A Energia Eólica: um panorama geral sob a perspectiva brasileira

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A próxima etapa histórica que agregou valor à esta modalidade de geração de energia abrange o período dos choques do petróleo, com o primeiro tendo início em 1973. Com o encarecimento do petróleo (principal fonte energética do período), os Estados Unidos enxergou como prioridade a busca por fontes energéticas alternativas; surge então, em 1974, um programa com participação da NASA que visava desenvolver projetos de turbinas eólicas, objetivando escala comercial. Foi um programa pioneiro em pesquisa e desenvolvimento para muitas das tecnologias de turinas multi-megawatt em uso atualmente[1]. Contudo, após a dissipação dos efeitos do 1º e 2º choques do petróleo, as medidas tomadas por outros países levaram ao processo de decaimento e normalização dos preços internacionais do barril de petróleo já iniciado em 1986, fazendo com que muitos dos fabricantes de turbinas, de grande e pequeno porte, deixassem o negócio.

Internacionalmente, durante este mesmo período, desastres internacionais[2] – desencadeados pela tentativa de fugir dos combustíveis fósseis[3] como fonte energética – levaram à conscientização da comunidade mundial a respeito de potenciais impactos ambientais e à consequente busca por novas soluções para o fornecimento de energia elétrica. A energia eólica passa então a ser enxergada como uma forte candidata para penetração no mercado de energias renováveis.

A geração de energia eólica sofreu o seu último e maior estímulo no início do século XXI, com o aumento brusco e crescente dos preços de petróleo. Este fator, aliado à crescente conscientização a respeito do aquecimento global, levaram à forte expansão da geração eólica centralizada.

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Natureza da energia eólica

Ao se falar sobre todo o contexto da energia eólica, o primeiro assunto que deve ser mencionado é a origem da produção desta energia. A energia crua de que se trata é o vento, que é gerado pelo aquecimento não homogêneo da atmosfera, onde as massas de ar mais quentes sobem na atmosfera e geram zonas de baixa pressão junto à superfície da terra. Há locais no globo terrestre nos quais a ventania ocorre de forma constante, são os chamados ventos planetários, onde os mecanismos de produção estão sempre presentes na natureza.

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Processo de geração e tecnologia empregada

A energia mecânica do vento é transformada em energia elétrica por meio da rotação de lâminas aerodinâmicas, que por sua vez é ligada a uma turbina adaptada ao vento (em vez de vapor, no caso de usinas tradicionais; ou água, no caso de hidrelétricas). As turbinas podem ser conectadas à rede elétrica – sendo lançada ao Sistema Integrado Nacional (SIN) e distribuída para os demandantes – ou destinadas ao suprimento de eletricidade de comunidades ou sistemas isolados.

A turbina eólica para geração de energia elétrica é composta pelos seguintes subconjuntos: i) torre (um elemento de alto custo que sustenta o rotor e a nacele na altura adequada ao funcionamento da turbina eólica); ii) rotor (componente que efetua a transformação da energia cinética dos ventos em energia mecânica de rotação, transmitindo a rotação das pás para o gerador); iii) nacele (é um compartimento instalado no alto da torre e que abriga todo o mecanismo do gerador, o qual pode incluir: caixa multiplicadora, freios, embreagem, mancais, controle eletrônico, sistema hidráulico); iv) caixa de multiplicação (transmite a energia mecânica do eixo do rotor ao eixo do gerador); v) gerador (é o componente que tem função de converter a energia mecânica do eixo em energia elétrica); vi) mecanismos de controle (as turbinas eólicas são projetadas para fornecerem potência nominal de acordo com a velocidade do vento prevalecente, ou seja, a velocidade média nominal que ocorre com mais freqüência durante um determinado período); vii) anemômetro (mede a intensidade e a velocidade dos ventos, normalmente, de 10 em 10 minutos); viii) pás do rotor (captam o vento e convertem sua potência ao centro do rotor); e, ix) biruta (captam a direção do vento, que deve estar perpendicular à torre para se obter um maior rendimento).

Os parques eólicos podem empregar torres com portes e tecnologias diferentes, desta forma, as turbinas eólicas podem ser classificadas da seguinte forma: i) pequenas, com potência nominal menor que 500 kW; ii) médias, com potência nominal entre 500 kW e 1000 kW; e, iii) grandes, com potência nominal maior que 1 MW. Tais torres podem ser implantadas em terra ou mar (offshore), sendo atratívos os locais com maior regularidade do vento.

Nos últimos anos, a maior inovação tecnológica foi a da utilização de acionamento direto (sem multiplicador de velocidades), com geradores síncronos e novos sistemas de controle, que permitem o funcionamento das turbinas em velocidade variável, com qualquer tipo de gerador. A tecnologia atual oferece uma variedade de máquinas, segundo a aplicação ou local de instalação.

O desenvolvimento de tecnologias neste segmento contribuiu à evolução no mercado, permitindo a produção de turbinas de maior potência. Para exemplificar, em 1980 a turbina empregada tinha capacidade de 50kW utilizando pás de 15 metros de diâmetro; em 2003, a tecnologia já permitia a utilização de pás de 124 metros de diâmetro com capacidade de 5 MW.

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Implantação de um parque eólico

Para haver viabilidade de implantação de um novo parque eólico[4], cuja construção se completa em média de um ano e meio, existem condições que precisam ser atendidas e levadas em consideração, como, por exemplo, o agrupamento das instalações em parques eólicos para tornar rentável a produção. Algumas destas condições são abordadas nos topicos seguintes.

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Localidade

O aproveitamento da energia eólica pressupõe a existência de condições naturais específicas e favoráveis. A avaliação destas condições – ou do potencial eólico de determinada região – requer trabalhos sistemáticos de coleta e análise de dados sobre a velocidade e o regime dos ventos.

Com a finalidade a energia eólica ser considerada aproveitável do ponto de vista técnico, a usina eólica (ou parque eólico) deve ser implantada em um local em que a densidade da massa de ar