ENERGIA EÓLICA - A ENERGIA DOS VENTOS
A energia eólica é a energia cinética do deslocamentos de massas de ar, gerados pelas diferenças de temperatura na superfície do planeta. Resultado da associação da radiação solar incidente no planeta com o movimento de rotação da terra, fenômenos naturais que se repetem. Por isso é considerada energia renovável.
Tudo indica que as primeiras utilizações de energia eólica deram-se com as embarcações, algumas publicações mencionam vestígios de sua existência já por volta de 4.000 a.C., recentemente testemunhado por um barco encontrado num túmulo sumeriano da época, no qual havia também remos auxiliares.
Por volta de 1.000 a.C. os fenícios, pioneiros na navegação comercial, se utilizavam de barcos movidos exclusivamente a força dos ventos. Ao longo dos anos vários tipos de embarcações a vela foram desenvolvidos, com grande destaque para as Caravelas - surgidas na Europa no século XIII e que tiveram papel destacado nas Grandes Descobertas Marítimas.
As embarcações a vela dominaram os mares durante séculos, até que o surgimento do navio a vapor, em 1807 veio dividir este domínio, mas pelo fato de exigir menores despesas em contrapartida a menor regularidade oferecida no tempo dos trajetos, o veleiro conseguiu manter o páreo por um bom tempo, só vindo a perder a concorrência no início do século XX, quando foi praticamente abandonado em favor do vapor. Atualmente os maiores usos das embarcações a vela são no esporte e lazer.
O SURGIMENTO DOS MOINHOS DE VENTO
Parece ser difícil afirmar com segurança a época em que surgiram os primeiros moinhos de vento, há indicações sobre tais motores primários já no século X. Este assunto é bem dessertado no livro " Uma História das Invenções Mecânicas" de Abbot Payson Usher, editado pela primeira vez em 1929 e reproduzido no Brasil pela editora Papirus Ciência, o livro cita relato de geógrafos descrevendo moinhos de ventos usados no Oriente Médio para bombeamento d´agua. O mesmo aponta ainda referências diversas como historias e crônicas - mas, neste caso, considerando sua veracidade incerta - que mencionam o uso dos moinhos de vento já em 340 d.C.
Na Holanda, onde os moinhos de vento eram usados desde o século XV para drenarem as terras na formação dos pôlderes, a invenção dos moinhos de cúpula giratória, que permitia posicionar o eixo das pás em função da direção dos ventos, é registrada como um grande incremento de capacidade destes, e grande progresso nos sistemas de dessecamento.
PRINCIPAIS TIPOS DE TURBINAS EÓLICAS NA ATUALIDADE
Os aerogeradores são projetados para uma determinada faixa de variação da velocidade do vento, geralmente entre 4 a 30 m/s. Acima desta faixa, os componentes como gerador, pás, passam a atuar com sobrecarga. Abaixo da faixa não é viável gerar energia. Desta forma é necessário um sistema que bloqueie o aerogerador nas extremidades desta faixa.
Assim resumindo só podemos fisicamente falando retirar no máximo 45% da potência contida no vento, mas, além disso temos de considerar algumas perdas pois nenhum Aerogerador retira 100% de potência dos 45% que nos é permitido pela física; então temos abater outras perdas como:
Aerodinâmicas
Elétricas
Resistivas
Qualidade do vento
Quanto à qualidade do vento, o nosso Mapa Eólico Nacional tem algumas limitações que introduz mais outra perda, pois a precisão dele é de 1km² por 1km² e a altura mínima é de 50mt, assim como instalamos os aerogeradores com 12 mt de altura precisamos também reduzir a média de vento apresentada no Mapa Eólico ( instalações de pequenas turbinas a 50mt é economicamente inviável ) .
Portanto de forma prática uma Turbina Eólica modelo Gerar246 de 1000W nos fornecerá de forma contínua no máximo 25% de sua potência nominal, ou seja, 250W. Com este dado podemos então multiplicar 250W pelas 720 horas do mês para chegarmos a 180 kWh/mês que é a produção estimada mensal deste Aerogerador de 1000W em locais com média de vento anual acima de 6m/s. O mesmo cálculo se aplica para os modelos Notus e Verne.A Geração de energia é feita através da captação da energia do vento, esta energia não é armazenada em baterias ela é gerada direto para o relógio da concessionária de energia.
As turbinas de última geração têm uma capacidade de produção de energia de 1.6-2 MW, encontrando-se em fase de teste turbinas de 5 MW.
A velocidade mínima do vento necessária para entrarem em funcionamento ronda os 10-15Km/h e a velocidade de cruzeiro é de 50-60 Km/h. Em caso de tempestade as pás e o rotor são automáticamente travados quando a velocidade de vento for superior a 90 Km/h. Uma vez travado, o aerogerador pode suportar velocidades de 200Km/h sem sofrer danos. Possuem ainda protecção contra raios e microprocessadores que permitem o ajuste continuado do ângulo das pás às condições de vento dominantes e a manutenção de um output de corrente eléctrica uniforme, condição esta muito importante quando se encontram ligados à rede de distribuição eléctrica.
Existem também sistemas híbridos de média dimensão, onde se combinam os aerogeradores eólicos com sistemas fotovoltaicos, diesel ou hídricos, podendo ou não possuir sistema de armazenamento de energia. São apenas usados para pequenas redes ou para aplicações especiais tais como bombagem de água, carga de baterias, dessalinização, etc. A sua capacidade ronda os 10-200 kW.
Os sistemas eólicos isolados, com gamas de potência entre 25W e 150W, são dos mais bem sucedidos comercialmente, sendo usados para carga de baterias (utilizados no Reino Unido pela Marinha e caravanas e na China pelas populações semi-nómadas da região da Mongólia), bombagem de água, aquecimento, etc.
Por último, os sistemas mecânicos para bombagem de água são ainda, numericamente, dos mais representativos, com cerca de 2 milhões de unidades dispersas por todo o mundo, sendo os mercados principais o dos EUA, Argentina, África e Nova Zelândia. Encontram-se em fase de desenvolvimento sistemas de melhor performance para a sua substituição.
A energia eólica é a energia cinética do deslocamentos de massas de ar, gerados pelas diferenças de temperatura na superfície do planeta. Resultado da associação da radiação solar incidente no planeta com o movimento de rotação da terra, fenômenos naturais que se repetem. Por isso é considerada energia renovável.
Tudo indica que as primeiras utilizações de energia eólica deram-se com as embarcações, algumas publicações mencionam vestígios de sua existência já por volta de 4.000 a.C., recentemente testemunhado por um barco encontrado num túmulo sumeriano da época, no qual havia também remos auxiliares.
Por volta de 1.000 a.C. os fenícios, pioneiros na navegação comercial, se utilizavam de barcos movidos exclusivamente a força dos ventos. Ao longo dos anos vários tipos de embarcações a vela foram desenvolvidos, com grande destaque para as Caravelas - surgidas na Europa no século XIII e que tiveram papel destacado nas Grandes Descobertas Marítimas.
As embarcações a vela dominaram os mares durante séculos, até que o surgimento do navio a vapor, em 1807 veio dividir este domínio, mas pelo fato de exigir menores despesas em contrapartida a menor regularidade oferecida no tempo dos trajetos, o veleiro conseguiu manter o páreo por um bom tempo, só vindo a perder a concorrência no início do século XX, quando foi praticamente abandonado em favor do vapor. Atualmente os maiores usos das embarcações a vela são no esporte e lazer.
O SURGIMENTO DOS MOINHOS DE VENTO
Parece ser difícil afirmar com segurança a época em que surgiram os primeiros moinhos de vento, há indicações sobre tais motores primários já no século X. Este assunto é bem dessertado no livro " Uma História das Invenções Mecânicas" de Abbot Payson Usher, editado pela primeira vez em 1929 e reproduzido no Brasil pela editora Papirus Ciência, o livro cita relato de geógrafos descrevendo moinhos de ventos usados no Oriente Médio para bombeamento d´agua. O mesmo aponta ainda referências diversas como historias e crônicas - mas, neste caso, considerando sua veracidade incerta - que mencionam o uso dos moinhos de vento já em 340 d.C.
Na Holanda, onde os moinhos de vento eram usados desde o século XV para drenarem as terras na formação dos pôlderes, a invenção dos moinhos de cúpula giratória, que permitia posicionar o eixo das pás em função da direção dos ventos, é registrada como um grande incremento de capacidade destes, e grande progresso nos sistemas de dessecamento.
PRINCIPAIS TIPOS DE TURBINAS EÓLICAS NA ATUALIDADE
Os aerogeradores são projetados para uma determinada faixa de variação da velocidade do vento, geralmente entre 4 a 30 m/s. Acima desta faixa, os componentes como gerador, pás, passam a atuar com sobrecarga. Abaixo da faixa não é viável gerar energia. Desta forma é necessário um sistema que bloqueie o aerogerador nas extremidades desta faixa.
Assim resumindo só podemos fisicamente falando retirar no máximo 45% da potência contida no vento, mas, além disso temos de considerar algumas perdas pois nenhum Aerogerador retira 100% de potência dos 45% que nos é permitido pela física; então temos abater outras perdas como:
Aerodinâmicas
Elétricas
Resistivas
Qualidade do vento
Quanto à qualidade do vento, o nosso Mapa Eólico Nacional tem algumas limitações que introduz mais outra perda, pois a precisão dele é de 1km² por 1km² e a altura mínima é de 50mt, assim como instalamos os aerogeradores com 12 mt de altura precisamos também reduzir a média de vento apresentada no Mapa Eólico ( instalações de pequenas turbinas a 50mt é economicamente inviável ) .
Portanto de forma prática uma Turbina Eólica modelo Gerar246 de 1000W nos fornecerá de forma contínua no máximo 25% de sua potência nominal, ou seja, 250W. Com este dado podemos então multiplicar 250W pelas 720 horas do mês para chegarmos a 180 kWh/mês que é a produção estimada mensal deste Aerogerador de 1000W em locais com média de vento anual acima de 6m/s. O mesmo cálculo se aplica para os modelos Notus e Verne.A Geração de energia é feita através da captação da energia do vento, esta energia não é armazenada em baterias ela é gerada direto para o relógio da concessionária de energia.
As turbinas de última geração têm uma capacidade de produção de energia de 1.6-2 MW, encontrando-se em fase de teste turbinas de 5 MW.
A velocidade mínima do vento necessária para entrarem em funcionamento ronda os 10-15Km/h e a velocidade de cruzeiro é de 50-60 Km/h. Em caso de tempestade as pás e o rotor são automáticamente travados quando a velocidade de vento for superior a 90 Km/h. Uma vez travado, o aerogerador pode suportar velocidades de 200Km/h sem sofrer danos. Possuem ainda protecção contra raios e microprocessadores que permitem o ajuste continuado do ângulo das pás às condições de vento dominantes e a manutenção de um output de corrente eléctrica uniforme, condição esta muito importante quando se encontram ligados à rede de distribuição eléctrica.
Existem também sistemas híbridos de média dimensão, onde se combinam os aerogeradores eólicos com sistemas fotovoltaicos, diesel ou hídricos, podendo ou não possuir sistema de armazenamento de energia. São apenas usados para pequenas redes ou para aplicações especiais tais como bombagem de água, carga de baterias, dessalinização, etc. A sua capacidade ronda os 10-200 kW.
Os sistemas eólicos isolados, com gamas de potência entre 25W e 150W, são dos mais bem sucedidos comercialmente, sendo usados para carga de baterias (utilizados no Reino Unido pela Marinha e caravanas e na China pelas populações semi-nómadas da região da Mongólia), bombagem de água, aquecimento, etc.
Por último, os sistemas mecânicos para bombagem de água são ainda, numericamente, dos mais representativos, com cerca de 2 milhões de unidades dispersas por todo o mundo, sendo os mercados principais o dos EUA, Argentina, África e Nova Zelândia. Encontram-se em fase de desenvolvimento sistemas de melhor performance para a sua substituição.
A ENERGIA EÓLICA NO BRASIL
A ilha de Fernando de Noronha é um dos locais onde não só os aspectos econômicos (alto custo da geração através do diesel) como também os de natureza ecológica contribuem positivamente para a geração de energia a partir do vento.
A turbina em funcionamento desde julho de 1992, tem potência nominal de 75Kw, diâmetro do rotor de 17m (3 pás) e uma torre de 23 m de altura.
O projeto do sistema híbrido eólico/diesel da ilha de Fernando de Noronha foi desenvolvido pelo Grupo de Energia Eólica da UFPE e FOLKECENTER (Dinamarca) visando proporcionar uma economia de diesel na ordem de 70.000 litros anuais.
A turbina em funcionamento desde julho de 1992, tem potência nominal de 75Kw, diâmetro do rotor de 17m (3 pás) e uma torre de 23 m de altura.
O projeto do sistema híbrido eólico/diesel da ilha de Fernando de Noronha foi desenvolvido pelo Grupo de Energia Eólica da UFPE e FOLKECENTER (Dinamarca) visando proporcionar uma economia de diesel na ordem de 70.000 litros anuais.
A ENERGIA EÓLICA NO MUNDO
Exemplo de alguns aerogeradores construídos:1890-1910 - Dinamarca - 23m de diâmetro - 3 pás - 200kw1931 - Rússia - 30m de diâmetro - 3 pás - 100kw1941 - Estados Unidos - 54m de diâmetro -2 pás - 1.250kw1959 - Alemanha - 34m de diâmetro - 2 pás - 100kw1978 - Estados Unidos (NASA) - 50m de diâmetro - 2 pás - 200kw1979 - Boeng USA -100m1980 - Growian (Alemanha) - 100m de diâmetro - 3mv
A FORÇA DO VENTO
Moenda de milho:
Como a maioria dos moinhos europeus possui pás verticais, elas giram à medida que parte do movimento horizontal do vento é transformada em movimento de rotação das pás. Este movimento é transferido por engrenagens e polias para uma pedra de moenda, que tritura os grãos. Para aproveitar ao máximo a energia do vento, a cobertura do moinho gira automaticamente para ficar de frente para o vento toda vez que ele muda de direção.Barcos à vela:
A maioria dos barcos à vela modernos, têm velas tri6angulares que podem ser manobradas para captar o máximo da energia do vento. Os barcos egípcios, de cerca de 1300 a .c., usavam velas quadradas que só podiam aproveitar com eficácia a energia do vento quando este vinha por trás. Por volta de 200 a .c., os navios do mediterrâneo usavam velas que podiam ser manobradas, aproveitando a energia do vento mesmo quando ele não soprava por trás delas.
A força do vento é de grande importância em lugares sujeitos a inundações, como a Holanda, onde tem sido usada para drenar a terra.
A maioria dos barcos à vela modernos, têm velas tri6angulares que podem ser manobradas para captar o máximo da energia do vento. Os barcos egípcios, de cerca de 1300 a .c., usavam velas quadradas que só podiam aproveitar com eficácia a energia do vento quando este vinha por trás. Por volta de 200 a .c., os navios do mediterrâneo usavam velas que podiam ser manobradas, aproveitando a energia do vento mesmo quando ele não soprava por trás delas.
A força do vento é de grande importância em lugares sujeitos a inundações, como a Holanda, onde tem sido usada para drenar a terra.
CONCLUSÃO
Concluímos nesse trabalho, que o vento constitui uma imensa fonte de energia natural à partir da qual é possível produzir grandes quantidades de energia elétrica. Além de ser uma fonte de energia inesgotável, a energia eólica está longe de ser causadora de problemas ambientais.
O interesse pela energia eólica aumentou nos últimos anos, principalmente depois do disparo do preço do petróleo.
O custo de geradores eólicos tem um preço elevado, mas o vento é uma fonte inesgotável enquanto o petróleo não. Em um país subdesenvolvido como o Brasil, onde quem governa são os empresários, não há o interesse de gastar dinheiro em uma nova fonte de energia, eles preferem continuar usando o petróleo. Considerando o grande potencial eólico de várias regiões do Brasil, seria possível produzir eletricidade à partir do vento a um custo de geração inferior a U$50/mkw.
Existem, atualmente mais de 20.000 turbinas eólicas em operação no mundo, produzindo mais de 2 bilhões de kwh anualmente.
O interesse pela energia eólica aumentou nos últimos anos, principalmente depois do disparo do preço do petróleo.
O custo de geradores eólicos tem um preço elevado, mas o vento é uma fonte inesgotável enquanto o petróleo não. Em um país subdesenvolvido como o Brasil, onde quem governa são os empresários, não há o interesse de gastar dinheiro em uma nova fonte de energia, eles preferem continuar usando o petróleo. Considerando o grande potencial eólico de várias regiões do Brasil, seria possível produzir eletricidade à partir do vento a um custo de geração inferior a U$50/mkw.
Existem, atualmente mais de 20.000 turbinas eólicas em operação no mundo, produzindo mais de 2 bilhões de kwh anualmente.
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