Energia Eólica
Marcio 2o. Colegial A, 1997
Alessandro
André
Ricardo
Isabelle
Kette Caroline
Mariana
Fernanda


Introdução
Este trabalho visa apresentar uma abordagem geral sobre energia eólica e suas características no Brasil e no mundo. Uma das primeiras formas de energia conhecida, o vento já era empregado para mover barcos à vela de pano em 3.500 a.C.. Em terra os primeiros moinhos de vento talvez tenham aparecidos na Pérsia por volta de 700 d.C. . As pás giravam horizontalmente e eram conectadas diretamente a pedras de moenda que trituravam grãos. A força do vento também é usada para irrigar terras áridas e drenar alagados, e ainda como fonte alternativa de energia para gerar eletricidade.
O VENTO E A ENERGIA EÓLICA

O vento é o ar em movimento devido ao aquecimento desigual da superfície da terra pelo sol. A terra e seu envelope de ar, a atmosfera, recebe mais calor solar próximo ao Equador do que nas regiões polares. Mesmo assim, as regiões equatoriais não ficam mais quentes a cada ano, nem as polares ficam mais frias. É o movimento do ar ao redor da terra que ameniza a temperatura extrema e produz ventos na superfície tão úteis para a geração de energia. Como todos os gases, o ar se expande ou aumenta de volume quando aquecido, e contrai e diminui de volume quando resfriado. Na atmosfera o ar quente é mais leve e menos denso do que o ar frio e se eleva a altas altitudes quando fortemente aquecido pelo sol. O ar aquecido próximo ao Equador fluirá para cima, e então, na direção dos pólos onde o ar próximo a superfície é mais frio. As regiões terrestres próximas aos pólos agora têm mais ar, pressionando-as, e o ar da superfície mais fria tende a desligar dessas áreas e movimentarem-se na direção do Equador. Muita energia está sendo constantemente transferidas do sol os ventos da terra, no entanto, apenas ventos das camadas atmosféricas mais baixas são acessíveis para a conversão de sua energia.
CIRCULAÇÃO DOS VENTOS LOCAIS

A força motora primária da brisa do mar é a diferença de temperatura entre a terra e o mar. Quando essa diferença é grande e diurna, podem ser esperadas brisas marinhas relativamente fortes durante as horas da tarde e no começo da noite. As brisas marinhas mais intensas são encontradas naquelas regiões subtropicais secas, ao longo da costa oeste de continentes onde haja um oceano frio. É precisamente nessas regiões que o vento predominante é geralmente fraco e a brisa marinha local é na verdade quase a única fonte de energia eólica por grande parte do ano. A topografia, ou características físicas do solo, podem influenciar fortemente as características do vento. As montanhas impedem a passagem uniforme dos ventos, o ar canalizado ao redor ou através das aberturas freqüentemente aumenta os ventos fortes locais, ideais para geradores de energia eólica.
CONVERÇÃO DE ENERGIA EÓLICA

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, cujo único combustível é o vento. 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, a dimensão do gerador e o rendimento de todo o sistema. As turbinas são, em princípio, instrumentos razoavelmente simples. O gerador é ligado através de um conjunto acionador a um rotor constituído de um cubo e duas ou três pás. O vento aciona o rotor que faz girar o gerador e produz eletricidade.
A FONTE EÓLICA

A quantidade de energia disponível no vento varia de acordo com as estações e as horas do dia. A topografia e a rugosidade do solo também tem grande influência na distribuição de freqüência de ocorrência de velocidade do vento 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.
TIPOS DE TURBINAS EÓLICAS

Turbinas eólicas de eixo horizontal: podem ser de uma, duas, três, quatro pás ou multipás. A de uma pá requer um contrapeso para eliminar a vibração. As de duas pás são mais usadas por serem fortes, simples e mais baratas do que as de três pás. As de três pás, no entanto, distribui as tensões melhor quando a máquina gira durante as mudanças de direção do vento. As multipás não são muito usadas, pois são menos eficientes.


Turbinas eólicas do eixo vertical: não são muito usadas, pois o aproveitamento do vento é menor. As mais comuns são três: SAVONIUS, DARRIEUS E MOLINETE.


A potência máxima extraída de uma turbina eólica é:
Pmax. = 16/27. 1/2 . P.a.v. < 0,593

Onde:
P = densidade do ar (tabelado)
A = área correspondente ao diâmetro da área varrida pelas pás
V= velocidade do vento
A potência máxima não ultrapassa 59,3% de eficiência. Este valor é também chamado de limite de BETZ e já foi provado cientificamente.
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 ENERGIA EÓLICA NO MUNDO

Exemplo de alguns aerogeradores construídos:

1890-1910 - Dinamarca - 23m de diâmetro - 3 pás - 200kw
1931 - Rússia - 30m de diâmetro - 3 pás - 100kw
1941 - Estados Unidos - 54m de diâmetro -2 pás - 1.250kw
1959 - Alemanha - 34m de diâmetro - 2 pás - 100kw
1978 - Estados Unidos (NASA) - 50m de diâmetro - 2 pás - 200kw
1979 - Boeng USA -100m
1980 - 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.
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.

Bibliografia.

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Araújo TS, Fontes alternativas de energia para a agricultura. Curso de especialização por tutoria à distância, 1985.
Stoner, Carol Hupping. A produção de sua própria energia I. - Manual prático de energias renováveis, 1976
Goldenberg, José. Energia no Brasil. São Paulo, 1976
Silva Júnior, César; Sasson, Sezar; Bedaque, Paulo Sérgio. Entendendo a natureza. O mundo em que vivemos. 1a ed., 1992.

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