Hybriid Lattiice - Tubullar steell wiind towers: Conceptuall desiign of tower

Abstract

A utilização da energia eólica não é uma nova tecnologia, mas sim uma evolução de processos e técnicas antigas. Como nos dias de hoje, a energia eólica teve um grande papel no passado, com diferentes utilizações e propósitos, embora o principal objetivo tenha sido o de facilitar os trabalhos mais pesados para o ser humano. A distribuição fácil de carvão e petróleo trouxeram uma era nova era onde a energia eólica teve que lutar para manter-se no mercado, apenas resistindo em alguns nichos financeiros, embora irrelevantes. Nos dias de hoje, com o carvão, petróleo e energia nuclear a enfrentar uma resistência cada vez maior, a energia eólica passou a ser uma solução inevitável para o problema. Assim, o principal propósito desta tese é desenvolver e otimizar uma nova solução híbrida de aço para suporte de uma turbina eólica multi-megawatt, composta por uma estrutura em treliça para a base, servindo de apoio a uma parte de aço tubular. A solução é destinada a aplicação onshore, para estruturas com alturas relevantes. No estudo levado a cabo, irá ser utilizado um novo tipo de secções transversais, com o intuito de permitir a montagem da estrutura apenas com ligações aparafusadas, tornando assim a montagem num processo mais rápido, e a estrutura mais eficiente quando sujeita a cargas de fadiga. A parte inferior introduz a possibilidade de aumentar a altura total da torre, sem ter os problemas com o transporte da estrutura ou da montagem no local, o que não seria possível utilizando apenas a parte tubular, a mais comum das utilizações. Para a otimização desta parte da estrutura, vai ser efetuado um estudo paramétrico entre várias geometrias, número de suportes e secção transversal das secções, utilizando secções circulares ocas para os elementos, com principal foco na estabilidade global e estabilidade local dos elementos.

The utilization of the wind is not a new technology, but an evolution of old processes and techniques. Like nowadays, wind power had a huge role in the past, with different utilizations and proposes, although the main goal was always to help in the Human’s heavy work. The distribution of cheap coal and oil fuels brought an era where wind energy had to fight to keep itself alive, only resisting in some irrelevant niches. Today, as the coal, oil and nuclear energy are facing an increasing resistance, the re-emerged wind power is an inevitable solution. The main objective for this thesis is to develop and optimize a new hybrid steel solution for supporting a multi-megawatt wind turbine, composed by a lower steel lattice structure, supporting a steel tubular upper part. The solution is targeted at tall onshore applications. In the study performed, a new cross section will be used, in order to be possible to assemble the lattice part only with bolted connections, making it a quicker process and more efficient when subjected to fatigue loads. The lattice part introduces the possibility to increase the total high of the tower without having the problems with the transportation of the structure for the assembly place, what would not be possible using only the steel tubular part, which is the most common use nowadays. For the optimization of this part of the structure, parametrical study of the design of the structure, with special focus on the number of supports and on the cross section of the bars, using a circular hollow section for the elements, with special attention on the global and local stability of the elements.