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.
No início da década de 70, com a crise mundial do petróleo, houve um grande interesse de países europeus e dos Estados Unidos em desenvolver equipamentos para produção de eletricidade que ajudassem a diminuir a dependência do petróleo e carvão.
Mais de 50.000 novos empregos foram criados e uma sólida indústria de componentes e equipamentos foi desenvolvida. Atualmente, a indústria de turbinas eólicas vem acumulando crescimentos anuais acima de 30% e movimentando cerca de 2 bilhões de dólares em vendas por ano (1999).
Existem, atualmente, mais de 30.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com capacidade instalada da ordem de 13.500 MW. No âmbito do Comitê Internacional de Mudanças Climáticas, está sendo projetada a instalação de 30.000 MW, por volta do ano 2030, podendo tal projeção ser estendida em função da perspectiva de venda dos "Certificados de Carbono".
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.
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.
Considerando o grande potencial eólico existente no Brasil, confirmado através de medidas de vento precisas realizadas recentemente, é possível produzir eletricidade a custos competitivos com centrais termoelétricas, nucleares e hidroelétricas. Análises dos recursos eólicos medidos em vários locais do Brasil, mostram a possibilidade de geração elétrica com custos da ordem de US$ 70 - US$ 80 por MWh.
De acordo com estudos da ELETROBRÁS, o custo da energia elétrica
gerada através de novas usinas hidroelétricas construídas
na região amazônica será bem mais alto que os custos das
usinas implantadas até hoje. Quase 70% dos projetos possíveis
deverão ter custos de geração maiores do que a energia
gerada por turbinas eólicas. Outra vantagem das centrais eólicas
em relação às usinas hidroelétricas é que
quase toda a área ocupada pela central eólica pode ser utilizada
(para agricultura, pecuária, etc.) ou preservada como habitat natural.
A energia eólica poderá também resolver o grande dilema
do uso da água do Rio São Francisco no Nordeste (água
para gerar eletricidade versus água para irrigação).
Grandes projetos de irrigação às margens do rio e/ou
envolvendo a transposição das águas do rio para outras
áreas podem causar um grande impacto no volume de água dos reservatórios
das usinas hidrelétricas e, consequentemente, prejudicar o fornecimento
de energia para a região. Entretanto, observando o gráfico abaixo,
percebe-se que as maiores velocidades de vento no nordeste do Brasil ocorrem
justamente quando o fluxo de água do Rio São Francisco é
mínimo. Logo, as centrais eólicas instaladas no nordeste poderão
produzir grandes quantidades de energia elétrica evitando que se tenha
que utilizar a água do rio São Francisco.
Comparação entre o fluxo de água do Rio São Francisco
e o regime de vento no nordeste do Brasil
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 faz-se necessária a coleta de dados de vento com precisão e qualidade. Em geral, os dados de vento coletados para outros usos (aeroportos, estações meteorológicas, agricultura) são pouco representativos da energia contida no vento e não podem ser utilizados para a determinação da energia gerada por uma turbina eólica - que é o objetivo principal do mapeamento eólico de uma região.
No Brasil, assim como em várias partes do mundo, quase não existem dados de vento com qualidade para uma avaliação do potencial eólico. Os primeiros anemógrafos computadorizados e sensores especiais para energia eólica foram instalados no Ceará e em Fernando de Noronha/Pernambuco apenas no início dos anos 90. Os bons resultados obtidos com aquelas medições favoreceram a determinação precisa do potencial eólico daqueles locais e a instalação de turbinas eólicas.
Vários estados brasileiros seguiram os passos de Ceará e Pernambuco e iniciaram programas de levantamento de dados de vento. Hoje existem mais de cem anemógrafos computadorizados espalhados por vários estados brasileiros.
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. Além disso foram observados fatores de forma de Weibull (da distribuição estatística de Weibull), k, maiores que 3 - valores considerados muito altos quando comparados com os ventos registrados na Europa e Estados Unidos.
Dada a importância da caracterização dos recursos eólicos da região Nordeste, o Centro Brasileiro de Energia Eólica - CBEE, com o apoio da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL e do Ministério de Ciência e Tecnologia - MCT lançou, em 1998, a primeira versão do Atlas Eólico do Nordeste do Brasil (WANEB - Wind Atlas for the Northeast of Brazil) com o objetivo principal de desenvolver modelos atmosféricos, analisar dados de ventos e elaborar mapas eólicos confiáveis para a região. Um mapa de ventos preliminar do Brasil gerado a partir de simulações computacionais com modelos atmosféricos é mostrado na figura abaixo.
 Mapa de ventos do Brasil. Resultados preliminares do CBEE. |
Em 1999, a companhia paranaense de energia, COPEL, publicou o mapa do potencial eólico do estado do Paraná. Foram utilizados dados de vento de cerca de vinte estações anemométricas para simulações em modelo atmosférico de microescala com apresentação gráfica em ferramenta GIS.
Também em 1999, o CBEE passou a utilizar o modelo atmosférico de mesoescala MM5 para elaborar a segunda versão do Atlas Eólico do Nordeste (WANEB 2) e realizar o Atlas Eólico Nacional. Este novo projeto envolve a coleta e processamento de dados de vento de boa qualidade medidos em estações terrenas e na atmosfera (sondas, satélites), a simulação da climatologia com o modelo MM5 em resoluções de 30km e a elaboração do atlas eólico a partir da combinação dos mapas de vento (obtidos da simulação) com informações de topografia, uso do solo, influências locais e outras restrições (ferramenta GIS). Um modelo atmosférico de microescala será usado em áreas de interesse para aumentar a resolução do Atlas para espaçamentos de 1km2.
Baseado no WANEB 2 (ainda não publicado) o CBEE estima que o potencial eólico existente no Nordeste é de 6.000MW.
Fonte: www.eolica.com.br
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.
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.
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
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).
Fonte: www.geocities.com
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).
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
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.
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.
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.
Embora o mercado de usinas eólicas esteja em crescimento no Brasil, ele já movimenta 2 bilhões de dólares no mundo. Existem 30 mil turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com capacidade instalada da ordem de 13.500 MW.
A energia eólica pode garantir 10% das necessidades mundiais de eletricidade até 2020, pode criar 1,7 milhão de novos empregos e reduzir a emissão global de dióxido de carbono na atmosfera em mais de 10 bilhões de toneladas.
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. Um mapa preliminar de ventos do Brasil, gerado a partir de simulações computacionais com modelos atmosféricos é mostrado na figura abaixo.
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.
Figura 1: Mapa das potencialidades eólicas do Brasil. Dados da CBEE.
Fonte: www.ambientebrasil.com.br
