Impacto do vento numa central solar.

Modelação numérica do vento

Os modelos de vento utilizados

O modelo de vento apoia-se na norma Eurocódigo 1 (EN 1991-1-4). Esta abordagem permite determinar as tensões máximas a que as estruturas estariam sujeitas em caso de vento forte, a fim de dimensionar em conformidade os componentes da central e limitar os riscos de danos em mau tempo. O modelo tem em conta a variabilidade do vento com a altitude, bem como fatores como a localização geográfica, a orografia local, os coeficientes de estação e de direção, o tipo de terreno envolvente e a intensidade de turbulência.

Este modelo multifatores garante resultados precisos e conformes com as exigências regulamentares. Para obter uma imagem completa das cargas exercidas pelo vento sobre os painéis, foram tidas em conta diferentes direções de vento, permitindo identificar o cenário mais crítico e adaptar a conceção das estruturas.

Geometria e modelação da central fotovoltaica

Para garantir simulações precisas, a geometria de cada painel foi meticulosamente modelada em 3D. Esta abordagem reproduz fielmente a realidade tendo em conta a posição de cada painel em relação aos outros, e permite analisar as máscaras aeráulicas formadas pela sua disposição, as zonas onde o vento é perturbado ou travado pela presença dos painéis.

Estudo CFD para a conceção

Realizar um estudo CFD (mecânica dos fluidos computacional) numa central fotovoltaica oferece várias vantagens. A CFD permite uma análise detalhada dos escoamentos de vento em torno dos painéis, essencial para compreender os esforços exercidos sobre as estruturas e avaliar as tensões mecânicas sobre os painéis e os componentes envolventes.

Se valores padrão aproximados podem ser obtidos para geometrias simples a partir de conjuntos de dados como o Eurocódigo 1, é frequentemente necessário ter em conta uma geometria mais precisa, o impacto do número e da disposição dos painéis e outros parâmetros próprios do caso estudado. A abordagem CFD permite compreender melhor a influência destes fatores sobre os escoamentos e, portanto, sobre as pressões geradas.

Resultados dos estudos CFD

Cálculo dos esforços e das pressões de vento

Este estudo permitiu obter dados precisos sobre as pressões exercidas em qualquer ponto das estruturas. Foi gerada uma cartografia detalhada das pressões médias por zona, e foram calculados coeficientes de pressão para cada zona, dando as variações de pressão média em função da velocidade do vento.

Os esforços globais exercidos sobre cada estrutura foram calculados: os efeitos de pressão nas faces inferior e superior dos painéis foram tidos em conta, combinados e integrados sobre as superfícies para obter uma força global, cujo ponto de aplicação é determinado, crucial para compreender como estes esforços são retomados pelos pés dos painéis.

Estudo mecânico para uma conceção otimizada

Graças aos dados precisos sobre os esforços e pressões, estudos mecânicos permitem otimizar o dimensionamento das estruturas: espessura ótima dos suportes ou dos pés, ou número ótimo de pés, assegurando ao mesmo tempo uma rigidez suficiente para resistir às cargas induzidas pelo vento.

Ao otimizar estes parâmetros, garante-se que a central é capaz de resistir aos ventos mais fortes, logo a segurança e a durabilidade da instalação. Ao minimizar a quantidade de matéria-prima sem comprometer a solidez nem a funcionalidade, realizam-se também economias significativas.

Isto traduz-se em benefícios económicos para os operadores, mas também em benefícios ambientais, ao reduzir a pegada de carbono associada aos materiais utilizados.