Energia Eólica 04

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 16VISTA EXPLODIDA DE UMA NACELE

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 17PRINCIPIOS BÁSICOS DE AERODINÂMICAC D e C L São funções do ângulo de ataque e do perfil da ASA (PÁ).Sustentação é uma força produzida pelo movimento de um aerofólio pelo ar,porque o ar em movimento exerce em sua superfície inferior uma pressão maior doque na superfície superior. Um aerofólio cria essa diferença de pressão por causade sua forma especial, chamada curvatura, e da deflexão do ar.Arrasto é uma força que oferece resistência ao movimento de um objeto paradiante. A forma do objeto aumenta a força de arrasto. Veículos produzidos comformas destinadas a produzir o mínimo possível de arrasto são chamados deaerodinâmicos. Os aviões, automóveis, trens, caminhões, barcos etc. construídossegundo esses princípios precisam de motores menos potentes para se locomover.

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 18PÁS DE UMA TURBINA EÓLICA AGIRÃO AO CONTRÁRIO E A TURBINAIRÁ GIRAR...• A força de arrasto dobra se dobrar a densidade do fluido ou a área do corpo queentra em contato com o fluido.• Quando dobra a velocidade do corpo, a força de arrasto é multiplicada porquatro. (DAÍ O AUMENTO EXPONENCIAL DE P O COM O AUMENTO DAVELOCIDADE DO VENTO)VELOCIDADE DOS VENTOS versus NÚMERO DE HORAS POR ANOhoras porano120010008006004002001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18velocidade do ventom/s

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 19CURVA DE POTÊNCIA DE UMA TURBINAPOTÊNCIAELÉTRICAkW2001501005000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22velocidade do vento m/s• Usualmente, a geração elétrica se inicia com velocidades de vento de 2,5 a3,0m/s; abaixo disso, o conteúdo energético do vento não justificaaproveitamento velocidade de corte inferior = 2,5 m/s (9 km/h).• Velocidades superiores a 15,0 m/s (55 km/h)ativam os sistemas de limitação depotência da máquina, que pode ser por controle de ângulo de passo das pás oupor estol aerodinâmico, dependendo do modelo de turbina velocidade decorte superior = 24 m/s (86 km/h).No intervalo de 15 a 24 m/s os sistemas de limitação não permitem a aceleraçãodo rotor e a potência permanece no limite. Notar também que o tempo deexistência de ventos com essas velocidades é muito pequeno.

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 20• TURBINAS EOLICAS SÃO PROJETADAS PARA PRODUZIR MAXIMAPOTÊNCIA EM TORNO DE 15 m/s. (55 km/h), (NÃO COMPENSA PARAVELOCIDADES MAIORES EM VIRTUDE DA NÃO OCORRÊNCIA DEVENTOS CONSTANTES COM ESSA VELOCIDADE).• EM CASO DE VENTOS MAIS FORTES, É NECESSÁRIO DISSIPAR OEXCESSO DE ENERGIA E EVITAR DANOS ÀS TURBINAS E TORRES.ESSA DISSPIAÇÃO SE FAZ ATRAVÉS DE UM DOS DOIS CONTROLES:o CONTROLE PITCH (PASSO DE PÁS MÓVEIS)AS PÁS SÃO MOVIDAS E AJUSTADAS DE MODO AAPROVEITAR OU DISPERSAR A ENERGIA DOS VENTOS;o CONTROLE STALL (ESTOL – SUSTENTAÇÃO DAS PÁS FIXAS)A GEOMETRIA DO PERFIL DAS PÁS FIXAS DO ROTOR É TALQUE NOS MOMENTOS EM QUE A VELOCIDADE DO VENTO SETORNE MUITO ELEVADA, SEJA CRIADA TURBUÊNCIA E A PÁENTRA EM PERDA, (PERDENDO SUSTENTAÇÃO). SEMSUSTENTAÇÃO, O ROTOR DEIXA DE ACELERAR.(NO CASO DO AVIÃO – O AVIÃO CAI).OBS. EXISTEM OUTROS TIPOS DE CONTROLES.

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 21GRÁFICOS DA VELOCIDADE DO VENTO (anemômetro)Um diaUma semana1 mes

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 22PASSOS NO PLANEJAMENTO E DESENVOLVIMENTO DE UMSISTEMA DE ENERGIA EÓLICAAVALIAR O LOCALPARA A FONTE DEVENTOAVALIAR ASNECESSIDADESENERGÉTICASSELECIONAR O TIPO DECATA-VENTOCALCULAR O TAMANHODO CATA-VENTOSELECIONAR PARTESINTEGRANTES DOCATA-VENTOSELECIONAR TORREE OUTROSCOMPONENTESREFINAR O DESENHODO SISTEMAAVALIAR OS CUSTOSDO SISTEMAAVALIAR AS MEDIDASDE CONSERVAÇÃODA ENERGIAAVALIAR TODO OPROJETOIMPACTOAMBIENTAL, SOCIALE LEGALDESENHO FINAL DOSISTEMA• COMPARAÇÃO ENTRE SISTEMAS EÓLICO, BIOMASSA E FOTOVOLTÁICO:SISTEMA DE GERAÇÃO ÁREA NECESSÁRIA kWh/anoEólicoárea da turbina1,2 a 1,8 milhões56 m 2 ou 0,0056 hectaresBiomassaárea desmatada1,3 milhões154 hectaresFotovoltaicasuperfície de células1,4 hectares1,3 milhões1 hectare10.000 m 2

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 23IMPACTOS NO USO DA ENERGIA EÓLICA PARA PRODUÇÃO DEENERGIA ELÉTRICANEGATIVOS• estéticos – as turbinas de grande porte são objetos de muita visibilidade;• ruído – as turbinas de grande porte geram ruído audível significativo, que éproveniente de duas fontes: o próprio fluxo de ar nas pás e os mecanismos(gerador, caixa de redução, etc);• sombras/reflexos – as pás das turbinas produzem sombras e/ou reflexosmóveis;• interferências eletromagnéticas – transmissão de rádio, TV etelecomunicações;• aves – em fazendas eólicas pode ocorrer mortalidade de aves por impactocom as pás das turbinas;POSITIVOS• É RENOVÁVEL• NÃO PRODUZ RESÍDUOS OU EMISSÕES PREJUDICIAIS• O NÍVEL DE RUÍDO ESTÁ SENDO CADA VEZ MAIS BAIXO, PELASMELHORIAS AERODINÂMICAS E MECÂNICAS;• DESENHOS E CORES DE TURBINAS E TORRES SÃO ESTUDADOSPARA HARMONIZAR COM OS LOCAIS DE INSTALAÇÃO• DISTÂNCIA ENTRE TORRES – DE 3 A 9 VEZES O DIÂMETRO DASTURBINAS, ENTÃO ACESSOS RODOVIÁRIOS, INSTALAÇÕESAUXILIARES, TORRES OCUPAM 1% DA ÁREA DO SÍTIO EÓLICO – ORESTANTE PODE SER USADO PARA PASTAGENS, PLANTIO,TURISMO E LAZER.• A MORTALIDADE DE PÁSSAROS É:o MAIOR EM LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA DO QUENOS SÍTIOS EÓLICOSo MUITO MAIOR EM RODOVIAS DO QUE NOS SÍTIOS EÓLICOS

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 24FAZENDAS EOLICAS EM OPERAÇÃO NO BRASILLOCAL POTENCIA RESPONSAVELFernando deNoronha (PE)75 kW instalada pela CELPE (CompanhiaEnergética de Pernambuco);Fernando deNoronha (PE)275 kW instalada pelo Centro Brasileiro de EnergiaEólica (empresa privada);Morro do Camelinho(MG)1 MW instalada pela CEMIG (CompanhiaEnergética de Minas Gerais);Mucuripe (CE) 2,4 MW instalada pela COELCE (CompanhiaEnergética do Ceará); recentemente foirepotencializada pela Wobben Windpower;Palmas (PR) 2,5 MW instalada pela COPEL (CompanhiaParanaense de Energia Elétrica);Taíba (CE) 5 MW instalada pela Wobben Windpower(empresa privada alemã);Prainha (CE) 10 MW instalada pela Wobben Windpower(empresa privada alemã); a primeirafazenda eólica do mundo construída sobresdunas;Bom Jardim da Serra(SC)600 Kw instalada pela Wobben Windpower(empresa privada alemã). Paradesenvolvimento de projetos no estado deSanta Catarina, foi criada a empresaParque Eólico de Santa Catarina Ltda;Olinda (PE) 225 kW instalada pelo Centro Brasileiro de EnergiaEólica (empresa privada);Macau (RN) 1,8 MW instalada pela PETROBRÁS.TOTAL23875 MW

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 25POSIÇÃO MUNDIAL (2005)--- País Potência(MW)1 Alemanha 166282 Espanha 82633 Estados Unidos 67524 Dinamarca 31185 Índia 29836 Itália 12657 Holanda 10788 Japão 9409 Inglaterra 89710 China 76411 Áustria 60712 Portugal 52332 Brasil 24O total mundial instalado de energia eólica é de 47.574 MW, um valorsuperior à potência de Itaipu, a maior usina hidroelétrica do mundo com12.000MW.

CONTROLE E GESTÃO DE ENERGIA 26A ENERGIA EÓLICA É CONSIDERADA A FONTE ALTERNATIVACOM MAIOR POTENCIAL DE CRESCIMENTO NO BRASIL.NO MUNDO• INVESTIMENTOS ATÉ 2020 – US$ 721 BILHÕES – 1.200 GW• CUSTO MÉDIO DE INVESTIMENTO:• 1999 – US$ 975/Kw• 2020 – US$ 556/Kw• POTÊNCIA TOTAL INSTALADA:• 1999 – 14 GW• 2020 – 1500 GW (21 anos, aumento de 107 vezes)• 1,7 MILHÕES DE EMPREGOS ATÉ 2020REDUÇÃO TOTAL DE 4.757 MILHÕES DE TONELADAS DE CO 2