Estudo sobre a viabilidade da customização de um subsistema de microgeração de energia com turbina eólica para veículo elétrico à bateria

Abstract

Resumo: O mundo está cada vez mais preocupado com a atual situação do meio ambiente, vários fatores são responsáveis por isso, como por exemplo: a qualidade do ar que respiramos desastres naturais, ou até mesmo a preservação para as futuras gerações. Cada um tem seu motivo para se preocupar com o meio ambiente, o importante é que junto com as preocupações, existam ações para a melhoria ambiental. Visando a qualidade do ar, ambientalistas, governantes e fabricantes de veículos elétricos voltaram a se entusiasmar com a fabricação destes, porém continuam encontrando dificuldades com relação à autonomia. Este trabalho será de grande ajuda aos fabricantes, pois irá desenvolver um subsistema de micro geração de energia para veículos elétricos. O protótipo consta de uma turbina eólica comercial a ser implantada no veículo elétrico de forma com o banco de baterias fique sempre sendo alimentado por essa geração de energia renovável. Dessa forma, foram feitos estudos analíticos e simulações realizadas pelo software ANSYS CFX objetivando o melhor posicionamento da turbina para uma maximização da energia. O veículo elétrico trata-se de uma pickup adaptada e desenvolvida no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Taubaté. Diante dos primeiros cálculos podemos concluir que o melhor posicionamento encontra-se no teto do veículo, porém precisava-se determinar a região do teto. Foram pré-determinadas três posições para a instalação da turbina eólica (na frente, no centro e atrás do teto) e verificaram-se os valores da força de arrasto na traseira são maiores que as demais, descartando-se este local. Mínimas diferenças nos valores das forças de arrasto totais são encontradas na frente e no centro do teto, justificando-se uma melhor análise devido à geometria do veículo. No meio do teto, a turbina eólica pode flambar mais facilmente, ou seja, ele se encontra propício a afundar já que não se tem uma estrutura apropriada para fixação. Analisando as condições da frente do teto vê-se uma instalação mais viável por ser na junção da quina do teto com uma estrutura mais reforçada, sendo assim sua fixação será mais rígida e pode-se afirmar que o melhor posicionamento para a implantação do subsistema será à frente do teto. Finalmente o subsistema pode ser instalado na parte da frente do teto devido as suas condições de estrutura e valores de forças de arrasto menores e mais eficientes.

Abstract: The world is increasingly concerned about the current situation of the environment and many factors are responsible for this, such as: the quality of the air we breathe, natural disasters, or even the preservation for future generations. Everyone has their reason to worry about the environment, the important thing is that along with the concerns, there are actions for environmental improvement. Aiming at air quality, environmentalists, rulers and manufacturers of electric vehicles have once again become enthusiastic about the manufacture of these ones, but they continue finding difficulties regarding to autonomy. This work will be of great help to manufacturers as it will develop a subsystem of micro generation of energy for electric vehicles. The prototype consists of a commercial wind turbine to be implanted in the electric vehicle so that the battery bank is always being fed by this generation of renewable energy. In this way, analytical studies and simulations were done, performed by the ANSYS CFX software, aiming at the best positioning of the turbine for a maximization of the energy. The electric vehicle is a pickup adapted and developed in the Department of Mechanical Engineering of the University of Taubaté. Before the first calculations we can conclude that the best positioning is in the roof of the vehicle, but it was necessary to determine the region of the roof. Three positions were pre-determined for the installation of the wind turbine (in front of, in the center and behind the roof) and it was checked that the values of the drag force in the rear are greater than the others, putting this place away. Minimal differences in the values of the total drag forces are found in front and in the center of the roof, justifying a better analysis due to the geometry of the vehicle. In the middle of the roof, the wind turbine can fall more easily, that is, it is propitious to sink since there is no suitable structure for fixing. Analyzing the conditions of the front of the roof is a more viable installation because it is in the junction of the corner of the roof with a more reinforced structure, so its fixation will be more rigid and it can be affirmed that the best positioning for the implantation of the subsystem will be the front of the roof. Finally, the subsystem can be installed in front of the roof because of its conditions of structure and smaller and more efficient drag values.