energia eólica

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A energia alternativa é a energia que vem de recursos naturais como sol, vento, chuva, marés e energia geotérmica, que são recursos renováveis, naturalmente reabastecidos. A geração de energia eólica está crescendo à taxa de 30% ao ano, com uma capacidade instalada a nível mundial de 157,9 mil MW, e é amplamente utilizada na Europa, Ásia e nos Estados Unidos. Mas, você sabe o que é, e no que consiste este tipo de inovação? Fontes Alternativas de Energia Elétrica: Energia Eólica Turma: 1° ano - Informática Alunos: Alexandre Barreto, Gabriel Resende, Janaina Soares, Marcossuel Assis, Melanie Cristine, Rafael Vilela e Thaís Menezes. IFTM – Campus Ituiutaba

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Energia eólica é a transformação da energia do vento em energia útil, tal como na utilização de aerogeradores para produzir eletricidade, moinhos de vento para produzir energia mecânica ou velas para impulsionar veleiros. A energia eólica, enquanto alternativa aos combustíveis fósseis, é renovável, está permanentemente disponível, pode ser produzida em qualquer região, é limpa, não produz gases de efeito de estufa durante a produção e requer menos terreno. O impacto ambiental é geralmente menos problemático do que o de outras fontes de energia.

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Page 1: Energia Eólica

A energia alternativa é a energia que vem

de recursos naturais como sol, vento,

chuva, marés e energia geotérmica, que

são recursos renováveis, naturalmente

reabastecidos. A geração de energia

eólica está crescendo à taxa de 30% ao

ano, com uma capacidade instalada a

nível mundial de 157,9 mil MW, e é

amplamente utilizada na Europa, Ásia e

nos Estados Unidos. Mas, você sabe o que

é, e no que consiste este tipo de

inovação?

Fontes

Alternativas

de Energia

Elétrica:

Energia Eólica

Turma: 1° ano - Informática

Alunos: Alexandre Barreto, Gabriel Resende,

Janaina Soares, Marcossuel Assis, Melanie

Cristine, Rafael Vilela e Thaís Menezes.

IFTM – Campus Ituiutaba

Page 2: Energia Eólica

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Fontes Alternativas de Energia Elétrica – Energia Eólica

Alexandre Barreto, Gabriel Resende Miranda, Janaina Soares, Marcossuel Assis,

Melanie Cristine, Rafael Vilela, Thaís Menezes

{alexandre__barreto, janatorres1304, marcossuel.assis,

melanie.cristine, rafael.curujinha, thaismenezes96}@hotmail.com;

[email protected]

Sumário

Introdução ......................................................................................................................... 2

Definição .......................................................................................................................... 3

Processos de Geração ....................................................................................................... 3

Conversão em Energia Mecânica ..................................................................................... 6

Moinhos de vento ............................................................................................................. 6

Barcos à vela .................................................................................................................... 7

Bomba Hidráulica ............................................................................................................ 8

Compressor Mecânico ...................................................................................................... 8

Calor (efeito-joule) ........................................................................................................... 9

Volante Mecânico ............................................................................................................. 9

Conversão em Energia Elétrica ........................................................................................ 9

Turbinas Eólicas ............................................................................................................. 10

Estruturas da Turbina de Geração Eólica ....................................................................... 11

Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal - (TEEH).............................................................. 12

Turbinas Eólicas de Eixo Vertical - (TEEV) ................................................................. 14

Utilização da Energia Eólica no Brasil .......................................................................... 15

Turbinas Eólicas em Fernando de Noronha (PE) .......................................................... 17

Central Eólica Experimental do Morro do Camelinho (MG) ........................................ 17

Central Eólica de Prainha (CE) ...................................................................................... 17

Vantagens e Desvantagens ............................................................................................. 18

Poste Eólico .................................................................................................................... 19

Metodologia ................................................................................................................... 22

Referências ..................................................................................................................... 22

Page 3: Energia Eólica

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Introdução

Denomina-se energia eólica a energia cinética contida nas massas de ar em

movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio de 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 cata-ventos para trabalhos mecânicos, bastante utilizados nos

países baixos como uma crescente fonte de energia elétrica.

Assim como a energia hidráulica, a energia eólica é utilizada há milhares de

anos com as mesmas finalidades, como o bombeamento de água, moagem de

grãos e outras aplicações que envolvem energia mecânica. 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.

A primeira turbina eólica comercial ligada à rede elétrica pública foi instalada

em 1976, na Dinamarca. Atualmente, existem mais de 30 mil turbinas eólicas

em operação no mundo. Em 1991, a Associação Europeia de Energia Eólica

estabeleceu como metas a instalação de 4.000 MW de energia eólica na

Europa até o ano 2000 e 11.500 MW até o ano 2005.

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/KW instalado e produção de

energia a 4 cents/kWh (Greenpeace. 2003).

Este trabalho possui o intuito de mostrar como este tipo de energia é extraída e

como é utilizada amplamente por todo o mundo.

Procuramos focar no desenvolvimento eólico no Brasil, que infelizmente é

bastante inferior à países de 1° mundo, pois estes já possuem um certo nível de

entendimento em relação à necessidade do investimento em fontes alternativas

de produção energética para o país.

Page 4: Energia Eólica

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Definição

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).

O termo eólico vem do latim aeolicus, relativo à Éolo, deus grego dos ventos.

Processos de Geração

Ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética

de rotação, com o emprego de turbinas eólicas (aerogeradores) em formato de “cata-

vento”, que são colocadas em locais abertos e com boa quantidade de vento, para a

geração de eletricidade.

Estes locais são conhecidos como Parques Eólicos (também chamados de Usinas

Eólicas), e geralmente estão localizados em zonas isoladas terrestres ou ao meio de

grandes extensões de águas, devido a constantes ventanias ocorridas nos mares.

Atualmente há 45 usinas eólicas em operação no Brasil, e que somam 794,334 MW

de potência instalada. Isso representa aproximadamente 0,7% da matriz de energia

elétrica brasileira.

O maior centro de geração de energia eólica do país atualmente é o Parque eólico de

Osório, localizado no Rio Grande do Sul, com a capacidade de gerar até 150 MW. Mas

Éolo, filho de Hipotas, era o

senhor da ilha Eólia, e era

querido dos deuses imortais. Ele

morava em uma ilha flutuante,

cercada por muralhas de bronze

inquebrável; ele tinha seis filhos

e seis filhas, e cada filho era

casado com uma filha.

Nas versões racionalizadas da

mitologia grega, Éolo foi um

sábio que conhecia sobre os

ventos, sendo por isso chamado

de senhor dos ventos, porque

ensinou como navegar pela

região, perigosa devido às fortes

correntezas e tempestades.

Page 5: Energia Eólica

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um complexo de 14 parques eólicos na Bahia deve entrou em operação em julho de

2012 sendo ainda maior, e pode produzir até 300 MW.

No ano passado o governo brasileiro comprou 1,8 mil MW de energia eólica que

entrou em operação em julho de 2012. Isso significa que já neste ano haverá 3,4 GW de

parques eólicos em operação, ou 2,5% da capacidade instalada.

Na próxima página veremos algumas zonas brasileiras propícias à instalação destes

mesmos parques.

O Parque Eólico de Osório é uma usina de produção de energia eólica na

cidade de Osório, no Rio Grande do Sul, com 75 aerogeradores de 2 MW. A

capacidade total instalada é portanto 150 MW, sendo que a produção efetiva

média é aproximadamente 51 MW (suficiente para uma cidade de 240 mil

habitantes). É a maior usina eólica da América Latina, e a segunda maior do

mundo (em 2006). As torres do parque podem vistas das auto-estradas BR-290

e RS-030 e de praticamente todos os bairros da cidade.

A área dos parques era originalmente de várzea parcialmente alagada,

exigindo obras de drenagem, rebaixamento de lençol freático, terraplanagem e

aterro. Para reduzir o impacto ambiental, foram preservados corredores de 1 km

de largura entre as três áreas. As torres são servidas por 24 km de estradas

internas ao parque. As hélices tem diâmetro de mais de 70 metros e atingem até

140 metros acima do solo. As pás das hélices, de 35 metros de comprimento,

foram fabricadas em Sorocaba (SP) pela Wobben Windpower.

Page 6: Energia Eólica

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Zonas propícias à criação de Usinas Eólicas de acordo com a velocidade média dos ventos:

Page 7: Energia Eólica

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Conversão em Energia Mecânica

A energia eólica precisa ser armazenada para utilização quando a intensidade dos

ventos não for suficiente para atender a demanda e, também, para aproveitar o

excedente produzido quando a produção a supera.

Sabe-se que a energia cinética dos ventos não pode ser armazenada, então deve ser

feita sua conversão para outro tipo de energia armazenável. Uma das formas de fazer

essa conversão se dá pela utilização mecanismos que usam forças de natureza mecânica

para realizar o armazenamento, ou seja, a conversão em energia mecânica.

Veja a seguir, os principais métodos de armazenamento da energia eólica convertida

em energia mecânica:

Moinhos de vento:

Os moinhos de vento foram inventados na Pérsia no século V. 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, utilizada na captação

de água, ou uma moenda, para triturar grãos e transformá-los em farinha. Para

aproveitar ao máximo a energia do vento, a cobertura do moinho gira automaticamente,

virando-se para a parte frontal, toda vez que se muda a direção dos ventos.

As hélices de uma turbina de vento são diferentes das lâminas dos antigos moinhos

porque são mais aerodinâmicas e eficientes. As hélices em movimento ativam um eixo

que está ligado à caixa de mudança. Por uma série de engrenagens a velocidade do eixo

de rotação aumenta, este está conectado ao gerador de eletricidade que com a rotação

em alta velocidade gera energia elétrica.

Os moinhos de vento podem ser

aplicados à moagem de cereais. Neste

caso, a energia que chega à base do

moinho através do seu eixo central é

utilizada para fazer rodar uma pedra

maciça, esculpida em forma de anel

cilíndrico.

Depois, a moagem do cereal é

recolhida por uma estrutura que

possui formato de pirâmide, existente

no fim da torre.

Ao lado, a imagem mostra um

moinho tradicional da Ilha do Pico.

Page 8: Energia Eólica

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Barcos à vela:

A energia produzida pelos ventos foi bastante utilizada, desde a antiguidade, para

mover barcos impulsionados por velas. A vela é a responsável pela captura da energia

do vento que após algumas reações aerodinâmicas leva o veleiro ao movimento.

A maioria dos barcos à vela modernos possuem 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.

Nenhum navio da Antiguidade superava as dimensões dos barcos a vela

chineses. Registros e evidências arqueológicas da época sugerem que os maiores

barcos a vela chineses eram modelos compridos e sem quilhas, com quatro a

seis velas enormes, chegando a incríveis 140 metros de comprimento.

Acredita-se que esses barcos funcionaram por cerca de 2.000 anos, atingindo

seu apogeu em termos de design durante o reinado da Dinastia Song.

Os barcos chineses velejaram com sucesso por centenas de anos, antes do

aparecimento dos barcos a vela nórdicos, mas bem depois que antigas

civilizações, como os gregos, começaram a dominar a força das velas.

A imagem acima mostra uma reprodução artística de como teria sido estes

barcos desde o início de sua criação.

Page 9: Energia Eólica

8 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

Bomba Hidráulica:

Este sistema de armazenamento da

energia eólica é composto por uma

bomba conectada ao eixo de saída da

turbina. Quando a turbina atinge

determinada velocidade de rotação aciona

o mecanismo da bomba que eleva

determinada quantidade de água para um

reservatório situado a uma altura

específica, armazenando assim, a energia

eólica – mecânica sob a forma de energia

potencial da massa de água. Quando

necessário, a água é escoada e aciona

uma turbina hidráulica para que a energia

acumulada possa ser usada.

Nesses casos, a turbina costuma ser

instalada logo acima da fonte de captação

de água (que pode ser um poço) e a água

pode também, ser armazenada para

simples consumo ao invés de gerar

eletricidade.

A história de sua criação é bastante antiga, como podemos observar na imagem

acima, mostrando uma bomba romana no Museu Arqueológico Nacional em Madri.

Assim como esta civilização, diversas outras usufruíram dos benefícios de diversos

recursos naturais renováveis, possibilitando que diversas tecnologias atuais pudessem se

desenvolver de forma gradual e avançada.

Compressor Mecânico:

Este tipo de armazenamento se refere à conversão da energia eólica – mecânica em

energia potencial armazenada sob a forma de ar comprimido (50-100 atmosferas).

A compressão é feita por um mecanismo que utiliza o movimento de rotação das pás

da turbina para comprimir o ar. Após comprimido o ar pode ser armazenado em

recipientes próprios ou mesmo em estruturas geológicas que se encontram vazias após

terem seu gás natural exaurido (empresas americanas estudam a possibilidade de

armazenar o ar comprimido na camada de arenito – a 1000 m de profundidade – que é

extremamente poroso). O ar armazenado, então, pode ser utilizado para a geração de

energia mecânica ou elétrica através de expansores.

Page 10: Energia Eólica

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Calor (efeito-joule):

Determinado armazenamento da energia eólica sob a forma de energia térmica, se dá

pelo aquecimento mecânico da água através do movimento de “pás” dentro do

recipiente de armazenamento (que é isolado do ambiente).

A resistência da água ao atrito ocasionado pelas pás em movimento faz com que ela

se aqueça, transformando a energia eólica em energia térmica. O armazenamento da

água é feito em recipiente térmico próprio e pode ser feito com a água na forma líquida

(água quente) ou na forma gasosa (vapor).

Volante Mecânico:

Também chamado de “Flywheell”, ou simplesmente ”volante”. Seu funcionamento

baseia-se na conversão da energia eólica em energia cinética do movimento de rotação

do volante que poderá ser convertida, posteriormente, em qualquer outra energia.

Conversão em Energia Elétrica

Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas

colocadas em lugares de muito vento, os famosos “parques eólicos”.

Essas turbinas têm a forma de um cata-vento ou um moinho. Esse movimento,

através de um gerador, produz energia elétrica através da interação existente entre cada

uma das peças que compõem as torres. No fim das hélices há um equipamento

responsável pela ligação destas a um multiplicador de velocidade, que faz com que um

dispositivo de metal entre em rápida rotação e, em contado com outra superfície de

metal, produz, além de energia térmica, um pulso de elétrons que são captados por

verdadeiros geradores elétricos, que regulam e fazem todo o processo de conversão.

Após isto, a energia produzida é enviada para um controlador, responsável por todas

as medições e manutenções destes aerogeradores; somente a partir de todo este

processo, os resultados são recolhidos por cabos de eletricidade e distribuídos às

devidas residências, empresas, instituições, entre outras.

Como já foi dito, as turbinas eólicas precisam agrupar-se em parques, concentrações

de aerogeradores, necessários para que a produção de energia se torne rentável, mas

podem também ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes

da rede de transmissão. É possível ainda a utilização de aerogeradores de baixa tensão

quando se trate de requisitos limitados de energia eléctrica.

Page 11: Energia Eólica

10 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

Turbinas Eólicas:

No início da utilização da energia eólica, surgiram turbinas de vários tipos, algumas

com eixo horizontal, outras com eixo vertical, com apenas uma pá, com duas e três pás,

gerador de indução, gerador síncrono, entre outras.

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.

Entretanto, algumas características desse projeto ainda geram polêmica, como a

utilização ou não do controle do ângulo de passo (pitch) das pás para limitar a potência

máxima gerada. A tendência atual é a combinação das duas técnicas de controle de

potência (stall e pitch) em pás que podem variar o ângulo de passo para ajustar a

potência gerada, sem, contudo, utilizar esse mecanismo continuamente.

Quanto à capacidade de geração elétrica, as primeiras turbinas eólicas desenvolvidas

em escala comercial tinham potências nominais entre 10 kW e 50 kW. No início da

década de 1990, a potência das máquinas aumentou para a faixa de 100 kW a 300 kW.

Em 1995, a maioria dos fabricantes de grandes turbinas ofereciam modelos de 300

kW a 750 kW. Em 1997, foram introduzidas comercialmente as turbinas eólicas de 1

MW e 1,5 MW, iniciando a geração de máquinas de grande porte.

Em 1999 surgiram as primeiras turbinas eólicas de 2MW e hoje existem protótipos

de 3,6MW e 4,5MW sendo testados na Espanha e Alemanha. A capacidade média das

turbinas eólicas instaladas na Alemanha em 2002 foi de 1,4MW e na Espanha de

850kW. Atualmente, existem mais de mil turbinas eólicas com potência nominal

superior a 1 MW em funcionamento no mundo.

A maior turbina eólica

do mundo está instalada em

Emden, na Alemanha. Foi

construída em 2007, com 6

megawatts de potência,

mas, em 2009 esta turbina

E-126 foi re-potenciada

tendo sido aumentada a sua

capacidade para 7,5 MW.

No ano de 2010 foram

instaladas 24 na Alemanha

e na Bélgica do mesmo

modelo (E-126).

Page 12: Energia Eólica

11 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

Estruturas da Turbina de Geração Eólica

Recapitulando, Turbinas Eólicas, ou Aerogeradores, são máquinas que retiram a

energia cinética do vento e transformam em energia mecânica.

Normalmente estas máquinas são utilizadas para a geração de energia elétrica através

de acoplamento com geradores, mas também, turbinas eólicas podem ser utilizadas em

sistemas de bombeamento ou outros sistemas mecânicos (já descritos em tópicos

anteriores).

As turbinas eólicas são classificadas quanto à sua forma construtiva:

Turbinas eólicas de eixo horizontal (TEEH);

Turbinas eólicas de eixo vertical (TEEV).

E quanto à sua potência nominal:

Pequeno Porte (até 50 KW de potência);

Médio Porte (potência de 50 a 1000 KW);

Grande Porte (acima de 1MW de potência).

Cada uma das imagens ilustram as três classificações potenciais nominais já

descritas na introdução feita acima deste boxe.

Da esquerda para a direita temos: uma Turbina Eólica de Pequeno Porte,

que pode ser instalada em qualquer residência para diversos fins; uma Turbina

Eólica de Médio Porte, com bastante abrangência por todo o mundo,

constituindo a maior parte dos parques eólicos terrestres; e algumas Turbinas

Eólicas de Grande Porte, utilizadas para abastecer energeticamente mais de 30

mil casas, sendo que estas abrangem, em sua maior parte, parques eólicos

marítimos, devido às grandes ventanias provocadas pelo espaço livre.

Page 13: Energia Eólica

12 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal - (TEEH):

As TEEH são as mais difundidas no mercado, e têm como característica principal a

necessidade de um sistema de controle para posicionar o rotor na direção predominante

de vento. Os aerogeradores possuem três componentes básicos: o rotor com as pás, a

gôndola (nacele) e a torre.

Na gôndola ficam os principais componentes tais como o gerador elétrico, caixa

multiplicadora de velocidades, eixos, mancais, sistema de freios sistema de controle e

mecanismos de giro da turbina.

O rotor apresenta geralmente, um conjunto de três pás, podendo ter controle passivo

ou ativo das mesmas para operar numa determinada rotação. Na maioria das máquinas o

eixo que transmite o torque das pás apresenta uma velocidade de rotação baixa sendo

necessário aumentar a rotação utilizando um multiplicador de velocidades de

engrenagens. Após o multiplicador é conectado ao gerador elétrico que transforma a

energia mecânica em elétrica.

O gerador elétrico pode ser

assíncrono (indução) apropriado para

trabalhar com rotação constante, ou

gerador síncrono utilizado em

sistemas com rotação variável.

Existem também turbinas eólicas de

grande porte que utilizam geradores

síncronos de imãs permanentes que

operam com baixa rotação

dispensando a caixa multiplicadora.

As turbinas apresentam um

sofisticado sistema de controle que

permite otimizar os ganhos de

energia posicionando o rotor num

plano perpendicular a velocidade do

vento. A máquina possui sistemas

para realizar operações de segurança

freando-a para velocidades muito

altas (acima de 25 m/s). As pás

podem ser fixas ou podem mudar o ângulo de passo.

As turbinas eólicas apresentam, também, diferentes tipos de controle para frenagem

em velocidades de vento elevadas - são os controles por Stall ou Pitch.

Turbina Eólica de Eixo Horizontal

instalada no Alasca, a fim de abastecer

toda uma cidade remotamente isolada.

Page 14: Energia Eólica

13 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

No controle por stall, há aumento do arrasto e diminuição da velocidade angular ou

rotação, já no controle por pitch há de diminuição da rotação do rotor.

Veja abaixo a estrutura interna de uma TEEH:

A imagem abaixo mostra a estrutura interna de uma turbina eólica moderna, que funciona de

acordo com o esquema descrito anteriormente:

Page 15: Energia Eólica

14 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

Turbinas Eólicas de Eixo Vertical - (TEEV):

Em uma TEEV, o eixo é montado na vertical, perpendicular ao solo. Como as

TEEVs estão permanentemente alinhadas com o vento (ao contrário das de eixo

horizontal), nenhum ajuste é necessário quando a direção do vento muda.

Entretanto, uma TEEV não pode começar a se mover por si mesma: ela precisa de

um impulso de seu sistema elétrico para dar partida. Em vez de uma torre, ela

geralmente usa cabos de amarração para sustentação, pois assim a elevação do rotor é

menor. Como menor elevação significa menor velocidade do vento devido à

interferência do solo, as TEEVs geralmente são menos eficientes que as TEEHs.

Como vantagem, todos os equipamentos se encontram ao nível do solo para

facilidade de instalação e serviços. Mas isso significa uma área de base maior para a

turbina, o que é uma grande desvantagem em áreas de cultivo.

Veja a estrutura que compõe uma TEEV na imagem abaixo:

Este tipo de turbina eólica funciona basicamente como uma TEEH, porém de uma

forma mais simples e resumida, pois sua estrutura é composta por componentes não tão

complexos, como cabos, pás, rotor, caixa de engrenagens e o gerador.

Ao entrar em movimento, o rotor promove uma interação entre os componentes da

caixa de engrenagens, produzindo assim a energia, captada pelo gerador.

Page 16: Energia Eólica

15 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

Utilização da Energia Eólica no Brasil

No Brasil, a participação da energia eólica na geração de energia elétrica ainda é

pequena. Em setembro de 2003 havia apenas 6 centrais eólicas em operação no país,

perfazendo uma capacidade instalada de 22.075 kW. Entre essas centrais, destacam-se

Taíba e Prainha, no Estado do Ceará, que representam 68% do parque eólico nacional.

No entanto, os incentivos vigentes para o setor elétrico brasileiro deverão despertar o

interesse de empreendedores. Destaque-se, aqui, o Programa de Incentivo às Fontes

Alternativas (PROINFA). Outro fator importante, como incentivo, é a possibilidade de

complementaridade entre a geração hidrelétrica e a geração eólica, visto que o maior

potencial eólico, na região Nordeste, ocorre durante o período de menor disponibilidade

hídrica.

Em setembro de 2003, havia registro de 92 empreendimentos eólicos autorizados

pela ANEEL, cuja construção não havia sido iniciada, que poderão agregar ao sistema

elétrico nacional cerca de 6.500 MW.

O Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), foi

instituído com o objetivo de aumentar a participação da energia elétrica produzida por

empreendimentos concebidos com base em fontes eólica, biomassa e pequenas centrais

hidrelétricas (PCH) no Sistema Elétrico Interligado Nacional (SIN).

O intuito é promover a diversificação da Matriz Energética Brasileira, buscando

alternativas para aumentar a segurança no abastecimento de energia elétrica, além de

permitir a valorização das características e potencialidades regionais e locais.

Coube ao Ministério de Minas e Energia (MME), definir as diretrizes, elaborar o

planejamento do Programa e definir o valor econômico de cada fonte e à Centrais

Elétricas Brasileiras S.A. (Eletrobrás), o papel de agente executora, com a celebração de

contratos de compra e venda de energia (CCVE).

O Programa prevê a implantação de 144 usinas, totalizando 3.299,40 MW de

capacidade instalada, sendo 1.191,24 MW provenientes de 63 PCHs, 1.422,92 MW de

54 usinas eólicas, e 685,24 MW de 27 usinas a base de biomassa.

Page 17: Energia Eólica

16 | F o n t e s A l t e r n a t i v a s d e E n e r g i a E l é t r i c a - E n e r g i a E ó l i c a

A imagem abaixo mostra a situação de projetos eólicos ocorridos no Brasil até

Setembro de 2003; que de acordo com a legenda, observa-se grande parte das

construções são de pequeno e médio porte, apresentando também diversos projetos

inacabados (outorgados).

Não muito difundida no país, as concentrações de parques eólicos ocorrem no litoral

nordeste do Brasil, devido às grandes ventanias ocorridas nestes locais, o que

proporciona a construção de usinas de grande porte. A seguir veremos alguns exemplos

de usinas que funcionam em nosso país até nos dias atuais.

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Turbinas Eólicas em Fernando de Noronha (PE):

A primeira turbina foi

instalada em junho de 1992, a

partir do projeto realizado

pelo Grupo de Energia Eólica

da Universidade Federal de

Pernambuco – UFPE, com

financiamento do Folkecenter

(um instituto de pesquisas

dinamarquês), em parceria

com a Companhia Energética

de Pernambuco – CELPE.

A turbina possui um

gerador assíncrono de 75 KW,

rotor de 17 m de diâmetro e

torre de 23 m de altura. A

geração de eletricidade dessa

turbina correspondia a cerca de 10% da energia gerada na Ilha, proporcionando uma

economia de aproximadamente 70.000 litros de óleo diesel por ano.

Central Eólica Experimental do Morro do Camelinho (MG):

Instalada em 1994, no Município de Gouveia – MG, com capacidade nominal de 1

MW, o projeto foi realizado pela Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG,

com o apoio financeiro do governo alemão (Programa Eldorado).

A central é constituída por 4 turbinas de 250 kW, com rotor de 29 m de diâmetro e

torre de 30 m de altura.

Central Eólica de Prainha (CE):

Localizada no Município de Aquiraz – CE, a Central Eólica de Prainha é o maior

parque eólico do País, com capacidade de 10 MW (20 turbinas de 500 kW). O projeto

foi realizado pela Wobben Windpower (do Brasil) e inaugurado em abril de 1999.

As turbinas utilizam geradores síncronos, funcionam com velocidade variável e com

controle de potência por pitch (ângulo de passo das pás).

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Vantagens e Desvantagens

A utilização da energia eólica comporta numerosas vantagens face às energias

tradicionais e mesmo em comparação com outros tipos de energias renováveis, em

função do seu maior desenvolvimento.

O seu aproveitamento para encher as velas dos barcos coincide com o começo das

grandes civilizações e, marcou, substancialmente, a diferença entre elas.

Fenícios, Gregos, Romanos, e mais tarde os portugueses utilizaram-no para mover,

total ou parcialmente, os seus barcos, visando o comércio, conquistando novos

domínios ou explorando mares desconhecidos.

Alguns de seus principais benefícios incluem:

É inesgotável.

Não emite gases poluentes e também não gera resíduos.

Diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE).

Os parques eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações do terreno como

a agricultura e a criação de gado.

Criação de emprego devido à constante manutenção das turbinas.

Geração de investimento em zonas desfavorecidas.

Benefícios financeiros (proprietários e zonas camarárias).

O presidente da Associação Brasileira de Energia Eólica, Ricardo de Maya

Simões, considera o número modesto. Segundo ele, o setor poderá ter

participação, em 2020, de 15% na matriz energética. Para isso, de acordo com

Simões, é necessária a realização de leilões exclusivos, além da busca do

domínio tecnológico.

A participação da energia

eólica (provinda da força

dos ventos), na matriz

energética brasileira, que

hoje está em 0,8%, deverá

atingir 7% por volta do ano

de 2020, conforme uma

previsão feita pelo Plano

Decenal de Expansão de

Energia, da Empresa de

Pesquisa Energética (EPE).

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Reduz a elevada dependência energética do exterior, nomeadamente a dependência

em combustíveis fósseis.

Poupança devido à menor aquisição de direitos de emissão de CO2 por cumprir o

protocolo de Quioto e diretivas comunitárias e menores penalizações por não

cumprir.

Possível contribuição de cota de GEE para outros sectores da atividade económica.

É uma das fontes mais baratas de energia podendo competir em termos de

rentabilidade com as fontes de energia tradicionais.

Os aerogeradores não necessitam de abastecimento de combustível e requerem

escassa manutenção, uma vez que só se procede à sua revisão em cada seis meses.

Excelente rentabilidade do investimento. Em menos de seis meses, o aerogerador

recupera a energia gasta com o seu fabrico, instalação e manutenção.

Infelizmente, a utilização deste recurso renovável também proporciona alguns

impactos ambientais à população local. Algumas das desvantagens incluem:

A intermitência, pois nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária,

tornando difícil a integração da sua produção no programa de exploração.

Pode ser ultrapassado com as pilhas de combustível (H2) ou com a técnica da

bombagem hidroelétrica.

Provoca um impacto visual considerável, principalmente para os moradores em

redor, a instalação dos parques eólicos gera uma grande modificação da paisagem.

Impacto sobre as aves do local: principalmente pelo choque destas nas pás, efeitos

desconhecidos sobre a modificação de seus comportamentos habituais de migração.

Impacto sonoro: o som do vento bate nas pás produzindo um ruído constante.

Assim, as habitações mais próximas deverão estar no mínimo a 200 m de distância.

Poste Eólico

O engenheiro mecânico Fernandes Ximenes, proprietário da Gram-Eollic, empresa

que lançou no mercado o primeiro poste de iluminação pública 100% alimentado por

energias eólica e solar. Com modelos de 12 e 18 metros de altura (feitos em aço), o que

mais chama a atenção no invento, tecnicamente denominado de Produtor Independente

de Energia (PIE), é a presença de um avião no topo do poste.

Feito em fibra de carbono e alumínio especial – mesmo material usado em aeronaves

comerciais –, a peça tem três metros de comprimento e, na realidade, é a peça-chave do

poste híbrido. Ximenes diz que o formato de avião não foi escolhido por acaso. A

escolha se deve à sua aerodinâmica, que facilita a captura de raios solares e de vento.

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“Além disso, em forma de avião, o poste fica mais seguro. São duas fontes de

energia alimentando-se ao mesmo tempo, podendo ser instalado em qualquer região e

localidade do Brasil e do mundo”, esclarece.

Tecnicamente, as asas do avião abrigam células solares que captam raios

ultravioletas e infravermelhos por meio do silício (elemento químico que é o principal

componente do vidro, cimento, cerâmica, da maioria dos componentes semicondutores

e dos silicones), transformando-os em energia elétrica (até 400 watts), que é armazenada

em uma bateria afixada alguns metros abaixo. Cumprindo a mesma tarefa de gerar

energia, estão as hélices do avião. Assim como as naceles (pás) dos grandes cata-ventos

espalhados pelo litoral cearense, a energia (até 1.000 watts) é gerada a partir do giro

dessas pás.

Cada poste é capaz de abastecer outros três ao mesmo o tempo. Ou seja, um poste

com um “avião” – na verdade um gerador – é capaz de produzir energia para outros dois

sem gerador e com seis lâmpadas LEDs (mais eficientes e mais ecológicas, uma vez que

não utilizam mercúrio, como as fluorescentes compactas) de 50.000 horas de vida útil

dia e noite (cerca de 50 vezes mais que as lâmpadas em operação atualmente; quanto à

luminosidade, as LEDs são oito vezes mais potentes que as convencionais). A captação

(da luz e do vento) pelo avião é feita em um eixo com giro de 360 graus, de acordo com

a direção do vento.

Por meio dessas duas fontes, funcionando paralelamente, o poste tem autonomia de

até sete dias, ou seja, é à prova de apagão. Ximenes brinca dizendo que sua tecnologia é

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mais resistente que o homem: “As baterias do poste híbrido têm autonomia para 70

horas, ou seja, se faltarem vento e sol 70 horas, ou sete noites seguidas, as lâmpadas

continuarão ligadas, enquanto a humanidade seria extinta porque não se consegue viver

sete dias sem a luz solar”.

O inventor explica que a ideia

nasceu em 2001, durante o apagão.

Naquela época, suas pesquisas

mostraram que era possível oferecer

alternativas ao caos energético. Ele

conta que a caminhada foi difícil, em

função da falta de incentivo – o

trabalho foi desenvolvido com

recursos próprios. Além disso, teve

que superar o pessimismo de quem

não acreditava que fosse possível

desenvolver o invento.

O projeto, gestado durante sete

anos, pode ser visto no Palácio

Iracema, onde passa por testes. De

acordo com Ximenes, nos próximos

meses deve haver um entendimento

entre as partes. Sua intenção é

colocar a descoberta em praças,

avenidas e rodovias.

Com a inauguração, em agosto

do ano passado, do parque eólico

Praias de Parajuru, em Beberibe, o

Ceará passou a ser o estado

brasileiro com maior capacidade

instalada em geração de energia

elétrica por meio dos ventos, com

mais de 150 megawatts (MW).

Instalada em uma área de 325 hectares, localizada a pouco mais de cem quilômetros de

Fortaleza, a nova usina passou a funcionar com 19 aerogeradores, capazes de gerar 28,8

MW. O empreendimento é resultado de uma parceria entre a Companhia Energética de

Minas Gerais (Cemig) e a empresa Impsa, fabricante de aerogeradores. Além dessa, a

parceria prevê a construção de dois outros parques eólicos – Praia do Morgado, com

uma capacidade também de 28,8 MW, e Volta do Rio, com 28 aerogeradores

produzindo, em conjunto, 42 MW de eletricidade. Os dois parques serão instalados no

município de Acaraú, a 240 quilômetros de Fortaleza.

Acima (em listras vermelhas) observa-

se os captadores de energia solar, e logo

a frente deste, temos as hélices (rotor),

responsáveis pela produção de energia

eólica. É possível notar também a

bateria, logo após o término do poste de

a sustentação (preto).

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Metodologia

Os meios abordados no trabalho visam representar todo o conteúdo deste

documento, havendo a construção de uma maquete representativa à distribuição

da energia eólica, um painel relativo à estrutura interna de uma turbina, uma

simples construção relativa à produção direta de energia com a utilização da

força dos ventos e uma apresentação de todo o material através de slides.

Referências

WIKIPÉDIA: Energia Eólica.

Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_Eólica

Acesso: 21 de Agosto de 2012.

ENEOP: O que é a Energia Eólica?

Disponível em: http://www.eneop.pt/canais.asp?id_canal=110

Acesso: 21 de Agosto de 2012.

ELECTRONICA: Energia Eólica.

Disponível em: http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/17/29/

Acesso: 23 de Agosto de 2012.

EOLICA TECNOLOGIA: Energia Eólica e suas aplicações.

Disponível em: http://www.eolica.com.br/home/index.php

Acesso: 21 de Agosto de 2012.

CLUBE HOUSE: Poste Eólico.

Disponível em: http://clubehouse.com.br/noticias/poste-eolico-solar-2/

Acesso: 25 de Agosto de 2012.

WIKIPÉDIA: Energia Renovável no Brasil.

Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_renovável_no_brasil

Acesso: 25 de Agosto de 2012.

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ENERGIA EÓLICA BRASIL: Produção de Energia Eólica no Brasil.

Disponível em: http://www.energiaeolicabrasil.com.br/

Acesso: 26 de Agosto de 2012.

ANEEL: Energia Eólica.

Disponível em: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/06-energia_eolica(3).pdf

Acesso: 26 de Agosto de 2012.