Energia Eólica
Introdução
A energia eólica constitui um fruto da generosidade do vento, que concede parte da sua
potência às turbinas eólicas, permitindo a produção de corrente elétrica. Trata-se,
portanto, do vento ao serviço da modernidade. E, por enquanto, não consta que cobre
comissão alguma…
Reza a História que já há 4000 anos a força do vento era aproveitada pelos egípcios
para impulsionar barcos ao longo da água. Os moinhos de vento, por seu turno,
surgiram segundo estudiosos, entre 2000 a.C., na antiga Babilônia, e 200 a.C., na
remota Pérsia. Afinal, do Oriente até vêm bons ventos…
A energia eólica traz muitas vantagens, mas a sua produção não é totalmente “limpa”
do ponto de vista ambiental. Na realidade, ela produz grande poluição visual e sonora,
e é considerada uma serial killer dos pássaros. Concorrência desleal…
Já toda a gente reparou que nos últimos anos a paisagem se alterou sobremaneira, com
a crescente implantação dos carretéis eólicos, ostentando as suas imponentes pás
Parecem quase plantações, ao jeito de “fazendas eólicas”. Até podia ser uma boa
alternativa de reflorestamento das montanhas, não fosse o inconveniente de não
possuírem ramagem…
Uma vez produzida à eletricidade, é necessário conduzi-la até as casas, escolas,
fábricas e outros espaços onde é essencial. Aqui entram, geralmente, os problemas
logísticos relacionados com as linhas de energia elétrica para distribuição
1) Objetivo Geral
Aprofundar os conhecimentos sobre o vento e seu aproveitamento, como na
energia eólica.
Autora: Melanie Grunkraut
“Pense no Meio Ambiente. Só imprima este documento se for realmente necessário”
2) Objetivo Específico
Pesquisar a possibilidade de expansão dessa energia limpa e renovável em
benefício do meio ambiente.
3) Público Alvo: Ensino Fundamental II
4) Número de Aulas: O trabalho será realizado em quatro etapas, divididas em
aulas a critério do professor.
5) Áreas Contempladas
Ciências
o Ar e Vento
Formação dos ventos
Força e o movimento dos ventos
• Velocidade
Aproveitamento do vento
• Energia eólica
o Energia física e eletricidade
Instrumentos
• Biruta e anemômetro
Temas Transversais
o Meio Ambiente
Preservação
Energia Renovável
• Energia eólica no Brasil
o Proinfa
6) Metodologia Aplicada
O trabalho será realizado em etapas.
1ª etapa
Saber o que é o vento e como ele se forma. Conheça esse material:
FORMAÇÃO DOS VENTOS
A Terra recebe luz e calor do sol que aquece o seu solo e por isso:
•
•
•
O calor do solo aumenta a temperatura da camada de ar próxima a ele;
O ar mais aquecido, mais rarefeito e menos denso vai subir;
Ao mesmo tempo as camadas de ar frio que estavam em cima vão descer.
Assim formam-se os ventos, as correntes de ar quente e de ar frio.
Na formação dos ventos, saiba que:
•
Conforme a temperatura, as correntes de ar têm diferentes pressões. A corrente
de ar quente, menos densa tem a pressão mais baixa. A corrente de ar fria, mais
densa, tem a pressão mais alta.
Autora: Melanie Grunkraut
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•
•
As correntes de ar se deslocam de zonas de maior pressão para zonas de menor
pressão.
Os deslocamentos das correntes de ar ocorrem na direção horizontal.
Portanto as correntes de ar se deslocam horizontalmente de uma zona de alta pressão
para uma zona de baixa pressão.
Os ventos são os fluxos de correntes de ar numa direção principal. Os ventos se
formam pela movimentação de correntes de ar numa direção predominante.
Sugestão de atividades
o Construção de instrumentos que permitem medir a velocidade e a
direção dos ventos: biruta e anemômetro.
o Construção de uma linha do tempo visando formas de
aproveitamento do vento.
Ressaltar as velas quadradas usadas pelos portugueses
durante as Grandes Navegações.
o Pesquisa: O que é mais eficiente para secar as roupas: muito
vento ou muito sol?
Autora: Melanie Grunkraut
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2ª etapa
O trabalho é o de se aprofundar no conhecimento do que é o vento e o seu
movimento. Veja esse material:
É o ar em movimento. Este termo é aplicado ao movimento horizontal próprio da
atmosfera. Os movimentos verticais, ou quase verticais, são chamados de correntes. Os
ventos são produzidos por diferenças de pressão atmosférica, atribuídas principalmente
a diferenças de temperatura. As variações na distribuição de pressão e temperatura
devem-se principalmente à distribuição desigual do calor solar, assim como às
diferentes propriedades térmicas das superfícies terrestres e oceânicas. Quando as
temperaturas de regiões adjacentes diferem, o ar mais quente tende a ascender e a
soprar sobre o ar mais frio e, portanto, mais pesado.
Os ventos predominantes criam padrões climáticos que se apresentam muito
diferenciados entre janeiro e julho. Os ventos do oeste sopram com maior persistência
durante o mês de janeiro no hemisfério norte. Estes ventos sopram constantemente no
hemisfério sul. Na América do Norte e na Ásia, a elevada pressão causa o
deslocamento de massas de ar. No verão, a baixa pressão causa o influxo de massas de
ar e de vento. Os ventos de monções sopram em direção ao sul, a partir da Ásia, no mês
de janeiro, e em direção ao norte, a partir da Austrália, no mês de julho. Existem
regiões de calmaria nas áreas equatoriais dos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico.
A Velocidade dos Ventos
Os ventos não se formam com a mesma velocidade. Por isso, existem vários tipos de
vento.
Brisa – É um vento fraco e agradável. Pode ser marítima ou terrestre.
A brisa marítima ocorre durante o dia e se desloca do mar para a terra. Isso acontece
porque os raios solares aquecem a terra mais rapidamente do que a água, originando
uma corrente de ar quente que sobe. Seu lugar é ocupado pelo ar frio que estava sobre
o mar.
A brisa terrestre ocorre durante a noite e se desloca da terra para o mar. À noite, sem o
calor do sol a terra esfria, mas a água ainda conserva o calor. Assim, o ar que está
sobre o mar fica quente e sobe, e o ar frio da terra se desloca para o mar.
Ventos Alísios – São ventos brandos, regulares e constantes. Favorecem a navegação
marítima. Os ventos brandos são aproveitados pelo homem para suas atividades de
lazer e de trabalho. Para empinar pipas, praticar Windsurfe, navegar transportando
mercadorias ou pessoas, ou aproveitando a força do vento para fazer funcionar bombas
d'água através do moinho de vento, por exemplo.
Ciclone – Perturbação atmosférica no centro da qual a pressão é muito baixa,
provocando ventos superiores a 150 km/h. Formam-se nas regiões tropicais sobre os
mares quentes. O ciclone que se forma sobre o Atlântico é chamado de furacão,
enquanto o que se forma sobre o Pacífico é comumente chamado de tufão.
Autora: Melanie Grunkraut
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Furacão – Ciclones tropicais migratórios que se originam sobre os oceanos em regiões
ao longo da linha do equador, em particular as Antilhas, incluindo o Caribe o o golfo
do México. Os ciclones do tipo furacão originados no oeste do Pacífico, são chamados
de tufões.
Os furacões consistem de ventos muito rápidos, que sopram de forma circular em redor
de um centro de baixa pressão, chamado olho do furacão. A força de um furacão é
avaliada com índice entre 1 e 5. Os mais fortes, com categoria 5, superam os 250 km/h.
O furacão Gilbert, o maior do século XX, com ventos em rajadas que alcançaram os
350 km/h, devastou a Jamaica e partes do México.
Tornado – Vento que toma a forma de um turbilhão circular (diâmetro de menos de 2
km) se deslocando a uma velocidade de 30 a 60 km/h. Gira no sentido horário no
Hemisfério Sul e no sentido anti-horário no Hemisfério Norte. Os ventos fortes do
tornado carregam tudo à sua passagem.
Monção – Vento que muda de direção com a passagem das estações. Predomina no
oceano Índico. Sopra do sudoeste, geralmente entre abril e outubro, e na direção
oposta, para nordeste, entre outubro e abril.
Sugestão de atividade
o Pesquisar por que no Brasil ocorrem em pequena quantidade ciclone,
furacão, tornado e monção.
O que deve ser feito quando ocorrer um desses fenômenos
atmosféricos? Como nos proteger?
• Escrever um Manual de Sobrevivência.
3ª etapa
O mote do trabalho é saber mais sobre a energia eólica, lendo esse material:
Energia eólica
Aproximadamente 1 % a 3 % da energia do Sol que chega a terra é convertido em energia eólica. Isto é aproximadamente
50 a 100 vezes mais energia da que é convertida na biomassa por todas as plantas na Terra através da fotossíntese. A
maior parte desta energia eólica pode ser encontrada em altas altitudes, onde ocorrem as velocidades de vento contínuas de
mais de 160 km/h (100 milhas por hora). Eventualmente, a energia eólica é convertida pela fricção em calor difuso ao
longo da superfície e atmosfera da Terra.
História do vento como fonte de energia
Desde os tempos antigos que utilizamos a energia dos ventos. Há mais de 5 mil anos, os
Egípcios antigos usaram o vento para navegar no Rio Nilo. Depois, construímos
moinhos de vento para moer o trigo e outros grãos. Os moinhos de vento mais antigos
conhecidos existiam na Pérsia (Irão). Esses primeiros moinhos de vento assemelhavamse a grandes rodas de remos. Séculos depois, a população da Holanda melhorou o
desenho básico do moinho de vento. Deram-lhe pás tipo hélice, ainda feitas com velas.
A Holanda é famosa pelos seus moinhos de vento.
Autora: Melanie Grunkraut
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A falta de petróleo da década de 1970 modificou o panorama da energia para mundo.
Criou um interesse em fontes de energia alternativas, abrindo o caminho para a
reentrada do moinho de vento para gerar eletricidade. No início da década de 1980 a
energia eólica disparou realmente, em parte por causa de medidas que estimularam
fontes de energia renováveis. O apoio para o desenvolvimento do vento aumentou desde
então em todo o mundo.
Como convertemos o vento em energia?
O vento gira as pás de uma turbina de vento — como um brinquedo de pinhão de
espigas grande. Este dispositivo é chamado uma turbina de vento e não um moinho de
vento. Um moinho de vento é usado para bombear a água.
As pás da turbina são atadas a um cubo da roda que é montado num cabo giratório. O
cabo atravessa uma caixa de transmissão de engrenagem onde a velocidade é
aumentada. A transmissão é atada a um cabo de alta velocidade que move um gerador
que faz eletricidade.
Se o vento estiver demasiado alto, a turbina tem um travão que impedirá as pás de virar
demasiado depressa e serem danificadas. Há ainda o problema do que fazer quando o
vento não sopra. Nessas alturas, outros tipos de centrais devem ser usados para fazer
eletricidade.
Para uma turbina de vento trabalhar eficientemente, as velocidades do vento devem
estar geralmente acima das 12 a 14 milhas por hora. O vento tem de ter esta velocidade
para virar as turbinas de forma suficientemente rápida para gerar eletricidade. As
turbinas produzem normalmente aproximadamente 50 a 300 quilowatts de eletricidade
cada uma. Um quilowatt é 1,000 watts (o quilo significa 1,000). Pode iluminar dez
lâmpadas de 100 watt com 1,000 watts.
Deste modo, uma turbina de vento de 300 quilowatts (300,000 watts) pode iluminar
3,000 lâmpadas que utilizem 100 watts!
Preocupações Ambientais
A energia eólica oferece uma alternativa viável e econômica a centrais convencionais
em muitas áreas do país. O vento é um combustível limpo; as quintas eólicas não
produzem nenhum ar ou poluição de água porque nenhum combustível é queimado.
As desvantagens ambientais mais sérias para as máquinas eólicas podem ser o seu
efeito negativo em populações de pássaros selvagens e o impacto visual na paisagem.
Para alguns, as pás brilhantes dos moinhos de vento no horizonte são uma mancha
branca; para outros, são uma bela alternativa às centrais convencionais.
Sugestão de atividade
o A energia eólica é uma energia limpa, renovável, que não agride o meio
ambiente e com poucas desvantagens. Por que ela é pouco explorada no
Brasil?
Autora: Melanie Grunkraut
“Pense no Meio Ambiente. Só imprima este documento se for realmente necessário”
4ª etapa
Conhecer a energia eólica em nosso país. Veja esse material:
Energia eólica
A energia eólica no Brasil tinha uma capacidade instalada de 602 MW no final de 2009,
suficiente para abastecer uma cidade de cerca de 300 mil residências. Os 36 parques
eólicos e fazendas eólicas do país, em 2009, estavam localizadas no Nordeste (5
estados), Sul (3 estados) e Sudeste (1 estado).
Nome
Parque eólico de Osório
Usina de Energia Eólica de Praia
Formosa
Capacidade instalada (MW)
Estado
150
Rio Grande do Sul
Parque eólico Alegria
51
Parque eólico de Rio do Fogo
49
Parque Eólico Eco Energy
Parque Eólico de Paracuru
25
23
104
Ceará
Rio Grande do
Norte
Rio Grande do
Norte
Ceará
Ceará
O potencial da energia eólica no Brasil é mais intenso de junho a dezembro, coincidindo
com os meses de menor intensidade de chuvas. Isso coloca o vento como uma potencial
fonte suplementar de energia gerada por hidrelétricas.Em 2009, 10 projetos estão em
construção, com uma capacidade de 256 MW, e em 2010, 45 iniciaram sua construção
para gerar 2.139 MW, em vários estados. A empresa estadunidense General Electric tem
uma indústria no Brasil, na cidade de Campinas, e uma parceria com a Tecsis em
Sorocaba, para atender a demanda dos novos projetos.
Em 14 de dezembro de 2009, cerca de 1.800 megawatts (MW) foram contratados com
71 usinas de energia eólica programados para serem entregues a partir do 1 de julho de
2012. Ao focalizar internamente na geração de energia eólica, o Brasil é parte de um
movimento internacional para tornar a energia eólica uma fonte primária de energia. Na
verdade, a energia eólica tem tido a maior taxa de expansão de todas as fontes
renováveis de energia disponíveis, com um crescimento médio de 27% por ano desde
1990, segundo o Global Wind Energy Council (GWEC).
Autora: Melanie Grunkraut
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Suporte do governo
A primeira turbina de energia eólica do Brasil foi instalada em Fernando de Noronha em
1992. Dez anos depois, o governo criou o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas
de Energia Elétrica (Proinfa) para incentivar a utilização de outras fontes renováveis,
como eólica, biomassa e Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs). Estas estações podem
usar energia hidrelétrica, o carro-chefe da matriz energética do Brasil, que compreende
cerca de três quartos da capacidade energética instalada do Brasil.
O alto custo da produção de energia, juntamente com as vantagens da energia eólica
como uma fonte de energia renovável, amplamente disponível, tem levado vários países
a estabelecer incentivos regulamentando e dirigindo investimentos financeiros para
estimular a geração de energia eólica.
Crescimento da energia eólica
Desde a criação do Proinfa, a produção de energia eólica no Brasil aumentou de 22 MW
em 2003 para 602 MW em 2009, como parte dos 36 projetos privados. Outros 10
projetos estão em construção, com uma capacidade de 256,4 MW, e 45 outros projetos
foram aprovados pela ANEEL, com um potencial estimado de 2,139.7 MW.
O desenvolvimento destas fontes de energia eólica no Brasil está ajudando o país a
alcançar seus objetivos estratégicos de aumentar a segurança energética, reduzir as
emissões de gases de efeito estufa e criando empregos. O potencial para este tipo de
geração de energia no Brasil poderia chegar a até 145.000 MW, segundo o Relatório de
Potencial de Energia Eólica de 2001 do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
(Cepel).
Custo
O custo de produção de energia continua a representar um desafio significativo para o
crescimento da energia eólica. O preço por megawatt-hora (MWh) estabelecido no
Brasil para o fornecimento de energia de reserva era de R$ 189, enquanto o teto
definido na licitação para as usinas do Complexo Hidrelétrico do Rio Madeira foi de R$
91 (UHE Jirau), em 2008, e R$ 122 (UHE Santo Antonio) em 2007. Estes preços de
hidroeletricidade foram marcados por até 35% em leilões de 2008 e 2007; o
fornecimento de energia foi negociado a R$ 71,4/MWh no caso de Jirau, e R$
78,9/MWh para a usina de Santo Antônio.
Já no último leilão da Aneel, realizado em 27 de agosto de 2010, o preço da energia de
origem eólica ficou em R$ 130,8/MWh, tendo sido inferior ao da de biomassa e de
pequenas centrais hidrelétricas (PCHs).
Pesquise a situação brasileira da produção de energia eólica nos dias de hoje.
Autora: Melanie Grunkraut
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7) Produto Final
Construção de um cata-vento.
o Veja as instruções:
Material:
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Cartolina
Tesoura
Compasso
Lápis
Régua
Furador
Parafuso 3¼
Porca
Procedimento
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Utilize um pedaço de cartolina medindo 30 x 30 cm.
Desenhe as diagonais do quadrado.
Faça um círculo, no centro do quadrado, com 5 cm de raio.
Faça um arco de circunferência, com 2 cm de raio, em cada canto da cartolina,
somente de um lado da diagonal, como mostra a Figura 7.1.
Marque o centro destes arcos.
Faça um furo no centro de cada arco com um furador (ou com o próprio
parafuso), como mostra a Figura 7.2.
Autora: Melanie Grunkraut
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•
•
Utilizando uma tesoura, corte na direção da diagonal até atingir o círculo central.
Faça o furo central com o parafuso ou furador que vai ser utilizado para montar
o cata-vento, como mostra a Figura 7.3.
•
Coloque os furos dos cantos coincidentes com o furo central e atravesse-os com
o parafuso, como mostra a Figura 7.4.
•
Corte um pedaço de cartolina em forma de um círculo com 5 cm de raio e faça
um furo central para servir como reforço.
Coloque uma porca para fixar o cata-vento, como mostra a Figura 7.5.
•
Autora: Melanie Grunkraut
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Fonte:
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/13996/open/file/index.ht
ml
Construção de maquete de um espaço onde se pode encontrar o uso do
vento em várias situações.
Pesquise a diferença entre temperatura e sensação térmica,
exemplificando.
Livro de Curiosidades sobre o Vento; veja algumas sugestões:
O vento atua como agente de transporte efetivo, intervém
na polinização e no deslocamento das sementes.
Na Patagônia as árvores crescem todas inclinadas para o
norte, devido aos fortes e constantes ventos que as
empurram nessa direção.
O vento também é um poderoso agente de erosão,
remodelando a paisagem de muitos locais.
Os aviões que voam da América do Norte para a Europa
economizam bastante combustível se conseguirem
penetrar na corrente do jato, fazendo com que seus
velozes ventos literalmente "empurrem" as aeronaves para
a frente.
Descreva a geração de energia eólica a partir do quadro abaixo:
Autora: Melanie Grunkraut
“Pense no Meio Ambiente. Só imprima este documento se for realmente necessário”
8) Sites Pesquisados
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=31813
http://www.ruadireita.com/energias-renovaveis/info/a-forca-do-vento/
http://www.ruadireita.com/energias-renovaveis/info/a-forca-dovento/#ixzz1UkKG53gb
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/ventos/ventos-5.php
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/ventos/ventos-2.php
http://pt.wikipedia.org/wiki/Vento
http://www.energiasealternativas.com/energia-eolica.html
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/o-que-e-mais-eficiente-parasecar-roupas-muito-vento-ou-muito-sol
http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_renov%C3%A1vel_no_Brasil
9) Autoria: Melanie Grunkraut
Autora: Melanie Grunkraut
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