a dar prioridade para a análise de curto prazo. Uma análise de curto prazo, entretanto, pode não permitir predizer um cami- nho com profundidade de tempo ideal. Portanto, é importante dar prioridade para uma solução de comprometimento ideal, de maneira que processamen- to de dados ocorra em um curto tempo, mas suficiente para permitir predizer uma extensão de caminho ideal. É de qualquer modo razoável assumir que predizer um caminho mais longo do que o caminho descrito durante um ciclo de operação é inútil.

O algoritmo preditivo determina em cada instante a posição ideal que a pipa 1 deve ocupar nos instantes seguintes por meio de parâmetros de voo e de controle adequados (altura de voo, contrapesos dinâmicos, da- dos de tração, computação de segurança em áreas fora de limites (situação com -tensão- de estrutura, instabilidade ou forças excessivas), instante no qual acionando deve ser executado,...). Para cada instante de tempo, as co- ordenadas da posição ideal (referida ao parâmetro) que a pipa 1 deve ocu- par em tal certo instante correspondem a cada parâmetro. Cada parâmetro também é designado com um peso relativo cujo ajuste ocorre em cada ins- tante por meio de um sistema de realimentação que corrige os pesos dos parâmetros mais críticos a fim de tornar as decisões em relação a tais parâ- metros mais importantes. Uma vez tendo coletado as melhores coordenadas para cada parâmetro, uma soma de vetor para cada instante de tempo con- siderado na predição é executada. Finalmente, depois de ter introduzido pe- sos de tempo que dão prioridade para estratégias de curto prazo, coordena- das ideais são computadas para cada instante de tempo.

Depois de ter predito as coordenadas das posições ideais que a pipa 1 deve ocupar nos instantes de tempo seguintes, o processo em tempo real determina o melhor caminho que a pipa 1 deve desenvolver para alcan- çar estas posições. O algoritmo usado para tal propósito emprega equações a respeito de voo, inércia de pipa e porcentagem de reação que ela pode ter dependendo do diferencial de tração nos cabos 4, para determinar a lei de acionamento de pipa. Por meio de técnicas de controle adequadas, o acio- namento é calibrado a fim de gerenciar riscos de oscilação e ganho excessi- vo devido a motivos inerciais, elasticidade de cadeia cinemática e atrasos de medição.

O controle de rotação dos primeiro e segundos guinchos 11 e 13 respectivamente não é a única função executada pelo sistema de controle inteligente. Tal sistema de fato compreende também um subsistema de au- tocalibração que implementa um procedimento de autocalibração do conjun- to de sensores a bordo das pipas 1.

Os sensores montados nas pipas 1 de fato têm uma pré- calibração de fábrica e a necessidade de autocalibração se origina da sensi- bilidade de tais sensores para o efeito de algumas variáveis externas que são somadas para modificar a conformidade das quantidades medidas com a realidade. Entre as variáveis externas existem:

- precisão de montagem dos sensores-na pipa 1 (a qual é um suporte flexível);

- decaimento de tempo da calibração;

- variações de temperatura (as quais podem deslocar o sensor compensado).

Variações de atitude não podem ser designadas como variáveis externas cujo efeito deve ser compensado, uma vez que elas se incluem nas variáveis medidas exatamente de saída.

Variações de campos magnéticos e eletromagnéticos e interrup- ções temporárias da referência de terra são supostas como perturbações. Os métodos para executar a autocalibração de sensor são ba- seados substancialmente no nível de redundância que sensores diretos são capazes de fornecer para o sistema. Além disso, o sistema de controle inte- ligente tem toda informação disponível que descende do sistema eólico co- mo um todo, tal como, por exemplo, ângulos formados pelos cabos e arranjo das forças medidas nas estruturas.

Além dessa redundância instantânea, fornecida por sensores diretos em cooperação com medidas disponíveis, é possível usar uma re- dundância periódica, baseada na verificação de calibração através da mes- ma operação de sistema eólico. Quando o sistema está operando, os senso- res se deslocam integrais com a pipa 1 no espaço. Com relação ao sistema de referência cartesiano de cada sensor, o vetor de aceleração da gravidade e o vetor de campo magnético da terra mudam de direção e sentido, mas mantêm os seus módulos constantes. Uma vez que o módulo de vetor é da- do pela soma de vetor dos três componentes medidos por cada sensor, é possível criar sistemas de equações dos quais um erro relativo pode ser ex- traído que dependa de posição. Com métodos matemáticos adequados, o erro pode entrar em um laço de realimentação e operar em parâmetros de ganho e compensação para cada eixo geométrico único.

É adicionalmente possível permitir interações entre sensores acelerométricos e magnetométricos substancialmente conhecidos por causa do fato de que, por causa da sua natureza e dependendo do local escolhido para instalar o sistema eólico, o campo magnético da terra tem uma inclina- ção constante com relação à direção de aceleração da gravidade. O ângulo incluído entre os dois vetores pode então ser suposto como uma variável de controle com referência à autocalibração do sistema como um todo.

Quanto ao uso dos magnetômetros, é necessário lembrar que a calibração de fábrica de tais instrumentos certamente não é adequada para a operação local de destino, uma vez que o campo magnético da terra tem uma variação de ângulo de incidência dependendo da localização geográfica e da morfologia de território unida à sua geologia. A recalibração de magnetôme- tro, portanto, se torna obrigatória na primeira etapa de partida de sistema. Mantendo o procedimento de autocalibração sempre ativo, tam- bém é possível usá-lo como diagnóstico de sistema. Entretanto, em tal caso é obrigatório permitir que armadilhas, no caso de perturbações temporárias, impeçam uma calibração anterior de ser tornada inválida.

O procedimento de autocalibração deve ser capaz de convergir tão rapidamente quanto possível na direção de uma boa calibração, evitan- do, entrelanto, prejudicar os resultados alcançados anteriormente. Para tal propósito, métodos de avaliação estatística, acumulação e variância de erro podem ser usados, através dos quais uma base de dados de calibração também pode ser criada, à qual referência deve ser feita para reduzir a pro- babilidade de erro do subsistema de autocalibração.

O sistema descrito deve ser capaz de operar sem interferir com a operação normal de sistema eólico. Tal princípio não pode, entretanto, ser observado na primeira partida de sistema, uma vez que nenhuma base de dados está também disponível que seja suficiente para garantir uma segu- rança de calibração adequada. Este limite inicial pode ser passado ao impor para as pipas 1 caminhos geométricos limitados, evitando explorar todos os graus de liberdade de sistema. Tais caminhos são intrinsecamente mais se- guros, uma vez que eles são escolhidos contando com sensores absolutos, tais como os acelerômetros, cuja pré-calibração de fábrica é suposta segura quanto à partida de sistema. Os graus de liberdade no movimento dentro do espaço aéreo são limitados até que o algoritmo de autocalibração faça con- vergir. Esta etapa necessita de um período de tempo relativamente curto, na ordem de segundos. Cada ciclo de operação completo do sistema eólico contribui para refinar a calibração. Depois de um certo número de ciclos o sistema pode ser suposto em estado firme a partir do ponto de vista de oti- mização da autocalibração, mas, durante a operação de sistema eólico, a autocalibração é mantida ativa de qualquer modo como função de plano de fundo.

O sistema de controle inteligente compreende adicionalmente um subsistema de segurança que intervém adicionalmente durante o acio- namento das pipas 1, impedindo que colisões ocorram entre as tais pipas 1 e possíveis aviões ou objetos voadores que ocupem o espaço aéreo de voo do sistema eólico da invenção.

O sistema eólico de fato ocupa um espaço aéreo que pode ser cruzado por outros dispositivos que sejam capazes de voar, tais como avi- ões e aves. Antes de mais nada, de forma similar ao que ocorre para outros tipos de instalações industriais, tais como, por exemplo, instalações nuclea- res, é, portanto, recomendável reservar um espaço aéreo para o sistema eólico, isto é uma área com tamanho adequado onde voos sejam proibidos.

Tal precaução, entretanto, não é suficiente para impedir colisões entre as pipas 1 e objetos voadores uma vez que é necessário também con- siderar situações inesperadas ou de emergência. Particularmente, entre os objetos voadores que podem "invadir" a área com voo proibido existem:

- aviões que perderam suas rotas, mas equipados com instru- mentos de identificação que podem ser consultados remotamente;

- aviões que, devido a sua natureza, não têm a chance de co- municação ou de serem identificados, nem para conhecer onde o obstáculo de voo pode ser encontrado, composto pelas pipas 1 de sistema;

- bandos de pássaros ou aves únicas.

As pipas 1 voam restringidas à turbina eólica 2 com três graus de liberdade: os dois cosenos diretores da bissetriz dos cabos 4 com relação ao plano de rotação da turbina eólica 2 e o comprimento dos cabos 4 propri- amente ditos. Estes três graus de liberdade permitem uma autonomia de acionamento suficiente para assumir um procedimento para evitar colisões com possíveis aviões que devem cruzar o espaço aéreo do sistema eólico.

Esta operação de subsistema é baseada na visão artificial do espaço aéreo do sistema eólico e de um espaço aéreo adjacente que é mui- to difundido como suficiente para garantir uma reação conveniente contra aviões se aproximando em alta velocidade. O sistema eólico de acordo com a presente invenção pode, portanto, compreender um sistema de visão artifi- ciai, por exemplo, do tipo ótico ou de microonda, cooperando com o subsis- tema de segurança. Tipicamente, o radar clássico é um feixe de varredura, enquanto que a visão de microonda produz imagens, de forma similar aos arranjos que permitem o uso de câmeras óticas.

A partir do sistema de visão artificial, toda informação útil para localizar a rota de interseção entre avião e espaço aéreo reservado para o sistema eólico pode ser extraída ou deduzida através de um processo ma- temático adequado. Obviamente tal rota pode ser determinada de forma ine- quívoca e é adicionalmente variável no tempo (o avião pode estar sob dire- ção total, mesmo que por sua vez em uma tentativa de evitar a colisão). Por este motivo não é possível designar a cada avião se aproximando uma rota bem definida, mas um cone hiperbólico continuamente atualizado de proba- bilidades da trajetória. A fim de construir tal cone, no caso de aviões gran- des, rápidos e identificáveis, é necessário conhecer suas características di- nâmicas e tornar disponível para o sistema de controle uma base de dados com quais interações podem ser feitas depois de ter consultado o avião se aproximando. O cone hiperbólico é construído no espaço e tempo de uma tal maneira como para trazer as pipas 1 para um compromisso de interdição do espaço que pode ser ocupado por elas, com o propósito de fazer as pipas 1 evitarem a área identificada pelo mesmo cone ao circunavegarem nela.

O cone hiperbólico tem muitas características, formas e tama- nhos variáveis dependendo do tipo de avião, da velocidade de aproximação e da capacidade de acionamento. Quanto mais o avião é capaz de ser acio- nado repentinamente, mais ampla é a borda de saída do cone; quanto mais rápido e mais dificilmente acionável os aviões, mais estreita, mais previsível e circunscrita a borda. -

O subsistema de segurança que cuida de concretizar o cone hiperbólico comunica para cada unidade de controle das pipas 1 as coorde- nadas que salientam a área de interdição, com máxima prioridade com rela- ção a todos os parâmetros de otimização do caminho de voo da pipa 1. De- pendendo das posições atuais, cada unidade de controle tem diferentes par- tes de informação, dependendo da posição atual e do tempo computado mediante a passagem de cada pipa 1 na área de interseção entre espaço aéreo de sistema eólico e cone hiperbólico. O sistema computa a velocidade do avião se aproximando, e anota a posição que o sistema eólico assumirá no tempo. A área de interdição está sendo assim formada por interseção e sua geometria está sendo continuamente atualizada, assim como informa- ção fornecida para cada unidade de controle. A área de interdição pode ser observada com uma margem de segurança variável. Se uma pipa deve usar a área de interdição para ser colocada de forma ideal com relação a tal área e com relação ao tempo de impacto previsto, o sistema permite o seu trânsi- to. No nível de controle, para permitir ao algoritmo organizar o local de segu- rança, é necessário reconstruir a cena muito antecipadamente com relação à ocorrência real dos eventos, de uma tal maneira tal como para ser capaz de prever um comportamento suficientemente avançado no futuro e programar de forma suficientemente prematura as manobras de segurança.

O sistema de visão artificial cuja tarefa é gerenciar a atividade de prevenção de colisão tem o mesmo peso chamado para executar funções de redundância da medida da posição das pipas 1 no espaço aéreo a fim de produzir energia. A saída de sistema ótico se torna, portanto, de rastreio pa- ra geométrico, fornecendo, com métodos matemáticos adequados, vetores completamente conhecidos (direção, sentido, giro). Os radares varrem com taxas rápidas o suficiente para produzir previsões precisas. Com visão artifi- cial, existe a vantagem de ser capaz de reconhecer alguns parâmetros em uma única varredura. As outras partes úteis de informação para o algoritmo de processamento do cone hiperbólico de probabilidades da trajetória e da rota de avião são as posições das pipas 1 e o identificador do tipo de avião, o que pode ocorrer digitalmente para predefinir aviões ou de modo heurístico para aves e aviões que não podem ser catalogados.

No caso de emergência, o propósito primário do sistema eólico, isto é a produção de energia elétrica, se torna segunda ou terceira priorida- de. Primeiramente, o subsistema de segurança tentará e evitará a colisão; segundo, ele terá que evitar colocar o sistema eólico sob condições críticas para si mesmo, salvaguardando assim tanto o avião quanto a turbina eólica, e permitir o reinicio do processo de conversão de energia depois da emer- gência.

No caso de bandos de aves ou aviões cujo comportamento de voo não pode ser previsto, o subsistema de segurança aumenta as bordas de acionamento das pipas 1, alcançando desempenhos acrobáticos ou colo- cando as pipas 1 sob condições de velocidade de navegação limitada. Tais manobras são tornadas possíveis pela inércia muito baixa das pipas 1, as quais substancialmente são pipas ultraleves equipadas com enormes forças de comando. Um veículo ultraleve equipado com enormes forças de coman- do de fato pode fazer acelerações que tendem para o infinito. As pipas 1, por causa da sua grande dirigibilidade, podem ser mantidas na velocidade de mero suporte no ar, representando assim um obstáculo menos repentino e mais previsível, o que não gera reações indesejadas aos pilotos ou aves.

Um bando de aves ou um único pássaro, de fato, pode por sua vez reagir quando avistar as pipas 1, assim como um piloto de avião. É en- tão recomendável avaliar para considerar o cone hiperbólico de probabilida- des da trajetória e da rota do avião fora da vista. O sistema eólico deve não acrescentar desconforto ou riscos adicionais.

O último e extremo nível de emergência leva a um retraimento de alta velocidade das pipas 1 para os braços da turbina eólica 2. Sistemas de recuperação rápida podem ser alcançados através de um procedimento de desenrolar pipa por meio de uma ampla diferença no comprimento dos cabos, seguido por um rebobinamento rápido. A pipa 1 desenrolada seguirá a linha axial sem se elevar, isto é a bissetriz dos cabos de acionamento 4.

Como última situação, o sistema eólico de acordo com a presen- te invenção pode compreender um sistema de corte (não-mostrado) dos ca- bos 4 que, ao cooperar com o subsistema de segurança, cuida de interrom- per a linha de tração de pipa. Tal arranjo pode concretizar o abandono e perda das pipas 1, que, sem uma força axial, se tornam corpos inertes. Esta situação é gerenciada por um alarme assim chamado "cão de guarda", cuja intervenção segue a perda de controle pelo sistema de controle inteligente.

Tal como dito anteriormente, o sistema de controle inteligente também cuida de acionar os módulos de guiar 14 dos cabos 4. Os terceiros motores 43 que acionam tais módulos 14 são acionados a fim de acoplar adequadamente a rotação dos tambores dos segundos guinchos 13 à trans- lação dos deslizadores 42 dos módulos de guiar 14. De forma similar, se o sistema eólico não for equipado com os módulos de guiar 14 dos cabos 4, mas com os troles 44 nos quais os segundos guinchos 13 do sistema de ar- mazenamento 12 dos cabos 4 são montados, os motores por meio dos quais estes troles transladam são acionados pelo sistema de controle inteligente.

Portanto, é por meio do sistema de controle inteligente que velo- cidade e direção de translação dos deslizadores 42 ou dos segundos guin- chos 13 são ajustadas a fim de forçar os cabos 4 a ser enrolados de modo ordenado nos segundos guinchos 13 e impedir um deslizamento entre os cabos 13 e as faces dos segundos guinchos 13 e entre os cabos 4 propria- mente ditos.

O sistema de controle inteligente também controla a operação dos geradores/motores 15a ou 15b. Particularmente, o sistema intervém na partida da turbina eólica 2, acionando os motores para permitir o giro dos braços 3 e facilitar a ascensão das pipas 1.

O sistema de controle inteligente finalmente deve reconhecer e lidar de forma mais conveniente com eventos inesperados tais como cursos de vento e perdas de carga. No caso de cursos de vento, se o aumento de carga não for completamente compensado pelos sistemas de amortecimento e tensionamento 8 dos mesmos cabos 4, o sistema de controle intervém pe- la redução da tensão dos cabos 4 para evitar que a carga excessiva danifi- que o sistema eólico. Isto ocorre pela atuação dos primeiros guinchos 11 a fim de permitir um rápido desenrolamento dos cabos 4. A-repentina diminui- ção de carga deve ser evitada uma vez que uma tensão escassa nos cabos 4 faz a pipa 1 cair sem possibilidades de acionamento. Durante um ciclo de operação padrão, uma diminuição de carga ocorre próxima da etapa cujo efeito de arrasto é escasso. Tal queda de tensão, entretanto, é prevista e, portanto, os sistemas de acumulação de energia 9 são dimensionados a fim de garantir uma tensão adequada dos cabos 4 durante esta etapa sem exigir a intervenção dos sistemas de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4. Se uma repentina diminuição de carga ocorrer, não conectada à etapa de efeito de arrasto escasso, se os sistemas de tensionamento 8 não gerenciarem para compensar a queda de carga, o sistema de controle inteligente intervém ao rebobinar rapidamente os cabos 4. Em um modo como este, o controle do trem das pipas 1 é recuperado.

O sistema de fornecimento compreende todos os componentes necessários para acumular e entregar energia elétrica. Particularmente, a turbina eólica 2 é equipada com fornecimentos de energia, transformadores e acumuladores através dos quais a eletricidade produzida pode ser arma- zenada, corrente pode ser entregue para motores durante a etapa de partida da turbina 2 e para recuperar as pipas 1, fornecendo todos os componentes eletrônicos e fornecendo energia elétrica para usuários externos. A operação de todos os componentes eletrônicos do sistema eólico é controlada pelo sistema de controle inteligente.

A partir do que foi relatado anteriormente, está claro que o sis- tema eólico de acordo com a presente invenção é uma turbina eólica de eixo vertical acionada por meio de pipas acionadas automaticamente por um sis- tema de controle inteligente. Com relação ao que tem sido proposto pela técnica atual, tal sistema eólico permite um inovador modo de controle das pipas uma vez que não existe distinção entre cabos de acionamento e cabos de força, ambas as tais funcionalidades sendo executadas por um único par dos cabos 4 para cada pipa 1. Embora em projetos existentes existam guin- chos com os quais as pipas podem ser acionadas e guinchos para recuperar a pipa e produzir eletricidade, no sistema eólico de acordo com a presente invenção-os primeiros guinchos 11 são usados exclusivamente para acionar a pipa 1 e os mesmos cabos de acionamento 4 enrolados em volta dos tais primeiros guinchos 11 permitem converter energia determinando a rotação dos braços 3 da turbina 2. O ângulo inicial do vento e a área frontal de vento da corrente de vento interceptada pelas pipas 1 são então controlados pelo ajuste do comprimento das seções desenroladas do cabo 4, a fim de obter a máxima entrega de potência.

A presente invenção refere-se adicionalmente a um processo para produzir energia elétrica através de um sistema eólico tal como o sis- tema descrito anteriormente. Em geral, o processo de acordo com a presente invenção, que integra o processo de conversão de energia de energia eólica para energia elétrica executado através do sistema eólico de acordo com a presente in- venção, compreende quatro etapas que são repetidas de forma cíclica du- rante a operação de sistema eólico. Com referência, tal como um exemplo, a um único braço 3 da turbina 2, durante as três primeiras etapas do processo de acordo com a presente invenção a rotação do braço 3 é por causa da energia eólica subtraída do vento por meio das pipas 1 conectadas ao tal braço 3. O sistema de controle inteligente, portanto, guia a pipa 1 conectada ao braço 3 de maneira que a energia eólica que é possível subtrair do vento é máxima compatível com a necessidade de manter os dois cabos 4 tanto quanto possível perpendiculares ao braço 3 durante a etapa total. De fato, quanto mais tangencial os cabos 4 são ao arco de circunferência seguido pela extremidade externa do braço 3, tanto maior é a componente útil da força de tração a fim de gerar o momento que faz o braço 3 girar. O fato de que os cabos 4 são retidos perpendiculares ao braço 3 da turbina 2 implica em que o sistema de controle acione a pipa 1 a fim de explorar principalmen- te a força de elevação, isto é a componente da força que é perpendicular à velocidade do vento. Em um modo como este, a pipa 1 avança indo adiante roçando a superfície da frente de vento. O vento então avança a pipa 1 ten- sionando os cabos 4 conectados ao braço 3 da turbina 2; este efeito de ar- rasto faz o braço 3 girar e produz energia elétrica por meio dos gerado- res/motores 15a ou 15b dependendo dos geradores acionados por tal rota- ção, por meio do possível interfaceamento de redutores. Deve ser lembrado que os braços 3 da turbina 2 são para ser supostos como fazendo parte de um único corpo rígido, uma vez que eles são restringidos a um único eixo central giratório 16. Isto significa que a energia eólica disponível para con- versão em energia elétrica, em um dado instante do ciclo de operação, é dada pela soma das contribuições de todos os braços 3.

A quarta etapa do processo de acordo com a presente invenção em vez disso ocorre na área contra o vento. O sistema de controle inteligen- te aciona a pipa 1 a fim de cruzar rapidamente tal área sem produzir qual- quer efeito de frenagem no braço 3 da turbina 2. Particularmente, não so- mente o sistema de controle inteligente guia a pipa 1 a fim de girar o braço 3, mas, durante tal etapa, um efeito de arrasto pelas pipas 1 ainda está presen- te (mesmo que quase não eficiente). A rotação do braço 3 examinado duran- te tal etapa, portanto, ocorre acima de tudo por causa do efeito de rotação dos braços 3 da turbina 2 que estão nas outras três etapas, e é, portanto, por causa da energia eólica subtraída do vento por meio das pipas 1 conec- tadas aos outros braços 3.

Com particular referência à figura 16 que mostra um potencial caminho seguido durante um ciclo de operação padrão do sistema eólico de acordo com a presente invenção, e supondo que a direção de velocidade de vento Weo sentido de rotação designado pela seta R da turbina 2 são man- tidos constantes, focalizando a atenção em um único braço 3 da turbina, as quatro etapas compondo o processo de acordo com a presente invenção, designadas respectivamente por meio das caixas tracejadas a, b, c e d deli- mitando as várias áreas de espaço nas quais a pipa 1 está, dependendo da direção de corrente de vento W na qual ela está imersa, são como se segue: a) durante tal etapa as pipas 1 prosseguem transversalmente com relação à direção de vento W (caixa a na figura 16). O vento, portanto, sopra transversalmente com relação à direção de avanço de pipa. O com- primento das seções de cabo desenrolado aumenta uma vez que as pipas 1 estão indo para longe do braço 3 da turbina 2. No começo da etapa, o efeito de arrasto da pipa 1. é usado para levantar o contrapeso do sistema de acu- mulação de energia 9 correspondente. Isto ocorre pelo aproveitamento da carga propriamente dita dos cabos 4 e impedimento dos segundos guinchos 13 do sistema de armazenamento 12 dos cabos 4 de girar. Deste modo, e- nergia potencial gravitacional é acumulada, a qual será retornada em uma quarta etapa seguinte contra o vento, quando um giro de azimute ocorrerá, para compensar a repentina diminuição da carga de cabo. Nesta etapa, por- tanto, é necessário controlar a trajetória de voo da pipa 1, preferivelmente através do sistema de controle inteligente, de maneira que a pipa 1 prossiga transversalmente com relação à direção de vento W, a pipa 1 tensionando assim os cabos 4 conectados ao braço 3 da turbina eólica 2, girando conse- quentemente o braço 3 propriamente dito por causa do efeito de arrasto e indo para longe do braço 3 da turbina eólica 1, fazendo o contrapeso 35 do respectivo sistema de acumulação de energia 9 se elevar;

b) durante tal etapa, a pipa 1 prossegue ao longo da mesma direção W na qual o vento sopra (caixa b na figura 16). Em tal etapa, explo- ração da resistência da pipa 1 é somada à exploração da elevação da pipa 1. Isto torna a velocidade da pipa 1 maior do que a velocidade do vento e, a fim de explorar o efeito de arrasto, é necessário rebobinar parcialmente os cabos 4. Apesar de tal recuperação, mesmo durante esta etapa, o balanço de energia é positivo. Em tal etapa, portanto, é necessário controlar a trajetó- ria de voo da pipa de maneira que ela prossiga ao longo da mesma direção na qual o vento sopra, a pipa 1, portanto, tensionando os cabos 4 conecta- dos ao braço 3 da turbina eólica 2, girando o braço 3 propriamente dito por causa do seu efeito de arrasto, e fazendo a pipa 1 se aproximar do braço 3 da turbina eólica 2 ao rebobinar os cabos 4 por meio dos primeiros guinchos 11 dos primeiros motores elétricos 36 sem um abaixamento do contrapeso 35 do respectivo sistema de acumulação de energia 9;

c) de forma similar ao que ocorre durante a primeira etapa a) de vento transversal indicada anteriormente, nesta etapa a pipa 1 é levada a prosseguir transversalmente com relação à direção de vento W (caixa c na figura 16) e o comprimento das seções desenroladas do cabo 4 cresce uma vez que a pipa 1 vai para-longe do braço 3 da turbina 2. Desenrolamento durante tal etapa é controlado pelo sistema de controle inteligente a fim de não permitir abaixamento do contrapeso 35 do sistema de armazenamento dos cabos 4. Isto permite armazenar a energia potencial para a etapa se- guinte do ciclo de operação. Nesta etapa, portanto, é necessário controlar a trajetória de voo da pipa 1 de maneira que ela prossiga transversalmente com relação à direção de vento W, tensionando os cabos 4 conectados ao braço 3 da turbina eólica 2 e girando o braço 3 propriamente dito por causa do seu efeito de arrasto, e deslocando a pipa 1 para longe do braço 3 da turbina eólica 2 ao desenrolar os cabos 4 através dos primeiros guinchos 11 por meio dos primeiros motores elétricos 36 sem um abaixamento do con- trapeso 35 do respectivo sistema de acumulação de energia 9;

d) durante esta etapa, a pipa 1 prossegue ao longo de uma dire- ção oposta com relação à direção de vento (caixa d na figura 16). O sistema de controle inteligente aciona a pipa 1 a fim de não gerar nenhum efeito de frenagem uma vez que uma manobra repentina chamada de "giro de azimu- te" é executada, a qual consiste em uma rápida transição entre os dois ele- mentos transversais, durante o qual a pipa 1 se desloca no ar em uma dis- tância que é igual a pelo menos três vezes o arco de circunferência afetado no tempo no qual a turbina 2 se desloca ao longo de tal arco. A pipa 1 abai- xa a sua altura sem se opor de algum modo à rotação dos braços 3 da turbi- na 2. Durante tal etapa, é necessário recuperar, em tempos relativamente curtos, uma longa seção de cabo 4 desenrolado. Por dimensionar adequa- damente o sistema de acumulação de energia 9, ele pode ser imaginado para compensar a queda de carga dos cabos 4 e acionar ao mesmo tempo sua recuperação pelo abaixamento do contrapeso de tal sistema a fim de não exigir a intervenção do sistema de controle inteligente que possivelmen- te contribui para a recuperação pela atuação dos primeiros e segundos guin- chos 11 e 13, respectivamente, do sistema de enrolar e desenrolar 10 dos cabos 4 e do sistema de armazenamento 12 dos cabos 4.

No final do giro de azimute, a pipa 1 é colocada a fim de ser capturada pelo vento e prosseguir transversalmente com relação a este últi- mo.- Nesta etapa, portanto, é necessário controlar a trajetória de voo da pipa 1 de maneira que ela prossiga ao longo de uma direção oposta com relação ao vento sem gerar nenhum efeito de frenagem quanto à rotação do braço 3 da turbina eólica 2, e fazer a pipa 1 se aproximar do braço 3 da turbina eóli- ca 2 pelo abaixamento do contrapeso 35 do respectivo sistema de acumula- ção de energia 9, de maneira que a pipa 1 vai de volta para uma posição partindo da qual ela pode prosseguir transversalmente com relação à dire- ção de vento W;

e) repetir as etapas anteriores de forma cíclica para cada rota- ção completa do braço 3 da turbina eólica 2. No processo de acordo com a presente invenção, portanto, du- rante as etapas de vento transversal a pipa 1 vai para longe do braço 3 da turbina 2; ao contrário, durante as etapas de acordo com o vento e contra o vento, as pipas 1 se aproximam do braço 3 da turbina 2 uma vez que é ne- cessário recuperar os cabos 4. De qualquer modo deve ser relatado que, durante o ciclo de operação total de acordo com o presente processo, as pipas 1 são acionadas a fim de ganhar e perder altura alternativamente. Esta escolha é a primeira de todas causada por uma necessidade técnica, uma vez que os braços 3 da turbina 2 giram mais lentamente do que as pipas 1. Segundo, a alternância contínua entre ganho e perda de altura também é extremamente vantajosa quanto à otimização de energia que pode ser sub- traída do vento. De fato, ao roçar a superfície frontal de vento, a potência que as pipas são capazes de desenvolver é maior, tal como será descrito a seguir com mais detalhes.

A energia gerada durante o desenrolamento dos cabos 4 é mai- or do que a energia despendida para rebobiná-los. O balanço de energia é, portanto, positivo. Usando o processo de acordo com a presente invenção, e por causa do sistema de controle inteligente, pelo processamento em tempo real de informação chegando do conjunto de sensores montado nas pipas 1 e do conjunto de sensores de solo, é possível acionar as pipas 1 de maneira que elas ascendam ao explorar principalmente a força de elevação. Deste modo, o caminho seguido por cada pipa 1 durante cada ciclo do processo é ideal em termos de energia eólica que pode ser subtraída do vento, seguin- do caminhos a fim de interceptar o máximo volume de ar. O processo de acordo com a presente invenção, portanto, garante não somente continuida- de na produção de eletricidade, mas também a otimização de energia que pode ser obtida em cada ciclo com o mesmo tamanho da pipa com relação aos sistemas conhecidos.

Como prova da alta eficiência demonstrada pelo sistema eólico e processo de acordo com a presente invenção, é possível fornecer algumas observações se relacionando com a energia que uma única pipa 1 é capaz de subtrair do vento. Para tal propósito, com particular referência à figura 17, é ade- quado antes de mais nada descrever a aerodinâmica de sistema. É conheci- do que, quando uma corrente de vento encontra uma superfície aerodinâmi- ca estacionária (aerofólio), tal corrente gera duas forças: a força de arrasto D paralela à direção W ao longo da qual o vento sopra e a força de elevação L perpendicular a tal direção W. No caso de fluxo de vento laminar, as corren- tes de vento AF1 passando acima do aerofólio AS são mais rápidas do que as correntes AF2 passando abaixo dele, uma vez que elas devem se deslo- car ao longo de uma distância maior. Isto diminui a pressão na parte superior da pipa e, portanto, um gradiente de pressão que dá elevação para a força de elevação L.

Com referência à figura 18, supor que a pipa AM pode se deslo- car ao longo da direção DT da força de elevação. Por causa do efeito de tal movimento, a superfície inferior da pipa aerodinâmica AM é inclinada com relação à velocidade do vento. Em tal caso, força de elevação e força de arrasto são respectivamente perpendicular e paralela à velocidade de vento relativa com relação à pipa.

Ao designar com Si a força paralela à direção de movimento e com S2 a força perpendicular a tal direção, a componente da força de eleva- ção L paralela à direção de movimento tem o mesmo sentido que a transla- ção da pipa aerodinâmica AM enquanto que a componente paralela da força de arrasto D tem um sentido oposto.

Por este motivo, a fim de manter o movimento em uma direção perpendicular às correntes de vento, é recomendável inclinar a pipa AM a fim de obter uma alta razão entre a componente da força de elevação L ao longo da direção de movimento DT da pipa AM com relação à componente da força de arrasto D.

Estas observações também são válidas para cada pipa 1 única de sistema eólico.

O sistema de controle inteligente de fato aciona cada pipa 1 a fim de manter alta a razão entre força de elevação e força de arrasto durante as etapas caracterizadas por um alto efeito de arrasto pelas pipas 1. Deste modo, as pipas 1 oscilam roçando a frente de vento e gerando potência por causa do puxamento dos cabos 4.

A potência gerada por uma única pipa 1 é computada pela mul- tiplicação do Vento Específico P pela área de vento frontal interceptada pela pipa (isto é a área de pipa) A e pelo Fator de Potência de Pipa KPF, um coe- ficiente de desempenho dependendo da razão Vk/Vw entre velocidade de pipa Vk e velocidade de vento Vw e de dois coeficientes Kd e Kl.

O coeficiente Kd refere-se ao arrastamento, isto é quando a pipa puxa a restrição de solo com forças e velocidade ao longo do direção de vento, enquanto que o coeficiente Ki refere-se à elevação, isto é quando a pipa puxa a restrição de solo pela oscilação a fim de roçar a superfície fron- tal de vento. Por causa da elevação, a velocidade de pipa é completamente mais alta que a velocidade de vento. A potência de pipa é tão mais alta quanto maior é a elevação com relação ao arrastamento.

Como um exemplo, supor Vk/Vw = 10, Kl = 1,2 e Kd = 0,1. Em um modo como este, KPF = 20 seria obtido.

Supondo a densidade do ar ρ constante e igual a 1,225 kg/m3, a potência específica gerada pela Potência Eólica Específica seria:

Potência Eólica Específica = 1/2 pV3w =0,5* 1,225 * 63 =132,3 W/m2

A potência que pode ser gerada por meio da pipa, Potência de Pipa, é expressa pela seguinte fórmula:

Potência de Pipa = KPF * Potência Eólica Específica * A Se, por exemplo, uma pipa fosse usada com uma superfície de 18 m2 empurrada na velocidade de 60 m/s por um vento soprando em 6 m/s, a potência que seria possível gerar no nível de cabo seria 47.628 W. Tal po- tência corresponderia, portanto, à potência máxima que a pipa é capaz de gerar.

O valor assumido por KPF de qualquer modo depende da efici- ência de pipa. É possível fazer KPF assumir valores maiores que 20. Se, por exemplo, KPF assumir um valor igual a 40, a potência máxima que pode ser obtida por uma pipa cuja área é de 18 m2 será 95.256 W.

O sistema eólico ao qual a presente invenção refere-se permite converter energia eólica em energia elétrica ao entregar uma potência na ordem de alguns Megawatts. Entretanto, por causa da alta escalabilidade do sistema descrito, é possível executar facilmente algumas modificações na modalidade para obter um sistema eólico que seja capaz de gerar potências de uma ordem completamente mais alta, tal como, por exemplo, 1 Gigawatt.

Claims

1. Sistema eólico para converter energia, caracterizado pelo fato de que compreende: - pelo menos uma pipa (1) que pode ser acionada a partir do nível do solo, imersa em pelo menos uma corrente eólica W; - pelo menos uma turbina eólica (2) de eixo vertical posicionada ao nível do solo, a turbina eólica (2) sendo equipada com pelo menos um braço (3) conectado através de dois cabos (4) à pipa (1), a pipa (1) sendo adaptada para ser acionada através da turbina (2) para girar o braço (3) e executar a conversão de energia eólica em energia elétrica através de pelo menos um sistema do gerador/motor (15a, 15b) operando como gerador e cooperando com a turbina (2), os cabos (4) sendo adaptados tanto para transmitir energia mecânica a partir de e para as pipas (1) quanto para con- trolar uma trajetória de voo das pipas (1).

2. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que a pipa (1) é completamente flexível.

3. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que a pipa (1) é semi-rígida.

4. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que compreende um sistema de controle inteligente adapta- do para automaticamente controlar as pipas (1) ao longo da trajetória de voo.

5. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, carac- terizado pelo fato de que compreende um sistema de suprimento cooperan- do com o sistema de controle inteligente para gerenciar uma acumulação de energia ou distribuição.

6. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 4, caracteriza- do pelo fato de que o sistema de controle inteligente é equipado com um conjunto de sensores instalados nas pipas (1).

7. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 7, caracteriza- do pelo fato de que o conjunto de sensores instalados nas pipas (1) envia informação em modo sem fio para o sistema de controle inteligente.

8. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 4, caracteriza- do pelo fato de que o sistema de controle inteligente é equipado com um conjunto de sensores de solo.

9. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que cada um dos braços (3) da turbina eólica (2) é suporta- do através de pelo menos um sistema de suporte (5a, 5b).

10. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 9, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de suporte (5a) compreende tirantes (17) limitados em uma extremidade ao braço (3) da turbina eólica (2), e em uma outra extremidade a uma estrutura vertical livre (18) posicionada no centro da turbina (2) e rodando com o braço (3).

11. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, ca- racterizado pelo fato de que sistema de suporte (5a) compreende tirantes (19) posicionados em um plano rotacional da turbina eólica (2) limitados em uma extremidade aos braços (3) da turbina (2), e em uma outra extremidade a um eixo giratório central (16) da turbina (2).

12. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 9, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de suporte (5b) compreende pelo menos um carro transportador amortecido (20) através do qual o braço (3) da turbina (2) pode ser apoiado elasticamente sobre o solo.

13. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de suporte (5b) é equipado com meios aco- plados em paralelo com pelo menos um amortecedor (22).

14. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 12, caracteri- zado pelo fato de que o carro transportador amortecido (20) é equipado com pelo menos um par de rodas (21) alinhadas com os eixos de rotação que atravessam um centro de rotação da turbina (2).

15. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que o braço (3) da turbina eólica (2) compreende pelo me- nos um dispositivo de recuperação (6) adaptado para recuperar a pipa (1) para o apoio.

16. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 15, caracteri- zado pelo fato de que o dispositivo de recuperação (6) compreende pelo menos um tubo cilíndrico (6a).

17. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que um tubo cilíndrico (6a) é equipado com uma borda de saída arredondada.

18. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 15, caracteri- zado pelo fato de que o dispositivo de recuperação (6) é inclinado em respei- to ao braço (3).

19. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que o braço (3) da turbina eólica (2) compreende pelo me- nos um sistema de recuperação e expulsão (7) da pipa (1).

20. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 15 ou 19, ca- racterizado pelo fato de que o sistema de recuperação e expulsão (7) é posi- cionado na parte interna do dispositivo de recuperação (6).

21. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 20, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de recuperação e expulsão (7) compreende pelo menos um carro transportador (23) deslizando ao longo de dois trilhos (24) na parte interna do tubo cilíndrico (6a) do dispositivo de recuperação (6).

22. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 21, caracteri- zado pelo fato de que o carro transportador (23) é acionado por pelo menos uma correia acionada por um moto redutor.

23. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 20, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de recuperação e expulsão (7) é equipado com um dispositivo de impulso de vento artificial adaptado para criar um fluxo de ar artificial na expulsão da asa a partir do dispositivo de recuperação (6).

24. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que o braço (3) da turbina de vento (2) compreende um sistema de amortecimento e tensionamento (8) dos cabos (4).

25. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 24, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de amortecimento e tensionamento (8) é equipado com pelo menos um contrapeso amortecido (29) levantado do solo e capaz de transladar verticalmente.

26. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 25, caracteri- zado pelo fato de que o contrapeso (29) está levantado do solo devido a uma tensão dos cabos (4).

27. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 25, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de amortecimento e tensionamento (8) é equipado com pelo menos um dispositivo (30) compreendendo uma barra (32) articulada próxima a uma extremidade de braço (3) da turbina de vento, o tirante (32) sendo cooperativo com o braço (3) por interposição de meios elásticos.

28. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 27, caracteri- zado pelo fato de que os meios elásticos são pelo menos uma mola amorte- cida (33).

29. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que o braço (3) da turbina de vento (2) compreende um sistema de acumulação de energia gravitacional potencial (9).

30. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 29, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de acumulação de energia compreende pelo menos duas polias de redução (34a, 34b) e pelo menos um contrapeso (35) levantado do solo e capaz de transladar verticalmente, os cabos (4) sendo enrolados em volta das polias de redução (34a, 34b).

31. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 30, caracteri- zado pelo fato de que o contrapeso (35) está levantado do solo devido à ten- são dos cabos (4).

32. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 30, caracteri- zado pelo fato de que as polias de redução (34a, 34b) são dispostas respec- tivamente no nível inferior e no nível superior.

33. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 32, caracteri- zado pelo fato de que as polias de redução (34a, 34b) no nível superior são limitadas ao braço (3) da turbina de vento (2) e no nível inferior são limitadas ao contrapeso (35).

34. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 32, caracteri- zado pelo fato de que cada um dos cabos (4) está alternativamente enrolado em volta de uma dentre as polias de redução (34a) no nível superior e uma dentre as polias de redução (34b) no nível inferior.

35. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 24, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de amortecimento e tensionamento (8) dos cabos (4) é um acumulador hidráulico.

36. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que o braço (3) da turbina de vento (2) compreende um sistema de enrolar e desenrolar (10) dos cabos.

37. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 36, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de enrolar e desenrolar (10) compreende pelo menos dois primeiros guinchos (11) em cada um dos quais está enrola- do ou desenrolado um dos respectivos cabos (4), cada um dos primeiros guinchos (11) sendo conectado a um primeiro motor elétrico (36) controlado pelo sistema de controle inteligente.

38. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 37, caracteri- zado pelo fato de que o primeiro motor elétrico (36) é também um gerador elétrico.

39. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 37, caracteri- zado pelo fato de que o primeiro guincho (11) está conectado ao primeiro motor elétrico (36) pela interposição de pelo menos um redutor epicicloidal.

40. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 37, caracteri- zado pelo fato de que em volta de cada um dentre os primeiros guinchos (11) um respectivo cabo é enrolado pela execução de um número limitado de rotações, de modo que exista uma camada única de enrolamentos.

41. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 36, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de desenrolar e enrolar (10) dos cabos (4) compreende pelo menos dois pares de pistas opostas (38) impulsionadas por pistões (39) para dentro de cada um dos quais um dos cabos (4) é inse- rido.

42. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 36, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de enrolar e desenrolar (10) dos cabos (4) compreende pelo menos quatro guinchos (40) para cada cabo (4) dispostos em dois níveis e possuindo eixos de rotação paralelos.

43. Sistema eólico de acordo com a reivindicação 42, caracteri- zado pelo fato de que em volta de cada um dos guinchos (40) do cabo (4) está enrolado para três quartos de uma circunferência.

44. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 42, caracteri- zado pelo fato de que uma superfície dos guinchos (40) é formada para alo- jar o cabo (4) e aumentar sua superfície de contato.

45. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 42, caracteri- zado pelo fato de que os guinchos (40) têm diferentes rugosidades superfici- ais.

46. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que o braço (3) da turbina de vento (2) compreende pelo menos um sistema de armazenamento (12) dos cabos (4).

47. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 46, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de armazenamento (10) dos cabos (4) com- preende pelo menos dois segundos guinchos (13) em que em cada um dos quais um respectivo um dentre os cabos (4) é enrolado ou desenrolado, ca- da uma dos segundos guinchos (13) sendo conectado a um segundo motor elétrico (41) controlado pelo sistema de controle inteligente.

48. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 47, caracteri- zado pelo fato de que o segundo guincho (13) é conectado ao segundo mo- tor elétrico (41) interpondo-se pelo menos um redutor epicicloidal.

49. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 47, caracteri- zado pelo fato de que o segundo guincho (13) é equipado com um módulo de guiar (14) adaptado para forçar o cabo (4) a ser enrolado de modo orde- nado no segundo guincho (13).

50. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 47, caracteri- zado pelo fato de que o segundo guincho (13) é montado sobre um carro (44) que desliza ao longo de um trilho (45) em paralelo com um eixo de rota- ção do segundo guincho (13).

51. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 50, caracteri- zado pelo fato de que um deslizamento do trole (44) ao longo do trilho (45) é controlado por um mecanismo de deslizamento junto com uma rotação do segundo guincho (13).

52. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 51, caracteri- zado pelo fato de que o mecanismo de deslizamento é movimentado por um motor elétrico controlado pelo sistema de controle inteligente.

53. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 51, caracteri- zado pelo fato de que o mecanismo de deslizamento é conectado ao motor elétrico pela interposição de pelo menos um redutor epicicloidal.

54. Sistema eólico, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 53, caracterizado pelo fato de que o sistema de enrolamento e de- senrolamento (10) dos cabos (4) é colocado ao longo do braço (3) entre o sistema de acumulação de energia (9) e o sistema de armazenamento (12) dos cabos (4).

55. Sistema eólico, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 54, caracterizado pelo fato de que o braço (3) compreende um sis- tema de transmissão adaptado para guiar os cabos (4) em direção à pipa (1).

56. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 55, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de transmissão compreende: pelo menos um par de primeiras polias (25) montadas no carro (23) do sistema de recuperação e de expulsão (7) das pipas (1); segundas polias fixas (26) montadas no braço (3) da turbina (2); pelo menos um par de terceiras polias (27) para cada um dos sistemas de tensionamento e de amortecimento (8) dos cabos (4); pelo menos um par de quartas polias (28) montadas em desliza- dores (42) dos módulos de guiar (14) dos cabos (4).

57. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 56, caracteri- zado pelo fato de que o deslizador (42) desliza ao longo de um trilho em pa- ralelo com um eixo de rotação do segundo guincho (13) do sistema de ar- mazenamento (12).

58. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 57, caracteri- zado pelo fato de que um deslizamento do deslizador (42) ao longo do trilho é controlado por um mecanismo de deslizamento junto com uma rotação do segundo guincho (13).

59. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 56, caracteri- zado pelo fato de que o mecanismo de deslizamento é movimentado por um terceiro motor elétrico (43) controlado pelo sistema de controle inteligente.

60. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 58, caracteri- zado pelo fato de que o mecanismo de deslizamento é de um tipo guiado por parafuso.

61. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 58, caracteri- zado pelo fato de que o mecanismo de deslizamento é de um tipo guiado por correia.

62. Sistema eólico, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 61, caracterizado pelo fato de que o sistema gerador/motor (15a, -15b) é movimentado por uma rotação dos braços (3) da turbina de vento (2) quando ele opera como gerador e é controlado pelo sistema de controle inteligente quando ele opera como motor.

63. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 62, caracteri- zado pelo fato de que no sistema gerador/motor (15a) o eixo de rotação central (16) opera como rotor, e uma parte fixada ao centro da turbina (2) opera como estator.

64. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 62, caracteri- zado pelo fato de que o sistema gerador/motor (15a)-compreende pelo me- nos um rotor movimentado por uma rotação do eixo de rotação central (16) pela interposição de um multiplicador.

65. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 62, caracteri- zado pelo fato de que o sistema gerador/motor (15a) compreende um siste- ma de engrenagens caracterizado por pinhões adaptados para multiplicar e movimentar uma pluralidade de geradores.

66. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 63, caracteri- zado pelo fato de que o sistema do gerador/motor (15a) coopera com o eixo giratório central (16) interpondo pelo menos um dentre os multiplicadores.

67. Sistema eólico, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 66, caracterizado pelo fato de que o sistema do gerador/ motor (15b) está colocado nos carrinhos transportadores amortecidos (20) eéa- tuado pelo giro das rodas (21).

68. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 67, caracteri- zado pelo fato de que o sistema gerador/ motor (15b) é conectado às rodas (21) ao interpor pelo menos um redutor epicicloidal.

69. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 68, caracteri- zado pelo fato de que uma transferência da energia elétrica do sistema do gerador/motor (15b) para a peça fixa da turbina eólica (2) ocorre através de um distribuidor que está central ou próximo dos trilhos.

70. Sistema eólico, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 69, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle inteligente opera sobre os primeiro e segundo guinchos (11, 13) do sistema de enrola- mento e desenrolamento (10) dos cabos (4) e no sistema de armazenagem (12) dos cabos (4) para guiar a pipa (1) ao longo da trajetória de voo atra- vés do meio de processamento implementando pelo menos um algoritmo profético que determina a todo instante uma posição ótima que as pipas (1) devem ocupar em pelo menos um instante seguinte dependendo dos parâ- metros de voo e de controle, da informação emitida do conjunto de sensores colocados nas pipas (1) e do conjunto de sensores terra, dando prioridade a uma força de elevação L gerada pela corrente de vento.

71. Sistema eólico, de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 a 70, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle inteligente compreende um subsistema de autocalibração adaptado para executar um procedimento de autocalibração do conjunto de sensores colocados nas pipas (1).

72. Sistema eólico, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 71, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle inteligente com- preende um subsistema de segurança intervindo na condução das pipas (1) para impedir colisões de voo.

73. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 72, caracteri- zado pelo fato de que o subsistema de segurança coopera com um sistema de visão artificial.

74. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 73, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de visão artificial é de um tipo ótico.

75. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 73, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de visão artificial é de um tipo de microonda.

76. Sistema eólico, de acordo com qualquer das reivindicações -1 a 75, caracterizado pelo fato de que o sistema de segurança coopera com um sistema de corte dos cabos (4).

77. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 76, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de corte é controlado através de um alarme ("watch dog").

78. Sistema eólico, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que compreende um sistema de fornecimento para acumu- lar e distribuir a energia elétrica.

79. Processo para produzir a energia elétrica através de um sis- tema eólico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 78, ca- racterizado pelo fato de que compreende, para cada uma das pipas (1), as etapas de: a) controlar a trajetória de voo da pipa (1) de modo que a pipa (1) proceda transversalmente com relação a um sentido da corrente de vento W, a pipa (1) tencionando os cabos (4) conectados ao braço (3) da turbina eólica (2), girando o braço (3) devido a um efeito de arrasto e indo para lon- ge do braço (3) da turbina eólica (1) fazendo com que o contra-peso (35) do sistema de acumulação de energia (9) levante, b) controlar trajetória de voo da pipa (1), de tal forma que pipa (1) prossiga adiante na mesma direção da corrente eólica W, a pipa (1) ten- sionando cabos (4) conectadas ao braço (3) da turbina eólica (2) girando o braço (3) devido a um efeito de arrasto e aproximando pipa (1) ao braço (3) da turbina eólica (2) rebobinando os cabos (4), através dos primeiros guin- chos (11) por intermédio dos primeiros motores elétricos (36) sem abaixar o contra-peso (35) do sistema de acumulação de energia (9), c) controlar trajetória de voo da pipa (1) de tal forma que pipa (1) prossiga transversalmente com respeito à direção da corrente eólica W, pipa (1) tensionando os cabos (4) conectadas ao braço (3) da turbina de vendo (2) girando o braço (3) devido a um efeito de arrasto, e afastando pipa (1) do braço (3) da turbina eólica (2), pela liberação dos cabos (4) atra- vés dos guinchos (11) por intermédio dos primeiros motores elétricos (36) sem abaixar o contra-peso (35) do sistema de acumulação de energia (9), d) controlar a trajetória de voo da pipa (1) de tal forma que a pi- pa (1) prossiga em uma direção oposta com respeito a corrente eólica W sem gerar qualquer efeito de frenagem para rotação do braço (3) da turbina eólica (2), e aproximando a pipa (1) ao braço (3) da turbina eólica (2) abai- xando o contrapeso (35) do sistema de acumulação de energia (9), com objetivo de guiar a pipa (1) em uma posição começando da qual ela prosse- gue transversalmente com respeito à direção da corrente eólica, e e) repetir as etapas anteriores.

80. Processo de acordo com a reivindicação 79, caracterizado pelo fato de que as etapas a) e/ou b) e/ou c) e/ou d) e/ou e) ocorrem auto- maticamente através do sistema de controle inteligente.

81. Processo para produção de energia elétrica através de um sistema eólica como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 78, caracterizado pelo fato de que os primeiros motores (36) operam também como geradores, produzindo eletricidade pela rotação dos primeiros guin- chos (11).