How do wind turbines work? - Rebecca J. Barthelmie and Sara C. Pryor

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy

Em cada 24 horas, o vento gera energia cinética suficiente

to produce roughly 35 times more electricity than humanity uses each day.

para produzir cerca de 35 vezes mais eletricidade

do que a Humanidade gasta diariamente.

And unlike coal or oil, this resource is totally renewed each day.

Ao contrário do carvão ou do petróleo,

este recurso renova-se totalmente todos os dias.

So how can we harness this incredible amount of energy,

Como podemos aproveitar esta quantidade espantosa de energia?

and is it possible to create a world powered entirely by wind?

Será possível criar um mundo alimentado totalmente pelo vento?

The basic principle of wind energy is simple.

O princípio básico da energia eólica é simples.

A series of sails or blades mounted around a rotor catch the wind

Uma série de velas ou pás montadas num rotor apanham o vento

and translate its kinetic energy into rotational energy.

e transformam a energia cinética em energia rotativa.

Traditional windmills use that rotational energy to grind wheat or pump water.

Os moinhos tradicionais

usam essa energia rotativa para moer trigo ou bombear água.

But in modern wind turbines, it turns a generator that creates electricity.

Mas nas modernas turbinas eólicas, alimenta um gerador que cria eletricidade.

This conversion from wind to rotational energy to electricity

Esta transformação do vento para energia rotativa para eletricidade

has defined wind turbines since their invention in the late 19th century.

define as turbinas desde a sua invenção no final o século XIX.

And there are three primary factors that determine just how much energy

São três os fatores principais que determinam a quantidade de enetgia

they can produce: the size and orientation of the blades,

que elas podem produzir:

a dimensão e a orientação das pás,

the blade’s aerodynamic design, and the amount of wind turning the rotor.

o desenho aerodinâmico da pá

e a quantidade de vento que alimenta o rotor.

First up, blade orientation.

Em primeiro lugar a orientação das pás.

Wind turbines can be designed with their rotor

As turbinas eólicas podem ser concebidas

on a vertical axis or a horizontal axis.

com um rotor num eixo vertical ou num eixo horizontal.

Vertical blades can pick up wind coming from any direction,

As pás verticais podem captar o vento proveniente de qualquer direção

but with much less efficiency than horizontal axis rotors.

mas com muito menos eficácia do que os rotores de eixo horizontal.

Horizontal designs allow blades to capture the wind’s full force

As conceções horizontais permitem que as pás captem toda a força do vento,

by tracking the wind’s direction and turning to face it.

detetando a direção do vento e rodando para o enfrentarem.

This turning process is called yawing,

Este processo de rotação chama-se “yawing”

and older windmills achieved it through manual monitoring.

e os antigos moinhos conseguiam-no manipulando-os manualmente.

Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades

Hoje, os sensores de vento e os sistemas informáticos

ajustam automaticamente as pás com uma precisão fantástica

with expert precision to capture as much energy as possible.

para captar a maior quantidade de energia possível.

Outside rotor orientation,

Para além da orientação exterior do rotor,

the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.

as pás precisam de ser desenhadas para maximizar a eficácia.

While early designs used flat blades,

Enquanto a conceção inicial usava pás planas,

modern blades are curved like airplane wings.

as pás modernas são curvas como asas de aviões.

Wind travels faster over the curved surface,

O vento desliza mais rapidamente numa superfície curva,

creating a low-pressure pocket above the blade that forces it upwards.

criando uma bolsa de baixa pressão sobre a pá, que a força a subir.

Since the amount of lift depends on the angle

Como a quantidade de elevação

at which the wind is moving relative to the blade,

depende do ângulo a que o vento se move, em relação à pá,

modern blades also incorporate a twist,

as pás modernas também incorporam uma torsão

optimizing how much of the blade can cut into the wind.

que otimizam até que ponto a pá pode cortar o vento.

Made of fiberglass and resin layers, these blades are strong enough

Feitas de fibra de vidro e de camadas de resina,

as pás são suficientemente fortes

to operate through rain, lightning, and blistering sunlight for over 20 years.

para funcionarem à chuva, aos relâmpagos, à intensa luz solar, durante 20 anos.

Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,

Mesmo com pás aerodinâmicas e um rotor horizontal.

a wind turbine can only capture wind if it's in a windy environment.

uma turbina eólica só consegue captar vento num ambiente ventoso.

Wind speeds typically increase the higher into the atmosphere you travel.

As velocidades do vento aumentam à medida que subimos na atmosfera.

So today, most turbines are well over 100 meters tall,

Hoje, a maioria das turbinas têm mais de 100 metros de altura,

with equally large rotor diameters.

com rotores de diâmetro igualmente grandes.

A turbine of this height and size can capture a huge amount of wind,

Uma turbina desta altura e dimensão capta uma quantidade enorme de vento,

generating enough electricity every year to power 750 American homes.

gerando eletricidade suficiente para alimentar 750 casas, por ano.

A wind farm of 200 similarly sized turbines

Uma central eólica de 200 turbinas desta dimensão

could power over 150,000 American homes— or twice as many European homes—

pode alimentar 150 000 casas americanas

ou o dobro de casas europeias

for an entire year.

durante um ano inteiro.

Offshore wind farms contain an even greater number of even larger turbines.

As centrais eólicas no mar contêm um número maior de turbinas maiores.

In 2019, the largest wind turbine ever built

Em 2019, a maior turbina eólica construída até então

began operating off the coast of the Netherlands.

começou a funcionar ao largo dos Países Baixos.

With a rotor diameter of 220 meters, just one of these turbines

Com um rotor com 220 m de diâmetro,

uma única destas turbinas pode fornecer energia elétrica

can meet the annual power needs of 16,000 European households.

Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.

Apesar deste potencial espantoso, a energia eólica ainda tem problemas.

Wind may be a free and unlimited fuel,

O vento pode ser um combustível gratuito e ilimitado

but no matter how large or efficient a turbine is

mas, por mais eficaz que uma turbina seja,

there's a mathematical limit to how much wind it can convert into electricity.

há um limite matemático para a quantidade de vento

que pode ser transformado em eletricidade.

German physicist Albert Betz calculated

O físico alemão Albert Betz calculou

that since some wind must remain to keep the blades spinning,

que, como parte do vento tem de se manter para manter as pás a rodar,

a turbine can only ever capture 59.3% of the wind’s energy.

uma turbina só pode captar 59,3% da energia do vento.

Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,

E mais, as pessoas acham que as turbinas prejudicam a paisagem natural,

and wind energy’s intermittent availability

e a disponibilidade intermitente da energia eólica

can make it difficult to integrate into electrical grids.

pode dificultar a sua integração em redes elétricas.

But even with these challenges, modern wind turbines have made wind energy

Mas, mesmo com estas problemas,

as modernas turbinas eólicas tornaram a energia eólica

the most efficient and inexpensive source of electricity.

a fonte de energia mais eficaz e mais barata de eletricidade.

Wind turbines already provide essential energy for communities around the world.

As turbinas eólicas já fornecem energia essencial

And for many farmers, hosting a wind turbine

Para muitos agricultores, a instalação duma turbina eólica

can be a reliable source of additional income.

pode ser uma fonte fiável de receita adicional.

With continued improvements in wind forecasting,

Com melhorias continuadas na precisão do vento,

electrical grid infrastructure and energy storage,

a infraestrutura da rede elétrica e do armazenamento de energia,

wind power might blow away all our energy problems.

a energia eólica pode fazer ir pelos ares todos os nossos problemas energéticos.