6ª aula

12- Energias Renováveis Fontes Alternativas de

EnergiaENERGIA EÓLICA

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Profª Drª Maria de Fátima Ribeiro Raia - 2012

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• geração por meio de fontes alternativas de energia

• as fontes alternativas de energia: eólica, solar, biomassa, dos oceanos, e

pequenas centrais hidrelétricas (PCHs), são caracterizadas por

apresentarem impactos ambientais bem menores que as que utilizam

combustíveis fósseis;

• o desenvolvimento tecnológico dos últimos 30 anos, tem levado a uma

redução visível do custo da energia obtida por estas fontes;

• em alguns casos o kWh já apresenta preços competitivos, como é o caso

da energia eólica;

• podendo num futuro próximo tornarem-se competitivas.

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ENERGIA EÓLICA

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Principais marcos do desenvolvimento da Energia Eólica no Século XX

Fonte: Dutra, 2001

5Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012

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TOP 10 MUNDIAL EM ENERGIA EÓLICA

• China: 62,7 GW – 26,3%

• Estados Unidos: 46,9 GW – 19,7%

• Alemanha: 29 GW – 12,2%

• Espanha: 21,6 GW – 9,1%

• Índia: 16 GW – 6,7%

• França: 6,8 GW – 2,9%

• Itália: 6,7 GW – 2,8%

• Reino Unido: 6,5 GW – 2,7%

• Canadá: 5,2 GW – 2,2%

• Portugal: 4 GW – 1,7%

• Resto do Mundo: 33 GW – 13,6%

• Brasil: 1,51 GW - 0,63%

Fonte: Global Wind Energy Council, 2012

Em 15 anos a capacidade eólica

mundial passou de 6,1 GW para

238,4 GW (cerca de 17

hidrelétricas de Itaipu). Mesmo

com a crise econômica, o setor

cresceu 21% em 2011.

Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012

7Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012

18 GW

6,8 GW

2,1 GW

1 GW

3 GW

1,3 GW

1,2 GW

0,95 GW0,83 GW

Brasil – 0,587 GW

América Latina1,2 GW

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Impactos ambientais na geração eólica

• impacto visual

• para os moradores locais: pois cria uma grande modificação da paisagem;

• o efeito de sombras em movimento.

• impacto sonoro

• o vento que bate nas pás produz um ruído constante de 43dB;

• as moradias devem estar a uma distância de no mínimo 200 m;

• interferências eletromagnéticas

• os aerogeradores, podem, em alguns casos, refletir ondas

eletromagnéticas;

• podem interferir e perturbar:

• sistemas de telecomunicações;

• sistemas de retransmissão.

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• impacto sobre as aves e morcegos locais

• principalmente pelo choque destas com as pás.

• modificação da rota dos pássaros, ex:

• parques da Inglaterra;

• parque eólico de Tarifa no sul da Espanha

• localização inadequada

• área de proteção ambiental

• rota migratório de aves, ex. ave de rapina.

• antigos parques dos EUA

• segurança

• os sistemas eólicos são os mais seguras;

• raros casos de pessoas feridas por pedaços de pás partidas.

• utilização do terreno – pode ser compartilhado pela pecuária e agricultura e os

aerogerados devem estar separados uns dos outros por 5 vezes o seu diâmetro,

para evitar a interferência dos fluxos de ar de cada um nos outros.

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“há um efeito ótico chamado motion smear que causa o

desaparecimento das turbinas em rotação da visão das aves ao

se aproximarem a uma certa distância inversamente

proporcional à velocidade de rotação, principalmente nas

pontas das pás, onde a velocidade é consideravelmente maior.

Para reduzir esse efeito, foram testados diferentes modos de

pintura das pás, obtendo bons resultados em laboratório com o

padrão de pintura de uma pá toda de preto e duas pás não

pintadas.”

Fonte: BARRIOS JAQUE, 1995 apud LOWTHER, 2000

CURIOSIDADE

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• impactos indiretos das indústrias dos componentes dos parques;

• estudos recentes mostram que os parques eólicos aumentam a temperatura

local, provocado pelos aerogeradores que liberam ar quente ao nível do solo.

Continuação dos Impactos ambientais na geração eólica

Principais Desvantagens da energia eólica

• além dos impactos ambientais;

• a intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a

eletricidade é necessária, tornando difícil a integração no sistema

interligado;

• e outras a completar...

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Vantagens para a sociedade em geral

• é inesgotável;

• não emite gases poluentes nem gera resíduos;

• diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE).

Vantagens para as comunidades onde se inserem os Parques Eólicos

• os parque eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações do terreno

como a agricultura e a criação de gado;

• criação de emprego;

• geração de investimento em zonas desfavorecidas;

• benefícios financeiros (proprietários).

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Vantagens para o estado

• reduz a elevada dependência energética do exterior, em combustíveis fósseis;

• poupança devido à menor aquisição de direitos de emissão de CO2 por

cumprir o protocolo de Quioto (créditos de carbono)

• possível contribuição de cota de GEE para outros setores da atividade

econômica;

• é uma das fontes mais baratas de energia podendo competir em termos de

rentabilidade com as fontes de energia tradicionais;

• complementariedade energética à geração hídrica.

Vantagens para os promotores

• os aerogeradores não necessitam de abastecimento de combustível e

requerem pouca manutenção;

• excelente rentabilidade do investimento. Em menos de seis meses, o

aerogerador recupera a energia gasta com o seu fabrico, instalação e

manutenção.

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RESUMINDO

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Um estudo realizado pela Associação Brasileira de Energia Eólica com base em

usinas implantadas entre 2007 e 2010 comprova a característica da

complementariedade entre usinas eólicas e fontes hídricas (UHEs e PCHs).

OBS: e também sul do Brasil.

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Partes de um aerogerador padrão

com caixa multiplicadora

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Gerador Multipolos – sem caixa multiplicadora - Enercon

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Indústrias no Brasil de aerogeradores, pás e torres

Wobben Wind Power/ Enercon (Brasil e Alemanhã)

• Sorocaba, SP – aerogeradores, pás, torres de aço

• Pecém, CE – pás

• Parazinho, RN – torres de concreto

• Gravataí, RS – torres de concreto

• Impsa (Argentina) – 1ª Porto de Suape, Recife, PE;

2ª em andamento o estudo do local.

• GE (americana) – em instalação na Bahia - aerogeradores

• Fuhrlaender (alemã) - em obras - Complexo Industrial do Porto de

Pecém, CE – previsão fev/2013 – 200 empregos diretos

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Continuação indústrias no Brasil.

• Gamesa (espanhola) – Camaçari, BA - aerogeradores

• Alstom (francesa) – Camaçari, BA - aerogeradores

• Vestas (dinamarquesa) – em construção em Fortaleza, CE - naceles

• Fuhrlaender (alemã) - em obras - Complexo Industrial do Porto de

Pecém, CE – previsão fev/2013 –aerogeradores – 200 empregos diretos

• Siemens (alemã) – em estudo, dependerá demanda contratada nos

próximos leilões de energia - aerogeradores

• Suzlon (indiana) – em estudo no Ceará – aerogeradores

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Aerogeradores fabricados no Brasil pela Wobben Wind Power em Sorocaba/SP

900 kW800 kW

2300 kW2000 kW

a 3000 kW

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Materiais que são feitas as pás do aerogerador:

• fibra de vidro (podem ser reforçadas com epoxi e/ou madeira)

• oferecem boa resistência ao impacto;

• resistência à fadiga;

• custos competitivos para as pás;

• usadas nos aerogeradores dos parques da Califórnia, etc.

• aço:

• custos relativamente baixo em alguns países;

• as pás tendem a ser pesadas:

• acarreta aumento de peso e custo de toda a estrutura;

• necessitam de proteção contra corrosão.

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• madeira (fibra de madeira forma uma material composto:

• evoluiu ao longo do tempo para suportar a fadiga;

• usadas em todo mundo para aerogeradores pequenos de até 10 m

de diâmetro;

• deve-se cuidar para evitar variações do teor de umidade interna

• podendo causar alterações nas propriedades mecânicas;

• e também alterações na dimensão.

• podendo causar rompimento na estrutura.

• o baixo peso é uma vantagem;

• estaiada com aço.

• fibra de aramida (Kevlar (marca registrada Du Pont)

• fibra de aramida (composto orgânico de poliamida)

• alto custo para aerogeradores economicamente mais competitivos.

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• fibra de carbono:

• alto módulo de elasticidade;

• baixo coeficiente de dilatação térmica;

• alta condutividade térmica;

• baixa resistência ao impacto.

• fibras metálicas;

• fibras de boro (ferro, aço inoxidável, níquel, cobalto,

cobre, alumínio, ouro e prata);

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Evolução dos aerogeradores desde 1985 até 2010

Fonte: baseado em DEWI, 2005

diam. 126 m

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O maior aerogerador do mundo - 7 MW - ENERCON 126 m de diâmetro – Emden, Alemanhã - onshore (terrestre)

energia para 5000 casas com 4 pessoas

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6 MW Enercon – 112 m de diâmetro – 54 m de raio

outra pá de aerogerador superior a 100 m

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MATERIAL DAS TORRES DOS AEROGERADORES

• aço:

• treliçada;

• tubulares.

• concreto armado:

• tubulares.

A seleção da torre depende de:

• tipo do aerogerador;• classes de vento;• altura para otimização da produção.

Para aerogeradores de menor porte é possível a utilização de torres de madeira sobre um poste de eucalipto estaiada com aço.

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CUSTOS no Brasil:

Custo de instalação

• equivale ao de uma pequena central hidrelétrica de capacidade semelhante ou de uma térmica a gás;

• US$ 200 a US$ 2000 por kW instalado

Custo de geração (fevereiro de 2012)

• equivale hoje no Brasil aos custos médios de outras fontes como térmicas a gás;• R$ 105,00 por MWh;• 2º mais barata no Brasil.

A energia eólica é cada vez mais competitiva se comparada às fontes convencionais.

custo de geração da energia hidraulica: entre R$ 80,00 e R$ 90,00 por MWh.

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NORMAS:

NBR-IEC 61400-1 – requisitos de projetos de aerogeradores;

NBR-IEC 61400-21 – requisitos de qualidade de energia de aerogeradores conectados à rede;

NBR-IEC 61400-12-1 - medições do desempenho de potência de aerogeradores;

e outras ainda não traduzidas, por ex. IEC 61400-2 requerimentos para projetos de pequenos aerogeradores, etc.

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Geração de empregos:

• já existem cerca de 10 mil empregos entre fabricantes, fornecedores diversos e

prestadores de serviços no setor eólico.

• para cada MW instalado criam-se, geralmente, 10 empregos no setor eólico de um

país.

A energia eólica promove o desenvolvimento sustentável?

• por ser limpa e renovável;

• gerar uma quantidade de energia ao longo de 20 anos (que é o mínimo de vida útil

de uma usina);

• milhares de vezes superior a energia que foi gasta na fabricação dos aerogeradores,

na construção e na manutenção das usinas.

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a eficiência média de um aerogerador no Brasil?

o fator de capacidade média das usinas eólicas no Brasil é acima de 40%.

Fonte: Wobben/Windpower/Enercon, 2012