Turbina eólica mais eficiente e silenciosa é inspirada em baleias-jubartes

Pesquisadores de Harvard desenvolveram a tecnologia e estão levando o conhecimento para aplicações comerciais

Por Marcia Sousa

Durante o inverno, o litoral brasileiro recebe a ilustre presença da baleia-jubarte — um dos maiores mamíferos marinhos. Encantadora por natureza, a espécie possui longas nadadeiras, que podem atingir até um terço do comprimento do corpo. É justamente na imponente barbatana que uma singular característica inspirou um trio de pesquisadores da Universidade de Harvard a criar um design inovador para turbinas eólicas.
Apesar do aumento da geração de energia eólica no Brasil e no mundo, este tipo de energia renovável depende da velocidade do vento, que pode variar ao longo do dia e das estações, e também gera ruído, tanto mecânico quanto aerodinâmico. Há ainda outras limitações difíceis de contornar, mas considerando estas questões Frank Fish, um biólogo americano, Philip Watts, um engenheiro canadense, e Stephen Dewar, um empresário canadense, desenvolveram uma turbina que promete superar tais restrições.

A tecnologia criada é inspirada nas baleias-jubartes que apresentam pequenas protuberâncias (chamadas tubérculos) nas nadadeiras peitorais e que deram aos pesquisadores a ideia de aplicar algo similar no projeto de pás de máquinas rotativas, como turbinas eólicas. O resultado foi que, com esta inovação, as turbinas eólicas podem ganhar 20% de eficiência mesmo com ventos fracos. A ideia de aproveitar os ventos fracos parte do princípio de que toda turbina moderna pode produzir energia com ventos de alta velocidade. O problema é que ventos de alta velocidade são comparativamente raros.

Outro ponto diz respeito às limitações tecnológicas de operação: algumas turbinas de última geração desligam completamente acima da chamada “velocidade de corte” para evitar danos ao gerador e até mesmo às próprias pás do rotor; geradores e pás mais fortes e pesados, que poderiam operar em ventos mais fortes, produzem desempenho inferior em comparação a ventos mais frequentes e moderados; e os inversores “otimizados” são projetados para produzir o que é chamado de “potência nominal” em uma velocidade de vento designada, mas acima dessa velocidade, eles rotineiramente desperdiçam parte da energia extra disponível para que não excedam o pico — de forma a evitar desgaste do gerador e das pás.

Basicamente, os ventos mudam rotineiramente de velocidade, mudam de ângulo, giram e exibem turbulência. Essa instabilidade força os projetistas de turbinas a agirem com cautela, priorizando uma operação mais estável ao invés de alto desempenho.

Turbina de barbatana
O trio criou a empresa WhalePower para avaliar e desenvolver aplicações práticas a partir da ideia dos tubérculos. Os três conduziram experimentos em túneis de vento com asas e pás de aeromodelos e descobriram que as saliências das barbatanas melhoraram a aerodinâmica das pás e reduziram a turbulência geradora de ruído. Ao canalizar o fluxo de ar das lombadas, conseguem resolver dois problemas associados às pás: o mau desempenho em ventos fracos e o ruído gerado. Desta forma, uma pá equipada com os tubérculos pode produzir 20% mais eletricidade com ventos fracos e sem ruído.

Desde que a empresa foi criada, os fundadores da WhalePower tiveram diversos reconhecimentos, tendo inclusive sido nomeados para o prestigiado European Inventor Award, 2018. A invenção — batizada de tecnologia Tubercle — foi patenteada e licenciada para outras empresas, já tendo ainda expandido o alcance para ventiladores industriais e até mesmo para ventiladores de computador.

A WhalePower atualmente licencia o direito de uso em dispositivos rotativos para terceiros que desejam testar, desenvolver, fabricar e vender tais máquinas. Segundo a companhia, muitos usos ainda podem ser explorados, que vão desde propulsores marítimos até geração hidrelétrica de baixo fluxo, passando por bombas e compressores.

Fonte: CicloVivo