Turbina hidrocinética de pequena escala para geração de energia em rios

Abstract

Este estudo abordou uma forma alternativa de geração de energia limpa e sustentável através de rios que visa alcançar comunidades em regiões isoladas. Com esta finalidade, foi desenvolvido o conceito de uma turbina hidrocinética, com ênfase na estruturação das pás. O desenvolvimento das pás foi realizado através da metodologia BEM (Blade Element Momentum Theory), e os demais elementos da turbina (Componentes, fixações e funcionalidades) foram brevemente explorados, bem como o design da turbina e sua estrutura de maneira geral. O desenvolvimento teve como base modelos comerciais, e foram considerados os parâmetros de operação do Rio Solimões, onde as condições de contorno foram inseridas na metodologia BEM, e em seguida foram realizadas simulações numéricas em regime permanente, a fim de obter o torque resultante considerando as velocidades do rio e rotações expressas no método BEM. Por meio de software ANSYS-CFX, constatou-se que o rotor de 1,5 m de diâmetro tem capacidade de geração entre 0,5 kW e 2,0 kW de potência.

This study addresses an alternative form of clean and sustainable energy generation through rivers that aims to reach communities in isolated regions. For this purpose, a concept of a hydro-kinetic turbine was developed based on commercial models and with emphasis on the structuring of the poles. The development of the pads was carried out through the BEM (Blade Element Momentum Theory) methodology, and the other elements of the turbine (components, fittings and functionalities) were briefly explored, as well as the design of the turbine and its structure in general. The operating parameters of the Solimões River were considered, and the contour conditions were inserted into the BEM methodology in which numerical simulations were carried out in permanent mode to obtain the torque resulting considering the river speeds and rotations expressed in BEM. Using ANSYS-CFX software, it was found out that the 1.5 m diameter rotor has generating capacity between 0.5 kW and 2.0 kW of power, which is enough to provide electricity for 20 people in a small village.