Modelo de turbina hidráulica vertical que conjugada a um gerador de indução, desenvolvida dentro do próprio rotor, aproveita o potencial energético de poços artesianos com pressão natural positiva em saídas de reservatórios de água de sistemas de abastecimento público, edifícios e condomínios, entre outros.
A motivação encontra-se na existência de poços artesianos com vazões elevadas e/ou outros cursos d’água cuja vazão e pressão justifique o aproveitamento hídrico de forma a obter energia elétrica, principalmente em regiões aonde há carência da mesma.
Sistemas de geração de energia elétrica em poços deste tipo ou mesmo em tubulações de saída de reservatórios d’água não são comuns e os existentes utilizam turbinas convencionais, onde o eixo é acoplado, alinhado ou perpendicular, ao rotor de um gerador elétrico. Os modelos disponíveis para adaptação implicam em custos elevados e necessidades de manutenção caras. A arquitetura de gerador hidráulico apropriado para esta finalidade viabilizaria o aproveitamento desta fonte de energia, podendo contribuir para mudança do perfil sócio econômico da região.
Basicamente existem três tipos de turbinas hidráulicas destinadas a este fim (geração de energia elétrica): Pelton, Kaplan e Francis. As turbinas tipo Pelton operam com velocidades de rotação maiores que as outras, e tem um rotor com características bastante distintas, jatos de água se chocam com suas “conchas” gerando trabalho.
Normalmente no prolongamento do eixo da turbina é acoplado, alinhado ou perpendicular, a um rotor de geradores síncronos ou de indução auto excitado, sendo este último mais em conta, dado a seu custo e disponibilidade no mercado.
Usualmente o estator é constituído de um enrolamento trifásico distribuído uniformemente em torno do corpo da máquina, para que o fluxo magnético resultante do movimento do rotor produza uma forma de onda espacialmente senoidal. A onda eletromagnética produzida pelo enrolamento é uma função senoidal do espaço – tempo. Os modelos de geradores hidráulicos existentes, portanto, implicam em sistemas que espaço considerável e contêm complexidades que exigem pessoal técnico qualificado para operação e manutenção.
Para o setor elétrico em geral, a aplicabilidade da turbina hidráulica vertical conjugada a um gerador de indução pode ser caracterizada com a possibilidade de aproveitamento energético de fluxos d’água, contribuindo para a geração distribuída de energia elétrica nos centros urbanos que dispõem de reservatórios de água para abastecimento, em empresas que utilizam volumes consideráveis de água, edifícios e mesmo os condomínios residenciais.
O projeto de pesquisa está no dimensionamento de um gerador hidráulico de baixo custo e fácil instalação em reservatórios d’água e em poços artesianos com pressão positiva, possibilitando um incremento da eficiência energética e consequente disponibilização de carga para distribuição pela concessionária.
Simulação de esforços na turbina