Candidato: Henrique Raduenz
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Maio de 2018
Orientador: Victor Juliano De Negri
Resumo:: Visando o aumento da parcela de energia eólica na matriz energética mundial, a redução de custos com operação e manutenção são fatores chave a serem melhorados através de pesquisa e desenvolvimento. Existe uma tendência em pesquisar e desenvolver transmissões hidrostáticas para uso em turbinas eólicas. Essa tendência é fruto de pesquisas realizadas por instituições e companhias do setor eólico. Apesar de transmissões hidrostáticas, usando bomba e motor, serem uma tecnologia já bastante desenvolvida, a aplicação em turbinas eólicas ainda possui desafios a serem vencidos. Alguns deles são a qualidade de controle, a eficiência energética e a viabilidade dos conceitos propostos. Essa dissertação trata da prova de conceito de uma transmissão hidrostática para turbinas eólicas. O conceito proposto tem a bomba na nacelle e o motor no nível do solo acionando um gerador síncrono. A transmissão hidrostática proposta é estudada analiticamente tendo seu comportamento e parâmetros descritos em função de propriedades do vento e da turbina. Uma análise da estabilidade em malha aberta é feita para a transmissão e gerador síncrono. Uma bancada de testes, usando componentes de prateleira, capaz de gerar e entregar energia elétrica para a rede foi construída para avaliar experimentalmente o conceito proposto. Uma máquina de estados foi desenvolvida e implementada na bancada de testes. Dentro de cada estado existe um controlador atuando sobre o sistema para alcançar o objetivo da região de operação. É proposta uma nova estrutura para um destes controladores afim de aumentar a performance do sistema. Um modelo matemático prévio do sistema é melhorado através do uso da nova estrutura de controle, dos parâmetros dos componentes e também através da validação dele com as medições feitas na bancada. Como resultados desta dissertação tem-se a prova de conceito do sistema proposto, onde sua viabilidade é mostrada. Outro resultado é um modelo matemático validado que permite avaliações futuras do comportamento do sistema. Uma máquina de estados que pode ser usada numa turbina eólica real com uma transmissão hidrostática também é um resultado da dissertação. A solução de controle implementada se mostrou adequada e efetiva nas condições testadas. Entretanto, é necessário continuar e aprofundar a análise de estabilidade do sistema. Uma das conclusões é a de que a eficiência do sistema ainda é uma grande desvantagem. Entretanto, é mostrado que ela pode ser melhorada.
Referência: RADUENZ, H. Experimental dn Theoretical Analysis of a Hydrostatic Transmission for Wind Turbines. 2018. 206 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.
