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Isto pode ser explicado em termos simples, o ciclo de enrolamento por dia. A superfície da Terra tem terra e água. Quando o sol aparece, o ar sobre a terra aquece mais rápido do que sobre a água. O ar aquecido é mais leve e que sobe. O ar frio é mais denso e ele cai e substituiu o ar sobre a terra. À noite, acontece o inverso. Ar sobre a água é mais quente e sobe, e é substituído por ar mais frio da terra.
As turbinas de vento não pode funcionar se não houver vento, ou se a velocidade do vento é tão alta que iria danificar. Energia Eólica
Uma turbina eólica pode produzir eletricidade suficiente para abastecer até 300 casas. A primeira turbina de geração de energia foi construída em Ohio durante o final de 1800 e foi utilizada para carregar as baterias.
O vento é uma fonte de energia renovável. As turbinas eólicas podem converter a energia cinética em eletricidade. Como o país mais ventoso na Europa, o Reino Unido está bem posicionada para aproveitar a energia do vento.
A principal vantagem das turbinas eólicas, como meio de geração de energia elétrica é a sua pequena pegada de carbono. Todas as emissões de dióxido de carbono (CO 2) associados com turbinas eólicas surgir a partir de sua fabricação, construção e manutenção, e não de sua operação.
No entanto, as turbinas só pode gerar eletricidade quando o vento está soprando a uma velocidade adequada, por isso eles precisam ser apoiadas por outras formas de geração de eletricidade. Turbinas eólicas em terra podem produzir eletricidade a custos competitivos de perto com outras fontes de energia estabelecidos no Reino Unido. Mas só há um número limitado de locais ventosos adequadamente no Reino Unido, e as preocupações com o impacto visual das turbinas eólicas às vezes pode torná-lo difícil de obter permissão de planejamento. Energia Eólica
Fonte: www.edfenergy.com
Os moinhos de vento foram inventados na Pérsia no século V. Eles eram usados para bombear água para irrigação. Os mecanismos básicos de um moinho de vento não mudaram desde então: o vento atinge uma hélice que ao movimentar-se gira um eixo que impulsiona uma bomba, uma moenda ou, em tempos mais modernos, um gerador de eletricidade.
As hélices de uma turbina de vento são diferentes das lâminas dos antigos moinhos porque são mais aerodinâmicas e eficientes. As hélices tem o formato de asas de aviões e usam a mesma aerodinâmica. As hélices em movimento ativam um eixo que está ligado à caixa de mudança. Através de uma série de engrenagens a velocidade do eixo de rotação aumenta. O eixo de rotação está conectado ao gerador de eletricidade que com a rotação em alta velocidade gera energia elétrica. Os ventos quase incessantes de todo o litoral brasileiro, até agora aproveitados apenas para bombear água, em cataventos rústicos, passarão a ser usados para gerar energia elétrica. As pesquisas nessa área vêm sendo realizadas pelo Centro Brasileiro de Testes de Turbinas Eólicas (CBTTE), ligado a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Estima-se que até 2005 o país deva ter 1.600 turbinas eólicas.
Pelo próprio nome, energia eólica é aquela produzida pela transformação da energia cinética dos ventos em energia elétrica. O vento constitui uma imensa fonte de energia natural.
Existem, atualmente, mais de 20.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com uma capacidade instalada de 5.500 MW. De acordo com a Agência Internacional de Energia, a capacidade mundial de turbinas eólicas instaladas alcançará 10.000 MW até este ano (2000). Na Europa, espera-se gerar 10% de toda eletricidade a partir do vento, até o ano 2030.
A energia eólica é a energia obtida pelo movimento do ar (vento) e não se tem registro de sua descoberta, mas estima-se que foi há milhares e milhares de anos. A energia dos ventos é uma abundante fonte de energia renovável, limpa e disponível em todos os lugares. A utilização desta fonte energética para a geração de eletricidade, em escala comercial, teve início há pouco mais de 30 anos e através de conhecimentos da indústria aeronáutica os equipamentos para geração eólica evoluíram rapidamente em termos de idéias e conceitos preliminares para produtos de alta tecnologia.
Existem, atualmente, mais de 30.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com capacidade instalada da ordem de 13.500 MW. Na Dinamarca, a contribuição da energia eólica é de 12% da energia elétrica total produzida; no norte da Alemanha (região de Schleswig Holstein) a contribuição eólica já passou de 16%; e a União Européia tem como meta gerar 10% de toda eletricidade a partir do vento até 2030. Tanto no exterior como no Brasil, engenheiros civis, mecânicos e elétricos conseguiram, nos últimos anos, desenvolver um arsenal tecnológicos copaz de captar energia dos ventos com maior eficiência e custo reduzido. Enquanto em 1980 se gastavam 120 para ganhar um megawatt de energia através dos ventos, hoje o custo não passa de 40 dólares, três vezes menor. No Brasil, embora o aproveitamento dos recursos eólicos tenha sido feito tradicionalmente com a utilização de cataventos multipás para bombeamento d'água, algumas medidas precisas de vento, realizadas recentemente em diversos pontos do território nacional, indicam a existência de um imenso potencial eólico ainda não explorado. Grande atenção tem sido dirigida para o Estado do Ceará por este ter sido um dos primeiros locais a realizar um programa de levantamento do potencial eólico através de medidas de vento com modernos anemógrafos computadorizados. Entretanto, não foi apenas na costa do Nordeste que áreas de grande potencial eólico foram identificadas. Em Minas Gerais, por exemplo, uma central eólica está em funcionamento, desde 1994, em um local (afastado mais de 1000 km da costa) com excelentes condições de vento. A capacidade instalada no Brasil é de 20,3 MW, com turbinas eólicas de médio e grande portes conectadas à rede elétrica. Além disso, existem dezenas de turbinas eólicas de pequeno porte funcionando em locais isolados da rede convencional para aplicações diversas - bombeamento, carregamento de baterias, telecomunicações e eletrificação rural. Sobre os ventos
O vento é o ar em movimento devido ao aquecimento desigual da superfície terrestre pelo sol.
A Terra e seu envelope de ar, a atmosfera, recebe mais calor solar próximo ao Equador do que nas regiões polares. Mesmo assim, as regiões equatoriais não ficam mais quentes a cada ano, nem as polares ficam mais frias. É o movimento do ar ao redor da Terra que ameniza a temperatura extrema e produz ventos na superfície tão úteis para a geração de energia.
Como todos os gases, o ar se expande ou aumenta de volume quando aquecido, e contrai e diminui de volume quando resfriado. Na atmosfera, o ar quente é mais leve e menos denso do que o ar frio e se eleva a altas atitudes quando fortemente aquecido pelo Sol. O ar aquecido próximo ao Equador fluirá para cima, e então, na direção dos pólos onde o ar próximo a superfície é mais frio. As regiões terrestres próximas aos pólos, agora, têm mais ar, pressionando-as, e o ar da superfície mais fria tende a desligar dessas áreas e movimentam-se na direção do Equador. Como conclusão, vemos que o vento se desloca da região de maior pressão para a região de menor pressão.
Depois de entender a circulação das massas de ar no planeta em geral, temos um caso não tão grande, mas de mesmo mecanismo, que são as brisas do mar. A força motora primária da brisa do mar é o resultado da diferença de temperatura entre a terra e o mar. Quando essa diferença é grande e diurna, podem ser esperadas brisas marinhas relativamente fortes durante as horas da tarde e no começo da noite. As brisas marinhas mais intensas são encontradas naquelas regiões subtropicais secas, ao longo da costa oeste de continentes onde haja um oceano frio. É precisamente nessas regiões que o vento predominante é geralmente fraco e a brisa marinha local é na verdade quase a única fonte de energia eólica por grande parte do ano.
A topografia, ou características físicas do solo, podem influenciar fortemente as características do vento. As montanhas impedem a passagem uniforme dos ventos, o ar canalizado ao redor ou através das aberturas freqüentemente aumenta os ventos fortes locais, ideais para geradores de energia eólica. Tipos de turbinas eólicas
Turbinas eólicas de eixo horizontal: pode ser de uma, duas, três ou quatro pás ou multipás. A de uma pá requer um contrapeso para eliminar a vibração. As de duas pás são mais usadas por serem fortes, simples e mais baratas do que as de três pás. As de três pás, no entanto, distribui as tensões melhor quando a máquina gira durante as mudanças de direção do vento. As multipás não são muito usadas, pois são menos eficientes.
Turbinas eólicas do eixo vertical: não são muito usadas, pois o aproveitamento do vento é menor. As mais comuns são três: Savonius, Darrieus e Molinete. PRÓ: poluição zero. Pode ser complementar às redes tradicionais.
CONTRA: instável, está sujeita a variações do vento e a calmarias. Os equipamentos são caros e barulhentos
Outras utilizações da força eólica A) Moenda de milho
Como a maioria dos moinhos europeus possui pás verticais, elas giram à medida que parte do movimento horizontal do vento é transformada em movimento de rotação das pás. Este movimento é transferido por engrenagens e polias para uma pedra de moenda, que tritura os grãos. Para aproveitar ao máximo a energia do vento, a cobertura do moinho gira automaticamente para ficar de frente para o vento toda vez que ele muda de direção.
B) Barcos à vela
A maioria dos barcos à vela modernos, têm velas triangulares que podem ser manobradas para captar o máximo da energia do vento. Os barcos egípcios, de cerca de 1.300 a.C., usavam velas quadradas que só podiam aproveitar com eficácia a energia do vento quando este vinha por trás. Por volta de 200 a.C., os navios do mediterrâneo usavam velas que podiam ser manobradas, aproveitando a energia do vento mesmo quando ele não soprava por trás delas. História do uso da energia eólica pelo homem Uma das primeiras formas de energia conhecida, o vento já era empregado para mover barcos à vela de pano em 3.500 a.C.. Em terra, os primeiros moinhos de vento talvez tenham aparecidos na Pérsia por volta de 700 d.C.. As pás giravam horizontalmente e eram conectadas diretamente a pedras de moenda que triturava grãos.
Durante o fim da Idade Média e o início da Idade Contemporânea, a energia eólica foi bastante usada pelos navegadores e também pelos holandeses para drenar regiões alagadas.
Mas é na segunda metade do século XX que a energia eólica teve um aproveitamento e desenvolvimento mais profundo, no sentido de produzir energia elétrica. Considerada fonte alternativa de energia, ganha destaque pela não agressão ao meio ambiente, causando um aumento pelo interesse nessa fonte de energia (lembrando também que essa procura também é impulsionada pela alta no preço do barril do petróleo). O que atrapalha sua proliferação é o elevado custo para a sua instalação, mas sua fonte é inesgotável.
Concluímos que o vento constitui uma imensa fonte de energia natural à partir da qual é possível produzir grandes quantidades de energia elétrica. Além de ser uma fonte de energia inesgotável, a energia eólica está longe de ser causadora de problemas ambientais.
O interesse pela energia eólica aumentou nos últimos anos, principalmente depois do disparo do preço do petróleo.
O custo de geradores eólicos tem um preço elevado, mas o vento é uma fonte inesgotável enquanto o petróleo não. Em um país subdesenvolvido como o Brasil, onde quem governa são os empresários, não há o interesse de gastar dinheiro em uma nova fonte de energia, eles preferem continuar usando o petróleo. Considerando o grande potencial eólico de várias regiões do Brasil, seria possível produzir eletricidade à partir do vento a um custo de geração inferior a U$50/mkw.
Existem, atualmente mais de 20.000 turbinas eólicas em operação no mundo, produzindo mais de 2 bilhões de kwh anualmente.
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O Ar em Movimento é energia
O Vento é uma fonte limpa e inesgotável de energia que vem sendo usada durante muitos séculos para moer grãos, em bombas de água , em barcos velejadores, e para outros trabalhos diversos. A quantia de energia Eólica disponível, porém, varia e depende do tempo e do lugar. Embora a tecnologia tenha cido melhorada nos ultimos anos, o modo no qual a energia eólica tem sido obtida é geralmente a mesma.
A eletricidade é produzida de uma forma bastante simples. Sopros de vento nas lâminas ou propussores de um moinho de vento o fazem girar assim como a água faz girar uma turbina. Estes são conectados a geradores, e os geradores produzem eletricidade.
Aquela que costumamos ver em filmes de faroeste americanos. Ela consiste em um rotor com até 20 lâminas montadas em um eixo horizontal e um rabo-cata-vento para manter o sistema de frente para o vento. Um jogo de engrenagens encadeadas conecta à barra da bomba que move verticalmente para cima e para baixo. A uma velocidade de vento de 15 milhas por hora (24 quilômetros por hora), a bomba entrega 10 galões por minuto (3.8 litros por minuto) para uma altura de 100 pés (30 metros). Relativamente ineficiente, estas bombas convertem só uma porção pequena da energia de fluxo eólica para a bomba.
Ao contrário do moinho de vento da fazenda tradicional, as máquinas modernas usadas pra gerar eletricidade tem de uma a quatro lâminas e operam a velocidade de rotação bem altas. As lâminas se parecem os airfoils trançados de um propulsor de avião. O Jacobs three-blade windmill, usado amplamente entre 1930 e 1960, poderia entregar aproximadamente 1 quilowatt de força a uma velocidade de vento típica de 14 milhas por hora (23 quilômetros por hora).
Denomina-se energia eólica a energia cinética contida nas massas de ar em movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, para a geração de eletricidade, ou cataventos (e moinhos), para trabalhos mecânicos como bombeamento d'água.
Recentes desenvolvimentos tecnológicos (sistemas avançados de transmissão, melhor aerodinâmica, estratégias de controle e operação das turbinas, etc.) têm reduzido custos e melhorado o desempenho e a confiabilidade dos equipamentos. O custo dos equipamentos, que era um dos principais entraves ao aproveitamento comercial da energia eólica, reduziu-se significativamente nas últimas duas décadas. Projetos eólicos em 2002, utilizando modernas turbinas eólicas em condições favoráveis, apresentaram custos na ordem de € 820 por kW instalado e produção de energia a 4 centavos de euro por kWh.
A avaliação do potencial eólico de uma região requer trabalhos sistemáticos de coleta e análise de dados sobre a velocidade e o regime de ventos. Geralmente, uma avaliação rigorosa requer levantamentos específicos, mas dados coletados em aeroportos, estações meteorológicas e outras aplicações similares podem fornecer uma primeira estimativa do potencial bruto ou teórico de aproveitamento da energia eólica. Para que a energia eólica seja considerada tecnicamente aproveitável, é necessário que sua densidade seja maior ou igual a 500 W/m2, a uma altura de 50 m, o que requer uma velocidade mínima do vento de 7 a 8 m/s (GRUBB; MEYER, 1993). Segundo a Organização Mundial de Meteorologia, em apenas 13% da superfície terrestre o vento apresenta velocidade média igual ou superior a 7 m/s, a uma altura de 50 m. Essa proporção varia muito entre regiões e continentes, chegando a 32% na Europa Ocidental.
No Brasil, os primeiros anemógrafos computadorizados e sensores especiais para energia eólica foram instalados no Ceará e em Fernando de Noronha (PE), no início dos anos 90. Embora os aproveitamentos eólicos sejam recentes, já contamos com diversas plantas do território nacional. Hoje estimasse que o potencial eólico no Brasil seja superior a 60.000 MW. Segundo o Centro de Referência para Energia Solar e Eólica (CRESESB) o potencial chega a 143 GW, como pode ser observado no livro "Atlas do Potencial Eólico Brasileiro"
A capacidade instalada no Brasil é de 28.625 kW com turbinas eólicas de médio e grande porte conectadas à rede elétrica. Além disso, existem cinco empreendimentos em construção com potencia de 208.300 kW. A tabela 1 mostra exemplos de centrais eólicas em funcionamento.
Tabela 1 - Centrais eólicas Central Eólica Localidade
Morro do Camelinho
Tipos de aerogeradores No início da utilização da energia eólica, surgiram turbinas de vários tipos – eixo horizontal, eixo vertical, com apenas uma pá, com duas e três pás, gerador de indução, gerador síncrono etc. Com o passar do tempo, consolidou- se o projeto de turbinas eólicas com as seguintes características: eixo de rotação horizontal, três pás, alinhamento ativo, gerador de indução e estrutura não-flexível. A seguir apresentaremos os diversos tipos de aerogeradores. Aerogeradores de eixo vertical: Esse tipo de aerogerador possui um eixo vertical e aproveita o vento que vem de qualquer direção. São mais indicados para moagem de grãos, recargas de baterias, irrigação. Dos aerogeradores com eixo vertical o Savonius (figura 1) e o Darrieus (figura 2) são os mais usados.
Fig 1. Aerogerador Savonius
Fig 2. Aerogerador Darrieus
Aerogeradores de eixo horizontal: São utilizados para bombeamento de água e geração de eletricidade. Dependem da direção do vento e podem ter uma, duas, três ou quatro pás. Para funcionar, a velocidade tem que variar de 35 a 30 km/h e estar livre de obstáculo a uma altura de 5 m do chão. Na figura 3 mostramos um dos aerogeradores mais utilizados na geração de energia elétrica.
Fig. 3 – Aerogerador de três pás
Aerogeradores de pás múltiplas ou cata-ventos: Possuem de 16 a 32 pás e chegam a ter 15 m de altura. São bastante encontrados em fazendas americanas, por isso também são conhecidos como moinhos americanos. São mais usados para o bombeamento de água e produzem baixa potência devido ao numero elevado de pás, figura 4. Fig. 4– Aerogerador múltiplas ou cata-vento
Observando a tabela 2, você poderá ter uma idéia de como é o vento na sua região.
Tabela 2– Classificação dos ventos Escala
Avaliação do vento em terra
Não se nota nenhum movimento nos galhos das árvores.
Quase calmo
A direção da fumaça sofre um pequeno desvio.
1,6 a 3,4
As folhas são levemente agitadas.
As folhas ficam em agitação continua.
5,6 a 8
Poeira e pedaços de madeira são levantados.
Vento regular
8,1 a 10,9
As árvores pequenas começam a oscilar.
Vento meio forte
11,4 a 13,9
Galhos maiores ficam agitados,
14,1 a 16,9
Torna-se difícil andar contra o vento.
17,4 a 20,4
Fica impossível andar contra o vento
20,5 a 23,9
Telhas podem ser arrancadas.
24,4 a 28
Arvores são derrubadas.
83,0 a 125
Produzem efeitos devastadores.
Baseado na tabela 2 pode-se classificar o vento existente na sua região, mas é importante observar o vento, varias vezes ao dia e durante vários dias.
Além do uso da tabela acima, você pode calcular a velocidade do vento usando o anemômetro.
O anemômetro é um instrumento usado para medir a velocidade do vento.
Existem vários tipos de anemômetros. A figura 5 mostra um anemômetro de bolso, que tem a capacidade de medir o vento com a velocidade mínima de 0,3 m/s (1 km/h) e máxima de 40 m/s (144 km/h).
Fig. 5 – Anemômetro de bolso
Fig. 6 – Anemômetro analógico portátil
Outro exemplo de anemômetro é o que fica nas estações meteorológicas e aeroportos, figura 7. Esse tipo de anemômetro fica instalado no local, possui três ou quatro braços, cujas extremidades são formadas por duas metades ocas de esferas que o vento faz rodar. O movimento de rotação aciona, uma vareta central que está ligada a um registrador usado para registrar a velocidade do vento.
Fig. 7 – Anemômetro usada em aeroportos
A geração de energia através do vento é feita por um aerogerador de três pás. Esse tipo de aerogerador tem um movimento rotatório mais rápido. O vento ao passar pelo rotor aciona a turbina, que esta acoplada a um gerador elétrico responsável em transformar a cinética do vento em energia elétrica. A geração da energia depende principalmente da quantidade de vento que passa pelo aerogerador.
A energia produzida pode ser usada para:
Irrigação e eletrificação rural
Para carregamento de baterias e telecomunicações
Para o bombeamento de água é usado o aerogerador de multipás, uma caixa de rolamento, uma torre reforçada para a fixação do aerogerador e uma bomba hidráulica. A bomba deve ser acoplada a uma haste metálica ligada diretamente ao eixo do rotor do aerogerador e ser instalada próxima ao fluxo de água. O vento, ao passar pelo rotor, acionará a haste, fazendo com que ela suba e desça, bombeando a água para um reservatório, figura 8.
Fig. 8 – Aerogerador para bombeamento
A energia eólica é a energia obtida pelo movimento do ar (vento). É uma abundante fonte de energia, renovável, limpa e disponível em todos os lugares. Os moinhos de vento foram inventados na Pérsia no séc. V. Eles foram usados para bombear água para irrigação. Os mecanismos básicos de um moinho de vento não mudaram desde então: o vento atinge uma hélice que ao movimentar-se gira um eixo que impulsiona uma bomba (gerador de eletricidade).
Origem Os ventos são gerados pela diferença de temperatura da terra e das águas, das planícies e das montanhas, das regiões equatoriais e dos pólos do planeta Terra.
A quantidade de energia disponível no vento varia de acordo com as estações do ano e as horas do dia. A topografia e a rugosidade do solo também tem grande influência na distribuição de freqüência de ocorrência dos ventos e de sua velocidade em um local. Além disso, a quantidade de energia eólica extraível numa região depende das características de desempenho, altura de operação e espaçamento horizontal dos sistemas de conversão de energia eólica instalados.
A avaliação precisa do potencial de vento em uma região é o primeiro e fundamental passo para o aproveitamento do recurso eólico como fonte de energia. Para a avaliação do potencial eólico de uma região é necessário a coleta de dados de vento com precisão e qualidade, capaz de fornecer um mapeamento eólico da região.
As hélices de uma turbina de vento são diferentes das lâminas dos antigos moinhos porque são mais aerodinâmicas e eficientes. As hélices tem o formato de asas de aviões e usam a mesma aerodinâmica. As hélices em movimento ativam um eixo que está ligado à caixa de mudança. Através de uma série de engrenagens a velocidade do eixo de rotação aumenta. O eixo de rotação está conectado ao gerador de eletricidade que com a rotação em alta velocidade gera energia.
Um aerogerador consiste num gerador elétrico movido por uma hélice, que por sua vez é movida pela força do vento. A hélice pode ser vista como um motor a vento, cuja a quantidade de eletricidade que pode ser gerada pelo vento depende de quatro fatores: Da quantidade de vento que passa pela hélice Do diâmetro da hélice Da dimensão do gerador Do rendimento de todo o sistema Ventos e Meio Ambiente A energia eólica é considerada a energia mais limpa do planeta, disponível em diversos lugares e em diferentes intensidades, uma boa alternativa às energias não-renováveis. Impactos e Problemas Apesar de não queimarem combustíveis fósseis e não emitirem poluentes, fazendas eólicas não são totalmente desprovidas de impactos ambientais. Elas alteram paisagens com suas torres e hélices e podem ameaçar pássaros se forem instaladas em rotas de migração. Emitem um certo nível de ruído (de baixa freqüência), que pode causar algum incômodo. Além disso, podem causar interferência na transmissão de televisão. O custo dos geradores eólicos é elevado, porém o vento é uma fonte inesgotável de energia. E as plantas eólicas têm uma retorno financeiro a um curto prazo. Outro problema que pode se citado é que em regiões onde o vento não é constante, ou a intensidade é muito fraca, obtêm-se pouca energia e quando ocorrem chuvas muito fortes, há desperdício de energia.
Perspectivas Futuras Na crise energética atual, as perspectivas da utilização da energia eólica são cada vez maiores no panorama energético geral, pois apresentam um custo reduzido em relação a outras opções de energia.
Os campeões de uso dos ventos são a Alemanha, a Dinamarca e os Estados Unidos, seguidos pela Índia e a Espanha. No âmbito nacional, o estado do Ceará destaca-se por ter sido um dos primeiros locais a realizar um programa de levantamento do potencial eólico, que já é consumido por cerca de 160 mil pessoas. Outras medições foram feitas também no Paraná, Santa Catarina, Minas Gerais, litoral do Rio de Janeiro e de Pernambuco e na ilha de Marajó. A capacidade instalada no Brasil é de 20,3 MW, com turbinas eólicas de médio e grande portes conectadas à rede elétrica.
Vários estados brasileiro seguiram os passos do Ceará, iniciando programas de levantamento de dados de vento. Hoje existem mais de cem anemógrafos computadorizados espalhados pelo território nacional. Considerando o grande potencial eólico do Brasil, confirmado através de estudos recentes, é possível produzir eletricidade a custos competitivos com centrais termoelétricas, nucleares e hidroelétricas, com custo reduzido.
A bela imagem dos aerogeradores nas praias do litoral do Ceará não é apenas mais um bonito cartão postal: renovável e não-poluente, a energia eólica é uma das grandes apostas para os problemas energéticos que o planeta já começou a enfrentar. Além disso, o potencial para ampliação é muito grande se considerado à outras fontes que se esgotam ou tem custos muito elevados para implantação, como a construção de uma usina hidrelétrica. A energia dos ventos é abundante e está disponível em todos os lugares. Desde a antigüidade, as velas davam velocidade aos navios e o uso de cataventos para mover bombas d´água também não é uma novidade. A partir da década de 70, no entanto, a evolução da tecnologia aeronáutica e a crise do petróleo fizeram com que o uso de grandes aerogeradores para a produção em larga escala de energia elétrica se tornasse uma opção viável. A primeira turbina eólica comercial ligada à rede elétrica pública foi instalada em 1976, na Dinamarca. Daí em diante, houve uma grande expansão, sobretudo nos países desenvolvidos. Em 2003, o mundo inteiro tinha uma potência instalada de 39.434 MW, sendo 14.609 MW somente na Alemanha. Estados Unidos, Espanha e Dinamarca também são outros grandes usuários dessa nova energia, também encontrada na Índia, Reino Unido, Japão, China, França, Argentina e Tunísia. Com o tempo, os aerogeradores também foram se modernizando. Enquanto em 1985 uma turbina era capaz de gerar 50 kW de energia, hoje já há modelos 4.500 kW de capacidade. As pesquisas sobre motores de aviões foram aproveitadas por indústrias para a construção de parques eólicos cada vez mais eficientes. Uma delas é a Wobben Windpower Enercon, empresa alemã que já produziu mais de 8600 aerogeradores para todo o mundo e se instalou no Brasil, com uma fábrica no Ceará, quando essa energia renovável passou a ser empregada. No nosso estado, em 1999 foi construído o primeiro parque eólico do mundo sobre dunas de areia, na praia da Taíba, no município de São Gonçalo do Amarante. Com 10 aerogeradores, tem capacidade total instalada de 5 MW. A energia elétrica anual produzida é da ordem de 17.5 milhões de kWh, suficiente para suprir de forma limpa e renovável as necessidades domiciliares de uma população de cerca de 50 mil pessoas. No mesmo ano, foi instalado no município de Aquiraz o parque eólico da Prainha, um dos maiores da América Latina. Com 20 aerogeradores, tem capacidade total instalada de 10 MW e uma produção anual de energia elétrica de 35 milhões de kWh. Na ponta do Mucuripe, em Fortaleza, também funciona um parque com 4 aerogeradores, com capacidade total de 2,4 MW.
Parque Eólico Modelo de 1,2 MW do Mucuripe, Fortaleza
A energia eólica também está presente no Paraná, Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Minas Gerais e Rio Grande do Norte. Vários projetos estão em execução e novos parques devem ser inaugurados nos próximos anos, grande parte graças ao Proinfa, o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica. O Proinfa tem como objetivo aproveitar uma parte do grande potencial brasileiro. Estimativas apontam uma capacidade total de 143,5 GW, sendo 52% somente no Nordeste. Em todo o Brasil, e especialmente nessa região, a faixa litorânea apresenta ventos muito adequados para o aproveitamento em larga escala da energia eólica. Mas como funciona um aerogerador?! Em termos físicos, um aerogerador é uma máquina capaz de transformar a energia cinética, o movimento, em energia elétrica. As pás da hélice movem-se quando atingidas pelo vento. Para isso, são dispostas em ângulo, como em um ventilador. A primeira grande diferença é que esse ângulo é variável, para ajustar o equipamento de acordo com as condições do vento em determinado instante. A própria hélice pode mudar de posição para se obter sempre a melhor eficiência possível. Grande parte dos aerogeradores modernos tem suas hélices fabricadas com plásticos reforçados (poliéster ou epóxi) e fibra de vidro. Fibra de carbono, aço, alumínio, madeira e madeira-epóxi são outros materiais usados em menor escala. O ideal é que as pás sejam leves, para girarem facilmente, e resistentes. Em muitas turbinas, as pontas das pás giram a até 288 Km/h (80 m/s). O tamanho das pás varia de acordo com a potência do aerogerador. Uma turbina de 600 kW de potência, como as instaladas no Mucuripe, tem hélices com 20 metros de comprimento. Somadas ao cubo central, o diâmetro é de 42 metros. Mas isso pode ser considerado pouco frente aos novos modelos que já estão sendo produzidos. Alguns, com grande capacidade de geração de energia, têm pás com até o dobro desse tamanho. Atrás da hélice, há a nacele, com vários equipamentos que controlam as pás e analisam as condições do vento. Lá, fica também uma caixa de engrenagens que controla a velocidade de rotação para um gerador. Um freio também está presente como equipamento de segurança, e para permitir a manutenção do sistema. Tudo isso fica sobre uma torre que deixa a turbina na altura considerada ideal de acordo com as condições do local. Dependendo de onde foi construído o parque eólico, as torres de cada aerogerador podem ser de aço, treliça ou concreto. O material vai depender do terreno da altura, escolhida de acordo com as condições do tempo. Há aerogeradores com torres entre 50m até mais de 100m. Junto às turbinas são montados equipamentos que captam toda a energia elétrica gerada no parque eólico para repassá-la para a rede convencional. Nesse estágio, são feitas diversas modulações de força, de forma a deixar a corrente e a voltagem adequadas aos padrões da região. Em Fortaleza, por exemplo, a energia já entra na rede pública com uma voltagem de 220 V, que é a oferecida para residências, indústrias, etc.
Fonte: www.ider.org.br
Atualmente, a energia eólica é utilizada em larga escala no mundo. Na última década, sua evolução demonstra sua aceitação como fonte geradora, com tendências de crescimento expressivo relativamente às matrizes energéticas dos paises que a utilizam. Hoje, existem mais de 30.000MW de capacidade instalada no mundo. A maioria dos projetos está localizada na Alemanha, Dinamarca, Espanha e Estados Unidos. Na Dinamarca, a contribuição da energia eólica equivale a 12% da energia elétrica total produzida no país; no norte da Alemanha, região de Schleswig Holstein, a contribuição eólica já passou de 16%; e a União Européia tem como meta, até 2030, gerar 10% de toda eletricidade a partir do vento. O Brasil tem grande potencial eólico: cerca de 140 gigawatts, segundo o Atlas Eólico Brasileiro publicado pelo CEPEL (Centro de Pesquisas Elétricas da Eletrobrás), concentrado principalmente nas regiões litorâneas, sobretudo na região nordeste. A energia eólica é uma energia renovável e de baixo impacto ambiental. Não existem emissões de gases na geração, rejeitos efluentes e tampouco consumo de outros bens naturais como a água. Para se ter uma idéia de ocupação de solo, o equipamento ocupa 1% da área da usina eólica, e o restante pode ser ocupado por lavoura ou pastagem, sem transtornos para animais ou plantas. Pode-se morar a uma distância de 400 metros das usinas eólicas sem que seu ruído cause danos ou perturbações ao ser humano. Na Dinamarca os fazendeiros têm aerogeradores bem próximos de suas residências. Um grande impulsor da energia eólica será o resgate equivalente de carbono decorrente da produção de sua energia limpa, quando comparada com uma mesma quantidade de energia produzida por fonte utilizando combustíveis fósseis. Com a ratificação do Protocolo de Quioto, a geração de energia por fonte eólica poderá se beneficiar fortemente com a emissão dos certificados de carbonos cujos valores poderão ser expressivos, contribuindo assim para melhorar o rendimento econômico dos projetos eólicos. Em janeiro de 2004, a Petrobras inaugurou na unidade de produção de petróleo em Macau/RN, o seu primeiro parque eólico com potência instalada de 1,8 MW (3 aerogeradores de 600 kW cada). A empresa está desenvolvendo o projeto do seu segundo parque eólico, que ficará na região de Rio Grande, no estado do Rio Grande do Sul, com capacidade de 4,5 MW. Além disso, mantém mais de 20 pontos de medição de potencial eólico no Brasil e realiza estudos para instalação de outras unidades e parcerias nos projetos do PROINFA (Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de Energia Elétrica). O PROINFA, instituído pela Lei nº 10.438, de 26 de abril de 2002 e revisado pela Lei nº 10.762, de 11 de novembro de 2003, tem como objetivo a diversificação da matriz energética brasileira e a busca por soluções de cunho regional com a utilização de fontes renováveis de energia. O programa promoverá a implantação de 3.300 MW de capacidade, sendo 1.100 MW de energia eólica, 1.100 MW de biomassa e 1.100 MW de pch (pequenas centrais hidrelétricas).
Usina eólica de Macau (RN) Na década passada, aerogeradores eram equipamentos que chegavam a uma potência de 250 a 500 kW, diâmetro do rotor de 50m e altura de torre de 50m. Nos dias de hoje, eles são produzidos em escala industrial e chegam a 3.000 kW, com diâmetro de rotor de 100m e altura de torre também de 100m. Hoje o mercado já atua com protótipos de 4.500 kW de potência, diâmetro de 100m e torre de 120m. Quando essas máquinas se tornarem comercialmente viáveis, uma única turbina poderá alimentar cerca de 21 mil consumidores residenciais, o equivalente a um conjunto habitacional de 4.200 residências. A qualidade da energia depende fundamentalmente do tipo de gerador utilizado (assíncrono ou síncrono) e de sua regulação. Se a rede elétrica, onde a usina eólica estiver conectada, for considerada forte, a influência da variação de tensão da energia elétrica produzida pelo aerogerador, devido à variação da velocidade do vento, é pouco percebida. Ao contrário, se a rede for fraca, esta variação poderá ocasionar forte flutuação da tensão da energia elétrica ao longo desta rede. Potencial Eólico do Brasil Elevada quantidade de energia gerada por unidade A área ocupada com a instalação de cada turbina, incluindo as estradas de acesso, é de apenas 1% da área total reservada para cada unidade, considerado o espaçamento mínimo recomendável. Os 99% restantes da área podem ser destinados para outros fins, como plantação de gramíneas, hortaliças e pastagem A energia anual gerada por uma turbina de 600kW evita , em média, a emissão de 1.200 toneladas por ano de CO2, caso a mesma quantidade de energia fosse gerada por uma central diesel elétrica A energia produzida por uma turbina eólica durante sua vida útil (20 anos) é oito vezes maior que a quantidade de energia usada para construí-la, mantê-la, operá-la, desmontá-la e recuperá-la totalmente. Em apenas três meses de operação, a turbina produz energia equivalente à energia gasta para sua construção e operação. A transformação da força do vento em energia é uma tendência mundial. A energia eólica contribui para a preservação do meio ambiente, não requer água nem gera gases que provocam o efeito estufa. A Petrobras investiu em três parques eólicos: o primeiro em Macau, no Rio Grande do Norte, com capacidade de produzir 1,8 MW, e dois nos estados do Rio de Janeiro e do Rio Grande do Sul, com capacidade entre 3 MW e 4 MW cada. Para analisar a viabilidade das futuras unidades, a Petrobras mantém equipamentos de medição do potencial dos ventos em cerca de vinte localidades do Brasil. Fonte: www2.petrobras.com.br
A energia cinética do vento também é uma fonte de energia e pode ser transformada em energia mecânica e eléctrica. Um barco á vela usa a energia dos ventos para se deslocar na água. Esta é uma forma de produzir força através do vento. Durante muitos anos, os agricultores serviram-se da energia eólica para bombear água dos furos usando moinhos de vento. O vento também é usado para girar a mó dos moinhos transformando o milho em farinha. Atualmente o vento é usado para produzir eletricidade. O vento forte pode rodar as lâminas de uma turbina adaptada para o vento (em vez do vapor ou da água é o vento que faz girar a turbina). A ventoinha da turbina está ligada a um eixo central que contém em cima um fuso rotativo. Este eixo chega até uma caixa de transmissão onde a velocidade de rotação é aumentada. O gerador ligado ao transmissor produz energia eléctrica. A turbina tem um sistema de abrandamento para o caso do vento se tornar muito forte, impedindo assim a rotação demasiado rápida da ventoinha.
Um dos problemas deste sistema de produção eléctrica é que o vento não sopra com intensidade todo o ano, ele é mais intenso no verão quando o ar se movimenta do interior quente para o litoral mais fresco. Outro entrave é o fato do vento ter que atingir uma velocidade superior a 20 km/hora para girar a turbina suficientemente rápido.
Cada turbina produz entre 50 a 300 kilowatts de energia eléctrica. Com 1000 watts podemos acender 10 lâmpadas de 100 watts; assim, 300 kilowatts acendem 3000 lâmpadas de 100 watts cada.
Cerca de 30% da eletricidade produzida a partir do vento é criada na Califórnia. A Dinamarca e Alemanha também são grandes exploradores da energia eólica.
Mas uma vez produzida a eletricidade é necessário conduzi-la até ás casas, escolas e fábricas. O sistema de transmissão eléctrica é explicado no próximo capítulo.
Fonte: www.abcdaenergia.com
A energia eólica é a energia cinética do deslocamentos de massas de ar, gerados pelas diferenças de temperatura na superfície do planeta. Resultado da associação da radiação solar incidente no planeta com o movimento de rotação da terra, fenômenos naturais que se repetem. Por isso é considerada energia renovável.
Tudo indica que as primeiras utilizações de energia eólica deram-se com as embarcações, algumas publicações mencionam vestígios de sua existência já por volta de 4.000 a.C., recentemente testemunhado por um barco encontrado num túmulo sumeriano da época, no qual havia também remos auxiliares.
Por volta de 1.000 a.C. os fenícios, pioneiros na navegação comercial, se utilizavam de barcos movidos exclusivamente a força dos ventos. Ao longo dos anos vários tipos de embarcações a vela foram desenvolvidos, com grande destaque para as Caravelas - surgidas na Europa no século XIII e que tiveram papel destacado nas Grandes Descobertas Marítimas.
As embarcações a vela dominaram os mares durante séculos, até que o surgimento do navio a vapor, em 1807 veio dividir este domínio, mas pelo fato de exigir menores despesas em contrapartida a menor regularidade oferecida no tempo dos trajetos, o veleiro conseguiu manter o páreo por um bom tempo, só vindo a perder a concorrência no início do século XX, quando foi praticamente abandonado em favor do vapor. Atualmente os maiores usos das embarcações a vela são no esporte e lazer.
O CARRO A VELA DE NASSAU Na edição especial da revista Motor 3 - "100 Anos do Automóvel" -, é mencionado que no ano de 1600, o Almirante holandês Maurício de Nassau - Tio do administrador, homônimo, do território brasileiro dominado pela Holanda de 1.636 a 1644 -, durante a luta da independência da Holanda contra a Espanha, idealizou uma canhoeira terrestre dotada de rodas, sendo as traseiras providas de mecanismo esterçante controlado por tirante, o veículo seria impulsionado por velas idênticas as das embarcações marítmimas. A construção ficou a cargo do seu engenheiro Symon Stevin, tendo a mesma sido construído com madeira e lona, conseguindo a façanha de, com vinte e oito homens a bordo e favorecida pelos ventos fortes e constantes da costa holandesa, cobrir os 80 Km que separam Le Havre de Petten, em exatamente duas horas, surpreendendo os espanhóis num ataque surpresa.
Este veículo batizado por seu construtor de "zeylwagen", ou carro a vela, aparece como o primeiro a não depender da propulsão muscular. Nos anos 70/80 surgiram, inicialmente no Estados Unidos, pequenos veículos de lazer com três rodas e propulsão similar ao carro de Nassau, que logo se tornaram muito comuns, tendo se popularizado também nas principais praias brasileiras, eram os chamados windcar.
O SURGIMENTO DOS MOINHOS DE VENTO
Parece ser difícil afirmar com segurança a época em que surgiram os primeiros moinhos de vento, há indicações sobre tais motores primários já no século X. Este assunto é bem dessertado no livro " Uma História das Invenções Mecânicas" de Abbot Payson Usher, editado pela primeira vez em 1929 e reproduzido no Brasil pela editora Papirus Ciência, o livro cita relato de geógrafos descrevendo moinhos de ventos usados no Oriente Médio para bombeamento d´agua. O mesmo aponta ainda referências diversas como historias e crônicas - mas, neste caso, considerando sua veracidade incerta - que mencionam o uso dos moinhos de vento já em 340 d.C. Ainda conforme a citada publicação, até a sua introdução na Europa por volta do século XII, os moinhos de vento eram projetados em função da direção predominante dos ventos, tendo o seu eixo motor direção fixa. As características de variação de intensidade e direção dos ventos na Europa incentivaram a criação de mecanismos para mudança de direção do eixo dos cataventos, surgindo então os primeiros modelos onde o eixo das pás podia ser girado em relação ao poste de sustentação.
Na Holanda, onde os moinhos de vento eram usados desde o século XV para drenarem as terras na formação dos pôlderes, a invenção dos moinhos de cúpula giratória, que permitia posicionar o eixo das pás em função da direção dos ventos, é registrada como um grande incremento de capacidade destes, e grande progresso nos sistemas de dessecamento.
A Revolução Industrial trouxe consigo as invenções das máquinas de produção, como os teares industriais, tais máquinas assim como os moinhos de farinha, exigiam uma certa constância da velocidade, evidenciando uma das desvantagens da energia eólica em relação a força animal e a roda d´agua, que é o fato de sua ocorrência ser irregular e de intensidade variável. Para contornar a variação de intensidade surgiram, ainda no século XVI, os primeiros sistemas de controle ou limitação de potência, sendo mencionados o freio aplicado ao eixo das pás - existindo inclusive esquemas de Leonardo da Vinci de um freio de cintas aplicado a roda acionadora - e a inclinação do eixo das pás em relação ao horizonte. Tais aperfeiçoamentos permitiram integrar os moinhos de vento também a estas unidades produtivas, e até o século XVIII - século do surgimento da máquina a vapor - os moinhos de vento, juntamente com as rodas d´agua, marcavam muitas paisagens.
PRINCIPAIS TIPOS DE TURBINAS EÓLICAS NA ATUALIDADE
Os aerogeradores e aeromotores, costumam ser classificadas pela posição do eixo do seu rotor que pode ser vertical ou horizontal, a seguir mencionaremos os principais modelos relativos aos tipos de classificação mencionados.
Está disposição necessita de mecanismo que permita o posicionamento do eixo do rotor em relação a direção do vento, para um melhor aproveitamento global, principalmente onde se tenha muita mudança na direção dos ventos. Encontra-se ainda moinhos de vento seculares com direcionamento do eixo das pás fixo, mas situam-se onde os ventos predominantes são bastante representativos, e foram instalados em épocas em que os citados mecanismos de direcionamento ainda não haviam sido concebidos. Os principais modelos diferem quanto as características que definem o uso mais indicado, sendo eles:
Rotor multipás - atualmente representa a maioria das instalações eólicas, tendo sua maior aplicação no bombeamento d´agua. Suas características tornam seu uso mais próprio para aeromotores, pois dispõe de uma boa relação torque de partida / área de varredura do rotor, mesmo para ventos fracos, em contrapartida seu melhor rendimento encontra-se nas baixas velocidades, limitando a potência máxima extraida por área do rotor, que não é das melhores, tornando este tipo pouco indicado para geração de energia elétrica. O fato de alguns autores de livros, escritos em outras décadas, contrariamente a percepção atual, apontarem-no como sendo a melhor opção devido a sua característica de menor variação de velocidade do rotor em função da velocidade do vento, devia-se as limitações de controle da curva de tensão de saída dos sistemas de geração de energia disponíveis naquelas épocas, o que restringia o aproveitamento da energia gerada, a uma faixa estreita de velocidade do rotor.
Com o desenvolvimento da eletrônica este panorama mudou, pois os sistemas atuais podem ser facilmente projetados para uma faixa de velocidade bastante ampla e com um rendimento bastante satisfatório, passando o fator determinante a ser a potência obtida pelo rotor em relação a área de varredura, onde os modelos de duas e três pás se destacam com um rendimento muito superior. Rotor de três ou duas pás - é praticamente o padrão de rotores utilizados nos aerogeradores modernos, isto deve-se ao fato da grande relação de potência extraída por área de varredura do rotor, muito superior ao rotor multipás (embora isto só ocorra em velocidades de vento superiores), pois além do seu rendimento máximo ser o melhor entre todos os tipos, situa-se em velocidades mais altas. Entretanto, apresenta baixos valores de torque de partida, e de rendimento para velocidade baixas, características que apesar de aceitáveis em sistemas de geração de eletricidade, imcompatibilizam seu uso em sistemas que requeiram altos momentos de força e ou carga variável. EIXO VERTICAL
A principal vantagem das turbinas de eixo vertical é não necessitar de mecanismo de direcionamento, sendo bastante evidenciada nos aeromotores por simplificar bastante os mecanismos de trasmissão de potência.
Como desvantagens apresentam o fato de suas pás, devido ao movimento de rotação, terem constantemente alterados os angulos de ataque e de deslocamento em relação a direção dos ventos, gerando forças resultantes alternadas, o que além de limitar o seu rendimento, causa vibrações acentuadas em toda sua estrutura.
Rotor Savonius Apresenta sua curva de rendimento em relação a velocidade próxima a do rotor de multipás de eixo horizontal, mas numa faixa mais estreita, e menor amplitude, seu uso, como o daquele, é mais indicado para aeromotores, principalmente para pequenos sistemas de bombeamento d´agua, onde o custo final devido a simplicidade do sistema de transmissão e construção do rotor propriamente dito, podem compensar seu menor rendimento. Rotor Darrieus Por ter curva de rendimento característica próxima a dos rotores de três pás de eixo vertical, são mais compatíveis com o uso em aerogeradores, mas como nestes os sistemas de transmissão já são bastante simples, seja qual for o tipo de disposição do eixo do rotor, o Darrieus perde uma das vantagens comparativas. Além disto a necessidade de sistema de direcionamento para o outro tipo de rotor, é compensada pela facilidade de implementação de sistemas aerodinâmicos de limitação e controle de potência, que amplia a faixa de utilização em relação a velocidade dos ventos e deixa-o muito menos suceptível a danos provocados por ventos muito fortes. Desta forma o Darrieus parece ficar em plena desvantagem em relação ao rotor de eixo horizontal, sendo seu uso pouco notado. OS AEROGERADORES
Com o surgimento da máquina a vapor, dos motores de combustão interna e das grandes usinas de eletricidade e rede de distribuição, os sistemas eólicos foram relegados a um segundo plano por um bom tempo, permanecendo em algumas aplicações, como o bombeamento d´agua em áreas rurais e salinas, além de outras mais raras.
Durante a crise do petróleo, na década de 70, a energia eólica voltou a ser bastante cogitada, e os avanços da aerodinâmica e surgimento da eletrônica, permitiu o aparecimento de aerogeradores muito eficientes e com o custo por KW, quando utilizado em sistemas de grande porte interligados a rede de distribuíção, comparável com o das hidroelétricas, com isto desde a década de 80, tem sido cada vez mais comuns a instalação de parques eólicos em vários países principalmente da Europa e nos Estados Unidos, atualmente podem ser encontrados em nivel comercial aerogeradores com potências nominais de até 1,5MW.
Os aerogeradores pequenos para sistemas autônomos de carregamento de baterias, também evoluiram bastante incorporando novas tecnologias, tendo com isto ampliando muito sua faixa de utilização, existe atualmente varias opções na faixa de 50 a 600W nominais.
No Brasil o primeiro aerogerador de grande porte foi instalado no arquipélago de Fernando de Noronha, em 1992, tratando-se de uma turbina de 75KW, com rotor tripá de 17 metros de diametro, tendo o mesmo sido integrado ao sistema de fornecimento de energia, formando um sistema híbrido com o gerador diesel já existente na ilha, patrocinando uma economia de aproximadamente 10% no consumo de diesel, alem da redução de emissão de poluentes.
O Atlas Eólico da Região Nordeste (CBEE & ANEEL - 1998), demonstra o grande potencial que o Brasil tem a explorar, dispondo ao longo da costa grandes áreas de ventos bastante regulares e de boa velocidade. Em 1998 foi inaugarada em Sorocaba-SP, a Wobben Windpower, subsidiária da ENERCON, passando a produzir no país aerogeradores com potência de 600 KW.
Com a instalação, em janeiro de 1999, do parque eólico de Palmas no Paraná - primeiro parque eólico da região Sul - o incremento de seus 2,5MW, promoveu a elevação da potência instalada no país, que já ultrapassa os 20MW. Atualmente os maiores parques instalados são os do Ceará, representados pelo de Taíba com 5MW e o de Prainha com 10 MW. Em Minas Gerais encontra-se o de Gouvêia com 1MW.
CONFIGURAÇÃO DE FORNECIMENTO, E SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO
Apesar de ser uma fonte relativamente barata a energia eólica apresenta algumas características que dificultam seu uso como fonte regular de energia, além de sua ocorrência ser irregular para pequenos períodos, a quantidade de energia diária disponível, pode variar em muitas vezes de uma estação do ano para outra, em um mesmo local.
O fato da potência disponível variar com o cubo da velocidade do vento, dificulta muito a questão do dimensionamento e a escolha do local para instalação, limitando seu uso apenas em regiões de ventos fortes e relativamente constantes.
Atualmente os sistemas mais comuns de fornecimento de energia utilizando sistemas eólicos são:
Sistemas eólicos de grande porte interligados a rede pública de distribuição Por dispensarem sistemas de armazenamento são bastante viáveis representando atualmente a maior evolução em sistemas eólicos, já apresenta custos paritários ao das hidrelétricas. Nesta configuração os sistemas eólicos podem ter uma participação na ordem de 15% do fornecimento total de energia, envolvendo a definição deste percentual estudos específicos de vários fatores que garantam fornecimento regular e a qualidade de energia do sistema interligado como um todo. Sistemas híbridos diesel-eólico de médio porte Nestes os geradores eólicos podem representar fator de economia de combustível com custos bem atraentes para locais onde não dispõe da rede de distrubuíção interligada e dependam de geradores a diesel para fornecimento de energia elétrica, como o motor diesel garante a regularidade e estabilidade no fornecimento de energia, dispensando sistemas de armazenamento, e o transporte do diesel representa um custo adicional, a implementação de aerogeradores é neste caso bastante compensador e recomendado. Sistemas eólicos autônomos / armazenamento Sistemas de energia eólica outônomos para fornecimento regular de eletricidade, tornam-se bastante dispendiosos devido as complicações dos sistemas de armazenamento, que devem compensar não só as variações instantâneas e diarias, mas também compensar a variação da disponibilidade nos períodos do ano, sendo sua aplicação limitada a pequenos sistemas para recarga de baterias, em regiões remotas, principalmente para fornecimento de eletricidade para equipamentos de comunicação e eletrodomésticos, onde o benefício e conforto compensam o alto custo por watt obtido. Outros usos diversos a geração de eletricidade, como aeromotores para bombeamento d´agua são mais compatíveis com o uso singular da energia eólica. Talvez o desenvolvimento de tecnologias de obtenção, aplicação e estocagem do hidrogênio, venham a representar uma nova opção para um sistema de armazenamento compatível com a energia eólica, possibilitando sistemas eólicos ou eólicos-solares autônomos economicamente viáveis.
Energia Eólica - limpa, abundante e inesgotável
O vento é uma fonte de energia limpa e inesgotável. A resolução de problemas técnicos e uma abordagem sensata de enquadramento dos parques eólicos na paisagem, estão a tornar esta forma de energia ainda mais atrativa.
A energia eólica encontra-se na categoria das Fontes de Energia Renováveis (FER), em que mais se tem apostado na Europa durante a última década, sendo a A energia eólica encontra-se na categoria das Fontes de Energia Renováveis (FER), em que mais se tem apostado na Europa durante a última década, sendo a região líder a nivel mundial nesta área. Os projetos para o seu aproveitamento têm aumentado cerca de 40% por ano nos últimos seis anos, resultando na produção de energia eléctrica suficiente para satisfazer o consumo doméstico de 5 milhões de pessoas.
A União Europeia estabeleceu como meta para 2005, que a contribuição das FER aumentasse dos atuais 4% para 8% do total de consumo energético. Assim, a energia eólica, poderá representar um papel relevante no cumprimento deste objetivo, uma vez que a sua indústria se propõe instalar uma capacidade de 40 000 MW até 2010, fornecendo eletricidade a aproximadamente 50 milhões de pessoas.
Na Alemanha, o governo planeia substituir a energia nuclear (responsável por mais de um terço da energia eléctrica produzida), pela energia eólica nos próximos 30 anos. Para tal, serão implantados no Mar do Norte importantes parques eólicos, assim como em terra. A Alemanha, com as suas 8500 centrais eólicas, é o país número um no setor a nivel mundial, produzindo um terço da energia eólica mundial, o que corresponde a metade da produção europeia.
Como se captura e transforma esta energia?
O aproveitamento da energia eólica para produção de eletricidade é feito recorrendo aos aerogeradores de grande dimensão, os quais podem ser implantados em terra ou no mar e estar agrupados em parques ou isolados. São constituidos por uma torre metálica com uma altura que pode oscilar entre 25 e 80 m e por turbinas com duas ou três pás, cujos diâmetros de rotação se situam em valores idênticos à altura dos postes. As turbinas de última geração têm uma capacidade de produção de energia de 1.6-2 MW, encontrando-se em fase de teste turbinas de 5 MW. A velocidade mínima do vento necessária para entrarem em funcionamento ronda os 10-15Km/h e a velocidade de cruzeiro é de 50-60 Km/h. Em caso de tempestade as pás e o rotor são automáticamente travados quando a velocidade de vento for superior a 90 Km/h. Uma vez travado, o aerogerador pode suportar velocidades de 200Km/h sem sofrer danos. Possuem ainda protecção contra raios e microprocessadores que permitem o ajuste continuado do ângulo das pás às condições de vento dominantes e a manutenção de um output de corrente eléctrica uniforme, condição esta muito importante quando se encontram ligados à rede de distribuição eléctrica.
Existem também sistemas híbridos de média dimensão, onde se combinam os aerogeradores eólicos com sistemas fotovoltaicos, diesel ou hídricos, podendo ou não possuir sistema de armazenamento de energia. São apenas usados para pequenas redes ou para aplicações especiais tais como bombagem de água, carga de baterias, dessalinização, etc. A sua capacidade ronda os 10-200 kW.
Os sistemas eólicos isolados, com gamas de potência entre 25W e 150W, são dos mais bem sucedidos comercialmente, sendo usados para carga de baterias (utilizados no Reino Unido pela Marinha e caravanas e na China pelas populações semi-nómadas da região da Mongólia), bombagem de água, aquecimento, etc.
Por último, os sistemas mecânicos para bombagem de água são ainda, numericamente, dos mais representativos, com cerca de 2 milhões de unidades dispersas por todo o mundo, sendo os mercados principais o dos EUA, Argentina, África e Nova Zelândia. Encontram-se em fase de desenvolvimento sistemas de melhor performance para a sua substituição.
Porquê apostar no aproveitamento da energia eólica em detrimento de outras FER?
Embora nenhuma das FER possua per si a capacidade de satisfazer a 100% as necessidades de consumo, a energia eólica é aquela que deverá ser aproveitada até ao máximo do seu potencial porque é uma energia limpa, i.e. não causa poluição atmosférica (não produz dióxido de carbono, dióxido de enxofre ou óxidos de azoto responsáveis pelo "efeito de estufa" e pela "chuva ácida") e não produz ou utiliza qualquer material radioativo. Os custos do seu aproveitamento estão em franco decréscimo devido à evolução das novas tecnologias, existe em abundância e nunca se esgotará.
Os seus impactos ambientais, eventualmente desfavoráveis, traduzem-se num aumento do ruído nas suas proximidades (perfeitamente dentro dos limites do suportável com a nova geração de aerogeradores, onde é enorme o esforço de minimização do ruído) e no considerável efeito visual e paisagístico proporcionado pelas elevadas dimensões das torres e das pás dos aerogeradores. Contudo, mesmo este eventual senão, pode ser minorado se houver o cuidado de fazer a sua integração com a paisagem envolvente na fase de planeamento e escolha do local mais propício para a instalação do projeto. A maior parte das pessoas que vivem nas imediações dos parque eólicos acham-nos atraentes, tornando-se muitas vezes atrações turísticas e um símbolo elegante e estéticamente reconfortante de um futuro melhor. Outros fatores negativos, como interferências eletromagnéticas que podem perturbar os sistemas de telecomunicações, efeito de sombras em movimento e mortalidade de aves em zonas de migração causada pelas pás em movimento, podem ser muito atenuados ou inexistentes se for correta a planificação da sua localização.
Estudos realizados na Alemanha, Holanda, Dinamarca e Reino Unido demonstraram que os aerogeradores não representam nenhum problema acrescido para a deslocação das aves quando devidamente localizados (fora das rotas de migração e das áreas preferenciais de nidificação, por exemplo). Esta constatação é confirmada pela "Royal Society for the Protection of Birds", que encoraja a viragem em direcção às tecnologias de aproveitamento das energias renováveis, em particular a energia eólica, desde que sensatamente ponderadas a dimensão e localização dos parques.
Um parque eólico com 20 aerogeradores ocupará em média um quilómetro quadrado. No entanto, ao contrário de outras centrais eléctricas, apenas 1% é ocupado pelas estruturas. Se os terrenos forem de aptidão agrícola esta atividade poderá desenvolver-se até às bases das torres e quando o período de vida útil dos aerogeradores termina (cerca de 20 anos), podem ser facilmente removidas todas as estruturas, devolvendo o local ao seu uso original ou outro estabelecido no plano de exploração do parque. O valor deste material para reciclar geralmente compensa os custos do desmantelamento, sendo, contudo, conveniente prever uma verba para este fim aquando da elaboração do plano.
O balanço energético de um parque eólico é dos mais atrativos em termos de planeamento energético mundial, sendo a energia gasta para instalar, operar e manter um aerogerador produzida por este em menos de seis meses. A potência produzida por um aerogerador varia com a velocidade do vento segundo a curva de potência desse mesmo aerogerador. A energia produzida será o integral da potência produzida durante o tempo em que estiver em funcionamento.
A eletricidade produzida tem, hoje em dia, um preço competitivo. Em termos anuais, os custos da energia decresceram de 35$00/kWh em 1980 para 10$00/kWh em 1996 e espera-se que sejam da ordem dos 6$00/kWh em 2000. Para investimentos privados (períodos de amortização menores e taxas de juro mais altas), os custos são cerca de 1.7 vezes superiores. Quando passarem a ser contabilizadas as externalidades (custos indiretos para o meio ambiente do aproveitamento das diferentes fontes de energia, por exemplo) este tipo de eletricidade será, então, dos mais competitivos.
Os parques eólicos são também dos sistemas mais seguros de produção de energia eléctrica, tendo-se registado apenas raros casos de pessoas feridas por pedaços partidos de pás ou por pedaços de gelo. Glossário
1 unidade de eletricidade = 1 kilowatt hora (kWh)
Geração através da Energia Eólica A Energia Eólica á energia obtida pelo movimento do ar, pela força dos ventos. A energia dos ventos é uma abundante fonte de energia renovável, limpa e disponível em todos os lugares. O vento resulta do deslocamento de massas de ar, derivado dos efeitos das diferenças de pressão atmosférica entre duas regiões distintas e é influenciado por efeitos locais como a orografia e a rugosidade do solo. Para o aproveitamento da energia eólica existem vários tipos de tecnologia: moinhos de vento, aeromotores, turbinas eólicas ou aerogeradores. Os maiores produtores mundiais de eletricidade eólica são a Alemanha, a Dinamarca, os Estados Unidos (Califórnia) e a Espanha. O Brasil possui um grande potencial de utilização de energia eólica, mas este potencial ainda não é vastamente explorado.
A viabilidade econômica de sistemas de geração de energia elétrica a partir da energia eólica tem se mostrado mais interessante do que a energia solar, servindo como alternativa eficaz em determinadas condições regionais de produção de energia.
A análise dos dados de vento de vários locais no Nordeste confirmaram as características dos ventos comerciais (trade-winds) existentes na região: velocidades médias de vento altas, pouca variação nas direções do vento e pouca turbulência durante todo o ano. A potencia instalada no Brasil hoje é de cerca de 25,5 MW, sendo que o potencial em geração eólica é estimado em 143,5 GW. Cerca de 17,4 MW estão no Ceará, 1MW em Minas Gerais, 2,5 MW no Paraná e 5,4 MW em Santa Catarina. Fonte: www.cpfl.com.br
Energia eólica é aquela gerada pelo vento. Desde a antiguidade este tipo de energia é utilizado pelo homem, principalmente nas embarcações e moinhos. Atualmente, a energia eólica, embora pouco utilizada, é considerada uma importante fonte de energia por se tratar de uma fonte limpa (não gera poluição e não agride o meio ambiente).Atualmente, apenas 1% da energia gerada no mundo provém deste tipo de fonte. Porém, o potencial para exploração é grande. Pode ser difícil considerá-lo assim, mas o ar é um fluido como qualquer outro, exceto que suas partículas estão na forma gasosa em vez de líquida. Quando o ar se move rapidamente, na forma de vento, essas partículas também movem-se rapidamente. Esse movimento significa energia cinética, que pode ser capturada como a energia da água em movimento é capturada por uma turbina em uma usina hidrelétrica. No caso de umaturbina eólica, as pás da turbina são projetadas para capturar a energia cinética contida no vento.
O resto é praticamente idêntico ao que ocorre em uma hidrelétrica: quando as pás da turbina capturam a energia do vento e começam a se mover, elas giram um eixo que une o cubo do rotor a um gerador. O gerador transforma essa energia rotacional em eletricidade.
Fundamentalmente, gerar eletricidade a partir do vento é só uma questão de transferir energia de um meio para outro. Toda a energia eólica coeça com o sol. Quando o sol aquece uma determinada área de terra, o ar ao redor dessa massa de terra absorve parte desse calor. A uma certa temperatura, esse ar mais quente começa a se elevar muito rapidamente, pois um determinado volume de ar quente é mais leve do que um volume igual de ar mais frio. As partículas de ar que se movem mais rápido (mais quentes) exercem uma pressão maior do que as partículas que se movem mais devagar, de modo que são necessárias menos delas para manter a pressão normal do ar em uma determinada elevação (veja Como funcionam os balões de ar quente para aprender mais sobre a temperatura e pressão do ar). Quando este ar quente mais leve se eleva subitamente, o ar mais frio flui rapidamente para preencher o espaço vazio deixado. Este ar que velozmente preenche o espaço vazio é o vento.
Pás do rotor: as pás são, basicamente, as velas do sistema. Em sua forma mais simples, atuam como barreiras para o vento (projetos de pás mais modernas vão além do método de barreira). Quando o vento força as pás a se mover, transfere parte de sua energia para o rotor
Eixo: o eixo da turbina eólica é conectado ao cubo do rotor. Quando o rotor gira, o eixo gira junto. Desse modo, o rotor transfere sua energia mecânica rotacional para o eixo, que está conectado a um gerador elétrico na outra extremidade
Gerador: na essência, um gerador é um dispositivo bastante simples, que usa as propriedades da indução eletromagnética para produzir tensão elétrica - uma diferença de potencial elétrico. A tensão é, essencialmente, "pressão" elétrica: ela é a força que move a eletricidade ou corrente elétrica de um ponto para outro. Assim, a geração de tensão é, de fato, geração de corrente. Um gerador simples consiste em ímãs e um condutor. O condutor é um fio enrolado na forma de bobina. Dentro do gerador, o eixo se conecta a um conjunto de imãs permanentes que circunda a bobina. Na indução eletromagnética, se você tem um condutor circundado por imãs e uma dessas partes estiver girando em relação à outra, estará induzindo tensão no condutor. Quando o rotor gira o eixo, este gira o conjunto de imãs que, por sua vez, gera tensão na bobina. Essa tensão induz a circulação de corrente elétrica (geralmente corrente alternada) através das linhas de energia elétrica para distribuição. História da energia eólica
Fonte: www.spheratecnologia.com.br
O vento tem origem nas diferenças de pressão causadas pelo aquecimento diferencial da superfície terrestre, sendo influenciado por efeitos locais, como a orografia e a rugosidade do solo. Assim, o potencial energético a ele associado, varia não só em função das condições meteorológicas (intensidade e direcção) mas também do local.
O conjunto turbina-gerador, é habitualmente chamado de Aerogerador. Existem diferentes tipos de turbinas eólicas cujas diferenças incidem essencialmente na direcção do eixo de rotação (vertical ou horizontal), forma e número de pás que constituem o rotor.
A primeira experiência nos Açores em termos de aproveitamento de energia eólica para produção de energia eléctrica a nível industrial ocorreu no ano de 1988 com a instalação de um parque eólico no Figueiral, ilha de Santa Maria constituído 9 aerogeradores de 30 kW perfazendo uma potência instalada de 270 kW. Esta estrutura produtiva contribuiu anualmente com uma média de cerca de 4% da produção total da ilha.
PARQUE EÓLICO de Sta. Maria (Aerogeradores antigos)
PARQUE EÓLICO de Sta. Maria com os novos Aero-geradores
Na sequência dos resultados bastante positivos das campanhas de avaliação implementadas em São Jorge e Graciosa, durante os anos de 1989 e 90,foram instalados Parques Eólicos nestas ilhas.
PARQUE EÓLICO de São Jorge PARQUE EÓLICO de São Jorge ampliado - com os dois novos aerogeradores do lado direito
Instalação de novos Parques Eólicos
Durante o Verão de 2002, decorreram as obras relativas a:
a) Ampliação do parque de Sta. Maria, cujos 9 aerogeradores antigos foram substituídos por três novos aerogeradores com potências unitárias de 300 kW, ficando o parque com uma potência total de 900;
b) Ampliação do parque da Graciosa com a instalação de mais dois aerogeradores com potências unitárias de 300 kW, ficando o parque com uma potência total de 500 kW;
c) Ampliação do parque de São Jorge com a instalação de mais dois aerogeradores com potências unitárias de 300 kW, ficando o parque com uma potência total de 1.150 kW;
d) Construção de um novo parque no Faial constituído por 6 aerogeradores, perfazendo uma potência total de 1.800 kW;
e) Construção de um novo parque nas Flores constituído por 2 aerogeradores com uma potência unitária de 300 kW;
Com as ampliações e construção de novos parques eólicos, estima-se que nos próximos anos aquele recurso contribua com cerca de 2% do total de energia eléctrica produzida nos Açores.
Em termos de potencial, todas as outras ilhas apresentam boas condições para instalação de parques eólicos, com destaque para a ilha Terceira que regista velocidades médias anuais mais elevadas e na ordem dos 10 m/s.