1. Energia eólica
A energia eólica é usada desde a antiguidade para movimentar
barcos à vela, moagem de grãos. Para a geração de eletricidade,
as primeiras tentativas surgiram no final do século XIX, mas
somente um século depois, com a crise internacional do petróleo
(década de 1970), é que houve interesse e investimentos
suficientes para viabilizar o desenvolvimento e aplicação de
equipamentos em escala comercial.E vem se tornando uma
alternativa energética, pois é uma fonte não poluidora e
gratuita de energia.
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 (EWEA;
GREENPEACE, 2003).
2. Energia eólica no Brasil
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.
Mesmo assim, estima-se que o potencial eólico bruto mundial
seja da ordem de 500.000 TWh por ano. Devido, porém, a
restrições socioambientais, apenas 53.000 TWh (cerca de 10%) são
considerados tecnicamente aproveitáveis. Ainda assim, esse
potencial líquido corresponde a cerca de quatro vezes o consumo
mundial de eletricidade.
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", cujos resultados estão disponíveis
no seguinte endereço eletrônico:
www.cresesb.cepel.br/atlas_eolico_brasil/atlas-web.htm.
O Ceará tem chamado a atenção dos pesquisadores, pois, por
ter sido um dos primeiros locais a realizar um programa de
levantamento do potencial eólico através de medidas de vento com
anemógrafos computadorizados, mostrou um grande potencial
eólico.
Em Minas Gerais, existe uma central eólica que 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 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. (Fonte: Aneel - Nov/2005).
A tabela 1 mostra exemplos de centrais eólicas em
funcionamento.
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São Gonçalo do Amarante - CE
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Tabela 1 - Centrais eólicas
3. 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 |
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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
4. Como avaliar a velocidade do vento
Por ser um fenômeno natural, o vento pode variar dependendo
do dia e da estação do ano. Para um bom aproveitamento do
vento não se deve ter nenhum obstáculo como morros, mata
fechada, prédios, etc.
Observando a tabela 2, você poderá ter uma idéia de como é o
vento na sua região.
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Avaliação do vento em terra |
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Não se nota nenhum movimento nos galhos das árvores. |
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A direção da fumaça sofre um pequeno desvio. |
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As folhas são levemente agitadas. |
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As folhas ficam em agitação continua. |
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Poeira e pedaços de madeira são levantados. |
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As árvores pequenas começam a oscilar. |
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Galhos maiores ficam agitados. |
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Torna-se difícil andar contra o vento. |
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Fica impossível andar contra o vento. |
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Telhas podem ser arrancadas. |
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Produzem efeitos devastadores. |
Tabela 2 - Classificação dos ventos
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 |
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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
5. Produção de
energia a partir do vento
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;
- Iluminação pública;
-
para carregamento de baterias e telecomunicações.
6.
Bombeamento de água através da energia eólica
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
7. Referência
Bibliográfica
BAZZO, Walter A. & FERREIRA, Rogério T.S. Energia eólica
– Desempenho de Rotores de Eixo Vertical Tipo Savonius,
Engenharia Mecânica, UFSC – Florianópolis
Site:
www.eólica.com.br
www.aneel.com.br
www.energiaalternativa.com.br
www.jroma.pt/anemometros
www.geocites.com/postometeorologico
www.cresesb.cepel.br
