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Como funciona a energia eólica
por Julia Layton - traduzido por HowStuffWorks Brasil
Introdução
Pode ser difícil considerá-lo assim, mas o ar é um fluido como qualquer outro, exceto que suas partículas estão na forma
gasosa em vez de líquida. Quando o ar se move rapidamente, na forma de vento, essas partículas também movem-se
rapidamente. Esse movimento significa energia cinética, que pode ser capturada como a energia da água em movimento
é capturada por uma turbina em umausina hidrelétrica. No caso de uma turbina eólica, as pás da turbina são projetadas
para capturar a energia cinética contida no vento. O resto é praticamente idêntico ao que ocorre em uma hidrelétrica:
quando as pás da turbina capturam a energia do vento e começam a se mover, elas giram um eixo que une o cubo do
rotor a um gerador. O gerador transforma essa energia rotacional em eletricidade. Fundamentalmente, gerar eletricidade
a partir do vento é só uma questão de transferir energia de um meio para outro. Toda a
energia eólica começa com o sol. Quando o sol aquece uma determinada área de terra, o
ar ao redor dessa massa de terra absorve parte desse calor. A uma certa temperatura,
esse ar mais quente começa a se elevar muito rapidamente, pois um determinado
volume de ar quente é mais leve do que um volume igual de ar mais frio. As partículas de
ar que se movem mais rápido (mais quentes) exercem uma pressão maior do que as
partículas que se movem mais devagar, de modo que são necessárias menos delas para
manter a pressão normal do ar em uma determinada elevação (veja Como funcionam os
balões de ar quente para aprender mais sobre a temperatura e pressão do ar). Quando
este ar quente mais leve se eleva subitamente, o ar mais frio flui rapidamente para
preencher o espaço vazio deixado. Este ar que velozmente preenche o espaço vazio é o
vento. Se você colocar um objeto - como uma pá de rotor - no caminho desse vento, o
vento irá empurrá-la, transferindo parte de sua própria energia de movimento para a pá. É assim que uma turbina eólica
captura a energia do vento. A mesma coisa acontece com um barco à vela. Quando o ar se move empurrando a barreira
da vela, faz o barco se mover. O vento transferiu sua própria energia de movimento para o barco à vela.
A turbina de energia eólica mais simples possível consiste em três partes fundamentais:
pás do rotor: as pás são, basicamente, as velas do sistema. Em sua forma mais simples, atuam como barreiras
para o vento (projetos de pás mais modernas vão além do método de barreira). 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 daindução
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.
Veja Como funcionam os eletroimãs para aprender mais sobre a indução eletromagnética e Como funcionam as
usinas hidrelétricas para aprender mais sobre geradores acionados a turbina.
Observe que até agora vimos um sistema simplificado, porém veremos a moderna tecnologia que você encontra em
fazendas eólicas e quintais de propriedades rurais de hoje. Ela é um pouco mais complexa, mas os princípios
fundamentais são os mesmos.
História da energia eólica
Já há quatro milênios as
pessoas usavam a energia
eólica na forma de barcos à
vela no Egito. As velas
capturavam a energia no
vento para empurrar um
barco ao longo da água. Os
primeiros moinhos de
vento, usados para moer
vento, usados para moer
grãos, surgiram entre 2 mil
a.C., na antiga Babilônia, e
200 a.C. na antiga Pérsia,
dependendo de para quem
se pergunta. Estes
Foto cedida por
primeiros dispositivos
GNU.org / Michael
consistiam em uma ou mais
Reeve
vigas de madeira montadas
Moinho de vento
verticalmente, e em cuja
Pitstone, que se
base havia uma pedra de
acredita ser o mais
rebolo fixada ao eixo
antigo moinho de
rotativo que girava com o
vento das Ilhas
vento. O conceito de se
Britânicas
usar a energia do vento
para moer grãos se espalhou rapidamente ao longo
do Oriente Médio e foi largamente utilizado antes
que o primeiro moinho de vento aparecesse na
Europa. No início do século XI d.C., os cruzados
europeus levaram o conceito para casa e surgiu o
moinho de vento do tipo holandês com o qual
estamos familiarizados.
O desenvolvimento da tecnologia da energia eólica
moderna e suas aplicações estavam bem
encaminhados por volta de 1930, quando estimados
600 mil moinhos de vento abasteciam áreas rurais
com eletricidade e serviços de bombeamento de
água. Assim que a distribuição de eletricidade em
larga escala se espalhou para as fazendas e cidades
do interior, o uso de energia eólica nos Estados
Unidos começou a decrescer, mas reviveu depois da
escassez de petróleo no início dos anos 70. Nos
últimos 30 anos, a pesquisa e o desenvolvimento
variaram com o interesse e incentivos fiscais do
governo federal. Em meados dos anos 80, as
turbinas eólicas tinham uma capacidade nominal
máxima de 150 kW. Em 2006, as turbinas em escala
de geração pública comercial têm potência nominal
comumente acima de 1 MW e estão disponíveis em
capacidades de até 4 MW.
A moderna tecnologia de geração eólica
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.
Fotos cedidas por NREL (esquerda) e Solwind
Ltd
Turbinas eólicas de eixo vertical; a
da esquerda é uma turbina Darrieus
da esquerda é uma turbina Darrieus
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.
TEEV de projeto Darrieus
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).
Foto cedida por GNU / Kit Conn
Fazenda eólica na Califórnia
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 usandoeletromagnetismo;
unidade de controle eletrônico (não mostrada): monitora o sistema, desliga a turbina em caso de mau
unidade de controle eletrônico (não mostrada): 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 (não mostrado): 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.
Do início ao fim, o processo de geração de eletricidade a partir do vento e distribuição de eletricidade para os
consumidores se parece com isto:
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 dirreção 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. Veja Como funciona o avião para aprender mais sobre empuxo, arrasto e a
aerodinâmica de um aerofólio.
A aerodinâmica não é a única consideração de
projeto em jogo na criação de uma turbina
eólica eficaz.
Otamanho importa: quanto maiores as pás da turbina (e, portanto, quanto maior o diâmetro do rotor), mais energia uma
Otamanho 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.
Tamanho do rotor e geração máxima de
potência
Diâmetro do rotor
(metros)
Geração de potência
(kW)
10
25
17
100
27
225
33
300
40
500
44
600
48
750
54
1000
64
1500
72
2000
80
2500
Fontes: Associação Dinamarquesa da Indústria
Eólica, Associação Americana de Energia Eólica
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 uma 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.
Veja Petester's Basic Aerodynamics (em inglês) para uma excelente explicação de empuxo e perda de eficiência
aerodinâmica.
Globalmente, pelo menos 50 mil turbinas eólicas geram um total de 50 bilhões de quilowatt-hora (kWh) anualmente. Na
próxima seção, vamos examinar a disponibilidade de recursos eólicos e quanta eletricidade as turbinas eólicas podem
produzir realmente.
Recursos eólicos e fatores econômicos
Em uma escala global, as turbinas eólicas geram atualmente tanta eletricidade quanto 8 grandes usinas nucleares. Isso
inclui não somente as turbinas de escala de geração pública, mas também as pequenas turbinas que geram eletricidade
para casas ou negócios individuais (às vezes, usadas em conjunto com fontes de energia solar fotovoltaica). Uma
pequena turbina com capacidade de 10 kW pode gerar até 16 mil kWh por ano, sendo que uma típica residência
americana consome cerca de 10 mil kWh anuais.
Fotos cedidas por NREL (à esquerda) e
stock.xchng
Turbina eólica residencial (à esquerda) e
turbina eólica em escala de geração pública
Uma grande turbina eólica típica pode gerar até 1,8 MW de eletricidade ou 5,2 milhões de
kWh
anualmente, sob
condições
ideais, o
suficiente
para energizar quase
600
residências. Ainda assim, as usinas nucleares e de carvão podem produzir eletricidade
mais barato do que as turbinas eólicas. Então, usar energia eólica para quê? As duas
maiores razões para usar o vento para gerar eletricidade são as mais óbvias: a energia
do vento é limpa e renovável. Ela não libera gases nocivos como CO2 e óxidos de
nitrogênio na atmosfera como faz o carvão (veja Como funciona o aquecimento global) e
não corremos, tão cedo, o risco de uma escassez de ventos. Também existe a
independência associada à energia eólica, já que qualquer país pode gerá-la em casa
sem necessidade de recorrer a importações. E uma turbina eólica pode trazer eletricidade
para áreas remotas não atendidas pela rede elétrica central.
Mas há inconvenientes, também. As turbinas eólicas nem sempre funcionam com 100% da
potência, como muitas outras fontes energéticas, já que a velocidade do vento é variável.
As turbinas eólicas podem ser barulhentas se você viver próximo a elas, além de
serem perigosas para aves e morcegos. Em áreas desérticas de solo compactado existe o
risco de erosão da terra se você cavar para instalar as turbinas. Além disso, como o vento
é uma fonte de energia relativamente pouco confiável, os operadores de usinas eólicas
precisam ter um sistema de reserva com uma pequena quantidade de energia confiável e
não-renovável, para as vezes em que a velocidade do vento diminui. Algumas pessoas
argumentam que o uso de energia poluente para sustentar a produção de energia limpa
anula os benefícios, mas a indústria eólica clama que a quantidade de energia poluente
necessária para manter um fornecimento estável de eletricidade em um sistema eólico é
insignificante.
Quantos Watts?
Watt (W) capacidade de geração
de eletricidade
1 megawatt (MW, 1
milhão de watts) de
energia eólica pode
produzir de 2,4 a 3
milhões de quilowatthora de eletricidade
em um ano.
Quilowatthora (kWh): um
quilowatt (kW, 1 mil
watts) de eletricidade
gerada ou consumida
em uma hora.
Veja Como funciona a
eletricidade para
aprender mais.
Colocando as desvantagens potenciais de lado, os Estados Unidos possuem um bom número de turbinas eólicas
instaladas, totalizando mais de 9 mil MW de capacidade de geração em 2006. Essa capacidade gera cerca de 25 bilhões
de kWh de eletricidade, o que parece muito, mas na verdade é menos de 1% da energia gerada no país a cada ano. Em
2005, a geração de eletricidade nos EUA se dividia deste modo:
carvão: 52%
carvão: 52%
nuclear: 20%
gás natural: 16%
hidrelétricas: 7%
outras (incluindo o vento, biomassa, geotérmica e solar): 5%
Fonte: Associação Americana de Energia Eólica
Atualmente, a geração total de eletricidade nos Estados Unidos está próximo a 3,6 trilhões de kWh a cada ano. O vento
tem o potencial de gerar muito mais do que 1% dessa eletricidade. De acordo com a Associação Americana de Energia
Eólica, o potencial estimado dessa energia no país é de cerca de 10,8 trilhões de kWh por ano, algo próximo à
quantidade de energia em 20 bilhões de barris de petróleo (a produção global anual de petróleo). Para tornar a energia
eólica viável em uma determinada área são necessárias velocidades do vento de 11 km/h (3 m/s) para turbinas
pequenas e de 22 km/h para grandes turbinas. Essa velocidade do vento é comum nos Estados Unidos, apesar dessa
fonte não ser bem aproveitada.
Quando se trata de turbinas eólicas, a localização é tudo. Saber quanto vento existe em uma área, qual sua velocidade e
duração são fatores decisivos fundamentais para a construção de uma fazenda eólica eficiente. A energia cinética do
vento aumenta exponencialmente em proporção à sua velocidade, de modo que um pequeno aumento na velocidade do
vento representa na verdade um grande aumento do potencial de energia. A regra geral é que, dobrando a velocidade
do vento, obtém-se um aumento de oito vezes no potencial de energia. Teoricamente, uma turbina em uma área com
velocidade média do vento de 40 km/h irá gerar, na verdade, oito vezes mais eletricidade do que a mesma turbina onde
a velocidade média do vento é de 20 km/h. Esse fator é "teórico" porque em condições reais há um limite para a
quantidade de energia que uma turbina pode extrair do vento. Ele é chamado de limite de Betz e é de cerca de 59%. Mas
um pequeno aumento na velocidade do vento ainda leva a um aumento significativo da geração de energia.
Como na maioria das outras áreas de produção de energia, quando se trata de capturar
a energia do vento, a eficiência apresenta números significativos. Grupos de grandes
turbinas, chamadas fazendas eólicas ou usinas eólicas, representam o uso mais
vantajoso em termos econômicos da capacidade de geração de energia eólica. As
turbinas eólicas de escala de geração pública mais comuns têm capacidades entre 700
kW e 1,8 MW, e são agrupadas para obter a máxima potência dos recursos eólicos
disponíveis. Elas estão localizadas em áreas rurais com alta incidência de vento, e a
pequena área da base das TEEHs significa que o uso da terra para a agricultura quase
não é afetado. As fazendas eólicas têm capacidades que variam de uns poucos MW a
centenas de MW. A maior usina eólica do mundo é a Fazenda Eólica de Raheenleagh,
localizada no litoral da Irlanda. Em plena capacidade (atualmente opera com capacidade
parcial), ela terá 200 turbinas, uma capacidade de geração nominal de 520 MW,
totalizando um custo de cerca de US$ 600 milhões para a construção.
O custo da energia eólica em escala pública foi reduzido drasticamente nas últimas duas
décadas devido aos avanços tecnológicos e de projeto na produção e instalação da
turbina. No início dos anos 80, a energia eólica custava cerca de US$ 0,30 por kWh. Já
em 2006, a energia eólica custava de US$ 0,03 a 0,05 por kWh nas áreas de vento
Foto cedida por General
Electric Company
Fazenda eólica de
Raheenleagh
abundante. Quanto maior a regularidade dos ventos em uma determinada área de
turbinas, menor o custo da eletricidade gerada pelas mesmas. Em média, o custo da energia eólica é de cerca de US$
0,04 a 0,10 nos Estados Unidos.
Comparação de custos da energia
Tipo de recurso
Custo médio (centavos
de US$ por kWh)
Hidrelétrica
2-5
Nuclear
3-4
Carvão (em inglês)
4-5
Gás natural (em
inglês)
4-5
Vento
Geotérmica (em
inglês)
Biomassa (em
inglês)
4-10
5-8
8-12
Célula combustível
a hidrogênio
10-15
Solar
15-32
Fontes: Associação Americana de Energia Eólica,
Wind Blog, Stanford School of Earth Sciences.
Diversas grandes companhias energéticas oferecem programas de "tarifas ecológicas" que permitem que os
consumidores paguem mais por kWh para usar energia eólica em vez de energia do "sistema elétrico convencional", que
é o resultado de toda a eletricidade produzida na área, renovável e não-renovável. Caso você escolha adquirir energia
eólica e more na vizinhança de uma fazenda eólica, a eletricidade que usa em sua casa poderá na verdade ser gerada
pelo vento. Com freqüência, o preço mais elevado que você paga se destina a manter o custo da energia eólica, mas a
eletricidade que usa em sua casa ainda vem do sistema elétrico. Nos Estados americanos onde o mercado energético foi
desregulamentado, os consumidores podem adquirir "eletricidade verde", diretamente de um fornecedor de energia
renovável, caso em que a eletricidadeutilizada nas casas definitivamente provém, certamente, do vento ou de outras
fontes renováveis.
Implementar um pequeno sistema de turbina eólica para suas próprias necess idades é uma maneira de garantir que a
energia que você usa é limpa e renovável. Uma configuração de turbina residencial ou empresarial pode custar algo entre
US$ 5 mil a US$ 80 mil. Uma turbina de geração pública custa bem mais. Uma única turbina de 1,8 MW pode custar até
US$ 1,5 milhão instalada, e isso não inclui o terreno, linhas de transmissão e outros custos de infra-estrutura associados
com o sistema de geração eólica. No total, o custo de uma fazenda eólica está ao redor de US$ 1 mil por kW de
capacidade, de modo que uma fazenda eólica com sete turbinas de 1,8 MW custa aproximadamente US$ 12,6 milhões. O
tempo de retorno do investimento para uma grande turbina eólica, ou seja, o tempo necessário para gerar eletricidade
suficiente para compensar a energia consumida na construção e instalação da turbina, é de cerca de três a oito meses,
de acordo com a Associação Americana de Energia Eólica.
Os incentivos governamentais para os produtores de pequena e larga escala contribuem para a viabilidade econômica de
um sistema de geração eólica. Alguns dos programas de incentivo incluem:
Crédito do Imposto de Produção: basicamente, os produtores de energia eólica, geralmente empresas, recebem
US$ 0,018 (valor de dezembro de 2005) por kWh de energia eólica produzido para distribuição no atacado durante
os primeiros 10 anos de funcionamento da fazenda eólica.
Medição bidirecional: neste sistema, os produtores individuais e empresas que produzem energia renovável
recebem créditos para cada kw/h produzido além de suas necessidades. Quando alguém produz mais eletricidade
do que necessita, seu medidor de energia gira ao contrário, enviando aquele excesso de eletricidade para a rede
elétrica. Ele recebe créditos pela eletricidade que envia para a rede, que vale como um pagamento pela
eletricidade que ele venha a consumir da rede quando sua turbina não puder fornecer energia suficiente para sua
casa ou empresa (diversas companhias de energia ignoram esse arranjo, já que elas essencialmente estão
comprando a energia eólica do produtor individual a preço de varejo em vez do preço de atacado que pagariam a
uma fazenda eólica).
Créditos de energia renovável: muitos Estados agora têm cotas de energia renovável para as companhias
energéticas, pelas quais essas companhias devem comprar certa porcentagem de sua eletricidade a partir de
fontes renováveis. Se alguém com sua própria turbina vive em um Estado que possua o "programa de crédito
verde", ele receberá créditos negociáveis para cada megawatt-hora de energia renovável gerada por ele em um
ano. Então ele poderá vender esses créditos para as grandes companhias energéticas convencionais que tentam
cumprir a cota de energia renovável federal ou estadual.
Créditos do imposto de instalação: o governo federal e alguns Estados oferecem créditos fiscais para os custos
de instalação de um sistema energético renovável. O Estado de Maryland, por exemplo, oferece para empresas e
proprietários de terras um crédito de 25% do custo de aquisição e instalação de uma turbina eólica se o edifício
suprido com a energia atender a determinados "critérios ecológicos".
Apesar da energia eólica ainda ser subsidiada pelo governo, ela é atualmente um produto competitivo e, por todos os
critérios, pode caminhar por si mesma como uma fonte viável de energia. O Battelle Pacific Northwest Laboratory, um
laboratório de ciência e tecnologia do Departamento de Energia dos EUA, estima que a energia eólica sozinha é capaz de
suprir 20% da eletricidade do país. A Associação Americana de Energia Eólica coloca esse número em um teórico 100%.
Seja qual for a estimativa correta, os Estados Unidos provavelmente não atingirão essas porcentagens tão cedo. A
Associação Americana de Energia Eólica avalia que por volta de 2020, o vento fornecerá 6% de toda a eletricidade nos
EUA. Embora os Estados Unidos possuam uma das maiores bases instaladas de energia eólica no mundo em termos de
potência total em watts, a participação porcentual se encontra bem atrás de outros países desenvolvidos. O Reino Unido
possui meta estabelecida de 10% de geração eólica em 2010. A Alemanha gera atualmente 8% de sua energia do vento,
enquanto a Espanha 6%. A Dinamarca, líder mundial em consumo de energia limpa, obtém mais de 20% de sua
eletricidade do vento.
Para mais informações sobre energia eólica e assuntos relacionados, verifique os links na próxima página.
No Brasil
O potencial eólico brasileiro é de 143,5 GW (GigaWatts), segundo um estudo da Centro de Pesquisa em Energia
Elétrica (Cepel) do Ministério de Minas e Energia feito em 2005. O estudo levou em conta geradores de energia eólica de
até 50 metros. Com o avanço tecnológico no setor, que permite geradores de até 80 metros atualmente no Brasil, o
potencial cresceria mais ou menos 50%.
"Quanto mais alto, mais potencial eólico, já que vão diminuindo os problemas com relevo e rugosidade do solo", afirma o
"Quanto mais alto, mais potencial eólico, já que vão diminuindo os problemas com relevo e rugosidade do solo", afirma o
pesquisa da Cepel Antônio Leite.
Esse potencial de 143,5 GW representaria a geração de energia de 146 milhões de residência. Essa conta, no entanto,
é só ilustrativa. A energia eólica não é energia firme, ou seja, com fornecimento constante. Assim, sua energia é
armazenada em baterias ou trabalha em conjunto com as hidrelétricas, ajudando, por exemplo, no abastecimento dos
reservatórios dessas usinas. O potencial instalado no Brasil é atualmente de 247,5 MW (MegaWatts), ou seja, 0,25% dos
99,7 GW gerados no país, segundo dados de dezembro de 2007. A tabela abaixo mostra dados de seis meses antes.
Usinas Eólicas em Operação
Potência
Usina
Município
(kW)
Eólica de Prainha
10.000
Aquiraz - CE
Eólica de Taíba
5.000
São Gonçalo do
Amarante - CE
Eólica-Elétrica Experimental 1.000
Gouveia - MG
do Morro do Camelinho
Eólio - Elétrica de Palmas 2.500
Palmas - PR
Eólica de Fernando de
225
Fernando de
Noronha
Noronha - PE
Mucuripe
2.400
Fortaleza - CE
RN 15 - Rio do Fogo
49.300
Rio do Fogo RN
Eólica de Bom Jardim
600
Bom Jardim da
Serra - SC
Eólica Olinda
225
Olinda - PE
Parque Eólico do Horizonte 4.800
Água Doce - SC
Macau
1.800
Macau - RN
Eólica Água Doce
9.000
Água Doce - SC
Parque Eólico de Osório
50.000
Osório - RS
Parque Eólico Sangradouro 50.000
Osório - RS
Parque Eólico dos Índios
50.000
Osório - RS
Potência Total: 236.850
Total: 15 Usina(s)
kW
O crescimento da capacidade instalada no país se deve em grande parte pelos incentivos que o governo federal tem
dado para o assunto. O Programa de Incentivo a Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), administrado
pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES), trata-se de uma linha de crédito prevê
financiamento de até 70% do investimento, excluindo apenas bens e serviços importados e a aquisição de terrenos. As
condições do financiamento são TJLP mais 2% e até 1,5% de spread de risco ao ano. A carência de seis meses, após a
entrada em operação comercial, amortização por dez anos e não-pagamento de juros durante a construção do
empreendimento.
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Associação Européia de Energia Eólica
Turista Nuclear: comparações das diversas fontes de energia
OtherPower: opções para começar a utilizar a energia eólica
Conservação de energia do estado do Texas: perguntas mais freqüentes
Fontes
"Aerodinâmica das turbinas eólicas: arrasto". Associação Dinamarquesa da Indústria Eólica.
http://www.windpower.org/en/tour/wtrb/drag.htm
Airtricity (Aerotricidade)
http://www.airtricity.com/america/
"Relatório anti-fazenda eólica rejeitado." BBC News. 26 de fevereiro de 2005.
http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/4300723.stm
Arvizu, Dan, Ph.D. "Eletricidade Renovável: Equilibrada para fazer uma diferença." Power Engineering. Maio de
2006.
http://pepei.pennnet.com/Articles/Article_Display.cfm?
Section=ARTCLandARTICLE_ID=255997andVERSION_NUM=2andp=6
"Comprando energia eólica no mercado de varejo". Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/factsheets/BuyingWindRetail.pdf
Associação Dinamarquesa da Indústria Eólica
http://www.windpower.org/en/tour/wtrb/rotor.htm
"Geração Distribuída de Energia". Solarbuzz.com.
http://www.solarbuzz.com/DistributedGeneration.htm
"A Economia da Energia Eólica". Associação Americana de Energia Eólica.
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"Comparação de Taxas de Eletricidade por Estado." Web Site Oficial do Governo do Estado de Nebraska.
http://www.neo.state.ne.us/statshtml/115.htm
Estill, Glen. "A solução de US$ 0,03." Wind Blog (Blog do Vento).
http://www.biofuels.coop/windblog/?p=10
Gangemi, Jeffrey. "Vendendo energia de volta à rede." BusinessWeek Online. 6 de julho de 2006.
http://www.businessweek.com/smallbiz/content/jul2006/sb20060706_167332.htm
"As perguntas mais freqüentes sobre energia eólica." Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/documents/FAQ2002%20-%20web.PDF
"Padrões do portfolio de nível estadual da energia renovável (RPS)." Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/factsheets/0509-RPS_Progresses_in_States.pdf
"Energia eólica: um recurso desencadeado." Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/factsheets/Wind_Energy_An_Untapped_Resource.pdf
"Energia eólica e vida selvagem: Perguntas Mais Freqüentes." Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/factsheets/050629_Wind_Wildlife_FAQ.pdf
"Energia eólica: Como ela funciona?" Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/factsheets/Wind_Energy_How_does_it_Work.pdf
"Tecnologias de energia eólica." Departamento de Energia dos EUA.
http://www.eere.energy.gov/RE/wind_technologies.html
"Energia eólica: O combustível do futuro está pronto hoje." Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/factsheets/wetoday.pdf
"Energia eólica hoje." Associação Americana de Energia Eólica.
http://www.awea.org/pubs/factsheets/WindPowerTodayFinal.pdf
"Extensão do
PTC ao
vento
instigará
desenvolvimento, principalmente
para
projetos bem avançados."
CWEB.106/29 de outubro de 2004
http://www.newsdata.com/enernet/conweb/conweb106.html#cw106-5
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