Controle da trajetória de pipa para a geração de energia
Abstract
A energia eólica aumentou significativamente no Brasil nas últimas décadas. Porém, a forma tradicional de geração de energia com turbinas eólicas apresenta algumas desvantagens, como elevada relação peso/potência e dificuldade em alcançar os ventos intensos das camadas superiores da atmosfera. Com isso em vista, pesquisa-se alternativas para extração de energia dos ventos. Uma dessas alternativas é a geração de energia com pipas. Este tipo de geração, concebido inicialmente na década de 80, teve suas pesquisas intensificadas nos últimos dez anos. O principal interesse neste método é a capacidade teórica de gerar mais energia utilizando menos material que uma turbina tradicional. Este trabalho apresenta a simulação de um sistema de geração de energia por pipa. É
discutido, apresentado e validado um modelo computacional do comportamento desse sistema. A partir desse modelo são estudadas duas estratégias de controle, chamadas
de bang-bang e NMPC. Para o controle bang-bang determina-se os parâmetros para máxima geração de energia. Esse ponto de operação é analisado e testado sob condições de turbulência. Os resultados são então comparados com o controle NMPC. A comparação é baseada na potência média gerada, no esforço do sinal de controle e no custo computacional de cada estratégia. Demonstra-se com isso que o controle NMPC possui capacidade de geração de energia de 98% do máximo teórico para a pipa considerada. Isso equivale a 8,7% mais que o bang-bang, apesar de demandar maior esforço computacional. Dessa forma, se estabelece o controle NMPC como estratégia de controle atrativa para este problema.(sic)