Introdução

Um dos grandes tormentos do Mundo de hoje é a questão relativa à energia, o aproveitamento desta ainda não atingiu um nível satisfatório, visto que a imensa maioria da energia utilizada no planeta é de origem não renovável, seja de fonte mineral, atômica, térmica ou das águas. A energia pode ser utilizada de forma mais civilizada e menos dispendiosa, por meios de fontes renováveis como a energia eólica, solar, das marés, geotérmica e de outras mais.

Este trabalho tem como objetivo a análise do aproveitamento da energia eólica, que como todas as demais possui certas vantagens e desvantagens, o que a faz diferente não é só um fato ou outro, é o conjunto como um todo.

Além desta ser uma fonte de energia renovável, possui uma certa diferença em relação às demais, pode ser utilizada para o fornecimento de energia para pequenas populações onde não há um acesso de energia direto e também não necessita de grandes investimentos. Esta última vantagem pode ser tirada proveito por pessoas que queiram montar um módulo de energia próprio ao redor de sua casas não precisarem se filiar a empresas, como no caso de fontes de energia onde há um enorme e dispendioso volume de energia.

Mas claro também há desvantagens que devem ser levadas em conta, como o barulho provocado, que não é muito elevado se o módulo for freqüentemente vistoriado, a área ocupada que deve ser específica (sem muitas elevações e civilizações por perto), e principalmente que hoje como esta tecnologia não ainda está totalmente desenvolvida o seu custo ainda é um pouco elevado, de modo que é muito difícil uma população ter o seu próprio fornecimento de energia elétrica gerada por meios eólicos e também que seu aproveitamento ainda não é satisfatoriamente elevado, entretanto esse entraves podem ser superados com o desenvolvimento desta tecnologia.

Origens Históricas

É impossível apontar o preciso momento na história, quando o homem parou de vagar em torno da terra na busca de alimento e abrigo e começou a refletir sobre as forças que governavam a sua existência.

Sua primeira e débil tentativa de entender o meio ambiente tornou-se a base da ciência. Quando foi que o homem começou a raciocinar sobre as forças da natureza e como ele poderia tirar proveito delas ?

Infelizmente não eram inclinados para a autocrítica e não praticavam a experimentação. A humanidade nunca saberá se existiu qualquer postulado por esses ancestrais, talvez muitas das informações sobre a ciência natural foi perdida devido a negligência e ignorância que ocorria naquele tempo.

O brilhantismo da razão humana viveu um período negro, devido ao homem cair em prece à superstição e ao misticismo que corre desenfreado através do mundo. A ciência manteve-se ativa por poucos homens devido a habilidade que anciões transmitiram esses conhecimentos às novas gerações que os sucederam. Apesar dessa infrutífera tentativa, algum conhecimento e informações úteis que caíram em solo fértil, e que homens inquisitivos iniciaram a incisão para aproveitar dessas forças que governavam os homens, como a chuva, o calor, o vento; e é desse último que nos atinaremos.

Acredita-se que foram os egípcios os primeiros a fazer uso prático do vento. Em torno do ano 2800 AC, eles começaram a usar velas para ajudar a força dos remos dos escravos. Eventualmente, as velas ajudavam o trabalho da força animal em tarefas como moagem de grãos e bombeamento de água.

Os persas começaram a usar a força do vento poucos séculos antes de Cristo, e pelo ano 700 DC, eles estavam construindo moinhos de vento verticais elevados ou panemones, para ser usado como força nas mós, na moagem de grãos.

Outras civilizações do oriente médio, mais notavelmente os muçulmanos continuaram onde persas deixaram e construíram seus próprios moinhos de vento. Com o retorno das cruzadas, pensou-se que eles tinham trazidos idéias sobre moinhos de vento e desenhos para a Europa, mas provavelmente foram os holandeses que desenvolveram o moinho de vento horizontal, com hélices, comuns nos campos dos holandeses e ingleses.

A força do vento e da água logo tornaram-se a fonte primária da energia mecânica medieval inglesa. Durante esse período, os holandeses contaram com a força do vento para bombeamento de água, moagem de grãos e operações de serraria.

Através da idade média, os melhoramentos técnicos continuaram a ocorrer em tais áreas, como na fabricação de lâminas aerodinâmicas, desenhos de engrenagens e de forma geral os desenhos dos moinhos de vento. As máquinas mais velhas eram os moinhos de vento em pilar com o propelente montado no topo do pilar assentado no chão. O pilar servia como pivot que permitia ao obreiro direcionar seu moinho de vento da melhor forma na direção do vento.

Os desenhos dos moinhos em poste, ou pilastra, logo foram envolvidos dentro de um capitel, no qual os mancais eram partes do capitel que seguravam as lâminas. As pessoas tinham que direcionar sua máquina de vento até a invenção, em 1750, da ventoinha, um direcionador automático direcionado e acionado pelo próprio vento.

Os primeiros moinhos de vento nas novas colônias inglesas eram duplicatas das máquinas inglesas. Muitos dos desenhos melhorados na Holanda, eram virtualmente ignorados. Pelos anos de 1850, Daniel Halliday começou a desenvolver o que se tornou no famoso moinho de vento americano de fazenda. Usado principalmente para bombear água, essa máquina é o familiar moinho de vento multi-lâmina, ainda visto hoje em muitas áreas rurais.

Mesmo hoje, as fazendas de gado, não seriam possíveis em muitas partes da América, Europa e Austrália, sem essa máquina.

A geração de eletricidade pelo vento começou em torno do início do século, com alguns dos primeiros desenvolvimentos creditados aos dinamarqueses.

Pelo ano de 1930, em torno de uma dúzia de firmas americanas estavam fazendo e vendendo esses "carregadores de vento", na maior parte aos fazendeiros do ventoso Great Plains. Tipicamente, essas máquinas poderiam fornecer até 1000 watts (1kW) de corrente contínua quando o vento estava soprando.

Então chegou a Administração Rural de Eletrificação (ARE), um programa subsidiado pelo governo americano com a finalidade de estender linhas de força às fazendas e propriedades rurais em lugares remotos.

Muitos países europeus construíram enormes geradores de vento. Durante os anos 1950 e 1960, os franceses construíram desenhos avançados de unidades de 100 kW a 300 kW. Os alemães construíram geradores de vento para prover força extra para sua linha de utilidades, mas por causa da rígida competição dos geradores de fluído fóssil, essas máquinas experimentais foram eventualmente descartadas.

Uma das mais memoráveis máquinas de vento, foi a máquina de Smith-Putman, construída perto de Rutland, Vermont- USA, durante os anos 1940. Esta enorme máquina com lâminas de 50 m, foi desenhada para fornecer 1250 kW, para a malha de forças de Vermont. Por um período curto de tempo ela entregou 1500 kW, mas a escassez de material devido a época da guerra e a carência de dinheiro trouxe um fim a este projeto depois que os ventos quebraram uma das duas lâminas de 8 toneladas.

Regras gerais da energia eólica.

Existe uma regra que dá a potência gerada pelos cata-ventos e turbinas de vento. É importante ressaltar que esta regra é teórica e na prática, não conseguimos converter toda essa potência (teórica) em potência útil.

A taxa de conversão é de aproximadamente de 59% , quando o sistema funciona de maneira otimizada.

Tentaremos apresentar de uma forma sucinta a demonstração desta fórmula:

Potência é igual ao trabalho (Energia) dividido pelo tempo: , mas o trabalho realizado pelo vento - que neste caso é igual a sua energia cinética - é:

, então: , mas como , temos:

onde ρ é a densidade do ar, V é a velocidade do vento e A é a área varrida pelas hélices do rotor. Talvez seja esta a fórmula mais importante para se conhecer o aproveitamento da energia eólica.

Como exemplo gostaríamos de ilustrar que se um vento passa de 10km/hora para 11 km/hora (aumento de 10% ) a potência se eleva em 33%, o que mostra como é importante a escolha de um lugar com vento mais velozes para o melhor aproveitamento da energia eólica. Outro exemplo é sobre a área varrida pelo rotor. Com um hélice de 3 m de diâmetro e um vento de 32 km/hora teríamos uma potência de 1000 W; se dobrarmos o diâmetro da hélice para 6 m e mantivermos o vento em 32 km/hora a potência irá para 4000 W. Isto ocorre pois a área varia com o quadrado do raio, ou seja, dobrando-se a área do rotor aumentamos a potência em quatro vezes.