domingo, 21 de outubro de 2012

A ENERGIA EÓLICA COMO ENERGIA ELÉTRICA ALTERNATIVA



COLÉGIO ESTADUAL MONTE ALVERNE
PROJETO LEITURA: ´´  UM NOVO OLHAR... ´´
XII SEMINÁRIO



A ENERGIA EÓLICA COMO ENERGIA ELÉTRICA ALTERNATIVA




Bruna Cristine Christmann
Daiane dos Santos
Tatiani Cristine Gass
8ªA/ Ensino Fundamental
Orientadoras: Núria Meurer e Márcia H.H. Rabuske



Monte Alverne, outubro de 2012


SUMÁRIO





INTRODUÇÃO

            A energia eólica é a energia produzida pelo vento, captada com a ajuda de aerogeradores e que pode ser aproveitada diretamente ou ser transformada em outros tipos de energia, como, por exemplo, a energia elétrica. Ela é uma alternativa às energias que utilizam combustíveis fósseis, além de ser uma fonte renovável, ou seja, não se esgota.

Objetivo geral
Construir um experimento demonstrando como podemos obter energia elétrica através do vento e como ela chega às residências, tendo como fonte de eletricidade a energia eólica.

Objetivos específicos
#  Pesquisar o que é a energia eólica e como se obtém a mesma;
# Entender como ela é armazenada;
# Analisar as vantagens e as desvantagens da energia gerada a partir dos ventos;
# Saber um pouco mais sobre o Parque Eólico de Osório - RS
# Construir um experimento mostrando como a energia eólica é transformada em elétrica, fazendo, com que ascendam lâmpadas; e,
# Realizar uma entrevista com alunos do ensino médio do Colégio Estadual Monte Alverne e uma com um profissional da aérea da física.
           
Justificativa
            Decidimos estudar sobre este assunto, pois temos interesse em descobrir como se pode obter energia elétrica através do vento, além de querermos informar às pessoas que existem formas mais sustentáveis de energia, que mesmo um pouco mais caras trazem muitos benefícios.
 

1. Referencial teórico

1.1. História

            Conforme o site http://pedesenvolvimento.com/2009/07/15/historia-da-energia-eolica-e-suas-utilizacoes/, o primeiro registro histórico da utilização da energia eólica para bombeamento de água e moagem de grãos através de cata-ventos é proveniente da Pérsia , por volta de 200A.c.  Acredita-se, todavia, que antes da invenção dos cata-ventos na Pérsia, a China (por volta de 2000A.c.) e o Império Babilônico (por volta de 1700A.c.) já utilizavam cata-ventos rústicos para a irrigação.
            A introdução dos cata-ventos na Europa deu-se, principalmente, no retorno das Cruzadas há 900 anos. Os cata-ventos foram largamente utilizados e seu desenvolvimento bem documentado. As maquinas primitivas persistiram até o sec. XII, quando começaram a ser utilizados moinhos de eixo horizontal na Inglaterra, França e Holanda, entre outros países.
            Além do bombeamento de água, os moinhos de vento na Holanda tiveram uma grande variedade de aplicações. O primeiro moinho de vento utilizado para a produção de óleos vegetais foi construído em 1586. Com o surgimento da imprensa e o rápido crescimento da demanda pelo papel, foi construído em 1586, o primeiro moinho de vento para a fabricação de papel.
            Ao final do séc. XVI surgiram moinhos de vento para acionar cerrarias para processar madeiras provenientes do Mar Báltico. Em meados do séc. XIX aproximadamente 9.000 moinhos de vento existiam em pleno funcionamento na Holanda, cerca de 3000 na Bélgica, 10000 na Inglaterra e cerca de 650 na França.
            A utilização de cata-ventos de múltiplas pás destinados ao bombeamento de água desenvolveu-se de forma efetiva, em diversos países, principalmente nas áreas rurais. Acredita-se que desde a segunda metade do séc. XX mais de seis milhões de cata-ventos já teriam sido fabricados e instalados somente nos Estados Unidos.

            O inicio da adaptação dos cata-ventos para a geração de energia elétrica teve início  no final do séc. XIX. Em 1888, Charles F. Bruch, um industrial voltado para a eletrização em campo, ergueu na cidade de Cleveland, Ohio, o primeiro cata-vento voltado para a geração da energia elétrica. Tratava-se de um cata-vento que fornecia 12KW em corrente contínua para carregamento de baterias as quais eram destinadas, sobretudo,  para o fornecimento de energia para 350 lâmpadas incandescentes.  Bruch utilizou-se da configuração de um moinho para construir o seu invento. A roda principal com 144 pás tinha 17 m de diâmetro em uma torre de 18m de altura. Todo o sistema era sustentado por um tubo metálico central de 36cm de diâmetro que possibilitava o giro de todo o sistema acompanhando, assim, o vento predominante. Este sistema esteve em operação por 20 anos sendo desativado em 1908. Sem dúvida o cata-vento de Bruch foi um marco na utilização dos cata-ventos para a geração de energia elétrica. Um dos primeiros passos para o desenvolvimento de turbinas eólicas de grande porte para aplicações elétricas foi dado na Rússia em 1931. O aerogerador Balaclava (assim chamado) era um modelo avançado de 100KW conectado, por uma linha de transmissão de 6,3 KW de 30 km a uma usina termelétrica de 20 MW. Essa foi a primeira tentativa bem sucedida de se conectar um aerogerador de corrente alternada com uma usina termelétrica. A energia medida foi de 280.000KW/ano. Após o desenvolvimento deste modelo foram projetados outros ambiciosos modelos de 1MW E 5MW.
             A Segunda Guerra Mundial contribuiu para o desenvolvimento de aerogeradores de médio e grande porte uma vez que os países em geral empenhavam grandes esforços no sentido de economizar combustíveis fósseis. Os Estados Unidos desenvolveram um projeto de construção do maior aerogerador até então projetado. Tratava-se do aerogerador Smith-Putman cujo modelo apresentava 53.3m de altura e duas pás de aço com 16 toneladas. Na geração elétrica foi utilizado um gerador síncrono de 1250KW com rotação constante de 28rpm, que funcionava em corrente alternada, conectado diretamente a rede elétrica local. Esse aerogerador iniciou seu funcionamento em 10 de outubro de 1941, em uma colina de Vermont chamada Grandpa’s Knob. Em março de 1945, após quatro anos de operação intermitente, uma das suas pás (que eram metálicas) quebrou-se por fadiga.
            Durante o período entre 1955 e 1968 a Alemanha construiu e operou um aerogerador com o maior numero de inovações tecnológicas na época. Os modelos tecnológicos desse modelo persistem até hoje na concepção dos modelos atuais mostrando o seu sucesso na operação. Tratava-se de um aerogerador de 34m de diâmetros, operando com potência de 100KW, a ventos de 8m/s. operou por mais de 4000h entre 1957 e 1968. As pás, por serem feitas de materiais compostos, aliviaram os esforços em rolamentos diminuindo assim os problemas de fadiga.

1.2. Definição

            De acordo com o site WWW.slideshare.net/pedropeixoto76/energia-elica a energia eólica é a energia produzida pelo vento, captada com a ajuda de aerogeradores e que pode ser aproveitada diretamente ou ser transformada em outros tipos de energia, como, por exemplo, a energia elétrica.
            Esta forma de energia é uma alternativa às energias que utilizam combustíveis fósseis como, por exemplo, o carvão e o petróleo. A energia eólica é hoje considerada uma das mais promissoras fontes naturais, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota. Atualmente ela é uma das energias alternativas mais desenvolvidas em todo o mundo, mas principalmente na Europa.
Segundo o site http://pt.wikipedia.org/wiki/Parque_e%C3%B3lico um parque eólico ou usina eólica (brasileiro) é um espaço, terrestre ou marítimo, onde estão concentrados vários aerogeradores destinados a transformar energia eólica em energia elétrica.
Para a construção desses parques é necessário, dependendo do entendimento do órgão ambiental estadual, a realização de EIA/RIMA (Estudo e Relatório de Impacto Ambiental), pois a sua má localização pode causar impactos negativos como a morte de aves e a poluição sonora, já que as hélices produzem um zumbido constante. Os fabricantes, no entanto, alegam que os modelos mais recentes não geram mais ruído que o próprio vento que faz girar as turbinas, por não usarem mais engrenagens no acoplamento entre a turbina e o gerador.

1.4. Funcionamento

            Segundo o site http://ambiente.hsw.uol.com.br/energia-eolica.htm a turbina de energia eólica mais simples consiste em três partes principais:
Pás do rotor: as pás são, basicamente, as velas do sistema. Em sua forma mais simples, atuam como barreiras para o vento. Quando o vento força as pás a se mover, transfere parte de sua energia para o rotor;
Eixo: o eixo da turbina eólica é conectado ao cubo do rotor. Quando o rotor gira, o eixo gira junto. Desse modo, o rotor transfere sua energia mecânica rotacional para o eixo, que está conectado a um gerador elétrico na outra extremidade;
Gerador: na essência, um gerador é um dispositivo bastante simples, que usa as propriedades da indução eletromagnética para produzir tensão elétrica - uma diferença de potencial elétrico. A tensão é, essencialmente, "pressão" elétrica: ela é a força que move a eletricidade ou corrente elétrica de um ponto para outro. Assim, a geração de tensão é, de fato, geração de corrente. Um gerador simples consiste em ímãs e um condutor. O condutor é um fio enrolado na forma de bobina. Dentro do gerador, o eixo se conecta a um conjunto de imãs permanentes que circunda a bobina. Na indução eletromagnética, se você tem um condutor circundado por imãs e uma dessas partes estiver girando em relação à outra, estará induzindo tensão no condutor. Quando o rotor gira o eixo, este gira o conjunto de imãs que, por sua vez, gera tensão na bobina. Essa tensão induz a circulação de corrente elétrica (geralmente corrente alternada) através das linhas de energia elétrica para distribuição.
Entretanto segundo o site http://ambiente.hsw.uol.com.br/energia-eolica1.htm quando se trata de turbinas eólicas modernas, há dois projetos principais: as de eixo horizontal e as de eixo vertical. Turbinas eólicas de eixo vertical (TEEVs) são bastante raras. A única em produção comercial atualmente é a turbina Darrieus, que se parece um pouco com uma batedeira de ovos.
            Em uma TEEV, o eixo é montado na vertical, perpendicular ao solo. Como as TEEVs estão permanentemente alinhadas com o vento (ao contrário das de eixo horizontal), nenhum ajuste é necessário quando a direção do vento muda. Entretanto, uma TEEV não pode começar a se mover por si mesma: ela precisa de um impulso de seu sistema elétrico para dar partida. Em vez de uma torre, ela geralmente usa cabos de amarração para sustentação, pois assim a elevação do rotor é menor. Como menor elevação significa menor velocidade do vento devido à interferência do solo, as TEEVs geralmente são menos eficientes que as TEEHs. Como vantagem, todos os equipamentos se encontram ao nível do solo para facilidade de instalação e serviços. Mas isso significa uma área de base maior para a turbina, o que é uma grande desvantagem em áreas de cultivo.
            As TEEVs podem ser usadas para turbinas de pequena escala e para o bombeamento de água em áreas rurais, mas todas as turbinas de escala de geração pública produzidas comercialmente são turbinas eólicas de eixo horizontal (TEEHs).
            Como o nome indica, o eixo da TEEH é montado horizontalmente, paralelo ao solo. As TEEHs precisam se alinhar constantemente com o vento, usando um mecanismo de ajuste. O sistema de ajuste padrão consiste de motores elétricos e caixas de engrenagens que movem todo o rotor para a esquerda ou direita em pequenos incrementos. O controlador eletrônico da turbina lê a posição de um dispositivo cata-vento (mecânico ou eletrônico) e ajusta a posição do rotor para capturar o máximo de energia eólica disponível. As TEEHs usam uma torre para elevar os componentes da turbina a uma altura ideal para a velocidade do vento (e para que as pás possam ficar longe do solo) e ocupam muito pouco espaço no solo, já que todos os componentes estão a até 80 metros de altura.
            Componentes de uma grande TEEH:
• Pás do rotor: capturam a energia do vento e a convertem em energia rotacional no eixo;
• Eixo: transfere a energia rotacional para o gerador;
• Nacele: é a carcaça que abriga:
• Caixa de engrenagens: aumenta a velocidade do eixo entre o cubo do rotor e o gerador;
• Gerador: usa a energia rotacional do eixo para gerar eletricidade usando eletromagnetismo;
• Unidade de controle eletrônico: monitora o sistema, desliga a turbina em caso de mau funcionamento e controla o mecanismo de ajuste para alinhamento da turbina com o vento;
• Controlador: move o rotor para alinhá-lo com a direção do vento;
• Freios: detêm a rotação do eixo em caso de sobrecarga de energia ou falha no sistema.
• Torre: sustenta o rotor e a nacele, além de erguer todo o conjunto a uma altura onde as pás possam girar com segurança e distantes do solo;
• Equipamentos elétricos: transmitem a eletricidade do gerador através da torre e controlam os diversos elementos de segurança da turbina.
            Ao contrário do antigo projeto de moinho de vento holandês, que dependia muito da força do vento para colocar as pás em movimento, as turbinas modernas usam princípios aerodinâmicos mais sofisticados para capturar a energia do vento com mais eficácia. As duas forças aerodinâmicas principais que atuam sobre os rotores da turbina eólica são o empuxo, que atua perpendicularmente ao fluxo do vento, e o arrasto, que atua paralelamente ao fluxo do vento.
            As pás da turbina têm uma forma parecida com asas de avião: elas usam um desenho de aerofólio. Em um aerofólio, uma das superfícies da pá é um pouco arredondada, enquanto a outra é relativamente plana. O empuxo é um fenômeno bastante complexo e pode de fato exigir pós-graduação em matemática ou física para ser completamente entendido. Mas, simplificando, quando o vento se desloca sobre uma face arredondada e a favor da pá, ele precisa se mover mais rápido para atingir a outra extremidade da pá a tempo de encontrar o vento que se desloca ao longo da face plana e contra a pá (voltada na direção de onde sopra o vento). Como o ar que se move mais rápido tende a se elevar na atmosfera, a superfície curvada e contra o vento gera um bolsão de baixa pressão acima dela. A área de baixa pressão puxa a pá na direção a favor do vento, um efeito conhecido como "empuxo". Na direção contra o vento da pá, o vento se move mais devagar e cria uma área de pressão mais elevada que empurra a pá, tentando diminuir sua velocidade. Como no desenho de uma asa de avião, uma alta relação de empuxo/arrasto é essencial no projeto de uma pá de turbina eficiente. As pás da turbina são torcidas, de modo que elas possam sempre apresentar um ângulo que tire vantagem da relação ideal da força de empuxo/arrasto.
A aerodinâmica não é a única consideração de projeto em jogo na criação de uma turbina eólica eficaz. O tamanho importa: quanto maiores as pás da turbina (e, portanto, quanto maior o diâmetro do rotor), mais energia uma turbina pode capturar do vento e maior a capacidade de geração de energia elétrica. Falando de modo geral, dobrar o diâmetro do rotor quadruplica a produção de energia. Em alguns casos, entretanto, em uma área de menor velocidade do vento, um rotor de menor diâmetro pode acabar produzindo mais energia do que um rotor maior. Isso ocorre porque uma estrutura menor consome menos energia do vento para girar o gerador menor, de modo que a turbina pode operar a plena capacidade quase o tempo todo. A altura da torre também é um fator importante na capacidade de produção. Quanto mais alta a turbina, mais energia ela pode capturar, visto que a velocidade do vento aumenta com a altura (o atrito com o solo e os objetos ao nível do solo interrompem o fluxo do vento). Os cientistas estimam um aumento de 12% na velocidade do vento cada vez que se dobra a elevação.
Para calcular a real quantidade de potência que uma turbina pode gerar a partir do vento, você precisa conhecer a velocidade do vento no local da turbina e a capacidade nominal da turbina. A maioria das turbinas grandes produz sua potência máxima com velocidades do vento ao redor de 15 m/s (54 km/h). Considerando velocidades do vento estáveis, é o diâmetro do rotor que determina a quantidade de energia que uma turbina pode gerar. Tenha em mente que, à medida que o diâmetro de um rotor aumenta, a altura da torre também aumenta, o que significa maior acesso a ventos mais rápidos.
A 54 km/h, a maioria das grandes turbinas gera sua capacidade nominal de potência, e a 72 km/h (20 m/s), a maioria das grandes turbinas se desliga. Existem diversos sistemas de segurança que podem desligar a turbina se a velocidade do vento ameaçar a estrutura, incluindo um simples sensor de vibração usado em algumas turbinas, que consiste basicamente de uma esfera metálica presa a uma corrente e equilibrada sobre um minúsculo pedestal. Se a turbina começar a vibrar acima de um certo limite, a esfera cai do pedestal e puxa a corrente, ativando o mecanismo de desligamento.
Provavelmente, o sistema de segurança mais comumente ativado em uma turbina é o sistema de "frenagem", que é ativado por velocidades do vento acima do limite. Esse arranjo usa um sistema de controle de potência que, essencialmente, aciona os freios quando a velocidade do vento se eleva em demasia e depois "libera os freios" quando o vento diminui abaixo de 72 km/h. Os modernos projetos de grandes turbinas usam diversos tipos diferentes de sistemas de frenagem.
Controle de passo: o controlador eletrônico da turbina monitora a geração de potência. Com velocidades do vento acima de 72 km/h, a geração de potência será excessiva, a ponto de o controlador ordenar que as pás alterem seu passo de modo que fiquem desalinhadas com o vento. Isto diminui a rotação das pás. Os sistemas de controle de passo requerem que o ângulo de montagem das pás (no rotor) seja ajustável.
Controle passivo de perda de eficiência aerodinâmica: as pás são montadas no rotor em um ângulo fixo, mas são projetadas de modo que a torção das próprias pás aplique a frenagem quando o vento for excessivo. As pás estão dispostas em ângulo, assim os ventos acima de certa velocidade causarão turbulência no lado contrário da pá, induzindo à perda da eficiência aerodinâmica. Em termos simples, a perda da eficiência aerodinâmica ocorre quando o ângulo da pá voltado para a chegada do vento se torna tão acentuado que começa a eliminar a força de empuxo, diminuindo a velocidade das pás.
Controle ativo de perda de eficiência aerodinâmica: as pás neste tipo de sistema de controle de potência possuem passo variável, como as pás do sistema de controle de passo. Um sistema ativo de perda de eficiência aerodinâmica lê a geração de potência do mesmo modo que um sistema de passo controlado, mas em vez de mudar o passo das pás para desalinhá-las com o vento, ele as altera para gerar perda de eficiência aerodinâmica.

1.5. Formação do vento

Conforme LUCCI (2002) como o sol e a água, o vento também é um recurso energético abundante na natureza. Quando imenso e regular pode ser utilizado para produzir energia a preços relativamente competitivos.
De acordo com ANGELO, FAVALLI e PESSÔA (2011) a formação do vento ocorre da seguinte maneira: A luz solar aquece a superfície terrestre, que, por sua vez, fornece calor para a camada de ar mais próxima a ela, aquecendo-a. O ar aquecido, que se encontrava próximo à superfície terrestre, torna-se menos denso que o ar não aquecido de camadas superiores, e sobe. O ar não aquecido que se encontrava em camadas superiores da atmosfera, desce, ocupando o lugar do ar aquecido que subiu. Este ciclo se repete indefinidamente. O movimento de subida do ar aquecido e descido do ar não aquecido é que forma o vento.

1.6. Armazenamento da energia

            Conforme o site http://www.infoescola.com/energia/armazenamento-da-energia-eletrica-energia-eolica/ energia eólica pode ser convertida em diversas outras formas de energia através de aerogeradores ou aeromotores que podem atuar em conjunto com outros sistemas. Essa diferenciação entre “aerogeradores” e “aeromotores” é feita pelo tipo de energia que será produzida, ou convertida, pela turbina eólica para uso final: se for gerada algum tipo de energia mecânica, dizemos que é um aeromotor, se for gerada energia elétrica, dizemos que é um aerogerador.
Entretanto, a energia dos ventos não é constante (em alguns períodos do ano venta muito, em outras quase não há ventos) por isso, quando a demanda por energia é constante, é necessário utilizar mecanismos para armazenar, de forma indireta, a energia dos ventos, ou seja, a energia gerada na forma elétrica ou mecânica. Assim, nas ocasiões em que a produção de energia pelas turbinas for maior que a demanda pode-se armazenar o excedente para usar quando a situação se inverter. Digamos que esta seja uma forma de não “desperdiçar” a energia produzida.
Podemos dividir as formas de armazenamento indireto da energia eólica em dois grupos: mecânicas e elétricas. A diferença entre ambas, é que na primeira são utilizados mecanismos que usam forças de natureza mecânica para realizar o armazenamento e, na segunda, é usado o excedente da eletricidade gerada pela turbina para acionar os mecanismos de armazenamento.
No caso da energia elétrica temos o inconveniente de que ela não pode ser armazenada como “energia elétrica”. Então são usados alguns mecanismos para armazená-la sob outras formas. Veja a seguir os mecanismos mais utilizados e alguns exemplos de como podem armazenar energia:
- Bateria: a bateria é um conjunto de células eletroquímicas capazes de armazenar a energia eólica – elétrica sob a forma de energia química. Existem basicamente dois tipos de baterias eletroquímicas: as recarregáveis e as não-recarregáveis. As baterias recarregáveis são aquelas onde é possível reverter as reações de oxidação-redução dos componentes químicos da bateria para que se possa gerar energia novamente; e as não-recarregáveis, são aquelas onde não é possível (ou é muito difícil) reverter a reação. As primeiras é que são usadas para o armazenamento da energia eólica (elétrica), pois, uma vez que a bateria foi usada pode-se recarregá-la usando o excedente produzido pela turbina.
- Geração de H2: a energia eólica – elétrica pode ser convertida e depois armazenada sob a forma de energia química do hidrogênio. A conversão se dá pelo processo de eletrólise  da água, quando as moléculas de água são separadas, pela ação de corrente elétrica, em átomos de hidrogênio e oxigênio e liberam energia. O hidrogênio, então, poderá ser armazenado para posterior utilização em células combustíveis (que recombinam o oxigênio do ar com o hidrogênio para gerar eletricidade) de três formas diferentes: comprimido e engarrafado, liquefeito e armazenado em garrafas isoladas termicamente ou absorvido em hidratos metálicos.
- Calor: o armazenamento do excedente da energia eólica – elétrica sob a forma de calor (energia térmica) pode ser feito com o uso de resistores. Os resistores são componentes que transportam corrente elétricas e ao fazê-lo se aquecem liberando calor. Os resistores podem usados, por exemplo, para aquecer água que ficará armazenada em um recipiente térmico ou na forma de vapor, a fim de que o calor possa ser usado novamente mais tarde.
- Motor-bomba: nesta forma de armazenamento o que se faz é usar a energia elétrica produzida pelo sistema eólico para alimentar uma bomba, movida a eletricidade, que irá transportar a água de um corpo hídrico para um reservatório em determinada altura. A energia ficará então, armazenada sob a forma de energia potencial da massa de água armazenada que, quando for necessário será liberada e poderá acionar uma turbina geradora de eletricidade (parecido com uma usina hidrelétrica só que em proporções menores).
- Motor-compressor: o motor compressor é um mecanismo que permite o armazenamento da energia eólica – elétrica na forma de energia potencial do ar comprimido que pode ser armazenado em um recipiente próprio para posterior utilização no acionamento de turbinas gerando, novamente, eletricidade.
- Motor-volante: o volante (também chamado de flywheel) é uma roda que armazena a energia através do movimento giratório (energia cinética) por tempo “indeterminado” (baseado na lei da conservação da energia a roda em movimento tende a permanecer em movimento desde que não sofra a ação de nenhuma força contrária. Na flywheel existem mecanismos que anulam as forças contrárias então, enquanto eles se mantiverem íntegros o volante continuará girando.). A diferença entre o motor-volante e o volante-mecânico é somente a forma de “dar a partida”: no primeiro, usa-se a energia elétrica para acionar o movimento do volante e no segundo usa-se a energia mecânica.

1.7 Condições necessárias para a instalação de parques eólicos

            Conforme o site WWW.slideschare.net/pedropeixoto76/energia-elica os lugares masi apropriados para a instalação são e zonas montanhosas e remotas sem obstáculos que originem turbulências. Geralmente a velocidade aumenta com a altitude.
            Requerem um tipo de vento constante, mas não excessivamente forte. Antes de instalar um parque eólico é preciso:
• Conhecer bem os terrenos;
• Levar a cabo uma série de estudos sobre o impacto ambiental;
• Garantir que a paisagem vai manter suas características naturais;
• ter a certeza de que não vai estar em risco qualquer aspecto de interesse arqueológico, espécie ambiental ou vegetal; e
• Não pode ser uma reserva natural.

1.8 Vantagens e desvantagens da energia eólica

            De acordo com o site http://www.energiasealternativas.com/beneficios-energia-eolica.html, ar mais limpo é somente uma das razões para             aumentar o papel da energia eólica na nossa mistura de provisão. Algumas outras boas razões são:
            • A energia eólica preserva recursos hidráulicos;
• Ela é compatível com outros usos de terreno e pode servir como auxilio ao desenvolvimento econômico rural;
• ela não produz emissões perigosas, ou resíduos sólidos tóxicos;
• a energia eólica é completamente renovável, altamente viável e muito eficiente;
• ela é uma das fontes mais econômicas da nova geração de eletricidade em grande escala, e está a se tornar ainda mais econômica na produção à medida que atingem economias de escala e os preços de eletricidade aumentam;
• a energia eólica é favorável ao emprego e criação de postos de trabalho, apóia o crescimento econômico, gera turismo a comunidades locais e cria receitas alternativas a agricultores que arrendem as suas terras;
• compensa as emissões de outras fontes de energia, reduzindo assim a nossa contribuição para as alterações climáticas globais;
• Além disso, a utilização de vento para produzir energia suficiente para mais de 200 casas (2, 000, 000 de quilowatt-hora) de eletricidade em vez queimar carvão deixará 900, 000 quilogramas de carvão na terra e reduzirá emissões de gás de estufa anuais em 2, 000 toneladas. Isto tem o mesmo impacto positivo que tirar 417 carros da estrada ou plantar       10, 000 árvores.
Segundo TORRES, FERRARO E SOARES (2010), o uso da energia eólica também traz impactos socioambientais negativos. Dentre eles podemos destacar:
• primeiramente, os impactos sonoros devido ao ruído dos rotores e que variam de acordo com o tipo de equipamento utilizado: as turbinas de múltiplas pás são menos eficientes e mais barulhentas que os aerogeradores de hélices de alta velocidade.
• um segundo tipo de impacto socioambiental é o visual, que é decorrente do agrupamento de torres e aerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com um número considerável de turbinas, também conhecidas como parques ou fazendas eólicas.
• outro aspecto negativo das centrais eólicas é a possibilidade de causar interferências eletromagnéticas, que podem provocar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados (rádio, televisão, etc.). Essas interferências variam muito segundo o local de instalação da usina e suas especificações técnicas – particularmente o material utilizado nas pás.
• Por fim, há a possibilidade de interferência dos parques eólicos nas rotas de migração das aves, fator que deve ser devidamente considerado nos estudos e relatórios de impactos ambientais.

1.9 Custos

            Os custos da produção e de instalação dessas turbinas vêm baixando significativamente nos últimos tempos, viabilizando cada vez mais a utilização dessa fonte alternativa de energia. Admite-se que o preço do quilowatt-hora de energia elétrica de origem eólica possa baixar ao nível de 8 centavos de dólar, um valor extremamente competitivo, comparando com outras fontes energéticas.

1.10 Principais produtores mundiais

            Segundo LUCCI, ANSELMO, BRANCO e MENDONÇA (2010), com base em dados de 2009, os Estados Unidos lideram o ranking mundial de produção de energia eólica com 22,1% e 35.159MW, seguido da china com 16,3% e 26.010MW. Em terceiro lugar está à Alemanha com 16,2% e 25.777MW. Logo depois, em quarto lugar, está à Espanha com 12,0% e 19.149MW. Em quinto lugar está à índia com 6,9% e 10.9255MW. A sexta posição está ocupada pela Itália, que possui 3% da produção mundial e 4.850MW de potencia, seguida pela frança com 2,8% e 4.521MW. Em oitavo lugar está o Reino Unido com 2,5% e 4.092MW. Na nona colocação está Portugal com 2,3% e 3.535MW, seguido da Dinamarca com 2,2% e 3.497MW. O total da produção dos 10 maiores produtores mundiais é de 88,3% e 137.515MW. O resto do mundo produz 21.698MW e 13,7%. O total mundial é de 159.213MW.

1.11 A energia eólica no Brasil

            Conforme o site http://www.suapesquisa.com/energia/energia_eolica_brasil.htm Apesar de ter um território vasto com ótimo potencial de geração de energia elétrica utilizando o vento, o Brasil ainda produz pouca energia a partir desta fonte. Atualmente, o Brasil produz cerca de 1.200 megawatts, correspondendo a apenas 0,6% de participação no sistema elétrico nacional. São apenas 46 parques eólicos (usinas eólicas) em todo território nacional (dados de 2012)c
Porém, a boa notícia é que o governo federal contratou 140 novos empreendimentos que deverão estar em operação até o final de 2013. Com estes novos parques eólicos, passaremos a produzir cerca de 5 mil megawatts, passando para 4,2% de participação no sistema elétrico nacional.
Esta expansão está atraindo grandes empresas internacionais que apostam no crescimento deste tipo de energia no Brasil. 
A geração de energia elétrica através desta fonte é de extrema importância para o Brasil, pois se trata de uma fonte renovável e limpa. Com a energia eólica, nosso país está dando um grande passo na direção do desenvolvimento sustentável.

- Complexo Eólico Alto Sertão I - localizado no semiárido baiano, é o maior parque gerador de energia eólica do Brasil e também da América Latina. As 184 torres geram 294 megawatts de energia (cerca de 30% de toda energia eólica gerada no Brasil). Inaugurado em junho de 2012, o complexo pertence a empresa Renova Energia e teve investimento de 1,2 bilhão de reais.
- Parque Eólico de Osório: instalado no município gaúcho de Osório, é o segundo maior centro de geração de energia eólica no Brasil (em 2011). Possui a capacidade instalada de 150 megawatts.
- Usina de Energia Eólica de Praia Formosa: instalada na cidade de Camocim (Ceará). Possui a capacidade instalada de 104 megawatts.
- Parque Eólico Alegria: instalado na cidade de Guamaré (Rio Grande do Norte). Possui a capacidade instalada de 51 megawatts.
- Parque Eólico do Rio de Fogo: instalado na cidade de Rio do Fogo (Rio Grande do Norte). Possui capacidade instalada de 41 megawatts.
- Parque Eólico Eco Energy: instalado na cidade de Beberibe (Ceará). Possui capacidade instalada de 25 megawatts.

1.12. Parque eólico de Osório – RS

Segundo o site http://www.brasil.gov.br/sobre/economia/energia/obras-e-projetos/parque-eolico-de-osorio-rs os Parques Eólicos de Osório, localizados no município gaúcho de mesmo nome, formam o maior complexo gerador de energia a partir do vento da América Latina. Com 150 megawatts de energia instalada, um dos destaques do empreendimento é produzir energia limpa e renovável, sem emissões de dióxido de carbono (CO2), um dos gases responsáveis pelo efeito estufa.
A transformação do vento em energia ocorre por meio das turbinas eólicas, também conhecidas como aerogeradores ou cata ventos. As turbinas eólicas de Osório são dotadas de um sistema que orienta o rotor na direção do vento. As pás, que medem 35 metros, regulam automaticamente sua inclinação para otimizar a incidência do vento. Foram desenvolvidas com mesma tecnologia da indústria aeronáutica.
O projeto é integrado por três parques, que reúnem 75 aerogeradores de 2 megawatts cada um, instalados em torres de concreto, a 100 metros de altura.
A energia gerada anualmente equivale ao consumo residencial de 650 mil pessoas, mais do que a metade da população de uma cidade como Porto Alegre. No caso do Rio Grande do Sul, a energia eólica tem um papel estratégico, pois a época dos ventos coincide com o período de seca no Estado. A produção de energia estimada é de 425 GW/ano.
Os primeiros estudos para a criação dos parques começaram em 1999. O primeiro aerogerador foi ligado em abril de 2006. Até o final daquele ano, todos os 75 equipamentos estavam operando comercialmente.
O projeto foi o primeiro a receber o licenciamento ambiental pelos órgãos estaduais e foi pioneiro no desenvolvimento de métodos de avaliação do impacto ambiental. Foram realizados estudos e monitoramento nos três anos que antecederam a implantação do complexo.
Além de não emitir gases poluentes, os parques eólicos preservam a fauna e flora dos campos onde estão localizados. Como parte das medidas compensatórias, o empreendimento está realizando obras de saneamento na região, revitalização de lagoas e proporcionando cursos na área de educação ambiental.
Osório foi o primeiro parque eólico do País a receber recursos do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e também o primeiro a fazer parte do Sistema Interligado Nacional (SIN), controlado pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS).
Cerca de 5 mil trabalhadores diretos e indiretos participaram da obra. O trabalho de infra estrutura exigiu a construção de uma estrada de 24 quilômetros no interior dos parques. Foram utilizados 430 metros cúbicos de concreto e 60 toneladas de aço nas bases das torres. 
Desenvolvido pela empresa Ventos do Sul, o complexo tem como sócia-majoritária a Enerfin Enervento, controlada pelo grupo espanhol Elecnor. 
O Brasil tem ainda um imenso potencial eólico ainda não aproveitado. Hoje possui cerca de 300 megawatts instalados, mas pode chegar a 143.000 megawatts, de acordo com o Atlas do Potencial Eólico Brasileiro.

2. Metodologia

Realizamos nosso projeto com idas semanais à Biblioteca Monteiro Lobato, do Colégio Estadual Monte Alverne, nos meses de março, abril, maio, junho e julho, onde pesquisamos em livros, revistas, jornais, internet, entre outros.
Com o intuito de demonstrar como a energia eólica é transformada em energia elétrica chegando às residências de tal forma, construímos um experimento nos meses de agosto e setembro.
Após realizarmos a pesquisa e o experimento, começamos a fazer o relatório no mês de agosto, terminando-o após a realização das entrevistas, que foram realizadas com alunos do 2º ano do ensino médio de um colégio estadual da região do Vale do Rio Pardo e com um profissional da área da física, no mês seguinte.
Posteriormente ao termino do nosso projeto, estamos apresentando-o em outubro.

3. Cronograma


Pesquisa
Entrevista
Experimento
Relatório
Apresentação
Março
      X




Abril
      X




Maio
      X




Junho
      X




Julho
      X




Agosto


      X
      X

Setembro

       X
      X
      X

Outubro




      X

4. Analise de dados

            Para aprofundar nosso conhecimento, realizamos duas entrevistas.
            A primeira foi realizada com alunos do ensino médio de uma escola estadual da região do Vale do Rio Pardo, com o intuito de averiguarmos qual o conhecimento dos mesmos sobre o tema abordado até o presente momento. Nesta entrevista fizemos as seguintes perguntas:
            1. Você sabe definir a energia eólica? Se a resposta for afirmativa, defina-a.
            2. Você sabe como ocorre a formação do vento?
            3. Você tem conhecimento de como ocorre à transformação da energia eólica em elétrica, e como a mesma é armazenada?
            4. Você conhece alguém que possua côo fonte de eletricidade a energia eólica?
            5. Em sua opinião, é interessante que a energia eólica seja utilizada para gerar eletricidade? Por quê?
            Após realizarmos a entrevista com os alunos, obtivemos as seguintes respostas:
1. Você sabe definir a energia eólica? Se a resposta for afirmativa, defina-a.
            13,8% dos alunos responderam que não sabiam definir a energia eólica e 86,2% souberam definir. Dentre os alunos que disseram que sim, as definições dadas foram que a energia eólica é movida pela ação do vento para fabricação de eletricidade; que é a energia produzida com a força dos ventos, produzindo-se então energia mecânica e após transformada em energia elétrica; dentre outros.
2. Você sabe como ocorre a formação do vento?
95,7% dos alunos responderam que não sabiam como ocorre a formação do vento e 4,3% disseram que sabiam. Os alunos que responderam que sabiam disseram que o vento é formado através do ar quente que sobe.
            3. Você tem conhecimento de como ocorre à transformação da energia eólica em elétrica, e como a mesma é armazenada?
            91.5% dos alunos responderam que não sabiam como ocorre a transformação da energia eólica em elétrica e 8,5% responderam que sabiam. Já para a pergunta do armazenamento, 97,88% dos alunos responderam que não sabem e 2,12% disseram que sabiam.
            4. Você conhece alguém que possua como fonte de eletricidade a energia eólica?
            98,94% dos alunos responderam que não conheciam ninguém que tivesse como fonte de eletricidade a energia eólica e 1,04% respondeu que conhecia, no caso um familiar que mora em Porto Alegre.
            5. Em sua opinião, é interessante que a energia eólica seja utilizada para gerar eletricidade? Por quê?
            3,20% dos alunos responderam que não sabiam o que era a energia eólica e, portanto, não saberiam responder a esta pergunta e 96,80% dos alunos responderam que era interessante a utilização desta fonte de energia, principalmente, pois ela é renovável.
            A segunda entrevista foi realizada com um profissional da área da física, com o objetivo de enriquecer mais o nosso trabalho. Nesta entrevista fizemos as seguintes perguntas:
            1. Defina a energia eólica.
            2. Como a energia eólica chega às residências das pessoas que possuem como fonte de eletricidade a mesma, na forma de energia elétrica?
            3. Quais são as medidas que precisam ser tomadas antes da instalação de parques eólicos?
4. Atualmente, nas cidades em que a energia eólica é uma realidade, o preço da energia elétrica baixou?
5. Quais são as vantagens e as desvantagens da energia eólica?
6. Você provavelmente possui algum conhecimento sobre a energia eólica. Sendo que nos meios de comunicação, o assunto é muito tratado, fale um pouco sobre a energia eólica no Brasil.
Após realizarmos a entrevista obtivemos as seguintes respostas:
1. Defina a energia eólica.
Para o entrevistado energia eólica É a energia que provem da força dos ventos. Os ventos são massas de ar que se deslocam por ação do aquecimento produzido pela energia solar na crosta terrestre. O ar aquecido tente a subir e o ar frio desce produzindo um movimento resultante deste processo chamado de convecção.

            2. Como a energia eólica chega às residências das pessoas que possuem como fonte de eletricidade a mesma, na forma de energia elétrica?
            Segundo o entrevistado O Brasil assim como outros países possuem mais de uma forma de produzir energia elétrica, ou seja, mais de uma fonte de energia primária que serve para movimentar grandes geradores elétricos e estes é que produzem a energia elétrica que é considerada uma energia secundária. Uma destas fontes primárias é a energia eólica que movimenta, por meio de grandes torres com hélices os aerogeradores. A matriz energética brasileira atualmente, conta com mais de 70% da fonte de energia primária baseada em hidrelétricas, que fazem uso da energia potencial hídrica de grandes reservatórios. Como o sistema de transmissão de energia é todo interligado, a energia elétrica produzida, por exemplo no parque eólico de Osório, provavelmente chegue as nossas residências.
            3. Quais são as medidas que precisam ser tomadas antes da instalação de parques eólicos?
            De acordo com o entrevistado o investimento para a construção de um parque eólico é de grande volume. Para tanto estudos aprofundados devem ser feitos na etapa de anteprojeto. Estes estudos, entre vários, estão à medição da intensidade e periodicidade dos ventos, que devem ter certa intensidade e constância para que possam, ao se chocar com as hélices do aerogerador, converter esta energia em movimento e por fim energia elétrica.
4. Atualmente, nas cidades em que a energia eólica é uma realidade, o preço da energia elétrica baixou?
O entrevistado respondeu que não tinha conhecimento para responder, mas dependendo da concessionária de energia elétrica pode acontecer. A legislação tarifária brasileira permite contratos diferenciados para os vários tipos de consumidores: industrial, rural, residencial entre outros.
5. Quais são as vantagens e as desvantagens da energia eólica?
Do ponto de vista do entrevistado a grande vantagem é a sua origem. Vem da energia solar que é a uma forma de energia que recebemos diariamente na nossa casa completamente gratuita e sem causar nenhum prejuízo ao meio ambiente. Uma desvantagem é a forma com que aproveitamos esta energia que é por meio da movimentação de hélices de grandes aerogeradores suspensos em altas torres, que de alguma forma muda o meio aonde estão. Esta mudança se dá no aspecto visual, no ruído, na interferência na rota de migração de aves, entre outros.
6. Você provavelmente possui algum conhecimento sobre a energia eólica. Sendo que nos meios de comunicação, o assunto é muito tratado, fale um pouco sobre a energia eólica no Brasil.
            Para o entrevistado é uma das formas de diversificarmos a matriz energética brasileira, pois como temos observado, a geração baseada em hidrelétricas fica muitas vezes prejudicada pela desuniformidade das chuvas, ocasionando com isto a diminuição da disponibilidade de energia elétrica no sistema de potencia do país. Atualmente parece que a tecnologia utilizada nos parques eólicos ainda é em grande parte vinda de fora. O entrevistado também crê que com o aumento do número de parques eólicos possamos ter o desenvolvimento de tecnologia nacional o que promove o desenvolvimento de uma cadeia produtiva, gerando emprego e oportunidades de emprego.

            Além de realizarmos as entrevistas, construímos um experimento, com o objetivo de demonstrar como a energia eólica é transformada em eletricidade, chegando às residências. Para construir este experimento utilizamos os seguintes materiais:
            - 1 hélice;
            - 1 suporte de prateleira;
            - 1 base de madeira
            - papelão
            - lâmpadas de pisca-pisca
            - 1m de fio condutor preto e 1m de fio condutor azul
            - erva
            - tinta preta, verde, laranja, amarela e branca
            - parafusos
            - 3 pregos
            Para construirmos nossa maquete, primeiramente montamos a casa, utilizando o papelão e pintando-a nas cores laranja e verde. Então fizemos a grama, colando a erva na base de madeira, e também pintamos a estrada com a cor cinza. Em seguida montamos o cata-vento, prendendo o motor e a hélice junto ao suporte. Após isto, prendemos este cata-vento na maquete e emendamos os fios condutores às lâmpadas. Para que as luzes ascendam ligamos um ventilador, que foi colocado em frente ao cata-vento, para imitar a ação do vento. Então a hélice começa a girar, fazendo com que o motor comece a produzir energia, que através dos fios condutores, chegam às lâmpadas e elas ascendem.


CONSIDERAÇÕES FINAIS

            Concluímos com este projeto, que a energia eólica é uma energia alternativa, renovável, que é produzida pela força do vento, captada com a ajuda de aerogeradores e transformada em outros tipos de energia, como a elétrica.
            Como ela não é constante durante todo o ano, precisa ser armazenada, sendo que sua armazenagem pode ser elétrica ou mecânica. No caso da energia elétrica, ela não pode ser armazenada de tal forma, então podem ser utilizados alguns mecanismos, dentre os quais bateria, geração de H2, calor, motor-bomba, motor-compressor ou motor-volante.
            Além de a energia eólica ser uma alternativa limpa, ela possui outras vantagens, das quais podemos destacar que ela preserva recursos hidráulicos, não produz emissões perigosas, nem resíduos tóxicos, quando em grande escala é econômica e gera empregos.
            Entretanto ela também possui desvantagens, como impactos sonoros, visuais, interfere na rota de migração de aves e pode provocar interferências eletromagnéticas.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

LUCCI, Elian Alabi. Geografia: o homem no espaço global 2º grau. São Paulo: Saraiva 2002. P. 123.
ÂNGELO, Elizangela; FAVALLI, Leonel Delvai; PESSOA, Karina Alessandra. Ciências. São Paulo: Scipione, 2011. P. 197.
FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Gilberto de Toledo; TORRES, Carlos Magno. Física, Ciência e Tecnologia. Volume 3. São Paulo: Moderna, 2010. P. 190 a 192.
BRANCO, Anselmo Lazaro; MENDONÇA, Cláudio; LUCCI, Elian Alabi. Território e sociedade do mundo globalizado. São Paulo: Saraiva 2010. P. 215


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