Turbinas eólicas são projetadas inspiradas no pássaro mais pesado do mundo
A biomimética, ou a arte de aplicar princípios da natureza aos desafios humanos, abre um novo capítulo para a geração de energia eólica. Veja mais informações aqui.
Mais uma vez a ciência e a tecnologia se inspiram na natureza para desenvolver designs inovadores.
Engenheiros da Universidade de Alberta, no Canadá, estão projetando turbinas eólicas baseadas nas asas da ave mais pesada do mundo: o condor andino, capaz de atingir mais de 200 km em um único voo, aproveitando as correntes ascendentes de ar causadas pela orografia.
O novo design concentra-se em um detalhe específico: os winglets, um tipo de ponta de asa que se estreita e se curva para cima. Os winglets podem ser vistos com frequência em aviões e planadores e servem para otimizar o desempenho do voo, pois ajudam a percorrer distâncias maiores consumindo menos energia.
Os engenheiros de Alberta, em parceria com a empresa Biome Renewables, propõem colocar esses winglets em forma de 'C' nas pás da turbina eólica.
Eles afirmam que a redução da resistência aumenta a eficiência da turbina em até 10%. Os pesquisadores simularam a rotação das pás da turbina usando dinâmica de fluidos computacional.
“Esta incorporação visa aumentar a produção de energia de uma turbina eólica e requer apenas um modesto investimento de capital. Os resultados indicam que a adição deste design leva a um aumento de 9,69% na produção de energia”, afirma o estudo publicado na revista Energy.
Projetada como uma adaptação às turbinas existentes, a asa poderia reduzir o preço da eletricidade para os habitantes de Alberta, ao mesmo tempo que reduziria o consumo de combustíveis fósseis.
"Isso fará a diferença. Poderia tornar alguns de nossos parques eólicos mais viáveis economicamente em dias em que não há muito vento", disse Brian Fleck, especialista em dinâmica de fluidos e coautor do estudo.
O segredo dos condores: a física por trás dos winglets
As asas de um avião geram sustentação devido à diferença de pressão entre a parte inferior e superior (intrados e extrados, respectivamente).
O perfil da asa de um avião é projetado para acelerar o fluxo de ar na parte superior e desacelerá-lo na parte inferior. Isso cria menos pressão na parte superior e mais pressão na parte inferior, criando uma força ascendente chamada 'sustentação'. Este princípio é baseado na lei de Bernoulli e no princípio da conservação do momento.
Quando o fluxo de ar se move ao longo da asa do avião, ele tende a formar redemoinhos nas pontas, conhecidos como vórtices. Esses vórtices criam arrasto aerodinâmico adicional, o que pode reduzir a eficiência e a estabilidade do voo.
Os winglets são extensões verticais nas pontas das asas que ajudam a reduzir a formação de vórtices, alterando a distribuição do fluxo de ar ao redor das pontas das asas. Isso diminui a resistência induzida. Assim, os winglets reduzem o arrasto aerodinâmico e melhoram o desempenho de voo. Algo que o condor faz há milhares de anos.
Referência da notícia:
Bahambary, K. R. et al. A numerical study of bio-inspired wingtip modifications of modern wind turbines. Energy, v. 292, 2024.