EOLIOS, um saber-fazer único na Europa
A EOLIOS estuda as ações do vento sobre os edifícios e os efeitos do vento na cidade graças à simulação CFD, e coloca esta mesma competência ao serviço das suas centrais solares e projetos de energia renovável, para garantir a sua resistência face aos ventos extremos.
A CFD (Computational Fluid Dynamics, ou mecânica dos fluidos computacional) é um método de simulação que resolve numericamente as equações que regem o escoamento do ar. Permite visualizar e quantificar as velocidades, pressões e esforços do vento em qualquer ponto de um local, um verdadeiro túnel de vento numérico, sem ensaios físicos.
Estudo do vento
- Análise das rajadas & ventos dominantes
- Cenários mais desfavoráveis (W50)
Análise dos fluxos
- Movimentos de ar sobre e em torno dos módulos
- Pressões, forças e momentos aplicados
Dimensionamento
- Verificação dos valores-limite dos painéis
- Soluções técnicas contra o arrancamento
Estrutura de uma central fotovoltaica
As centrais fotovoltaicas são constituídas por um grande número de painéis fotovoltaicos (PV) ligados em série e em paralelo para produzir eletricidade. Podem ser instaladas em locais muito variados, nomeadamente parques de estacionamento, planícies e o mar. Têm de enfrentar condições meteorológicas muito diversas: chuva, tempestades, temperaturas extremas e sobretudo rajadas de vento. Este vento depende da localização da central: será mais forte no mar, por exemplo.
A EOLIOS ajuda-o a dimensionar as instalações da sua central fotovoltaica estudando os riscos de arrancamento dos painéis PV pelas fortes rajadas de vento.
Os painéis solares de uma central são compostos por silício, e podem ser monocristalinos ou policristalinos. A sua vida útil é de cerca de 20 anos. Para captar o máximo de radiação solar, alguns painéis estão equipados com seguidores (trackers) que permitem modificar a sua inclinação conforme a posição do sol ao longo do dia. Esta tecnologia torna-os mais sensíveis às perturbações do que os painéis fixos: o risco de arrancamento pelo vento é mais elevado, razão pela qual são instalados sistemas de amortecimento para proteger os módulos PV.
Além disso, estes são suportados por longarinas que podem ser fixadas de diversas maneiras, a um motor por exemplo, no caso do painel com seguidor. Toda esta estrutura pode ser deformada pelas rajadas de vento, que exercem uma força heterogénea e, portanto, um momento sobre o painel PV.
Análise do vento e das rajadas
A EOLIOS estuda as ações do vento sobre os edifícios ou os efeitos do vento na cidade graças à simulação CFD, mas também o podemos ajudar a analisar os efeitos do vento e das rajadas na sua central solar. O vento pode danificar gravemente os painéis fotovoltaicos exteriores: exerce uma pressão sobre a superfície dos painéis. Se a força aplicada for demasiado importante, correm o risco de ser arrancados, destacados e, portanto, danificados. É, por isso, importante proteger as centrais PV contra o vento e as rajadas, esses excessos significativos da velocidade do vento. O dimensionamento e a proteção da central constituem assim um desafio importante para a indústria solar.
A fim de otimizar o dimensionamento do sistema, os estudos são conduzidos no cenário mais desfavorável, isto é, com os ventos mais desfavoráveis mas também os mais frequentes. As análises das rosas dos ventos para diferentes períodos próximos do projeto informam sobre os ventos dominantes do local. As velocidades de ar mais desfavoráveis, as mais elevadas medidas ao longo do ano a partir dos dados meteorológicos, são utilizadas como parâmetros de entrada do estudo.
Referimo-nos ao Anexo Nacional NF EN 1991-1-4 (Eurocódigo 1) para simular e calcular as pressões de vento sobre a estrutura, com uma velocidade de vento de referência correspondente a uma probabilidade anual de ultrapassagem igual a 0,02 (evento de período de retorno de 50 anos, ou seja W50).
Simulação do vento para uma central fotovoltaica
A simulação CFD assenta num modelo 3D CFD preciso e detalhado do projeto. Inclui uma modelação precisa dos módulos da central fotovoltaica, bem como da envolvente imediata do local numa distância de 500 m. A topografia é também tida em conta. É gerada uma malha deste modelo e refinada nos locais apropriados.
São realizadas simulações CFD para visualizar os movimentos de ar sobre e em torno dos módulos PV. Vários cenários, com diferentes ventos e diferentes inclinações de painéis, são estudados para determinar as potenciais soluções técnicas contra o arrancamento, para um vento horizontal em relação ao solo que gera momentos mais elevados quando o painel está mais inclinado. Graças à CFD, é assim possível calcular os momentos e as forças, e determinar se estes ultrapassam os valores-limite dos painéis PV.
A EOLIOS acompanha-o no dimensionamento ao vento
A EOLIOS é capaz de realizar estudos CFD completos do local do projeto. Estes estudos podem ser conduzidos em grande escala, em grandes centrais fotovoltaicas, com um elevado grau de precisão, ao serviço da resistência ao vento das suas centrais solares e projetos de energia renovável.
Saber fazer: simular a pressão do vento sobre os edifícios — Eurocódigo 1
