BR112020008162B1 - Sistema e método de direcionamento de vento para turbinas eólicas - Google Patents

Abstract

Trata-se de um sistema de direcionamento de vento para guiar o vento na frente e/ou acima de uma turbina eólica de uma primeira direção para uma segunda direção. O sistema de direcionamento de vento compreende um guia de vento disposto e configurado para receber vento na frente e/ou acima de uma turbina eólica e para mudar a direção do vento, para que o vento que sai do guia de vento tenha uma direção diferente do o vento recebido pelo guia de vento. A turbina eólica compreende uma torre e um rotor dotado de diversas pás de rotor. O guia de vento é disposto e configurado para mudar a direção do vento, para que o vento que sai do guia de vento aumente a velocidade do vento do turbilhonamento atrás do rotor ao adicionar ou levar um pouco do vento circundante para o turbilhonamento.

Description

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Dinamarquês no PA 2017 00601 depositado em 25 de outubro de 2017.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a um sistema e um método para otimizar as condições climáticas de um local de modo a aumentar a taxa de produção de energia de turbinas eólicas. A presente invenção refere-se mais particularmente a um sistema e um método para acelerar o vento na área atrás do rotor da turbina de modo a aumentar a taxa de produção de energia de turbinas eólicas.

TÉCNICA ANTERIOR

[003] A Patente dinamarquesa DK177081B1 revela um método e um sistema para aumentar a saída de uma turbina eólica, em que um ou mais superfícies de fluxo são colocadas em uma turbina eólica. Em velocidades de vento inferiores, as superfícies de fluxo são ajustadas para guiar o vento para cima em direção ao rotor da turbina eólica e, portanto, toma vantagem do efeito Venturi no rotor. Em velocidades de vento superiores, as superfícies de fluxo são completamente ou parcialmente retiradas do fluxo do vento. O documento no DK177081B1 mostra como instalar superfícies que aumentam a velocidade em torno de um parque eólico para explorar o efeito Venturi de modo a aumentar a velocidade do vento na frente da turbina e/ou expandir o turbilhonamento atrás da turbina.

[004] No entanto, seria desejável encontrar outros sistemas para permitir tal aumento da velocidade do vento antes e/ou atrás do rotor da turbina mais eficientemente e de forma mais barata, como será explicado adiante.

[005] Adicionalmente, um grande desafio em muitos parques eólicos é que uma turbina eólica que opera no turbilhonamento de outra turbina tem uma produção de energia reduzida devido a uma menor velocidade do vento incidente. Isso tem se tornado um problema crescente à medida que o número de grandes parques eólicos que compreendem muitos geradores de turbina tem aumentado constantemente nas últimas décadas. Consequentemente, há um foco aumentado nos desafios associados com o agrupamento de turbinas em parques eólicos. A pesquisa mostrou uma redução de 10% na produção de energia para três turbinas separadas por sete diâmetros de rotor. Para condições de turbilhonamento completo, constatou-se que perdas de energia de turbinas a jusante são 30 a 40%, enquanto que perdas de 5 a 8% foram relatadas quando promediadas ao longo de diferentes direções de vento.

[006] Por último, outro desafio principal de turbilhonamentos em parques eólicos é que os mesmos criam uma intensidade de turbulência mais alta, o que encurta a vida útil das pás de rotor, bem como de outros componentes de turbina.

[007] Consequentemente, seria desejável ter a capacidade de aumentar a produção de energia em uma dada turbina, reduzir perdas de energia devido a turbilhonamentos e melhorar a vida útil dos componentes chave das turbinas eólicas.

[008] Assim, existe uma necessidade de um método e um sistema que reduza ou até mesmo elimine as desvantagens mencionadas acima da técnica anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] Em um primeiro aspecto, um sistema de direcionamento de vento para guiar vento na frente e/ou acima de uma turbina eólica de uma primeira direção para uma segunda direção, para direcionar o vento em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor, é fornecido. A turbina eólica compreende uma torre e um rotor dotado de diversas pás de rotor que definem uma área varrida pelo rotor. O sistema de direcionamento de vento compreende um guia de vento disposto e configurado para receber vento em volta da área varrida pelo rotor, por exemplo, na frente, e/ou acima, e/ou atrás, e/ou nas laterais da turbina eólica rotor, e para mudar a direção do vento para que o vento que sai do guia de vento tenha outra direção que o vento recebido pelo guia de vento. Além disso, o guia de vento é disposto e configurado para direcionar o vento em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor de uma maneira tal que na área atrás do rotor a velocidade do vento seja aumentada e a pressão do vento seja reduzida.

[010] Por isso, um aumento na produção de energia da turbina eólica pode acontecer de uma maneira mais econômica e eficiente do que na técnica anterior. Além disso, uma redução do efeito de turbilhonamento pode ser alcançada e perdas de energia derivadas dos efeitos de turbilhonamento criados por outras turbinas eólicas pode, assim, ser reduzida. As cargas nas pás de rotor e outros componentes principais da turbina também podem ser reduzidas.

[011] Nesta revelação, uma área varrida pelo rotor refere-se à área do círculo criado pelas pás quando o rotor gira.

[012] Nesta revelação, direcionar o vento em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor deve ser entendida como direcionar substancialmente o vento em volta da área varrida pelo rotor para a área atrás da área varrida pelo rotor sem interferir com a área varrida pelo rotor. Isto é, que substancialmente nenhum vento a partir do entorno do rotor é introduzido na área varrida pelo rotor.

[013] O sistema de direcionamento de vento de acordo com a presente invenção não alcança seus benefícios nos parques eólicos somente através de um efeito Venturi para aumentar a velocidade do vento direcionado em direção ao rotor como a solução revelada no documento no DK177081B1. Em vez de aplicar o efeito Venturi para acelerar o vento na frente do rotor, o sistema de acordo com a presente invenção primariamente leva o fluxo a partir da área em torno do rotor da turbina para a área atrás do rotor, por exemplo, para o turbilhonamento da turbina, preferencialmente muito próximo ao rotor. Por isso, pode ser possível alcançar os seguintes efeitos e vantagens.

[014] Ao levar o fluxo para o turbilhonamento, a velocidade do vento atrás da área varrida do rotor, por exemplo, no turbilhonamento, é aumentada em uma direção primariamente para longe a partir do rotor, e, desse modo, pode ser possível gerar uma pressão inferior logo atrás do rotor. Isso produz um gradiente de pressão em relação à pressão logo antes do rotor da turbina eólica.

[015] Esse gradiente de pressão aumentará velocidade do vento através do rotor, e, por meio disso, fundamentalmente aumentará a produção de energia. Consequentemente, a eficiência energética do rotor será aumentada.

[016] O rotor extrai energia a partir do vento ao reduzir a velocidade do vento. Consequentemente, a pressão é significativamente inferior logo atrás do rotor. O sistema de direcionamento de vento, de acordo com a invenção, adiciona energia na forma de energia cinética adicionada devido à velocidade aumentada do vento no turbilhonamento e, por meio disso, a pressão reduzida cai em todo o rotor.

[017] Ao levar o fluxo para a área logo atrás do rotor ou turbilhonamento, a turbulência experimentada pelo rotor não aumenta significativamente. A turbulência de entrada será aproximadamente a mesma devido ao fato de o sistema de direcionamento de vento não adicionar vento substancialmente na frente do rotor. O sistema de direcionamento de vento gera muita turbulência no turbilhonamento e isso ajuda a dissipar a mesma mais rápido. O rotor, no entanto, experimentará essa turbulência aumentada até uma extensão marginal, devido ao sistema de direcionamento de vento pouco interferir com o fluxo de entrada.

[018] Especialmente em parques eólicos de turbulência baixa, o princípio do sistema, de acordo com a invenção, será vantajoso. A eficiência do parque será significativamente aumentada já que o sistema de direcionamento de vento instalado próximo a uma primeira turbina eólica aumentará a eficiência dessa primeira turbina eólica e contribuirá com eficiência para dissipar o turbilhonamento e garantir mistura turbulenta com o fluxo circundante. Portanto, à medida que o turbilhonamento é reduzido, a eficiência de outras turbinas eólicas instaladas atrás da primeira turbina eólica também será aumentada. Por exemplo, perdas de produção de até 50% foram registradas para uma segunda turbina em comparação com a primeira turbina, com menos de 3 diâmetros de rotor entre as duas turbinas. O turbilhonamento é cercado por vórtices de ponta de pá muito fortes e toda a esteira também está girando na direção oposta ao rotor. O turbilhonamento pode ser identificado até os diâmetros do rotor atrás da primeira turbina em parques eólicos de baixa turbulência.

[019] Ao adicionar vento ao turbilhonamento, o sistema de direcionamento de vento contribuirá para dissipar de forma mais eficaz o turbilhonamento e partes dos vórtices da ponta. Tanto os vórtices da ponta quanto o vórtice do turbilhonamento retiram energia cinética turbulenta do fluxo, resultando em menos energia eólica a ser extraída pela turbina mais à retaguarda. Esse efeito será reduzido significativamente ao reduzir ou eliminar os vórtices no turbilhonamento. Os vórtices são relativamente estáveis e continuam extraindo energia cinética turbulenta do fluxo atrás do rotor por vários minutos.

[020] A turbulência aleatória (em grande ou pequena escala) será reduzida muito mais rapidamente que a turbulência de vorticidade e, portanto, o turbilhonamento se recuperará muito mais rapidamente e, portanto, estará perdendo menos energia e velocidade e, portanto, haverá mais energia para extrair na turbina mais à retaguarda.

[021] A velocidade do vento atrás do rotor, por exemplo, no turbilhonamento, pode ser tão baixa quanto apenas metade da velocidade do vento na frente do rotor, dependendo das configurações do controlador na turbina. Adicionar fluxo para o turbilhonamento de baixa velocidade de vento em vez de para a alta velocidade do vento que flui na frente da turbina eólica, resultará, portanto, relativamente em uma aceleração maior do vento. A quantidade de energia turbulenta cinética adicionada é a mesma, mas a velocidade relativa será maior.

[022] Outra vantagem em relação ao documento no DK177081B1 é a direção em relação à horizontal do fluxo a partir do guia de vento. No documento no DK177081B1, o fluxo deve ser próximo a horizontal quando alcança o rotor, para alcançar uma boa eficiência da turbina (e cargas inferiores). Consequentemente, a turbina pode apenas mais ou menos explorar o componente horizontal do vento. Ao soprar o vento para a área atrás do rotor, isso não é tão vital. Mesmo um fluxo de vento quase vertical que sopra o turbilhonamento para cima, pode aumentar a produção de energia significativamente, em virtude de que removeria um pouco do fluxo de baixa velocidade atrás do rotor, e, desse modo, gerar uma pressão inferior atrás do rotor.

[023] As simulações de CFD de diferentes versões do conceito revelado no documento no DK177081B1, mostraram que é difícil evitar grandes cargas de cisalhamento eólico no rotor, causadas pelo fluxo adicionado. Constatou-se que qualquer obstáculo, mesmo de forma aerodinâmica, resultará em uma velocidade muito alta em uma parte muito pequena próxima à parte inferior do rotor. Isso gerará cargas muito mais altas, especialmente cargas de fadiga nas pás e, portanto, na turbina e aumentará o risco de as pontas das pás atingirem a torre (uma restrição de projeto na maioria das turbinas modernas). Com o sistema de direcionamento de vento, de acordo com a invenção, esse efeito será muito pequeno, porque melhorou-se a eficiência da turbina reduzindo a pressão atrás da turbina.

[024] A queda de pressão será distribuída por uma área maior do rotor. Além do mais, uma vez que a velocidade do vento atrás do rotor é significativamente menor do que na frente do rotor, o fluxo adicionado provavelmente penetrará muito mais acima verticalmente, ao adicionar o fluxo atrás do rotor devido ao fato de que simplesmente não haverá muita velocidade de vento horizontal para dobrar o fluxo adicionado para a direção horizontal.

[025] Quando as turbinas são espaçadas proximamente, por exemplo, 3 a 5 diâmetros de rotor entre as turbinas, a aumento de carga causado pelas turbilhonamentos pode ser muito grande. Quando a turbina mais traseira está funcionando apenas parcialmente no turbilhonamento da turbina frontal, o aumento de carga é muito grande, devido ao fato de as pás experimentarem velocidade de vento significativamente inferior na parte de turbilhonamento do vento de entrada. Esse problema pode ser parcialmente solucionado pelo sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção prolongando, desse modo, a vida útil de turbinas existentes e/ou reduzindo o custo de novas turbinas em parques eólicos.

[026] O desalinhamento de turbilhonamento é um fenômeno frequentemente experimentado em parques eólicos. O turbilhonamento deriva para frente e para trás, tornando muito mais difícil para as turbinas mais à retaguarda (as turbinas dispostas atrás da turbina dianteira) fazer ajustes para reduzir as cargas. Independentemente da causa, o sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção pode parcialmente ou completamente destruir o turbilhonamento, e, desse modo, também reduzir ou eliminar os problemas com desalinhamento de turbilhonamento.

[027] Um problema da técnica anterior é que as superfícies ou estruturas de vela precisam ser ajustadas com bastante precisão em relação à direção do vento para reduzir cargas extras causadas pelo erro de guinada, ou, em vez disso, as cargas extras causadas pela diferença na direção do vento entre o vento livre e o vento adicionado pelas superfícies. Esse problema é muito menos relevante com o sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção. Pode-se adicionar algumas estruturas fixas, como estruturas semelhantes a paredes, que não precisam ser movidas relativamente à direção do vento. Em alguns cases, as superfícies soprarão o turbilhonamento parcialmente lateralmente, o que também ajudará a misturar o turbilhonamento com o vento livre ao redor e, desse modo, reduzir o efeito de turbilhonamento.

[028] O guia de vento pode ser qualquer objeto adequado tal como uma superfície em formato de placa, velas de vento ou spoilers configurados para levar o vento para a área logo atrás do rotor, por exemplo, o turbilhonamento.

[029] Em alguns exemplos, o guia de vento pode ser completamente ou parcialmente retirado do fluxo de vento, quando a velocidade do vento é muito alta. Isso serve para limitar os requisitos de suporte de carga para o guia de vento e, portanto, o custo das estruturas e de suas fundações, se necessário.

[030] Em alguns exemplos, as estruturas também podem ser, de algum modo, ajustadas de acordo com a velocidade do vento e/ou a direção do vento. Por exemplo, a parede montada no chão pode ser inclinada de acordo com a velocidade do vento (pode precisar de uma posição de ângulo diferente em relação ao chão para otimizar a eficiência real da turbina) e/ou virado em torno da turbina para ajustar a direção real do vento.

[031] Além disso, a parede não necessariamente consiste de uma parede plana. A mesma pode ser duas ou mais meia-paredes além da turbina, posicionadas em um ângulo.

[032] A invenção pode ser aplicada a qualquer turbina eólica de eixo geométrico horizontal independentemente de seu diâmetro de rotor ou saída máxima de energia.

[033] O rotor pode ter um diâmetro de rotor entre 3 e 150 metros, por exemplo, maior que 3, 5, 10, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 metros ou ainda mais. Em alguns exemplos, o diâmetro de rotor pode ser entre 30 e 150 metros, e opcionalmente entre 50 e 150 metros.

[034] A saída máxima de energia da turbina eólica pode ser entre 20 kW e 15000 kW, por exemplo, 20 kW, 40 kW, 60 kW, 80 kW, 100 kW, 150 kW, 200 kW, 250 kW, 300 kW, 350 kW, 400 kW, 500 kW, 600 kW, 700 kW, 800 kW, 900 kW, 1000 kW, 1200 kW, 1400 kW, 1600 kW, 1800 kW, 2000 kW, 3000 kW, 4000 kW, 5000 kW, 6000 kW, 7000 kW, 8000 kW, 9000 kW, 10000 kW ou ainda mais. Em alguns exemplos, a saída de energia pode ser entre 20 kW e 10000 kW em opcionalmente, entre 700 kW e 10000 kW.

[035] Em alguns exemplos, o guia de vento pode compreender uma superfície que é angulada em relação à horizontal. Por isso, o guia de vento tem capacidade para mudar componentes de velocidade vetorial horizontal do vento para componentes de velocidade vetorial vertical do vento. Assim, o guia de vento pode guiar vento em direção ao turbilhonamento atrás do rotor.

[036] Essa superfície que é angulada em relação à horizontal pode ser configurada de uma maneira tal que vento horizontal seja direcionado em uma direção vertical pela superfície para que o vento que sai do guia de vento tenha um componente de velocidade vetorial vertical diferente de zero, que é direcionado para baixo ou para cima. Por isso, o guia de vento pode adicionar vento ao turbilhonamento e, por meio disso, aumentar a velocidade do vento no turbilhonamento.

[037] Em alguns exemplos, o guia de vento pode compreender uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão, sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento é disposta no chão. Por isso, sua posição e/ou orientação pode facilmente ser controlada. Nesses exemplos, o guia de vento pode guiar o vento na frente da turbina eólica, mas não o vento acima do rotor da turbina eólica.

[038] Alternativamente, o guia de vento pode compreender uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão, sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento compreende um membro de vela anexado a uma porção de anexação disposta no chão ou em um dispositivo da estrutura de ancoragem disposto no chão. Por isso, o membro de vela pode ser fixado ao chão e o vento acima e/ou no nível do rotor, por exemplo, na frente do rotor, pode ser direcionado para o turbilhonamento por meio do guia de vento. Em contraste com os exemplos em que a estrutura de direcionamento de vento é montada no chão, nesses exemplos, o membro de vela pode guiar o vento na frente e/ou acima da turbina eólica. Nesta revelação, um membro de vela deve ser entendido como um guia de vento que pode pivotar em relação a uma porção de anexação ou em uma estrutura de ancoragem disposta no chão pela ação do vento. O membro de vela pode, assim, ser mantido e orientado pelo vento.

[039] Nos exemplos de uma estrutura de direcionamento de vento que compreende um membro de vela, o sistema de direcionamento de vento pode compreender um membro de arrasto (preferencialmente formado como uma pipa) configurado para arrastar e elevar uma superfície de direcionamento do sistema de direcionamento de vento, permitindo que a superfície de direcionamento seja trazida a partir de uma primeira configuração desimplementada em que a superfície de direcionamento é disposta no chão para uma segunda configuração, na qual a superfície de direcionamento é implementada acima do rotor da turbina.

[040] Independentemente, se a estrutura de direcionamento de vento for montada no chão ou compreender um membro de vela; pelo menos uma porção do guia de vento pode ser disposta na frente da torre da turbina eólica. Por isso, pode ser possível adicionar fluxo de vento na área logo atrás do rotor, aumentando a velocidade do vento no turbilhonamento logo depois do rotor. Isso causará um efeito mais alto do vento veloz e dará mais tempo para o turbilhonamento se dissipar após o rotor.

[041] Em alguns desses exemplos, todo o guia de vento pode ser disposto na frente da torre da turbina eólica.

[042] Pelo menos uma porção do guia de vento pode ser disposta atrás da torre da turbina eólica, por exemplo, em guias de vento montados no chão. Por isso, o vento pode ser “sugado” a partir do turbilhonamento por meio de um fluxo de vento gerado pelo guia de vento.

[043] Em alguns desses exemplos, todo o guia de vento pode ser disposto atrás da torre da turbina eólica.

[044] O guia de vento pode ser anexado à torre da turbina eólica. Por isso, a orientação e/ou posição do guia de vento pode facilmente ser controlada.

[045] Em alguns exemplos, a superfície é angulada 0 a 40 graus, preferencialmente 10 a 30 graus, tal como 15 a 25 graus, em relação à vertical. Por exemplo, a superfície pode ser angulada 20 graus em relação à vertical. Em outros exemplos, o guia de vento superfície pode ser substancialmente vertical. Por isso, pode ser possível guiar o vento em uma direção ótima de modo a maximizar a velocidade do vento no turbilhonamento.

[046] O guia de vento pode adicionalmente compreender diversos segmentos separados angulados entre si. Por isso, pode ser possível fornecer um sistema de direcionamento de vento que tem capacidade para guiar o vento de uma maneira ideal que é apenas dependente da direção do vento a um grau limitado.

[047] Em alguns exemplos, a altura da estrutura de direcionamento de vento pode ser compreendida entre um terço e dois terços da altura a partir do chão para o rotor. A altura, isto é, a distância entre o chão e a porção superior do guia de vento, pode ser, por exemplo, dois terços da altura a partir do chão para o rotor. Por isso, pode ser possível guiar vento em direção ao turbilhonamento de uma maneira na qual a velocidade do vento no turbilhonamento seja alta.

[048] Por altura do chão até o rotor, entende-se que a distância entre o chão e a ponta das pás do rotor quando elas estão na posição vertical mais baixa.

[049] A distância entre a porção superior da estrutura de direcionamento de vento e a ponta das pás de rotor quando estão em sua posição vertical mais baixa pode ser entre um terço e dois terços da altura h a partir do chão para o rotor, por exemplo, um terço.

[050] Em alguns exemplos, a estrutura de direcionamento de vento pode ser disposta de maneira móvel em relação à torre. Por isso, pode ser possível mudar a posição e/ou orientação da estrutura de direcionamento de vento por exemplo, de modo a ajustar para condições locais.

[051] O sistema de direcionamento de vento pode adicionalmente compreender um atuador disposto e configurado para trazer a estrutura de direcionamento de vento a partir de uma primeira configuração para uma segunda configuração, em que a estrutura de direcionamento de vento é posicionada e/ou orientada diferentemente na primeira configuração que na segunda configuração.

[052] Em um aspecto adicional, um sistema de direcionamento de vento para guiar vento na frente de uma turbina eólica de uma primeira direção para uma segunda direção, para direcionar o vento em volta da área varrida pelo rotor tanto pata a área varrida pelo rotor quanto para uma área atrás da área varrida pelo rotor, é fornecido. A turbina eólica compreende uma torre e um rotor dotado de diversas pás de rotor que definem uma área varrida pelo rotor. O sistema de direcionamento de vento compreende um guia de vento disposto e configurado para receber vento em volta da área varrida pelo rotor e para mudar a direção do vento para que o vento que sai do guia de vento tenha outra direção que o vento recebido pelo guia de vento. Além disso, o guia de vento é disposto e configurado para direcionar o vento em volta da área varrida pelo rotor tanto para a área varrida pelo rotor quanto para uma área atrás da área varrida pelo rotor, de uma maneira tal que a velocidade do vento seja aumentada tanto na área varrida pelo rotor quanto na área atrás da área varrida pelo rotor.

[053] De acordo com esse aspecto, o sistema de direcionamento de vento pode ser pelo menos parcialmente disposto na frente da turbina eólica. O sistema de direcionamento de vento pode compreender uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão ou um membro de vela que pivota em relação ao chão. A configuração desse sistema de direcionamento de vento pode ser de acordo com qualquer um dos exemplos revelados no presente documento.

[054] Por exemplo, em tais casos em que o sistema de direcionamento de vento compreende um membro de vela que pivota em relação ao chão, o sistema de direcionamento de vento pode compreender uma primeira superfície de direcionamento configurada para canalizar o fluxo de vento em direção ao turbilhonamento e uma segunda superfície de direcionamento configurada para canalizar o vento em direção ao rotor da turbina eólica. Portanto, pelo uso de um membro de vela anexado à chão, o vento em volta do rotor pode ser direcionado em direção ao rotor e atrás do rotor.

[055] Em um aspecto ainda adicional, o sistema de direcionamento de vento que tem um guia de vento disposto em um ângulo de 0° a 30° em relação a um eixo geométrico vertical é fornecido. O guia de vento compreende uma estrutura configurada para ser ancorada ao chão que compreende dois mastros de apoio externos e um ou mais mastros de apoio internos para sustentar uma superfície para guiar o vento. A superfície compreende um formato côncavo e se estende a partir de um mastro de apoio externo até o outro mastro de apoio externo através dos um ou mais mastros de apoio internos.

[056] De acordo com esse aspecto, a superfície pode ser produzida a partir de um material não estrutural, por exemplo, material têxtil flexível. O sistema de direcionamento de vento pode, assim, ser mais barato e mais fácil de ser instalado que o sistema de direcionamento de vento conhecido.

[057] O guia de vento de acordo com esse aspecto pode ser disposto na frente e/ou atrás uma turbina eólica de acordo com qualquer um dos exemplos descritos no presente documento.

[058] Nos exemplos em que o guia de vento é disposto na frente da turbina eólica, o sistema de direcionamento de vento acelera o vento que entra na área varrida pelo rotor e na área atrás da área varrida pelo rotor. Uma porção do vento que flui em direção ao rotor é rapidamente bloqueada pela superfície do guia de vento de uma maneira tal que a direção do vento mude de uma primeira direção para uma segunda direção substancialmente vertical. O vento é, consequentemente, acelerado. Depois do guia de vento, o vento retorna para a primeira direção. O vento rapidamente retorna para a direção inicial e, portanto, não experimenta um efeito de canalização.

[059] O formato côncavo da superfície permite o aumento da área em contato com o vento para uma dada altura. Portanto, à medida que mais vento experimenta o efeito do sistema de direcionamento de vento, as velocidades de vento superiores através da área varrida pelo rotor podem ser alcançadas.

[060] Em alguns exemplos, o comprimento do guia de vento entre os mastros de apoio externos pode ser superior ao diâmetro do rotor da turbina eólica. Consequentemente, o vento em volta da área varrida pelo rotor pode ser direcionado em direção à área varrida pelo rotor e em direção a uma área atrás da área varrida pelo rotor.

[061] Em alguns exemplos, os mastros de apoio externos são mais altos que os mastros de apoio internos. A altura superfície pode, assim, ser mais alta nas regiões externas e mais curta na região central. O efeito de bloqueio pode, portanto, ser maior nas regiões externas que na região central. O vento em volta do rotor pode, assim, ser direcionado em direção à área do rotor.

[062] Em alguns exemplos, a altura da superfície pode ser adaptada para o vento, isto é, controlada. A superfície pode ser conectada à porção superior dos mastros de apoio. Em alguns desses exemplos, a superfície pode ser abaixada para uma posição abaixo da porção superior, por exemplo, na porção central dos mastros de apoio. Consequentemente, a altura da superfície pode ser inferior à altura dos mastros de apoio em algumas partes do guia de vento. Por exemplo, a altura pode substancialmente diminuir a partir de um mastro de apoio externo até o outro mastro externo. A velocidade de vento pode, assim, ser diferente nos lados laterais da área varrida pelo rotor. Em outros exemplos, toda a superfície pode abaixada e a velocidade do vento pode, assim, ser reduzida.

[063] Em um aspecto ainda adicional, um método para guiar vento na frente e/ou acima de uma turbina eólica de uma primeira direção para uma segunda direção é fornecido. A turbina eólica compreende uma torre (4) e um rotor dotado de diversas pás de rotor (6) que definem uma área varrida pelo rotor. O método aplica um sistema de direcionamento que compreende um guia de vento disposto e configurado para receber vento em volta da área varrida pelo rotor e para mudar a direção do vento para que o vento que sai do guia de vento tenha outra direção que o vento recebido pelo guia de vento, em que o método compreende a seguinte etapa: - dispor o guia de vento em uma posição e orientação, na qual o mesmo é disposto e configurado para direcionar o vento em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor (18), de uma maneira tal que, na área atrás do rotor, a velocidade do vento seja aumentada e a pressão do vento seja reduzida.

[064] Por isso, uma aceleração de vento atrás do rotor da turbina pode ser obtida, uma redução do efeito de turbilhonamento pode ser alcançada e cargas em componentes da turbina pode ser reduzida.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[065] A invenção será mais completamente compreendida a partir da descrição detalhada dada abaixo no presente documento. Os desenhos anexos são dados apenas a título de ilustração e, portanto, não são limitativos da presente invenção. Nos desenhos anexos: A Figura 1A mostra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção, em que o fluxo criado pela estrutura de direcionamento de vento da invenção é mostrado; A Figura 1B mostra uma vista lateral esquemática de uma estrutura de direcionamento de vento de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 1C mostra uma vista de topo de uma estrutura de direcionamento de vento de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 1D mostra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 2A mostra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 2B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 2A; A Figura 3A mostra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 3B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 3A; A Figura 4A mostra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 4B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 4A; A Figura 5A mostra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 5B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 5A; A Figura 6A mostra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 6B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 6A; A Figura 7A mostra uma vista em perspectiva frontal de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo da invenção; A Figura 7B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 7A; A Figura 8A mostra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção, em que a estrutura de direcionamento de vento é um membro de vela fixado (ligado) ao chão atrás de uma turbina eólica; A Figura 8B mostra uma vista lateral de um exemplo de um sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção, em que a estrutura de direcionamento de vento tem dois membros de vela, em que o primeiro membro de vela é anexado ao segundo membro de vela que é fixado (ligado) ao chão na frente de uma turbina eólica; A Figura 9A mostra uma vista lateral de um exemplo de um guia de vento de acordo com a invenção que compreende dois membros de vela; A Figura 9B mostra uma vista lateral de um exemplo de um sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção, em que a estrutura de direcionamento de vento é um ou mais membros de vela armazenados em um recipiente disposto no chão na frente de uma turbina eólica; A Figura 10A mostra uma vista lateral de um exemplo de um sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção, em que a estrutura de direcionamento de vento é um primeiro membro de vela a ser arrastado e elevado a partir do chão por um segundo membro de vela; A Figura 10B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 10A, em que um primeiro membro de vela é arrastado e elevado por um segundo membro de vela em direção à sua posição final acima da turbina eólica; A Figura 11A mostra uma vista lateral de um exemplo de um sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção, em que o sistema de direcionamento de vento compreende uma superfície disposta de modo giratório disposta em uma posição abaixada; A Figura 11B mostra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 11A, em que a superfície é disposta em uma posição vertical; A Figura 11C mostra uma vista lateral de um exemplo de um sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção, em que o sistema de direcionamento de vento compreende uma estrutura de direcionamento de vento anexada à torre de uma turbina eólica; A Figura 12A mostra uma vista esquemática de um exemplo de um sistema de direcionamento de vento de acordo com a invenção; A Figura 12B mostra um parque eólico que compreende uma pluralidade de turbinas eólicas e exemplos de sistemas de guia de vento de acordo com a invenção; A Figura 13A mostra um exemplo de um sistema de direcionamento de vento que tem um guia de vento disposto em ângulo entre 0° a 30° em relação a um eixo geométrico vertical; A Figura 13B mostra uma vista de topo do exemplo mostrado na Figura 13A; A Figura 13C mostra uma vista frontal do exemplo mostrado na Figura 13A; e A Figura 14A a 14C mostram exemplos de uma superfície configuração de acordo com um exemplo de um sistema de direcionamento de vento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[066] A Figura 1A é uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção.

[067] O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10 disposta na frente de uma turbina eólica montada no chão 40. A estrutura de direcionamento de vento 10 é disposta no chão G no lado frontal 12 da turbina eólica 40. A estrutura de direcionamento de vento 10 compreende uma primeira superfície em formato de placa 22 que é angulada aproximadamente 20 graus em relação à vertical. O ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical pode ser diferente, por exemplo, entre 0 graus e 85 graus, opcionalmente entre 0 graus e 45 graus. Em uma modalidade de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e vertical é aproximadamente 15 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 25 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 30 graus. Em uma modalidade ainda adicional de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 35 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 40 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 45 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 50 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 55 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 60 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 65 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 70 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 75 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 80 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo entre a primeira superfície 22 e a vertical é aproximadamente 85 graus.

[068] A primeira superfície 22 pode ser conformada como uma superfície plana. Em uma modalidade de acordo com a invenção a primeira superfície 22 tem uma geometria retangular. Em outra modalidade de acordo com a invenção, a primeira superfície 22 tem uma geometria côncava. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção a primeira superfície 22 tem uma geometria convexa.

[069] A turbina eólica 40 compreende uma torre 4 e uma nacele disposta na porção superior da torre 4. Um rotor que tem três pás de rotor 6 é anexado à nacele por meio de um núcleo giratório 8. As pás de rotor 6 são anexadas a um rolamento de espaçamento (não mostrado) anexado ao núcleo 8 que é anexado à haste (não mostrada) que é anexada a uma armação principal anexada à torre 4. As pás de rotor definem uma área varrida pelo rotor, isto é, a área definida pelo círculo criado pelas pás quando o rotor gira.

[070] O vento 20 que se aproxima do rotor da turbina eólica 40 é indicado com setas. O comprimento das setas indica a velocidade do vento, enquanto que a direção indica a direção do vento 20. Pode ser visto que o vento 20 no lado frontal 12 que se aproxima do rotor é essencialmente direcionado horizontalmente. Quando o vento flui através do rotor, a velocidade do vento diminui. Isso é indicado pelas setas mais curtas na área do rotor e atrás do rotor. A área atrás da área varrida pelo rotor ou turbilhonamento 18 é indicada no lado traseiro 14 da turbina eólica 40. O turbilhonamento 18 está presente à jusante, onde a velocidade do vento é reduzida. À medida que o vento 20 prossegue a jusante, há um espalhamento do turbilhonamento 18. O “efeito de turbilhonamento” tem uma influência negativa na produção de energia da turbina eólica 40. Consequentemente, é um objetivo da invenção acelerar o vento 20 no turbilhonamento 18 atrás da área varrida pelo rotor ao levar parte do vento circundante 20 a uma velocidade vetorial mais alta para a área varrida pelo rotor 18.

[071] A estrutura de direcionamento de vento 10 é disposta e configurada para levar o vento 20 no lado frontal 12 (que se aproxima da turbina eólica 40) para o turbilhonamento 18 a partir da área abaixo do rotor. O vento 20’ que foi direcionado pela estrutura de direcionamento de vento 10 é indicado pelas setas pontilhadas. Essas setas são anguladas para cima em relação à direção horizontal. Consequentemente, a estrutura de direcionamento de vento 10 está levando o vento direcionado 20’ para o turbilhonamento 18. Por isso, o vento guia 20’ aumenta a velocidade do vento no turbilhonamento 18. A estrutura de direcionamento de vento não direciona vento a partir do lado frontal 12 em direção à área varrida pelo rotor, isto é, em direção às pás 6. Consequentemente, a pressão atrás do rotor será reduzida e o gradiente de pressão antes e depois do rotor aumentará, o que levará a um aumento em velocidade do vento antes do rotor, o que, por fim, aumentará a produção de energia da turbina 40. Adicionalmente, a presente invenção possibilita fornecer um sistema de direcionamento de vento 2 e um método para reduzir as perdas de energia induzidas por turbilhonamento. Além do mais, a presente invenção possibilita fornecer um sistema de direcionamento de vento 2 que estende a vida útil dos componentes chave da turbina de outras turbinas eólicas no parque eólico, que estão localizadas no turbilhonamento da turbina 40.

[072] Como será explicado em referência às Figuras restantes, a estrutura de direcionamento de vento 10 pode ser posicionada acima do rotor, ao lado do rotor, abaixo do rotor ou em qualquer combinação das mesmas. O sistema de direcionamento de vento 2 e o método de acordo com a invenção pode ser usado tanto para turbinas eólicas independentes/individuais 40 quanto para turbinas 40 em um parque eólico.

[073] A Figura 1B ilustra uma vista lateral esquemática de um exemplo de uma estrutura de direcionamento de vento 10 de um sistema de direcionamento de vento 2 para a invenção. A estrutura de direcionamento de vento 10 é configurada para ser disposta no chão G na frente de uma turbina eólica, por exemplo, diretamente ancorada ao chão. A estrutura de direcionamento de vento 10 compreende uma estrutura de grade mecânica 50 e um estrutura de cobertura 52 anexada à mesma. A estrutura de cobertura 52 pode ser produzida a partir de qualquer material adequado, incluindo uma cobertura de tecido ou uma lona produzida a partir de um material durável, tal como um material plástico, por exemplo. A superfície 22 pode ser rígida ou flexível. A estrutura de direcionamento de vento 10 incluirá estruturas e mecanismos de suporte para que a superfície 22 seja mantida em uma posição e orientação desejada e, por meio disso, tenha capacidade para realizar sua função. A estrutura de direcionamento de vento 10 compreende uma primeira superfície 22 fornecida em um ângulo w em relação à vertical.

[074] A Figura 1C ilustra uma vista de topo esquemática de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com a invenção. O sistema de direcionamento de vento 2 basicamente corresponde ao mostrado na Figura 1A. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10 disposta no chão na frente de uma turbina eólica 40. A estrutura de direcionamento de vento 10 compreende uma primeira superfície retangular 22 fornecida abaixo do rotor e, assim, das pás de rotor 6 da turbina eólica 40. A superfície 22 tem uma largura d2 que é maior que o diâmetro do rotor d1. Em outra modalidade, no entanto, a superfície 22 pode ter uma largura d2 que é menor ou igual ao diâmetro de rotor d1. A superfície 22 tem uma porção frontal disposta na frente do rotor. A superfície 22 tem uma porção traseira disposta atrás do rotor e na frente da torre 4 da turbina eólica 40.

[075] A Figura 1D ilustra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com a invenção. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10 disposta no chão na frente de uma turbina eólica 40 que tem uma torre 4 e um rotor com três pás de rotor 6 para uma nacele disposta no top da torre 4. A estrutura de direcionamento de vento 10 compreende uma primeira superfície côncava 22 disposta abaixo do rotor. A superfície 22 tem uma porção frontal disposta na frente do rotor e uma porção traseira disposta atrás do rotor e na frente da torre 4 da turbina eólica 40.

[076] A altura da estrutura de direcionamento de vento 10 corresponde a dois terços da altura h a partir do chão G para o rotor (a ponta das pás de rotor 6 quando estão em sua posição vertical mais inferior). Consequentemente, a distância entre a porção superior da estrutura de direcionamento de vento 10 e o rotor é um terço da altura h a partir do chão G para o rotor.

[077] A Figura 2A ilustra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, enquanto que a Figura 2B ilustra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento 2 mostrado na Figura 2A. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento em formato de placa 10 que compreende uma superfície 22 que tem uma geometria retangular. O ângulo entre a superfície 22 e a vertical pode ser menor que indicado na Figura 2A e na Figura 2B.

[078] A estrutura de direcionamento de vento 10 repousa no chão G na frente de uma turbina eólica 40 que compreende uma torre 4 e uma nacele disposta na porção superior da torre 4. Um rotor que tem três pás de rotor 6 é anexado de maneira giratória à nacele por meio de um núcleo 8. A estrutura de direcionamento de vento 10 é anexada à torre 4. Em outra modalidade de acordo com a invenção, a estrutura de direcionamento de vento 10 compreende estruturas de suporte que se estendem entre a traseira da superfície 22 e o chão G.

[079] A estrutura de direcionamento de vento 10 se estende a partir do lado frontal 12 da turbina eólica 40 para o lado traseiro 14 da turbina eólica 40. Em outra modalidade de acordo com a invenção, a estrutura de direcionamento de vento 10 é disposta no lado frontal 12 da turbina eólica 40 e não se estende para o lado traseiro 14 da turbina eólica 40.

[080] A Figura 3A ilustra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, enquanto que a Figura 3B ilustra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento mostrado na Figura 3A. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento em formato de placa 10 que compreende uma superfície 22 que tem uma geometria retangular. O ângulo entre a superfície 22 e a vertical pode ser menor que indicado na Figura 3A e na Figura 3B.

[081] A estrutura de direcionamento de vento 10 repousa no chão G atrás da turbina eólica 40. A turbina eólica 40 compreende uma torre 4 e uma nacele disposta na porção superior da torre 4. A turbina eólica 40, ademais, compreende um rotor que tem três pás de rotor 6 anexadas de maneira giratória à nacele por meio de um núcleo 8. A estrutura de direcionamento de vento 10 é disposta no lado traseiro 14 da turbina eólica 40 e não se estende para o lado frontal 12 da turbina eólica 40.

[082] A Figura 4A ilustra uma vista em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, enquanto que a Figura 4B ilustra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento 2 mostrado na Figura 4A. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10 que compreende uma primeira superfície 22 que tem um formato retangular e uma segunda superfície 24 que tem um formato retangular. As duas superfícies 22, 24 são unidas em uma crista fornecida na porção superior de cada superfície 22, 24. A torre 4 cruza a porção central da crista. A primeira superfície 22 é disposta no lado frontal 12 da turbina eólica 40, enquanto que a segunda superfície 24 é disposta no lado traseiro 14 da turbina eólica 40.

[083] A extremidade livre de cada uma das duas superfícies 22, 24 repousa no chão G. A estrutura de direcionamento de vento 10 é basicamente disposto simetricamente em relação a um plano vertical que se estende paralelamente ao rotor e cruza o eixo geométrico longitudinal da torre 4.

[084] A Figura 5A ilustra uma vista em perspectiva frontal de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, enquanto que a Figura 5B ilustra outra vista em perspectiva do sistema de direcionamento de vento 2 mostrado na Figura 5A. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10, que compreende um primeiro segmento I que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal X e um segundo segmento II que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal Y. Os segmentos I, II são anexados entre si. Cada segmento I, II pode, basicamente, corresponder à estrutura de direcionamento de vento 10 mostrada na Figura 4A e na Figura 4B. O eixo geométrico longitudinal X dos primeiros segmentos I e o eixo geométrico longitudinal Y do segundo segmento II são angulados entre si. O ângulo α entre os eixos geométricos longitudinais X, Y é ilustrado na Figura 5A e a Figura 5B. O ângulo α entre os eixos geométricos longitudinais X, Y pode ser cerca de 120 graus e 140 graus. Em uma modalidade de acordo com a invenção o ângulo α entre os eixos geométricos longitudinais X, Y é cerca de 120 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo α entre os eixos geométricos longitudinais X, Y é cerca de 100 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção o ângulo α entre os eixos geométricos longitudinais X, Y é cerca de 130 graus. Em uma modalidade ainda adicional de acordo com a invenção o ângulo α entre os eixos geométricos longitudinais X, Y é cerca de 140 graus.

[085] Cada segmento I, II compreende uma primeira superfície 22 e segunda superfície 24. A estrutura de direcionamento de vento 10 é anexada à torre 4 de uma turbina eólica 40 que tem um rotor com três pás de rotor 6 anexadas ao núcleo 8 anexado de maneira giratória a uma nacele disposta na porção superior da torre 4. As primeiras superfícies 22 dos segmentos I, II da estrutura de direcionamento de vento 10 são dispostas no lado frontal 12 (na frente da torre 4). A porção mais traseira das segundas superfícies 24 dos segmentos I, II da estrutura de direcionamento de vento 10 é disposta no lado traseiro 14 (atrás da torre 4).

[086] A Figura 6A ilustra uma vista lateral em perspectiva de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, enquanto que a Figura 6B ilustra uma perspectiva frontal do sistema de direcionamento de vento 2 mostrado na Figura 6A. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10 que compreende um primeiro segmento I, que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal X, um segundo segmento II que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal Y e um terceiro segmento III que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal Z. O ângulo β entre o eixo geométrico longitudinal Y do segundo segmento II e o eixo geométrico longitudinal Z do terceiro segmento III é indicado.

[087] O ângulo β pode ser aproximadamente entre 140 graus e 100 graus, por exemplo, aproximadamente 120 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 130 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 140 graus. Em uma modalidade ainda adicional de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 110 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 100 graus.

[088] O entre o eixo geométrico longitudinal X do primeiro segmento I e o eixo geométrico longitudinal Y do segundo segmento II é indicado. O ângulo q pode ser aproximadamente entre 140 graus e 100 graus, por exemplo, aproximadamente 120 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo q é aproximadamente 130 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo q é aproximadamente 140 graus. Em uma modalidade ainda adicional de acordo com a invenção, o ângulo q é aproximadamente 110 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo q é aproximadamente 100 graus.

[089] Cada segmento I, II, III compreende uma primeira superfície 22 e segunda superfície 24. A estrutura de direcionamento de vento 10 é anexada à torre 4 de uma turbina eólica 40 que tem um rotor com três pás de rotor 6 anexadas ao núcleo 8 anexado de maneira giratória a uma nacele disposta na porção superior da torre 4. As primeiras superfícies 22 dos dois primeiros segmentos I, II da estrutura de direcionamento de vento 10 são dispostas no lado frontal 12 (na frente da torre 4). O terceiro segmento III é disposto no lado traseiro 14 (atrás da torre 4). Em uma modalidade preferida, de acordo com a invenção, os três segmentos I, II, III são dispostos simetricamente em relação ao plano sagital (abrangido pelo eixo geométrico longitudinal da torre 4 e o eixo geométrico do rotor).

[090] A Figura 7A ilustra uma vista em perspectiva frontal de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, enquanto que a Figura 7B ilustra uma perspectiva lateral do sistema de direcionamento de vento 2 mostrado na Figura 7A. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10, que compreende um primeiro segmento I, que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal X, um segundo segmento II que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal Y, um terceiro segmento III que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal Z e um quarto segmento IV que se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal Q. O ângulo α entre o eixo geométrico longitudinal X do primeiro segmento I e o eixo geométrico longitudinal Y do segundo segmento II pode ser aproximadamente 90 graus. O ângulo β entre o eixo geométrico longitudinal Y do segundo segmento II e o eixo geométrico longitudinal Z do terceiro segmento III também pode ser aproximadamente 90 graus. O eixo geométrico longitudinal X do primeiro segmento I se estende paralelamente ao eixo geométrico longitudinal Z do terceiro segmento III. O eixo geométrico longitudinal Y do segundo segmento II se estende paralelamente ao eixo geométrico longitudinal Q do quarto segmento IV.

[091] O ângulo β pode ser aproximadamente entre 90 graus e 65 graus, por exemplo, aproximadamente 85 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 80 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 75 graus. Em uma modalidade ainda adicional de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 70 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo β é aproximadamente 65 graus. O ângulo α e o ângulo β podem variar em cada caso para otimizar o fluxo.

[092] O ângulo α entre o eixo geométrico longitudinal X do primeiro segmento I e o eixo geométrico longitudinal Y do segundo segmento II pode ser aproximadamente entre 90 graus e 110 graus, por exemplo, 90 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo α é aproximadamente 95 graus. Em uma modalidade adicional de acordo com a invenção, o ângulo α é aproximadamente 100 graus. Em uma modalidade ainda adicional de acordo com a invenção, o ângulo α é aproximadamente 105 graus. Em outra modalidade de acordo com a invenção, o ângulo α é aproximadamente 110 graus.

[093] Cada segmento I, II, III compreende uma primeira superfície 22 e uma segunda superfície 24. A estrutura de direcionamento de vento 10 é simetricamente (em relação ao eixo geométrico longitudinal da torre 4) anexada à torre 4 de uma turbina eólica 40 que tem um rotor com três pás de rotor 6 anexadas ao núcleo 8 anexado de maneira giratória a uma nacele disposta na porção superior da torre 4.

[094] O primeiro segmento I e o segundo segmento II da estrutura de direcionamento de vento 10 são dispostos no lado frontal 12 (na frente da torre 4). O terceiro segmento III e o quarto segmento IV são dispostos no lado traseiro 14 (atrás da torre 4).

[095] Em alguns exemplos, os quatro segmentos I, II, III, IV podem ser dispostos simetricamente em relação ao plano sagital (abrangido pelo eixo geométrico longitudinal da torre 4 e o eixo geométrico do rotor) e/ou com o plano frontal (abrangido pelo eixo geométrico longitudinal da torre 4 e o plano do rotor).

[096] A Figura 8A ilustra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, em que a estrutura de direcionamento de vento 10 é um membro de vela (pipa) 16 fixado ao chão G atrás de uma turbina eólica 40. O vento 20 que se aproxima da porção frontal da turbina eólica 40 é direcionado para baixo ao fluir através da área de abertura 34 do membro de vela (pipa) 16. O membro de vela 16 compreende uma superfície de direcionamento 30 disposta na porção superior do membro de vela 16. O vento na frente e acima da turbina eólica é direcionado em direção à área atrás do rotor e, portanto, a velocidade do vento atrás do rotor é aumentada. A superfície de direcionamento 30 é fornecida em uma posição vertical acima da torre 4 e o rotor (dotado de três pás de rotor 6) da turbina eólica 40.

[097] O membro de vela 16 é anexado a uma ou mais porções de anexação 28 localizadas em uma ou mais estruturas de ancoragem 26 dispostas no chão G atrás da turbina eólica 40. O membro de vela 16 guia o vento 20 a partir das camadas de ar acima do rotor para baixo. Por isso, o vento 20 a partir das camadas de ar acima do rotor acelerarão o vento no turbilhonamento 18 atrás da turbina eólica 40.

[098] A Figura 8B ilustra uma vista lateral de outro sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com a invenção, em que a estrutura de direcionamento de vento 10 é um membro de vela 16 que tem duas superfícies de direcionamento 30, 32, fixadas ao chão G na frente de uma turbina eólica 40 que tem uma torre montada no chão 4 e um rotor que tem três pás de rotor 6 anexadas a uma nacele fornecida na porção superior da torre 4. O vento 20 que se aproxima da parte frontal da turbina eólica 40 é direcionado para baixo quando o vento 20 flui através do membro de vela 16 que compreende uma primeira superfície de direcionamento 30 disposto na porção superior do membro de vela 16 configurado para direcionar vento 20 em direção ao turbilhonamento, isto é, atrás da área varrida pelo rotor, da turbina 40 e uma segunda superfície de direcionamento 32 disposta abaixo da primeira superfície de direcionamento 30 configurada para direcionar vento 20 em direção ao rotor da turbina eólica 40.

[099] O membro de vela 16 é anexado a uma ou mais porções de anexação 28 dispostas no chão G na frente da turbina eólica 40. O membro de vela 16 guia vento 20 a partir das camadas de ar acima do rotor e no nível do rotor para baixo. Consequentemente, o vento 20 direcionado pelo membro de vela 16 acelera o vento tanto antes da turbina eólica 40 quanto no turbilhonamento 18 atrás da turbina eólica 40.

[0100] As superfícies de direcionamento 30 e 32 dos exemplos ilustrados na Figura 8A ou 8B podem adicionalmente compreender, elementos que promovem rigidez dispostos em suas bordas. Esses elementos que promovem rigidez podem compreender uma câmara de ar que, quando inflada, pode fornecer rigidez para as superfícies de direcionamento e/ou manter um certo formato.

[0101] A Figura 9A ilustra uma vista lateral de um guia de vento 44 de acordo com um exemplo da invenção. O guia de vento 44 compreende uma estrutura de pipa superior 48 e uma vela 46 anexada à porção inferior da estrutura de pipa 48. Uma abertura 42 é fornecida no guia de vento 44. O guia de vento 44 constitui uma superfície de canalização do fluxo configurada para receber e guiar vento, sendo que, por meio disso, a direção do vento é alterada de uma primeira direção para outra direção predefinida.

[0102] Em alguns exemplos, o guia de vento 44 pode compreender, em suas bordas, elementos que promovem rigidez, similar aos na borda de uma pipa de kitesurf, que consiste em uma câmara de ar, que inflada, pode fazer com que a superfície de canalização do fluxo tome um certo formato.

[0103] Em uma modalidade, de acordo com a invenção, o formato da superfície de canalização do fluxo é produzido de uma maneira tal que minimize a turbulência gerada no fluxo e maximize a velocidade do vento. O formato da pipa será parecido com um funil adaptado para a área varrida pelo rotor.

[0104] A Figura 9B ilustra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, em que a estrutura de direcionamento de vento é um membro de vela (por exemplo, uma pipa), como o mostrado na Figura 8A, na Figura 8B ou na Figura 9A. O membro de vela está, no entanto, em uma situação não implementada devido a, por exemplo, condições climáticas adversas, armazenado em um recipiente 38 disposto no chão G na frente de uma turbina eólica 40 que tem uma torre 4 e um rotor que tem três pás de rotor 6.

[0105] A Figura 10A e a Figura 10B ilustram o sistema e processo através dos quais a pipa poderia ser implementada ou retirada de acordo com condições climáticas no local. A Figura 10A ilustra a presença de um membro de arrasto 72 configurado para arrastar a superfície de direcionamento 32 acima do rotor de turbina 40.

[0106] A Figura 10B ilustra o sistema a meio caminho da implantação completa. O membro de arrasto 72 continua a arrastar a superfície de direcionamento 32 em direção à parte superior do rotor. Em sua situação completamente implementada, mostrada na Figura 8B, o membro de arrasto 72 e a superfície de direcionamento 32 estarão posicionados acima do rotor, a superfície de direcionamento 32 terá o efeito, como descrito em referência à Figura 8B, de canalizar vento 20 em direção ao rotor da turbina 40, e/ou canalizar o mesmo em direção ao turbilhonamento.

[0107] A Figura 11A ilustra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção, em que o sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento disposta de maneira giratória 10 que compreende uma superfície 22, em que a estrutura de direcionamento de vento 10 é disposta em uma posição abaixada. A Figura 11B ilustra uma vista lateral do sistema de direcionamento de vento 2 mostrada na Figura 11A, em que a estrutura de direcionamento de vento 10 é disposta em uma posição vertical.

[0108] A estrutura de direcionamento de vento 10 tem a porção em formato de placa que tem uma superfície 22. Essa porção em formato de placa é em uma primeira extremidade anexada de maneira giratória (ligada) a uma estrutura de suporte 62 por meio de um pivô 54. Por outro lado, a porção em formato de placa que tem a superfície 22 é anexado de maneira giratória a um atuador 60 por meio de um pivô 54’. O atuador 60 é anexado de maneira giratória a uma estrutura de suporte 62’ por meio de um pivô 54’’. O atuador 60 é conectado a uma unidade de controle 56 por meio de um cabo 58.

[0109] Na posição vertical na Figura 11A, o ângulo f1, em relação à horizontal é indicado. Na posição vertical na Figura 11B, o ângulo f2 em relação à horizontal é indicado. O f2 pode ser aproximadamente 110 graus. O f1 pode ser aproximadamente 150 graus.

[0110] O atuador 60 é elétrico, no entanto, em outra modalidade de acordo com a invenção, o atuador 60 pode ser acionado hidraulicamente pneumaticamente. Em uma modalidade de acordo com a invenção, o sistema de direcionamento de vento 2 compreende um ou mais sensores configurados para detectar um ou mais parâmetros que incluem velocidade do vento. Outros parâmetros podem ser a velocidade de rotação do rotor, as temperaturas ou a umidade do ar. A unidade de controle 56 pode ser configurada para ser ativada com base em um ou mais parâmetros fornecidos pelas um ou mais sensores.

[0111] Em uma modalidade, de acordo com a invenção, a unidade de controle 56 é configurada para ser ativada com base nos dados de velocidade do vento fornecidos por um ou mais sensores. Pode ser vantajoso que a unidade de controle 56 seja configurada para trazer a estrutura de direcionamento de vento 10 em uma posição vertical (como mostrado na Figura 11A) quando os dados de velocidade do vento estão abaixo de uma velocidade predefinida do vento. Pode ser vantajoso que a unidade de controle 56 seja configurada para trazer a estrutura de direcionamento de vento 10 em uma posição abaixada (como mostrado na Figura 11B) quando a velocidade do vento ultrapassar um nível predefinido.

[0112] Na modalidade mostrada na Figura 11A e na Figura 118, a superfície 22 tem uma fenda (não mostrada) que permite que a superfície 22 seja disposta na posição abaixada como mostrado na Figura 11A. A fenda é configurada para receber a torre 4. Consequentemente, a largura da fenda deve ser igual ou maior que o diâmetro da torre 4 na seção da torre 4 que é inserida na fenda.

[0113] Em outra modalidade, de acordo com a invenção, a estrutura de direcionamento de vento 10 pode ser fornecida totalmente na frente da torre 4. Por isso, não há necessidade de fornecer uma fendilha ou fenda na superfície 22.

[0114] A Figura 11C mostra uma vista lateral de um sistema de direcionamento de vento 2, de acordo com um exemplo da invenção, em que o sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10 anexada à torre 4 de uma turbina eólica 40. A estrutura de direcionamento de vento 10 é anexada à porção inferior da torre 4 por meio de duas braçadeiras 64 fixadas à torre 4. Estruturas de conexões se estendem entre cada braçadeira 64 à torre 4 e uma braçadeira 66 anexada à traseira da estrutura de direcionamento de vento 10. Uma estrutura de conexão se estende entre cada braçadeira 66 anexada à traseira da estrutura de direcionamento de vento 10 e a braçadeira correspondente 64 anexada à torre 4.

[0115] Em uma modalidade preferida de acordo com a invenção, a estrutura de direcionamento de vento 10 é anexada de modo deslizável à torre 4. Por isso, a posição da estrutura de direcionamento de vento 10 pode ser mudada ao deslizar a estrutura de direcionamento de vento 10 em relação à torre 4 por meio de duas braçadeiras 64 anexadas de modo desanexável à torre 4.

[0116] Em outra modalidade de acordo com a invenção, a estrutura de direcionamento de vento 10 é anexada de modo deslizável a um membro de trilho anexado à torre 4.

[0117] A Figura 12A ilustra uma vista lateral esquemática de uma seção (a seção intermediária) de um sistema de direcionamento de vento 2 de acordo com um exemplo da invenção. O sistema de direcionamento de vento 2 compreende uma estrutura de direcionamento de vento 10 fornecida como um membro de vela fixado a uma ou mais porções de anexação 28 fixadas a uma ou mais estruturas de ancoragem 26 no chão G na frente de uma turbina eólica 40 que tem uma torre montada no chão 4 e um rotor que tem três pás de rotor 6 anexadas a uma nacele fornecida na porção superior da torre 4.

[0118] Como explicado com referência à Figura 8B, o vento que se aproxima da porção frontal da turbina eólica 40 é direcionado para baixo quando o vento flui através do membro de vela 16, que compreende uma primeira superfície de direcionamento 30 disposta na porção superior do membro de vela (pipa) 16. Portanto, o vento acima e na frente o rotor pode ser direcionado em direção à área varrida pelo rotor e na área atrás da área varrida pelo rotor. Mesmo embora não seja mostrado, o membro de vela 16 pode compreender uma segunda superfície de direcionamento disposta abaixo da primeira superfície de direcionamento 30. O membro de vela 16 é configurado para guiar vento a partir das camadas de ar acima do rotor e no nível do rotor para baixo. Consequentemente, o vento direcionado pelo membro de vela 16 acelera o vento no turbilhonamento atrás da turbina eólica 40.

[0119] O membro de vela 16 compreende um sistema tensionamento que compreende um primeiro fio 68, e um segundo fio 68’ conecta a porção de anexação com a primeira superfície de direcionamento 30 que constitui a porção mais superior do membro de vela 16. As forças aplicadas nos fios 68, 68’ e no membro de vela 16 são indicadas na Figura 12.

[0120] O sistema de tensionamento é configurado para reter a estrutura e ajustar a posição do membro de vela 16. O primeiro fio 68 e um segundo fio 68’ do sistema tensionamento são configurados para reter a superfície de canalização do fluxo na posição e orientação ideais em relação à turbina eólica 40 e ao fluxo de vento.

[0121] O sistema tensionamento pode compreender um, dois, três, quatro ou mais fios 68, 68’ dependendo da velocidade do vento.

[0122] De modo a ajustar a orientação do sistema tensionamento para diferentes velocidades de vento no site, o comprimento dos fios 68, 68’ devem ser ajustados de uma maneira tal que a posição relativa do membro de vela 16 faz com que a força “F” seja compensada pelas forças compostas F’+F’’+W, como é expressada na seguinte equação: (1) F’+F’’+W=F, em que F é a força que o vento exerce no membro de vela 16, W é o peso do membro de vela 16, F’ é a força (tensão) no primeiro fio de tensão 68 e F’’ é a força (tensão) no segundo fio de tensão 68’.

[0123] A força de elevação L é uma força direcionada para cima que aciona o membro de vela 16 para cima. A força de elevação L precisa ser compensada pelo peso W do membro de vela 16 e as forças nos fios de tensão 68, 68’ de modo a fazer com que o membro de vela 16 seja sustentado de maneira firme acima da turbina 40. A força de arrasto D é uma força horizontal que precisa ser compensada pelas forças nos fios de tensão de modo a fazer com que o membro de vela 16 seja sustentado de maneira firme na frente da turbina 40.

[0124] No primeiro fio 68, a força F’ é dada pela soma da força de reação de arrasto D’ e a força de reação de elevação L’. Isso pode ser expressado como a seguir: (2) F’=D’+L’

[0125] De modo semelhante, no segundo fio 68’, a força F’’ é dada pela soma da força de reação de arrasto D’’ e da força de reação de elevação L’’. Isso pode ser expressado como a seguir: (3) F’’=D’’+L’’

[0126] De modo a implantar o membro de vela principal 16 (podem existir diversas seções de vela principais), um sistema de arrasto com base no uso de membros de vela auxiliares pode ser aplicado. O propósito de tais membros de vela de arrasto (para arrastar e implantar os membros de vela principais) pode ser diferente do propósito dos membros de vela principais (para canalizar o fluxo de vento para a área varrida pelo rotor da turbina ou para o turbilhonamento) e, assim, o formato será mais similar a uma pipa de kitesurfing.

[0127] A Figura 12B ilustra uma vista de topo de uma porção de um parque eólico 70 que compreende uma pluralidade de turbinas eólicas 40. Um sistema de direcionamento de vento 2 é disposto na frente de cada turbina eólica 40 de modo a aumentar a eficiência do parque eólico 70 pela redução do efeito de turbilhonamento, como explicado com referência à Figura 1A.

[0128] A Figura 13A a 13C mostram um exemplo de um sistema de direcionamento de vento (2) que tem um guia de vento (10) disposto em ângulo entre 0° a 30° em relação a um eixo geométrico vertical. O guia de vento (10) da Figura 13A a 13C compreende uma superfície (22) para guiar vento e uma estrutura (80) ancorada a um chão que sustentar a superfície (22). A estrutura compreende dois mastros de apoio externos (81) dispostos em ambos os lados da estrutura (80). Além disso, a estrutura da Figura 13A - 13C compreende um ou mais mastros de apoio internos (82) dispostos entre os mastros de apoio externos (81). Na Figura 13A, a estrutura compreende dez mastros de apoio internos, no entanto, para clareza de propósitos, apenas três dos mesmos são indicados na Figura 13A. Os mastros interno e externo sustentam a superfície (22). A superfície (22) compreende um formato côncavo e se estende a partir de um mastro de apoio externo até o outro mastro de apoio externo através dos mastros de apoio internos. O formato côncavo da superfície é voltado para o vento que flui em direção à turbina eólica.

[0129] Em outros exemplos, a estrutura (80) pode compreender um número diferente de mastros de apoio internos (81), por exemplo, a partir de 1 a 15.

[0130] Em alguns exemplos, o guia de vento (10) pode ser substancialmente vertical, isto é, substancialmente disposto em um ângulo de 0° em relação ao eixo geométrico vertical. O guia de vento pode, assim, ser substancialmente perpendicular ao chão.

[0131] A superfície pode ser produzida a partir de um material flexível, por exemplo, um material têxtil ou plástico. Em outros exemplos, outro material adequado configurado para bloquear o fluxo de vento pode, alternativamente, ser usado.

[0132] No exemplo da Figura 13A a 13C, o guia de vento (10) é disposto na frente da turbina eólica. Consequentemente, o sistema de direcionamento de vento pode acelerar o vento que flui para a área varrida pelo rotor. O sistema de direcionamento de vento pode adicionalmente acelerar uma porção de vento que flui a partir de uma área em volta da área varrida pelo rotor em direção a uma área atrás da área varrida pelo rotor que não flui através do rotor. Em alguns exemplos, o sistema de direcionamento de vento (2) pode, assim, acelerar o vento que flui para a área varrida pelo rotor e para uma área atrás da área varrida pelo rotor.

[0133] Alternativamente, o guia de vento pode ser disposto atrás da turbina eólica, por exemplo, pelo menos parcialmente atrás da torre da turbina eólica. Em exemplos adicionais, o guia de vento pode ser disposto pelo menos parcialmente atrás da torre da turbina eólica.

[0134] Como mostrado na Figura 13B a 13C o comprimento do guia de vento pode ser superior ao diâmetro d1 da área varrida pelo rotor. Em outros exemplos, a distância entre os mastros de apoio externos pode ser substancialmente similar ao diâmetro da área varrida pelo rotor.

[0135] Em exemplos adicionais, a distância entre os mastros de apoio externos pode ser inferior ao diâmetro da área varrida pelo rotor.

[0136] Como pode ser visto na Figura 13C, a altura da superfície na região central pode ser inferior à altura nas regiões externas. A altura da superfície na região central pode ser, por exemplo, entre 2/3 das regiões externas. Nessa Figura, a altura diminui a partir das regiões externas para a parte central continuamente. Em outros exemplos, a altura pode ser reduzida em etapas.

[0137] Nos exemplos da Figura 13A a 13C, a superfície é conectada às porções mais altas dos mastros de apoio. Portanto, a altura dos mastros de apoio define a altura da superfície. No entanto, em outros exemplos, a superfície pode ser conectada em diferentes alturas dos mastros de apoio. Por exemplo, a superfície pode ser conectada de modo deslizável aos elementos de apoio e, assim, a altura da superfície pode ser variada.

[0138] As Figuras 14A a 14C mostram exemplos de uma configuração de superfície de um sistema de direcionamento de vento de acordo com um exemplo. Como descrito anteriormente, a altura da superfície pode ser modificada. A altura e, portanto, o de bloqueio do guia de vento podem ser adaptados ao vento.

[0139] Nessas Figuras, a superfície pode ser conectada em diferentes alturas dos mastros de apoio. Nas Figuras 14A a 14B, a altura da superfície diminui a partir de um mastro de apoio externo até o outro mastro de apoio externo. Consequentemente, a velocidade do vento pode ser modificada de maneira diferente. Por exemplo, na área de altura inferior, a velocidade do vento é inferior do que na área de altura superior. Isso pode ajudar a compensar desalinhamento ou diferenças de guinada no plano horizontal da velocidade do vento produzidos, por exemplo, por obstáculos elevados na frente da turbina eólica.

[0140] A Figura 14C mostra uma superfície configuração na qual a superfície é não conectada à porção superior dos mastros de apoio. A superfície pode ser conectada às regiões centrais dos mastros. A altura da superfície nessa configuração pode ser metade da altura máxima (altura máxima entendida como a altura da superfície se a mesma fosse conectada à porção superior dos mastros de apoio). A superfície pode ser conectada de modo deslizável a cada um dos mastros de apoio. Nessa configuração, a velocidade do vento depois do guia de vento é ligeiramente acelerada. Essa configuração pode ser usada em alta velocidade do vento quando não for necessário adicionalmente aumentar a velocidade do vento. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 2 Sistema de direcionamento de vento 4 Torre 6 Pá 8 Núcleo 10 Estrutura de direcionamento de vento 12 Lado frontal 14 Lado traseiro 16 Membro de vela (pipa) 18 Turbilhonamento 20 Vento 22 Primeira superfície 24 Segunda superfície 26 Estrutura de ancoragem 28 Porção de anexação 30, 32 Superfície de direcionamento 34 Área aberta 36 Área aberta 38 Recipiente 40 Turbina eólica 42 Abertura 44 Guia de vento 46 Vela 48 Estrutura de pipa 50 Estrutura de grade 52 Estrutura de cobertura 54, 54’, 54’’ Pivô 56 Unidade de controle 58 Cabo 60 Atuador 62, 62’ Estrutura de suporte 64 Braçadeira 66 Braçadeira 68, 68’ Fio 70 Parque eólico 72 Membro de arrasto 80 Estrutura 81 Mastro de apoio externo 82 Mastro de apoio interno G Chão Eixo geométrico X, Y, Z, Q Segmento I, II, III, IV d1 diâmetro do rotor d2 Largura α, β, q, o, fi, f2 Ângulo h Altura F, F’, F’’ Força W Peso L, L’, L’’ Elevação D, D’, D’’ força de arrasto

[0141] Por razões de completude, vários aspectos da presente revelação são estabelecidos nas seguintes cláusulas numeradas: Cláusula 1. Um sistema de direcionamento de vento (2) para guiar o vento (20) na frente e/ou acima de uma turbina eólica (40) de uma primeira direção para uma segunda direção; sendo que a turbina eólica (40) compreende uma torre (4) e um rotor dotado de diversas pás de rotor (6) que definem uma área varrida pelo rotor; em que o sistema de direcionamento de vento (2) compreende um guia de vento (10, 44) disposto e configurado para receber vento (20) em volta da área varrida pelo rotor e para mudar a direção do vento (20) para que o vento (20) que sai do guia de vento (10, 44) tenha outra direção que o vento (20) recebido pelo guia de vento (10, 44); caracterizado pelo guia de vento (10, 44) ser disposto e configurado para direcionar o vento (20) em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor (18) de uma maneira tal que na área atrás do rotor a velocidade do vento seja aumentada e a pressão do vento seja reduzida. Cláusula 2. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 1, caracterizado pelo guia de vento (10, 44) compreender uma superfície (22) que é angulada em relação à horizontal. Cláusula 3. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 2, caracterizado pelo guia de vento (10, 44) compreender a superfície (22) que é angulada em relação à horizontal de uma maneira tal que vento horizontal (20) seja direcionado em uma direção vertical pela superfície (22) de uma maneira tal que o vento que sai do guia de vento (10, 44) seja direcionado para cima, para que o vento que sai do guia de vento (10, 44) tenha um componente de velocidade vetorial vertical diferente de zero. Cláusula 4. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 2 a 3, caracterizado pelo guia de vento (10) compreender uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão (10), sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento (10) é disposta no chão (G). Cláusula 5. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 4, em que o sistema de direcionamento de vento (2) é configurado para guiar o vento (20) na frente da turbina eólica (40). Cláusula 6. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 5, caracterizado por pelo menos parte do guia de vento (10, 44) ser disposta na frente da torre (4) da turbina eólica (40). Cláusula 7. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 6, caracterizado por pelo menos parte do guia de vento (10, 44) ser disposta atrás da torre (4) da turbina eólica (40). Cláusula 8. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 7, caracterizado pelo guia de vento (10) compreender uma primeira superfície (22) e uma segunda superfície (24) anguladas entre si. Cláusula 9. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 8, caracterizado pelo guia de vento (10) ser anexado à torre (4) da turbina eólica (40). Cláusula 10. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 9, caracterizado pela superfície (22) ser angulada 0 a 40 graus, preferencialmente 10 a 30 graus, tal como 15 a 25 graus, em relação à vertical. Cláusula 11. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 10, caracterizado pelo guia de vento (10) compreender diversos segmentos separados (I, II, III, IV) angulados entre si. Cláusula 12. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 -11, caracterizado pela altura (2/3 h) da estrutura de direcionamento de vento (10) corresponder a dois terços da altura (h) do chão (G) para o rotor. Cláusula 13. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 12, caracterizado pela estrutura de direcionamento de vento (10) ser disposta de maneira móvel em relação à torre (4). Cláusula 14. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 2 a 3, caracterizado pelo guia de vento (10, 44) compreender uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão (10), sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento (10) compreende um membro de vela (16) anexado a uma ou mais porções de anexação (28) dispostas no chão (G) ou em uma ou mais estruturas de ancoragem (26) dispostas no chão (G), em que o membro de vela compreende uma superfície de direcionamento (30). Cláusula 15. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 14, em que o sistema de direcionamento de vento (2) é configurado para guiar o vento (20) acima da turbina eólica (40). Cláusula 16. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 14 a 15, caracterizado por pelo menos parte do guia de vento (10, 44) ser disposta acima da turbina eólica (40). Cláusula 17. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 16, caracterizado por pelo menos parte do guia de vento (10, 44) ser disposta atrás da torre (14) da turbina eólica (40). Cláusula 18. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 14 a 17, caracterizado pelo guia de vento (10) compreender uma primeira superfície (22) e uma segunda superfície (24) anguladas entre si. Cláusula 19. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 18, caracterizado pela estrutura de direcionamento de vento (10) ser disposta de maneira móvel em relação à torre (14). Cláusula 20. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 14 a 19, em que o sistema de direcionamento de vento compreende um membro de arrasto configurado para arrastar e elevar a superfície de direcionamento do sistema de direcionamento de vento para implementar a superfície de direcionamento a partir de uma configuração desimplementada, em que a superfície de direcionamento é disposta no chão para uma configuração implementada, na qual a superfície de direcionamento é implementada acima do rotor da turbina eólica. Cláusula 21. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 14 a 20, em que a superfície de direcionamento é disposta na porção superior do membro de vela (16). Cláusula 22. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 14 a 21, em que a superfície de direcionamento compreende elementos que promovem rigidez dispostos em suas bordas. Cláusula 23. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 22, em que os elementos que promovem rigidez compreendem uma câmara de ar. Cláusula 24. Um sistema de direcionamento de vento (2) para guiar o vento (20) na frente de uma turbina eólica (40) de uma primeira direção para uma segunda direção; sendo que a turbina eólica (40) compreende uma torre (4) e um rotor dotado de diversas pás de rotor (6) que definem uma área varrida pelo rotor; em que o sistema de direcionamento de vento (2) compreende um guia de vento (10, 44) disposto e configurado para receber vento (20) em volta da área varrida pelo rotor e para mudar a direção do vento (20) para que o vento (20) que sai do guia de vento (10, 44) tenha outra direção que o vento (20) recebido pelo guia de vento (10, 44); caracterizado pelo guia de vento (10, 44) ser disposto e configurado para direcionar o vento (20) em volta da área varrida pelo rotor para a área varrida pelo rotor e para uma área atrás da área varrida pelo rotor (18), de uma maneira tal que, na área atrás do rotor, a velocidade do vento seja aumentada tanto na área varrida pelo rotor quanto na área atrás da área varrida pelo rotor. Cláusula 25. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 24, caracterizado por pelo menos parte do guia de vento (10, 44) ser disposta na frente da turbina eólica (40). Cláusula 26. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 25, caracterizado pelo guia de vento (10, 44) compreender uma superfície (22) que é angulada em relação à horizontal. Cláusula 27. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 26, caracterizado pelo guia de vento (10, 44) compreender a superfície (22) que é angulada em relação à horizontal de uma maneira tal que vento horizontal (20) seja direcionado em uma direção vertical pela superfície (22) de uma maneira tal que o vento que sai do guia de vento (10, 44) seja direcionado para cima, para que o vento que sai do guia de vento (10, 44) tenha um componente de velocidade vetorial vertical diferente de zero. Cláusula 28. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 26 a 27, caracterizado pelo guia de vento (10) compreender uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão (10), sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento (10) é disposta no chão (G). Cláusula 29. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 26 a 28, caracterizado pelo guia de vento (10) compreender uma primeira superfície (22) e uma segunda superfície (24) anguladas entre si. Cláusula 30. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 26 a 29, caracterizado pela superfície (22) ser angulada 0 a 40 graus, preferencialmente 10 a 30 graus, tal como 15 a 25 graus, em relação à vertical. Cláusula 31. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 26 a 30, caracterizado pelo guia de vento (10) compreender diversos segmentos separados (I, II, III, IV) angulados entre si. Cláusula 32. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 26 a 31, caracterizado pela altura (2/3 h) da estrutura de direcionamento de vento (10) corresponder a dois terços da altura (h) do chão (G) para o rotor. Cláusula 33. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 32, caracterizado pela estrutura de direcionamento de vento (10) ser disposta de maneira móvel em relação à torre (26). Cláusula 34. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 26 a 27, caracterizado pelo guia de vento (10, 44) compreender uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão (10), sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento (10) compreende um membro de vela (16) anexado a uma ou mais porções de anexação (28) dispostas no chão (G) ou em uma ou mais estruturas de ancoragem (26) dispostas no chão (G), em que o membro de vela compreende uma primeira superfície de direcionamento (30). Cláusula 35. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 34, em que o sistema de direcionamento de vento (2) é adicionalmente configurado para guiar o vento (20) acima da turbina eólica (40). Cláusula 36. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 34 a 35, em que o membro de vela compreende uma segunda superfície de direcionamento, em que a primeira superfície de direcionamento é configurada para direcionar o fluxo de vento em direção à área atrás da área varrida pelo rotor, e a segunda superfície de direcionamento é configurada para o direcionamento do vento em direção à área varrida pelo rotor. Cláusula 37. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 34 a 36, em que a primeiro guia é disposto na porção superior do membro de vela (16). Cláusula 38. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 4 a 37, caracterizado pela estrutura de direcionamento de vento (10) ser disposta de maneira móvel em relação à torre (34). Cláusula 39. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 34 a 37, em que o sistema de direcionamento de vento compreende um membro de arrasto configurado para arrastar e elevar uma primeira e/ou uma segunda superfície de direcionamento do sistema de direcionamento de vento para implementar a primeira e/ou a segunda superfície de direcionamento a partir de uma configuração desimplementada, em que a primeira e/ou a segunda superfície de direcionamento são dispostas no chão para uma configuração implementada na qual a primeira e/ou a segunda superfícies de direcionamento são implementada na frente do rotor da turbina eólica. Cláusula 40. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das cláusulas 34 a 37, em que a primeira e/ou a segunda superfície de direcionamento compreendem elementos que promovem rigidez dispostos em suas bordas. Cláusula 41. Um sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a cláusula 39, em que os elementos que promovem rigidez compreendem uma câmara de ar. Cláusula 42. Um sistema de direcionamento de vento (2) para guiar vento que compreende: um guia de vento (10) disposto em um ângulo de 0° a 30° em relação a um eixo geométrico vertical, o guia de vento (10) que compreende: uma superfície (22) para guiar vento uma estrutura (80) configurada para ser ancorada a um chão que compreende dois mastros de apoio externos e um ou mais mastros de apoio internos para sustentar a superfície; em que a superfície compreende um formato côncavo e se estende a partir de um mastro de apoio externo até o outro mastro de apoio externo através dos um ou mais mastros de apoio internos. Cláusula 43. Um sistema de direcionamento, de vento de acordo com a cláusula 41, em que a superfície é produzida a partir de um material flexível. Cláusula 44. Um sistema de direcionamento de vento de acordo com qualquer uma das cláusulas 41 - 42, em que o guia de vento é disposto na frente de uma turbina eólica (40), sendo que a turbina eólica compreende uma torre (4) e um rotor dotado de diversas pás de rotor (6) que definem uma área varrida pelo rotor. Cláusula 45. Um sistema de direcionamento, de vento de acordo com a cláusula 43, em que o guia de vento é configurado para direcionar vento em volta de área varrida pelo rotor para a área varrida pelo rotor e para uma área atrás da área varrida pelo rotor. Cláusula 46. Um sistema de direcionamento de vento de acordo com qualquer uma das cláusulas 41 a 42, em que o guia de vento é disposto atrás de uma turbina eólica (40), sendo que a turbina eólica compreende uma torre (4) e um rotor dotado de diversas pás de rotor (6) que definem uma área varrida pelo rotor. Cláusula 47. Um sistema de direcionamento, de vento de acordo com a cláusula 45, em que o guia de vento é configurado para direcionar vento em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor. Cláusula 48. Um sistema de direcionamento de vento de acordo com qualquer uma das cláusulas 42 a 45, o comprimento do guia de vento entre os mastros de apoio externos é superior a um diâmetro da área varrida pelo rotor. Cláusula 49. Um sistema de direcionamento de vento de acordo com qualquer uma das cláusulas 41 a 47, em que os mastros de apoio externos são mais altos que os um ou mais mastros de apoio internos. Cláusula 50. Um sistema de direcionamento de vento de acordo com qualquer uma das cláusulas 41 a 48, em que a superfície é configurada para ser conectada a uma porção superior de pelo menos um dos mastros de apoio. Cláusula 51. Um sistema de direcionamento, de vento de acordo com a cláusula 49, em que a superfície é configurada para ser conectada a uma posição abaixo da porção superior de pelo menos um dos mastros de apoio. Cláusula 52. Um sistema de direcionamento de vento de acordo com qualquer uma das cláusulas 41 a 50, em que uma altura da superfície é inferior em uma porção central do que em uma altura da superfície nas porções externas. Cláusula 53. Um sistema de direcionamento de vento de acordo com qualquer uma das cláusulas 41 a 51, em que uma altura da superfície diminui a partir de uma da porção externa até a outra porção externa.

[0142] Embora apenas um número de exemplos tenha sido revelado neste documento, outras alternativas, modificações, usos e/ou equivalentes são possíveis. Além disso, todas as combinações possíveis dos exemplos descritos também são abordadas. Assim, o escopo da presente revelação não deve ser limitado por exemplos particulares, mas deve ser determinado apenas por uma leitura justa das cláusulas que seguem.

Claims (14)

1. Sistema de direcionamento de vento (2) para guiar o vento (20) na frente e/ou acima de uma turbina eólica (40) de uma primeira direção para uma segunda direção; sendo que a turbina eólica (40) compreende uma torre (4) e um rotor dotado de diversas pás de rotor (6) que definem uma área varrida pelo rotor; em que o sistema de direcionamento de vento (2) compreende um guia de vento (10, 44) disposto e configurado para receber vento (20) em volta da área varrida pelo rotor e para mudar a direção do vento (20) para que o vento (20) que sai do guia de vento (10, 44) tenha outra direção que o vento (20) recebido pelo guia de vento (10, 44); o guia de vento (10, 44) sendo disposto e configurado para direcionar o vento (20) em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor (18) de uma maneira tal que na área atrás do rotor a velocidade do vento seja aumentada e a pressão do vento seja reduzida caracterizado pelo fato de que a altura da estrutura de direcionamento de vento (10) está compreendida entre um terço e dois terços da distância entre o chão (G) e a ponta das pás do rotor quando elas estão na posição vertical mais baixa.

2. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o guia de vento (10, 44) compreende uma superfície (22) que é angulada em relação à horizontal.

3. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o guia de vento (10, 44) compreende uma superfície (22) que é angulada em relação à horizontal de uma maneira tal que vento horizontal (20) seja direcionado em uma direção vertical pela superfície (22) de uma maneira tal que o vento que sai do guia de vento (10, 44) seja direcionado para baixo ou para cima, para que o vento que sai do guia de vento (10, 44) tenha um componente de velocidade vetorial vertical diferente de zero.

4. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o guia de vento (10, 44) compreende uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão (10), sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento (10) é disposta no chão (G).

5. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com as reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o guia de vento (10, 44) compreende uma estrutura de direcionamento de vento montada no chão (10), sendo que a dita estrutura de direcionamento de vento (10) compreende um membro de vela (16) anexado a uma ou mais porções de anexação (28) dispostas no chão (G) ou em uma ou mais estruturas de ancoragem (26) dispostas no chão (G).

6. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do guia de vento (10, 44) é disposta na frente da torre (4) da turbina eólica (40).

7. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do guia de vento (10, 44) é disposta atrás da torre (4) da turbina eólica (40).

8. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo fato de que o guia de vento (10) compreende uma primeira superfície (22) e uma segunda superfície (24) anguladas entre si.

9. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 8, caracterizado pelo fato de que o guia de vento (10) é anexado à torre (4) da turbina eólica (40).

10. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 9, caracterizado pelo fato de que a superfície (22) é angulada 0 a 40 graus, preferencialmente 10 a 30 graus, tal como 15 a 25 graus em relação à vertical.

11. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 10, caracterizado pelo fato de que o guia de vento (10) compreende diversos segmentos separados (I, II, III, IV) angulados entre si.

12. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 11, caracterizado pelo fato de que a altura (2/3 h) da estrutura de direcionamento de vento (10) corresponde a dois terços da altura (h) do chão (G) para o rotor.

13. Sistema de direcionamento de vento (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 12, caracterizado pelo fato de que a estrutura de direcionamento de vento (10) é disposta de maneira móvel em relação à torre (4).

14. Método para guiar vento (20) na frente e/ou acima de uma turbina eólica (40) de uma primeira direção para uma segunda direção, a turbina eólica (40) compreende uma torre (4) e um rotor dotado de diversas pás de rotor (6) que definem uma área varrida pelo rotor; em que o dito método aplica um sistema de direcionamento (2) que compreende guia de vento (10, 44) disposto e configurado para receber vento (20) em volta da área varrida pelo rotor e para mudar a direção do vento (20) para que o vento (20) que sai do guia de vento (10, 44) tenha outra direção que o vento (20) recebido pelo guia de vento (10, 44), o método compreendendo a seguinte etapa: - dispor o guia de vento (10, 44) em uma posição e orientação, na qual o mesmo é disposto e configurado para direcionar o vento (20) em volta da área varrida pelo rotor para uma área atrás da área varrida pelo rotor (18), de uma maneira tal que, na área atrás do rotor, a velocidade do vento seja aumentada e a pressão do vento seja reduzida, caracterizado pelo fato de que a altura da estrutura de direcionamento de vento (10) está compreendida entre um terço e dois terços da distância entre o chão (G) e a ponta das pás do rotor quando elas estão na posição vertical mais baixa.