6ª aula
12- Energias Renováveis Fontes Alternativas de
EnergiaENERGIA EÓLICA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Profª Drª Maria de Fátima Ribeiro Raia - 2012
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• geração por meio de fontes alternativas de energia
• as fontes alternativas de energia: eólica, solar, biomassa, dos oceanos, e
pequenas centrais hidrelétricas (PCHs), são caracterizadas por
apresentarem impactos ambientais bem menores que as que utilizam
combustíveis fósseis;
• o desenvolvimento tecnológico dos últimos 30 anos, tem levado a uma
redução visível do custo da energia obtida por estas fontes;
• em alguns casos o kWh já apresenta preços competitivos, como é o caso
da energia eólica;
• podendo num futuro próximo tornarem-se competitivas.
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ENERGIA EÓLICA
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Principais marcos do desenvolvimento da Energia Eólica no Século XX
Fonte: Dutra, 2001
5Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012
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TOP 10 MUNDIAL EM ENERGIA EÓLICA
• China: 62,7 GW – 26,3%
• Estados Unidos: 46,9 GW – 19,7%
• Alemanha: 29 GW – 12,2%
• Espanha: 21,6 GW – 9,1%
• Índia: 16 GW – 6,7%
• França: 6,8 GW – 2,9%
• Itália: 6,7 GW – 2,8%
• Reino Unido: 6,5 GW – 2,7%
• Canadá: 5,2 GW – 2,2%
• Portugal: 4 GW – 1,7%
• Resto do Mundo: 33 GW – 13,6%
• Brasil: 1,51 GW - 0,63%
Fonte: Global Wind Energy Council, 2012
Em 15 anos a capacidade eólica
mundial passou de 6,1 GW para
238,4 GW (cerca de 17
hidrelétricas de Itaipu). Mesmo
com a crise econômica, o setor
cresceu 21% em 2011.
Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012
7Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012
18 GW
6,8 GW
2,1 GW
1 GW
3 GW
1,3 GW
1,2 GW
0,95 GW0,83 GW
Brasil – 0,587 GW
América Latina1,2 GW
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Impactos ambientais na geração eólica
• impacto visual
• para os moradores locais: pois cria uma grande modificação da paisagem;
• o efeito de sombras em movimento.
• impacto sonoro
• o vento que bate nas pás produz um ruído constante de 43dB;
• as moradias devem estar a uma distância de no mínimo 200 m;
• interferências eletromagnéticas
• os aerogeradores, podem, em alguns casos, refletir ondas
eletromagnéticas;
• podem interferir e perturbar:
• sistemas de telecomunicações;
• sistemas de retransmissão.
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• impacto sobre as aves e morcegos locais
• principalmente pelo choque destas com as pás.
• modificação da rota dos pássaros, ex:
• parques da Inglaterra;
• parque eólico de Tarifa no sul da Espanha
• localização inadequada
• área de proteção ambiental
• rota migratório de aves, ex. ave de rapina.
• antigos parques dos EUA
• segurança
• os sistemas eólicos são os mais seguras;
• raros casos de pessoas feridas por pedaços de pás partidas.
• utilização do terreno – pode ser compartilhado pela pecuária e agricultura e os
aerogerados devem estar separados uns dos outros por 5 vezes o seu diâmetro,
para evitar a interferência dos fluxos de ar de cada um nos outros.
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“há um efeito ótico chamado motion smear que causa o
desaparecimento das turbinas em rotação da visão das aves ao
se aproximarem a uma certa distância inversamente
proporcional à velocidade de rotação, principalmente nas
pontas das pás, onde a velocidade é consideravelmente maior.
Para reduzir esse efeito, foram testados diferentes modos de
pintura das pás, obtendo bons resultados em laboratório com o
padrão de pintura de uma pá toda de preto e duas pás não
pintadas.”
Fonte: BARRIOS JAQUE, 1995 apud LOWTHER, 2000
CURIOSIDADE
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• impactos indiretos das indústrias dos componentes dos parques;
• estudos recentes mostram que os parques eólicos aumentam a temperatura
local, provocado pelos aerogeradores que liberam ar quente ao nível do solo.
Continuação dos Impactos ambientais na geração eólica
Principais Desvantagens da energia eólica
• além dos impactos ambientais;
• a intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a
eletricidade é necessária, tornando difícil a integração no sistema
interligado;
• e outras a completar...
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Vantagens para a sociedade em geral
• é inesgotável;
• não emite gases poluentes nem gera resíduos;
• diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE).
Vantagens para as comunidades onde se inserem os Parques Eólicos
• 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).
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Vantagens para o estado
• reduz a elevada dependência energética do exterior, em combustíveis fósseis;
• poupança devido à menor aquisição de direitos de emissão de CO2 por
cumprir o protocolo de Quioto (créditos de carbono)
• possível contribuição de cota de GEE para outros setores da atividade
econômica;
• é uma das fontes mais baratas de energia podendo competir em termos de
rentabilidade com as fontes de energia tradicionais;
• complementariedade energética à geração hídrica.
Vantagens para os promotores
• os aerogeradores não necessitam de abastecimento de combustível e
requerem pouca manutenção;
• excelente rentabilidade do investimento. Em menos de seis meses, o
aerogerador recupera a energia gasta com o seu fabrico, instalação e
manutenção.
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RESUMINDO
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Um estudo realizado pela Associação Brasileira de Energia Eólica com base em
usinas implantadas entre 2007 e 2010 comprova a característica da
complementariedade entre usinas eólicas e fontes hídricas (UHEs e PCHs).
OBS: e também sul do Brasil.
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Partes de um aerogerador padrão
com caixa multiplicadora
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Gerador Multipolos – sem caixa multiplicadora - Enercon
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Indústrias no Brasil de aerogeradores, pás e torres
Wobben Wind Power/ Enercon (Brasil e Alemanhã)
• Sorocaba, SP – aerogeradores, pás, torres de aço
• Pecém, CE – pás
• Parazinho, RN – torres de concreto
• Gravataí, RS – torres de concreto
• Impsa (Argentina) – 1ª Porto de Suape, Recife, PE;
2ª em andamento o estudo do local.
• GE (americana) – em instalação na Bahia - aerogeradores
• Fuhrlaender (alemã) - em obras - Complexo Industrial do Porto de
Pecém, CE – previsão fev/2013 – 200 empregos diretos
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Continuação indústrias no Brasil.
• Gamesa (espanhola) – Camaçari, BA - aerogeradores
• Alstom (francesa) – Camaçari, BA - aerogeradores
• Vestas (dinamarquesa) – em construção em Fortaleza, CE - naceles
• Fuhrlaender (alemã) - em obras - Complexo Industrial do Porto de
Pecém, CE – previsão fev/2013 –aerogeradores – 200 empregos diretos
• Siemens (alemã) – em estudo, dependerá demanda contratada nos
próximos leilões de energia - aerogeradores
• Suzlon (indiana) – em estudo no Ceará – aerogeradores
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Aerogeradores fabricados no Brasil pela Wobben Wind Power em Sorocaba/SP
900 kW800 kW
2300 kW2000 kW
a 3000 kW
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Materiais que são feitas as pás do aerogerador:
• fibra de vidro (podem ser reforçadas com epoxi e/ou madeira)
• oferecem boa resistência ao impacto;
• resistência à fadiga;
• custos competitivos para as pás;
• usadas nos aerogeradores dos parques da Califórnia, etc.
• aço:
• custos relativamente baixo em alguns países;
• as pás tendem a ser pesadas:
• acarreta aumento de peso e custo de toda a estrutura;
• necessitam de proteção contra corrosão.
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• madeira (fibra de madeira forma uma material composto:
• evoluiu ao longo do tempo para suportar a fadiga;
• usadas em todo mundo para aerogeradores pequenos de até 10 m
de diâmetro;
• deve-se cuidar para evitar variações do teor de umidade interna
• podendo causar alterações nas propriedades mecânicas;
• e também alterações na dimensão.
• podendo causar rompimento na estrutura.
• o baixo peso é uma vantagem;
• estaiada com aço.
• fibra de aramida (Kevlar (marca registrada Du Pont)
• fibra de aramida (composto orgânico de poliamida)
• alto custo para aerogeradores economicamente mais competitivos.
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• fibra de carbono:
• alto módulo de elasticidade;
• baixo coeficiente de dilatação térmica;
• alta condutividade térmica;
• baixa resistência ao impacto.
• fibras metálicas;
• fibras de boro (ferro, aço inoxidável, níquel, cobalto,
cobre, alumínio, ouro e prata);
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Evolução dos aerogeradores desde 1985 até 2010
Fonte: baseado em DEWI, 2005
diam. 126 m
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O maior aerogerador do mundo - 7 MW - ENERCON 126 m de diâmetro – Emden, Alemanhã - onshore (terrestre)
energia para 5000 casas com 4 pessoas
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6 MW Enercon – 112 m de diâmetro – 54 m de raio
outra pá de aerogerador superior a 100 m
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MATERIAL DAS TORRES DOS AEROGERADORES
• aço:
• treliçada;
• tubulares.
• concreto armado:
• tubulares.
A seleção da torre depende de:
• tipo do aerogerador;• classes de vento;• altura para otimização da produção.
Para aerogeradores de menor porte é possível a utilização de torres de madeira sobre um poste de eucalipto estaiada com aço.
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CUSTOS no Brasil:
Custo de instalação
• equivale ao de uma pequena central hidrelétrica de capacidade semelhante ou de uma térmica a gás;
• US$ 200 a US$ 2000 por kW instalado
Custo de geração (fevereiro de 2012)
• equivale hoje no Brasil aos custos médios de outras fontes como térmicas a gás;• R$ 105,00 por MWh;• 2º mais barata no Brasil.
A energia eólica é cada vez mais competitiva se comparada às fontes convencionais.
custo de geração da energia hidraulica: entre R$ 80,00 e R$ 90,00 por MWh.
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NORMAS:
NBR-IEC 61400-1 – requisitos de projetos de aerogeradores;
NBR-IEC 61400-21 – requisitos de qualidade de energia de aerogeradores conectados à rede;
NBR-IEC 61400-12-1 - medições do desempenho de potência de aerogeradores;
e outras ainda não traduzidas, por ex. IEC 61400-2 requerimentos para projetos de pequenos aerogeradores, etc.
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Geração de empregos:
• já existem cerca de 10 mil empregos entre fabricantes, fornecedores diversos e
prestadores de serviços no setor eólico.
• para cada MW instalado criam-se, geralmente, 10 empregos no setor eólico de um
país.
A energia eólica promove o desenvolvimento sustentável?
• por ser limpa e renovável;
• gerar uma quantidade de energia ao longo de 20 anos (que é o mínimo de vida útil
de uma usina);
• milhares de vezes superior a energia que foi gasta na fabricação dos aerogeradores,
na construção e na manutenção das usinas.
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a eficiência média de um aerogerador no Brasil?
o fator de capacidade média das usinas eólicas no Brasil é acima de 40%.
Fonte: Wobben/Windpower/Enercon, 2012