BRPI0900049A2 - maquina eólica inflável - Google Patents

Abstract

MáQUINA EóLICA INFLáVEL. A Maquina Eólica Inflável, é caracterizada pelo fato de ser destinada ao aproveitamento da energia cinética dos ventos. é construída principalmente com elementos infláveis. Possui elemento ativo inflável com forma aproximada de uma semi-esfera de captação da energia eõlica, denominado Coletor Eólico Inflável. Vários Coletores Eólicos Infláveis compóem a Roda de Vento. Pode ser montada com duas Rodas de Vento com sentidos de rotação opostos de modo a equilibrar dinamicamente os momentos de rotação, melhorando a estabilidade do conjunto. A Maquina Eólica Inflável, pode ser intiada com o uso de gás mais leve que o ar atmosférico, como o Helio, flutuar e ganhar altura de modo a alcançar ventos mais fortes e menos turbulentos. Se necessário a Maquina Eólica Inflável pode ser montada com coluna de sustentação ou com balão de sustentação complementar mais leve que o ar. Com elementos infláveis pode obter grandes áreas para a captação da energia do vento com componentes bastante leves, resistentes e com velocidades relativas baixas. Reduzindo desta forma os efeitos indesejáveis de ruídos, vibrações e agressâo ao meio ambiente representado pela morte de aves. Por ter um funcionamento mais simples que as maquinas eólicas em uso atualmente, tem uma relaçâo de custo/beneficio mais favorável, reduzindo significativamente o custo da energia gerada.

Description

MAQUINA EÓLICA INFLÁVEL.

A presente invenção refere-se a uma Maquina Eólica Inflável destinada aoaproveitamento da energia cinética dos ventos. A energia captada dos ventos étransformada em energia mecânica pela rotação da maquina e posteriormente utilizadana geração de energia elétrica ou para acionar diretamente outros equipamentos como,por exemplo, bombas de água.

A inovação principal da Maquina Eólica Inflável é ser construída comelementos infláveis. Podem-se assim obter grandes áreas para a captação da energia dovento com componentes bastante leves, resistentes e com velocidades relativas baixas.Reduzindo desta forma os efeitos indesejáveis de ruídos, vibrações e agressão ao meioambiente representado pela morte de aves.

As maquinas eólicas usadas atualmente são construídas com duas ou três pásem forma de hélice que são impulsionadas pelo vento. Cada pá tem seu ângulo deataque regulado independentemente e o eixo de rotação é posicionado automaticamentecontra o vento. Para alcançar ventos mais fortes e estáveis são montadas sobrealtíssimas torres. Esta montagem torna o conjunto caro, sujeito a vibrações e produzruídos. As altas velocidades periféricas das pás com freqüência causam mortandade deaves e morcegos.

A presente invenção tem a finalidade de resolver os problemas anteriormentecitados e viabilizar a fabricação de Maquina Eólica Inflável que por ter umfuncionamento mais simples que as em uso atualmente, tem uma relação decusto/beneficio mais favorável, reduzindo significativamente o custo da energia gerada,permitindo o uso mais freqüente da energia eólica e cooperando para a preservação dos recursos energéticos existentes.A descrição que se segue e as figuras associadas, tudo dado a título deexemplo não limitativo, farão compreender bem a invenção.

A figura 1 apresenta uma perspectiva do elemento inflável de captação daforça do vento a partir de agora designado de Coletor Eólico Inflável. Nesta figura, onúmero 1 representa a superfície fechada inflável com forma aproximada de uma semi-esfera.

Na figura 1, o numero 2 indica o tirante central de posicionamento do ColetorEólico Inflável.

Na figura 1, o numero 3 indica os cabos de tensão do Coletor Eólico Inflável.Estes cabos têm a função de transmitir a forca do vento para a estrutura da roda devento. Sendo baixa a pressão de inflamento do Coletor Eólico Inflável, este iradeformar-se pela a ação do vento. Assim se a superfície semi-esférica estiver dirigidacontra o vento os cabos de tensão (numero 3) irão afrouxar, e a área transversalprojetada ira diminuir. Estando a superfície plana circular dirigida contra o vento oscabos de tensão (numero 3) serão tensionados e a área projetada da superfície iraaumentar, inflando como um pára-quedas. A esta variação de forma denominamos dearmadilha de vento e aumenta significativamente a eficiência do Coletor Eólico Inflável.

A figura 2 representa a Roda de Vento propriamente dita. O numero 1 indicamos Coletores Eólicos Infláveis. Estão representados 6 Coletores Eólicos Infláveis,porem podem ser usados 3,4,5 ou mais, dependendo do projeto construtivo.

Na figura 2, o numero 2 representa a estrutura da Roda de Vento. Tem a formade uma roda raiada e a finalidade é de manter a forma geométrica do conjunto etransmitir a força do vento captada pelo Coletor Eólico Inflável para o eixo central. Estaestrutura esta indicada como formada por tubos, porem pode ser treliçada, dependendodo porte do equipamento. Deve ser muito resistente e leve.

A posição de funcionamento da Roda de Vento é com o eixo de rotaçãoaproximadamente na posição vertical. Sendo o vento dominante horizontal, a direção deincidência do vento sobre a roda é indiferente. Portando não precisa de qualquer outraorientação. A roda de vento girará sempre no sentido de rotação em que a superfícieesférica ira se deslocar contra a velocidade do vento e a superfície plana a favor davelocidade do vento. Isto se deve principalmente ao fato de que o coeficiente de arrastoda calota esférica ser muito inferior ao da superfície plana. Dispositivo semelhante e quefunciona de acordo com este principio é o anemômetro usado em estaçõesmeteorológicas. O efeito de armadilha de vento descrito anteriormente ira se somar deforma a aumentar a eficiência do sistema. Quando o Coletor Eólico Inflável estiverrecebendo o vento de perfil, o efeito asa onde o ar que circula junto à calota esférica irapercorrer um caminho maior que o ar que circula junto à superfície plana, provocará umempuxe no mesmo sentido da rotação dos anteriores, aumentando ainda mais aeficiência do sistema.

A figura 3 representa a roda de vento montada em uma torre suporte. Onumero 1 indica a Roda de Vento.

Na figura 3, o numero 2 indica a torre de sustentação da Roda de Vento.

Na figura 3, o numero 3 indica a mesa de giro.

Nesta montagem a torre gira solidariamente a roda de vento e transmite àrotação a mesa de giro. O equipamento que utiliza a energia mecânica que esta sendoproduzida esta montado junto a mesa de giro.A montagem com torre é pratica no sentido de tornar todo o equipamentoacessível para manutenção e operação, porem limita a altura de trabalho da Roda deVento.

Segundo estudos recentes publicados, sabe-se que a rugosidade do solo reduz avelocidade do vento. Assim junto ao solo a velocidade do vento é praticamente nula. Amedida que se afasta do solo a velocidade do vento aumenta até a situação em que avelocidade do vento não sofre mais a influencia do solo. Esta camada atmosférica quesofre a influencia do solo chama-se camada limite atmosférica e varia de 100 metros a3000 metros de altura. A influência do solo é especialmente dominante na camadasuperficial que esta abaixo da altura de 50 a 100 metros.

Desta forma torres muito altas são muito dispendiosas e torres baixasaproveitam pouco a energia dos ventos.

Na figura 4, o numero 1 indica duas Rodas de Ventos montadas de forma quegirem em sentidos opostos. Os Coletores Eólicos Infláveis estão inflados com gás maisleve que o ar atmosférico de modo que flutuam no ar.

Na figura 4, o numero 2 indica o conjunto eletro mecânico que transforma aenergia mecânica em energia elétrica. O eixo do conjunto eletro mecânico esta fixo aRoda de Vento superior e a carcaça esta fixa a Roda de Vento inferior. Desta forma osmomentos torçores das Rodas de Vento equilibram-se dinamicamente e acionam oequipamento eletro mecânico de produção de energia elétrica.

Na figura 4, o numero 3 indica o cabo de fixação da Maqxiina Eólica Inflávelao solo. Este cabo tem também a função de conduzir a energia elétrica produzida paraseu aproveitamento. O cabo de fixação esta preso a carcaça do equipamento eletromecânico através de rolamentos e a ligação elétrica é feita através de coletores de modoque o cabo de fixação não sofra torção.A figura 5 indica uma montagem da Maquina Eólica Inflável com as mesmascaracterísticas da representada pela figura 4 porem acrescida de um balão inflado comgás Helio para aumentar a sustentação.

Na figura 5, o numero 1 indica o balão de sustentação inflado com Hélio.

Na figura 5, o numero 2 indica as duas rodas de vento anti giratórias.

Na figura 5, o numero 3 indica o cabo de fixação e de condução de energiaelétrica.

Na figura 5, o numero 4 indica o conjunto eletro mecânico que transforma aenergia mecânica em energia elétrica.

A Maquina Eólica Inflável representada pela figura 5 pode trabalhar emgrandes alturas captando energia de ventos livres de influencia do solo e, portanto como Máximo de potência e de estabilidade. Com grandes alturas o peso dos cabos defixação passa a ser considerável necessitando da sustentação extra fornecido pelo balão.

A torre indicada na figura 3 ao invés de ser rotativa pode ser fixa sempre quefor conveniente. O inflamento com gás Hélio, representa o uso de um gás mais leve queo ar atmosférico, como por exemplo, o gás Hélio, podendo ser utilizados outros gasesleves. O cabo de fixação foi indicado como sendo apenas um, porem pode-se usar maiscabos como, por exemplo, três para melhorar a estabilidade do conjunto. A variedade demontagens possíveis para a Maquina Eólica Inflável é enorme porem o que caracterizaesta Maquina é o uso do elemento ativo inflável de captação da energia eólica, aquidenominado Coletor Eólico Inflável.

Claims (6)

1. Maquina Eólica Inflável, caracterizada pelo fato de ser destinada aoaproveitamento da energia cinética dos ventos e construída principalmente comelementos infláveis.

2. Maquina Eólica Inflável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de possuir elemento ativo inflável com forma aproximada de uma semi-esfera de captação da energia eólica, denominado Coletor Eólico Inflável.

3. Maquina Eólica Inflável, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizadapelo fato do Coletor Eólico Inflável deformar-se pela a ação do vento,aumentando e diminuindo a área da seção projetada exposta ao vento. Este efeitoaumenta significativamente a eficiência da Maquina Eólica Inflável.

4. Maquina Eólica Inflável, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3,caracterizada pelo fato de poder ser inflada com o uso de gás mais leve que o aratmosférico, como o gás Hélio, pode flutuar e ganhar altura de modo a alcançarventos mais fortes e menos turbulentos.

5. Maquina Eólica Inflável, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, e 4,caracterizada pelo fato de poder ser montada com duas rodas de vento comsentidos de rotação opostos de modo a equilibrar dinamicamente os momentos derotação, melhorando a estabilidade do conjunto.

6. Maquina Eólica Inflável, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3, 4 e 5caracterizada pelo fato de poder ser montada com coluna de sustentação ou combalão de sustentação complementar mais leve que o ar.