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).
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:
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).
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 e o Darrieus são os mais usados.
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.
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.
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.
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. Um anemômetro de bolso 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).
Outro exemplo de anemômetro é o que fica nas estações meteorológicas e aeroportos. 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.
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.
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.
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.eolica.com.br
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