Energia Eólica, Notas de estudo de Eletrotécnica

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Energia Eólica

Edemilson M

O que é

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.

Composição básica de um aerogerador

1 Fundação 2 Conexão com a rede elétrica 3 Torre 4 Escadaria de Acesso 5 Controle de orientação do vento 6 Nacela 7 Gerador 8 Anemômetro(medidor de velocidade) 9 Freio 10 Caixa de Câmbio 11 Pá rotatória 12 Controle de inclinação da pá 13 Cubo rotor

Rotores de eixo vertical Os rotores de eixo vertical são geralmente mais caros que os de eixo horizontal, pois o gerador não gira seguindo a direção do vento, apenas o rotor gira enquanto o gerador fica fixo, mas seu desempenho é inferior.

Tipos de rotores

O rotor do tipo Savonius é um dos mais simples, é movido principalmente pela força de arrasto do ar, sua maior eficiência se dá em ventos fracos e pode chegar a 20% . O rotor do tipo darrieus é constituído por 2 ou 3, funciona através de força de sustentação tendo assim uma eficiência melhor que a do rotor savonius, podendo chegar a 40% em ventos fortes.

Rotor eixo horizontal

Os rotores de eixo horizontal são os mais conhecidos e os mais utilizados pela sua maior eficiência, compensando o seu custo maior. Os rotores tripás são os mais utilizados para geração de energia elétrica em larga escala são utilizadas como fonte de energia renovável, são impulsionados apenas pela força de sustentação. Apesar dos rotores com 2 pás serem mais eficientes, são mais instáveis e propensos a turbulências, trazendo risco a sua estrutura, o que não acontece nos rotores de 3 pás que são muito mais estáveis, barateando seu custo e possibilitando a construção de aerogeradores de mais de 100 metros de altura.

Normas

IEC 61400-1: Requisitos de projeto ( Design requirements ) - Edição 3.0, (2005).É a principal norma sobre o assunto, define os requisitos de projeto para aerogeradores de grande porte. IEC 61400-2: Requisitos de projeto para turbinas eólicas de pequeno porte. É equivalente a norma parte 1, porém voltada para aerogeradores de pequeno porte, ou seja, com raio do rotor inferior a 8m e nível de tensão de geração inferior a 1.000V em corrente alternada, ou 1.500V em corrente contínua. IEC 61400-3: Requisitos de projeto para turbinas eólicas offshore Também é equivalente a norma parte 1, porém voltada para aerogeradores fabricados para serem instalados no mar. ISO 81400-4: Projeto e especificação de caixas de engrenagens (multiplicador de velocidade). Esta norma traz requisitos para projeto, fabricação e verificação de caixas de engrenagem com objetivo de garantir uma alta confiabilidade operacional.

Legislação

Na Constituição da República Federativa do Brasil de 1988, podemos encontrar os cimentos que fortalecem a ordenação político-regulatória em matéria energética que delimitam a concepção de Estado em relação à administração de alguns dos recursos energéticos da União, cuja utilização ou aproveitamento pode considera-se mais intensivo tradicionalmente, pelos mesmos poderia atribuir certo caráter estratégico. Dai que a Constituição atribui caráter diferencial e categoriza como bens da União no artigo 20º, entre outros o potencial hidráulico no Brasil, que tem o seu espaço próprio na Constituição quando proclama que “São bens da União… VIII - os potenciais de energia hidráulica.” Por parte, também estabelece este preceito legal um princípio de co-participação das instituições da União nos resultados da exploração destes recursos quando estabelece que: 1º - É assegurada, nos termos da lei, aos Estados, ao Distrito Federal e aos Municípios, bem como a órgãos da administração direta da União, participação no resultado da exploração de petróleo ou gás natural, de recursos hídricos para fins de geração de energia elétrica e de outros recursos minerais no respectivo território, plataforma continental, mar territorial ou zona econômica exclusiva, ou compensação financeira por essa exploração. A Constituição estabelece um regime de competências quanto à exploração e legislação com notável prevalência de potestades na esfera da União, quando reserva as seguintes faculdades no Art.21º: XII - explorar, diretamente ou mediante autorização, concessão ou permissão: b) os serviços e instalações de energia elétrica e o aproveitamento energético dos cursos de água, em articulação com os Estados onde se situam os potenciais hidroenergéticos;

Legislação

• § 4º - A superveniência de lei federal sobre normas gerais suspende a eficácia da lei estadual, no que lhe for contrário. Aos descrevermos alguns dispositivos constitucionais relacionados à energia e meio ambiente, observamos que carta magna contempla a fonte hídrica em suas linhas, prevalecendo à competência da União para legislar sobre a matéria. Porém, de forma avaliativa e sistemática podemos perceber que são consagrados 5 importantes princípios constitucionais identificando-os através da relação meio ambiente/atividade econômica, que podem ser aplicáveis ao desenvolvimento da energia eólica na matriz energética brasileira. O princípio constitucional do direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado:
• Ao remetermos ao conteúdo do Art. 170, CF/88 observamos claramente o princípio da defesa do meio ambiente refletindo na ordem econômica.
• Art. 170. A ordem econômica, fundada na valorização do trabalho humano e na livre iniciativa, tem por fim assegurar a todos existência digna, conforme os ditames da justiça social, observados os seguintes princípios:
• VI - defesa do meio ambiente, inclusive mediante tratamento diferenciado conforme o impacto ambiental dos produtos e serviços e de seus processos de elaboração e prestação;
• (Redação dada pela Emenda Constitucional nº 42, de 19.12.2003)

Exemplo de utilização

Geração de eletricidade, ou cataventos (e moinhos), para trabalhos mecânicos como bombeamento d’água ou trituração de grãos.

Vantagens e desvantagens

Vantagens da Energia Eólica É inesgotável; Não emite gases poluentes nem gera resíduos; Diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE). Vantagens para a comunidade Os parque eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações do terreno como a agricultura e a criação de gado; Criação de emprego; Geração de investimento em zonas desfavorecidas; Benefícios financeiros (proprietários).

Vantagens e desvantagens

Vantagens para o estado Reduz a elevada dependência energética do exterior; 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 setores da atividade económica; É uma das fontes mais baratas de energia podendo competir em termos de rentabilidade com as fontes de energia tradicionais. Vantagens para os promotores Requer escassa manutenção (semestral); Boa rentabilidade do investimento.