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MEIO AMBIENTE
Energia Eólica
Novas tecnologias para geração de energia.

Energia eólica é a energia gerada a partir do vento. O termo eólico deriva do latim aeolicus, relativo a Éolo, Deus dos Ventos na mitologia grega. A energia eólica é a energia cinética do deslocamento das massas de ar decorrente das diferenças de temperaturas na superfície do nosso planeta. Essas temperaturas são o resultado da incidência dos raios solares associados à rotação da terra. Por serem fenômenos que se repetem, esta é considerada uma energia renovável.

Os primeiros usos

Pesquisas indicam que os primeiros usos da energia dos ventos foram em barcos, tendo sido encontrados restos de uma embarcação suméria de 4000 a.C. Em 1000 a.C. os fenícios já usavam na navegação comercial navios movidos exclusivamente pelos ventos.
As embarcações a vela dominaram o transporte durante séculos até o surgimento dos navios a vapor, em 807, quando foram perdendo espaço até o inicio do século XX, época em que foram praticamente abandonados em favor do vapor.
Durante a crise do petróleo, na década de 70, a energia eólica voltou a ser bastante cogitada, e os avanços da aerodinâmica e da eletrônica permitiram o aparecimento de aerogeradores muito eficientes e com o custo por kW comparável ao das hidroelétricas, quando utilizado em sistemas de grande porte interligados à rede de distribuição. Com isso, desde a década de 80, tem sido cada vez mais comum a instalação de parques eólicos em vários países da Europa e nos Estados Unidos. Atualmente podem ser encontrados, em nível comercial, aerogeradores com potências nominais de até 1,5MW.
Os aerogeradores pequenos para sistemas autônomos de carregamento de baterias também evoluíram bastante, incorporando novas tecnologias e ampliando sua faixa de utilização, atualmente variando de 50 a 600W nominais.

Os moinhos de vento

É difícil afirmar qual o momento em que apareceram os primeiros moinhos de vento, porém existem claros indícios de moinhos, no século X, utilizados para bombeamento de água. Inicialmente esses moinhos tinham seu eixo motor fixo e eram projetados de acordo com a direção do vento em cada região. Porém, a variação tanto de intensidade quanto de direção dos ventos na Europa exigiu a criação de mecanismos para alterar a direção dos eixos das pás, permitindo assim seu giro de acordo com os ventos que soprassem no local de instalação.
Nesses moinhos, a energia eólica era transformada em energia mecânica usada para moer grãos (fabricação de farinhas), bombear água ou drenar canais, como nos países baixos.

A conversão da energia eólica para geração de energia elétrica


Hoje se utiliza a energia eólica para mover dispositivos chamados de aerogeradores, que são grandes turbinas colocadas em lugares com muito vento e que aproveitam sua energia e a convertem em energia elétrica. Os aerogeradores precisam ser agrupados em parques eólicos, de forma que a produção de energia se torne um processo rentável. Porém, podem ser utilizados isoladamente, para alimentação de localidades distantes da rede de transmissão.
A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes de energia disponíveis, por ser renovável, não poluidora e ajudar a reduzir o efeito estufa.
No entanto, nem tudo é positivo, e o uso de aerogeradores acarreta alguns problemas como:
  • Poluição sonora nos arredores dos parques eólicos;
  • Morte de pássaros ao bater contra as hélices (instalados em rotas migratórias de aves);
  • Instalação em locais com vento uniforme e de intensidade média.
Turbinas eólicas ou aerogeradores

Os aerogeradores são classificados principalmente pela posição do eixo do rotor e, dessa forma, podem ser verticais ou horizontais. Os rotores diferem em seu custo relativo de produção, eficiência, e na velocidade do vento em que têm sua maior eficiência.
  1. Turbinas de eixo horizontal
    Os rotores de eixo horizontal são os mais conhecidos e os mais utilizados, por terem uma eficiência maior que a dos rotores de eixo vertical. O seu maior custo é compensado pela sua eficiência, fazendo destes os mais utilizados para geração de energia em larga escala. Esse tipo de aerogerador requer um mecanismo que possibilite posicionar o eixo do rotor na direção do vento. Assim poderemos obter um rendimento maior em locais onde exista muita mudança de direção dos ventos. Os principais modelos são:
    • Rotor multipás: A maioria das instalações são deste tipo e seu principal uso é o bombeamento de água. Este rotor tem uma boa relação torque de partida/ área de varredura do rotor, porém tem melhor rendimento para baixas velocidades, limitando assim a potência máxima extraída por área do rotor. É pouco indicado para geração elétrica. Eficiência: 30%
    • Rotor de duas ou três pás: Este é o padrão de rotores utilizados nos aerogeradores modernos. A relação de potência extraída por área de varredura do rotor é superior à do rotor multipás em velocidades de vento superiores. Em contraposição, apresenta baixo valor de torque de partida e baixo rendimento em baixa velocidade, inviabilizando seu uso em sistemas que requeiram altos momentos ou carga variável. Os rotores de 3 pás são mais estáveis, barateando o custo e possibilitando a construção de aerogeradores de mais de 100 metros de altura e com capacidade e geração de até 5MW. Seu pico de geração de energia é atingido com ventos fortes e sua eficiência pode passar dos 45%. É o modelo com melhor rendimento.
  2. Turbinas de eixo vertical
    Os rotores de eixo vertical são geralmente mais baratos que os de eixo horizontal, pois apenas o rotor gira enquanto o gerador fica fixo. No entanto, são menos eficientes que os rotores horizontais. Sua principal vantagem é a de não necessitar de mecanismo para ajustar o direcionamento do rotor, simplificando os mecanismos de transmissão de potência. Como desvantagem observamos o fato de que suas pás têm constantemente alterados os ângulos de ataque e de deslocamento em relação à direção dos ventos, o que limita seu rendimento e causa vibrações na estrutura. Os principais modelos são:
    • Rotor Savonius: Tem uma curva de rendimento em relação à velocidade similar à do modelo horizontal multipás, mas numa faixa reduzida e de menor amplitude. É indicado para pequenos sistemas de bombeamento de água. Eficiência: 20%
    • Rotor Darrieus: Tem uma curva de rendimento similar à dos rotores horizontais de três pás, porém, apesar de indicado para uso em aerogeradores, ele é pouco utilizado. Eficiência: 40%.
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 de a potência disponível variar com a velocidade do vento dificulta o dimensionamento e a escolha do local para instalação, limitando seu uso a 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 à rede pública de distribuição - por dispensarem sistemas de armazenamento são bastante viáveis, representando atualmente a maior evolução em sistemas eólicos, e já apresentando custos paritários aos das hidrelétricas. Nessa configuração, os sistemas eólicos podem ter uma participação na ordem de 15% do fornecimento total de energia.
  • Sistemas híbridos diesel-eólico de médio porte - nestes, os geradores eólicos podem representar fator e economia de combustível com custos bem atraentes para locais onde não se dispõe da rede de distribuição interligada e que 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, nesse caso bastante compensador e recomendado.
  • Sistemas eólicos autônomos / armazenamento – sistemas de energia eólica autônomos para fornecimento regular de eletricidade tornam-se bastante dispendiosos devido às complicações dos sistemas de armazenamento, sendo sua aplicação limitada a pequenos sistemas para recarga de baterias, em regiões remotas.
A energia eólica no mundo
Em 2005, a capacidade mundial de geração de energia elétrica eólica era de 59 GW, (equivalente às necessidades básicas do Brasil), embora isso represente menos de 1% do uso mundial de energia.
Em alguns países, a energia elétrica gerada a partir do vento representa significativa parcela da demanda. Na Dinamarca representa 23% da produção, 6% na Alemanha e cerca de 8% em Portugal e na Espanha. globalmente, a geração de energia eólica quadruplicou entre 1999 e 2005.
O custo da geração de energia eólica tem caído rapidamente nos últimos anos. Em 2005, seu custo era cerca de um quinto do que custava no final dos anos 90, e essa queda deve continuar com a ascensão da tecnologia de produção de grandes aerogeradores.
A maioria das formas de geração de eletricidade requerem altíssimos investimentos de capital e baixos custos de manutenção. Isso é particularmente verdade para o caso da energia eólica, em que os custos com a construção de cada aerogerador podem alcançar milhões de reais, os custos com manutenção são baixos e o custo com combustível é zero. Nos cálculos de investimento e custo dessa forma de energia, levam-se em conta fatores como: produção anual estimada, taxas de juros, custos de construção e manutenção, localização e riscos envolvidos; assim, os cálculos do custo de produção da energia diferem muito de uma usina para outra.

Apesar da grandiosidade dos modernos moinhos de vento, a tecnologia utilizada continua a mesma de 1000 anos atrás, tudo indicando que brevemente será suplantada por outras tecnologias de maior eficiência, como é o caso da turbovela. Esse tipo não oferece riscos de colisões das pás com animais silvestres e não interfere no ambiente. No entanto, a quantidade de energia produzida por esse meio é ainda uma mínima parte da que se consome pelos países desenvolvidos.

Energia eólica no Brasil
No Brasil, a energia eólica é usada na irrigação, mas quase não existem usinas eólicas produtoras de energia elétrica. No final de 2007, o país possuía uma capacidade de produção de 247 MW, dos quais 208 MW foram instalados em 2006. O Brasil é o país da América Latina com maior capacidade de produção de energia eólica.
O primeiro projeto de geração no país foi desenvolvido em Pernambuco, na ilha de Fernando de Noronha, em 1992, para garantir o fornecimento de energia para a ilha, que antes só contava com um gerador movido a diesel. Este se compunha de uma turbina de 75kW, com rotor tripá de 17 metros de diâmetro, tendo o mesmo sido integrado ao sistema de fornecimento de energia, formando um sistema híbrido com o gerador diesel já existente, com uma redução de 10% no consumo de diesel, além da redução de emissão de poluentes.
Quase todo o território nacional possui boas condições de vento para instalação de aerogeradores. A energia eólica brasileira teve um grande impulso com o programa do Governo Federal, o Proinfa, que possibilitou a instalação de novas usinas em diversas localidades brasileiras. Desde 2000, foram instaladas as usinas de Mucuripe (Fortaleza-CE), Prainha (CE), e os maiores parques são o Parque eólico de Osório (RS), que produz 150 MW, e o Parque eólico de Rio do Fogo (RN), que produz 49,3 MW. O Atlas Eólico do Nordeste demonstra o grande potencial que o Brasil tem a explorar, dispondo, ao longo da costa, de grandes áreas de ventos regulares e de boa velocidade.



Toshinobu Tasoko
Sócio-gerente da TST-aica Auditores
Independentes & Consultores Associados


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