energia eólica distribuída estudo da tecnologia e avaliação de

DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

ÊNFASE EM PRODUÇÃO LIMPA

SALVADOR 2008

FELIPE FREIRE GONÇALVES

ENERGIA EÓLICA DISTRIBUÍDA ESTUDO DA TECNOLOGIA E AVALIAÇÃO DE

VIABILIDADE TÉCNICA NO ESTADO DA BAHIA

FELIPE FREIRE GONÇALVES

ENERGIA EÓLICA DISTRIBUÍDA – ESTUDO DA TECNOLOGIA E AVALIAÇÃO DE VIABILIDADE

TÉCNICA NO ESTADO DA BAHIA

Trabalho de Monografia apresentado ao Curso de Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo – Ênfase na Produção Limpa, Universidade Federal da Bahia – UFBA, como requisito parcial para obtenção do título de especialista em Especialista em Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo. Orientador: Prof. Ednildo Andrade Torres Co-orientador: Prof. Kleber Freire da Silva

Salvador

2008

Dedico este trabalho a minha

família, minha referência.

AGRADECIMENTOS

Ao corpo docente do Curso de Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais

no Processo Produtivo – Ênfase na Produção Limpa, em especial ao professor Asher

Kiperstok, pelos conhecimentos compartilhados.

Aos professores Ednildo Andrade e Kleber Freire, pelas contribuições ao desenvolvimento

deste trabalho.

Ao colega Guilherme Wenzel (Centro de Energia Eólica / PUCRS), sempre disposto a

esclarecer dúvidas referentes ao tema estudado.

Ao Professor Paulo Burgos e sua equipe do Laboratório de Geotecnia da UFBA. Ao Professor

Osvaldo Soliano e os colegas do G-MUDE/UNIFACS.

De maneira muito especial a minha família, por apoiar mais esta etapa na minha formação.

RESUMO

As preocupações com o meio ambiente e o futuro do planeta estão cada vez mais em

evidência. O questionamento sobre um futuro sustentável tem feito com que as energias

renováveis deixem de ser apenas um símbolo para se tornar cada vez mais realidade. Sistemas

eólicos e fotovoltaicos podem ser utilizados para a geração distribuída de energia, operando

de forma integrada a edificações urbanas e conectados à rede convencional. Essa aplicação já

apresenta um bom nível de maturidade tecnológica, fruto de inúmeros casos de sucesso

instalados principalmente em países Europeus e nos EUA. Para um país de dimensões

continentais como o Brasil a geração distribuída aparece como uma opção vantajosa pelo fato

da geração e consumo de eletricidade serem feitos no mesmo ponto, reduzindo assim as

consideráveis perdas por transmissão e distribuição de energia de grandes centrais geradoras.

Através da análise de dados práticos obtidos por duas estações meteorológicas instaladas na

cidade de Salvador (BA) foi possível analisar o potencial específico de duas edificações

urbanas para a instalação de sistemas de geração distribuída utilizando o recurso eólico e

solar.

Palavras-chave: Energia eólica, energia solar fotovoltaica, geração distribuída.

ABSTRACT

Concerns about environmental issues and the future of the planet are especially in evidence

nowadays. The wish for a sustainable future has made renewable energies become reality,

instead of remote possibility applications. Wind and photovoltaic power systems can be used

for distributed energy generation, operating integrated to the building and connected to the

conventional electricity grid. This application is already on great technological level, resulted

of many success cases basically installed in European countries and the USA. For such a large

dimensions country like Brazil, distributed generation appears as an advantageous option due

to the fact that power generation and consumption are made at the same point, thus reducing

great transmission and distribution of energy losses typical of large power plants

configuration. Through data analysis of two meteorological stations installed in Salvador

(BA) it was possible to measure the specific potential of two urban buildings for a solar and

wind distributed power systems installation.

Key-words: Small wind power, photovoltaics, distributed energy.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Mapa da radiação solar global do Brasil. ..................................................................19

Figura 2: Sistema de 2kWp instalado na UFSC. Fonte: Registro próprio (dez/05). ................21

Figura 3: Sistema instalado no Centro de Cultura e Eventos da UFSC. Fonte: Registro próprio

(dez/05).....................................................................................................................................21

Figura 4: Distribuição geral dos ventos. Fonte: Atlas do Potencial Eólico Brasileiro (MME,

2001).........................................................................................................................................22

Figura 5: Principais formações que influenciam o Brasil. Fonte: Atlas do Potencial Eólico do

Estado da Bahia (COELBA, 2006)...........................................................................................22

Figura 6: Potencial eólico-elétrico do Brasil dividido por regiões políticas. ...........................23

Figura 7: Potencial Eólico a 50m de Altura para o Estado da Bahia........................................24

Figura 8: Variação sazonal do potencial eólico para o Estado da Bahia. .................................26

Figura 9: Direções predominantes dos ventos no Estado da Bahia. Fonte: COELBA, 2006...26

Figura 10: Evolução da capacidade instalada por ano no mundo.............................................28

Figura 11: Evolução da capacidade instalada acumulada global. ............................................28

Figura 12: Ranking países: Capacidade instalada e novas instalações (crescimento 2006-

2007).........................................................................................................................................29

Figura 13: Parque Eólico de Osório (RS).................................................................................29

Figura 14: Exemplos de turbinas eólicas de eixo horizontal (TEEH) integradas à edificações.

Fonte: Earth2tech, 2008............................................................................................................31

Figura 15: Exemplos de turbinas eólicas de eixo vertical (TEEV) integradas à edificações.

Fonte: Quietrevolution, 2008....................................................................................................32

Figura 16: Local escolhido para a instalação da estação solarimétrica. ...................................34

Figura 17: Piranômetro utilizado para medir a radiação solar global.......................................35

Figura 18: Sensores de intensidade e direção dos ventos.........................................................35

Figura 19: Sensor de temperatura e umidade do ar. .................................................................35

Figura 20: Conexão dos sensores aos terminais do CR10X (data logger)............................... 35

Figura 21: Utilização do Excel para padronizar os dados capturados pelas estações

meteorológicas. ........................................................................................................................ 36

Figura 22: Windographer – software utilizado para realização do tratamento estatístico dos

dados. ....................................................................................................................................... 36

Figura 23: Representação das estações de Sauípe (acima) e Camamu (abaixo)...................... 37

Figura 24: Estação Camamu – Velocidade dos ventos. Frequência relativa a 20m (Média =

4,72m/s).................................................................................................................................... 38

Figura 25: Estação Camamu – Direções do vento a 20m (em número de ocorrências). ......... 38

Figura 26: Estação Sauípe – Velocidade dos ventos. Frequência relativa a 20m (Média =

5,82m/s).................................................................................................................................... 38

Figura 27: Estação Sauípe – Direções do vento a 20m (em número de ocorrências).............. 38

Figura 28: Imagem do Prédio da Escola Politécnica. .............................................................. 39

Figura 29: Perfil da velocidade média sazonal na Escola Politécnica da UFBA..................... 40

Figura 30: Representação das médias diárias da velocidade do vento para a Escola

Politécnica. ............................................................................................................................... 40

Figura 31: Perfil da velocidade média diária (Escola Politécnica). ......................................... 41

Figura 32: Variação sazonal da velocidade média diária em meses (Escola Politécnica). ...... 41

Figura 33: Distribuição de Weibull para a velocidade dos ventos na Escola Politécnica. ...... 42

Figura 34: Rosa dos ventos (Escola Politécnica, 2006). .......................................................... 43

Figura 35: Médias diárias da direção dos ventos (Escola Politécnica). ................................... 43

Figura 36: Rosa dos Ventos (representação mensal para a Escola Politécnica). ..................... 44

Figura 37: Imagem do edifício-sede da COELBA................................................................... 45

Figura 38: Perfil da velocidade média sazonal na COELBA (edifício-sede). ......................... 46

Figura 39: Representação das médias diárias de velocidade do vento para a COELBA......... 46

Figura 40: Perfil da velocidade média diária (COELBA)........................................................ 47

Figura 41: Variação sazonal da velocidade média diária em meses (Estação

COELBA/UNIFACS). ............................................................................................................. 47

Figura 42: Distribuição de Weibull para a velocidade dos ventos na COELBA (edifício-sede).

..................................................................................................................................................48

Figura 43: Rosa dos ventos (Edifício-sede COELBA, 2006/2007)..........................................49

Figura 44: Médias diárias da direção dos ventos (COELBA, edifício-sede). ..........................49

Figura 45: Rosa dos Ventos (representação mensal para a COELBA, edifício-sede). ............50

Figura 46: Médias mensais de radiação solar global (COELBA). ...........................................51

Figura 47: Perfil diário da radiação solar global segregado em meses. ...................................52

Figura 48: Sumário de resultados – Simulação com os dados coletados na Estação

Meteorológica da Escola Politécnica (UFBA). ........................................................................53

Figura 49: Sumário de resultados – Simulação com os dados coletados na Estação

Meteorológica da COELBA/UNIFACS...................................................................................53

Figura 50: Potência nominal das turbinas escolhidas para a simulação. ..................................55

Figura 51: Potência de saída (média). ......................................................................................55

Figura 52: Resultado da simulação para a geração de energia (kWh/ano)...............................56

Figura 53: Fator de Capacidade para cada modelo simulado...................................................56

Figura 54: Tempo em que as turbinas não atingiram a potência de partida. ............................57

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Valores de parâmetros para a Escola Politécnica e para a Estação da

COELBA/UNIFACS. .............................................................................................................. 53

Tabela 2: Turbinas escolhidas para as simulações de geração de energia. .............................. 54

Tabela 3: Escala Beaufort. ....................................................................................................... 65

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO................................................................................................................14

1.1. OBJETIVO ...............................................................................................................15

1.2. MOTIVAÇÃO..........................................................................................................16

1.3. ESTRUTURA DO TRABALHO .............................................................................17

2. REVISÃO DA LITERATURA........................................................................................19

2.1. ENERGIA SOLAR ..................................................................................................19

2.2. ENERGIA EÓLICA.................................................................................................22

3. METODOLOGIA.............................................................................................................33

3.1. COLETA DE DADOS .............................................................................................33

3.2. TRATAMENTO ESTATÍSTICO ............................................................................35

4. ESTUDO DE CASO ........................................................................................................37

4.1. CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL LOCAL .................................................37

4.2. ENERGIA EÓLICA NA ESCOLA POLITÉCNICA ..............................................39

4.3. ENERGIA EÓLICA NA COELBA (EDIFÍCIO SEDE) .........................................45

4.4. ESTIMATIVA DA ENERGIA GERADA...............................................................53

5. CONCLUSÕES................................................................................................................59

REFERÊNCIAS .......................................................................................................................61

ANEXOS..................................................................................................................................64

14

1. INTRODUÇÃO

No conjunto das fontes alternativas de energia, a eólica aparece atualmente com grande

destaque. Ao final do ano de 2007, a capacidade instalada total no mundo era de 93,8 GW. O

continente europeu continua liderando em termos de capacidade instalada, sendo a Alemanha

(22,3 GW) e Espanha (15,1 GW) as duas maiores referências (GWEC, 2007). A energia

eólica representa uma parcela muito pequena da demanda mundial, porém é notável a idéia de

que se vive um momento histórico no que diz respeito à utilização de fontes alternativas de

energia para a geração de eletricidade.

Além das aplicações de grande porte, no entanto, existem também os sistemas de pequeno

porte, cuja utilização está mais associada à eletrificação de áreas rurais e atendimento de

outras demandas isoladas da rede.

Mais recentemente, os pequenos aerogeradores têm ganhado espaço como sistemas de

geração distribuída em residências e prédios comerciais, sobretudo nos países que já

apresentam bom desempenho no uso de energia eólica para a geração de eletricidade. Nos

Estados Unidos da América (EUA), por exemplo, o negócio de pequenos aerogeradores já

apresenta bom nível de desenvolvimento. Hoje o Brasil possui cerca de 150 mil peças

instaladas (Polito, 2007).

A geração distribuída de energia apresenta algumas vantagens para o sistema elétrico, como a

eliminação perdas características da geração centralizada, visto que não se fazem necessárias

as linhas de transmissão e distribuição, pelo fato de a geração e consumo de eletricidade

serem feitos no mesmo ponto. Para o consumidor, nos países em que a geração distribuída já é

uma prática regulamentada, a grande vantagem é a possibilidade de se obter uma espécie de

crédito de energia, como resultado de uma instalação que forneça energia além daquela

necessária para o consumo. Outro fator interessante dos sistemas de geração distribuída é a

dispensa de utilização de baterias, já que a rede funciona como backup e, portanto, não há a

necessidade de acúmulo de energia. Especialmente em relação às fontes alternativas de

energia, como a eólica e a solar fotovoltaica, pode-se afirmar que são evitadas as emissões de

gases de efeito estufa por queima de combustíveis fósseis.

15

A tendência mundial de substituição de fontes poluentes vem contribuindo e deverá contribuir

cada vez mais para o desenvolvimento das tecnologias de geração limpa. Isso já pode ser

observado em países como a Alemanha, que apresenta um elevado índice de utilização de

fontes alternativas de energia para a geração de eletricidade, tanto sob a forma de grandes

centrais como para a geração distribuída.

Fortes programas de incentivo aos “telhados solares” desenvolvidos no Japão, EUA e

Alemanha, por exemplo, mostram que a tecnologia solar fotovoltaica tem uma importância

considerável no contexto da geração distribuída. A tecnologia eólica, no entanto, ainda se

mostra um pouco mais tímida para a geração distribuída de energia em residências e prédios

comerciais, seja por barreias tecnológicas, seja por falta de incentivos governamentais.

Uma das principais vantagens dos sistemas fotovoltaicos integrados à estrutura das

edificações e conectados à rede elétrica convencional é a sua elevada vida útil (por volta de 25

anos) e a reduzida necessidade de manutenção. Como contrapartida, o investimento inicial é

muito elevado e o custo da energia gerada é o mais alto se comparado a outras fontes.

No Brasil, por falta de incentivos, tanto a tecnologia solar fotovoltaica quanto a eólica de

pequeno porte conectadas à rede elétrica convencional são ainda inviáveis economicamente.

Portanto, os sistemas se caracterizam como pilotos de pesquisa.

1.1. OBJETIVO

O trabalho tem como objetivo estudar tecnologia eólica para geração distribuída de

eletricidade no Estado da Bahia, restringindo a investigação para duas localidades específicas

na cidade de Salvador.

Será feito um estudo de viabilidade de utilização de aerogeradores de pequeno porte em

edificações urbanas, como sistemas conectados à rede de baixa tensão.

Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede (SFCR) serão utilizados como parâmetro de

comparação de aspectos técnicos. Aliado a isso, pretende-se avaliar qual das tecnologias teria

maior aplicabilidade na Bahia, em função das características naturais encontradas no Estado.

16

1.2. MOTIVAÇÃO

As preocupações com o meio ambiente e o futuro do planeta estão cada vez mais em

evidência. O questionamento sobre um futuro sustentável tem sido a justificativa de muitos

projetos envolvendo as fontes alternativas de energia. Nesse contexto, as energias renováveis

deixam de ser apenas um símbolo e vêm se tornando cada vez mais realidade.

Em países como os EUA, um dos grandes incentivos para a geração distribuída utilizando

fontes alternativas é a redução de emissão de gases de efeito estufa. Isso se deve

principalmente pelo fato de se tratar de um país cuja matriz elétrica é essencialmente térmica.

O Brasil possui uma característica ímpar em relação ao resto do mundo, no que diz respeito à

sua matriz elétrica. Quase 80% da energia elétrica gerada no país é oriunda de fontes

renováveis – entenda-se recursos hídricos (BEN, 2007). Porém, observando os resultados de

leilões de energia nova e os empreendimentos que entraram em operação nos últimos anos,

percebe-se que a utilização de termelétricas é crescente no país. As fontes alternativas (solar,

eólica, etc.) ainda têm baixa representatividade na matriz elétrica do Brasil, se comparado, por

exemplo, com países europeus.

Para um país de dimensões continentais, a utilização de grandes centrais geradoras de energia

implica em perdas consideráveis por transmissão e distribuição. Uma das vantagens da

geração distribuída é justamente a redução dessas perdas, pelo fato da geração e consumo de

eletricidade serem feitos no mesmo ponto. Além disso, a geração distribuída pode contribuir

com a solução de problemas de instalações sobrecarregadas (Rüther, 2004).

Há uma tendência mundial para a utilização em larga escala de sistemas de geração

distribuída nos próximos anos. A utilização de fontes alternativas para este fim, além de

possibilitar as vantagens já apresentadas dos sistemas de geração distribuída, pode também

minimizar problemas ambientais. Ainda, o aproveitamento de recursos naturais em

edificações urbanas para a geração de eletricidade pode servir como divulgação das energias

renováveis. Isso pode atrair o investimento de empresas interessadas em demonstrar a sua

preocupação com o meio ambiente.

17

Ao fazer um estudo para o Estado da Bahia deverão ser obtidos resultados muito particulares.

Os mapas do potencial eólico, apesar de utilizarem softwares robustos e confiáveis, não

conseguem representar dados de turbulência numa resolução suficientemente alta, a ponto de

classificar o potencial para uma edificação específica na cidade do Salvador, como a Escola

Politécnica ou o edifício-sede da COELBA.

A comparação entre os sistemas eólicos de pequeno porte e os sistemas fotovoltaicos

conectados à rede, tem como justificativa a importância de se saber, especificamente para a

Bahia, qual das duas fontes teria maior aplicabilidade nos sistemas de geração distribuída de

eletricidade.

No Brasil, a Bahia representa um dos maiores potenciais para a utilização de energia solar.

Porém, considerando o recente aquecimento do mercado de pequenos aerogeradores no país, é

necessário investigar se realmente a energia solar é a melhor opção para a geração distribuída

ou se a energia eólica seria mais viável para esse tipo de aplicação diante do novo cenário.

Estudos preliminares no Estado do Pará indicam que uma associação das duas tecnologias é a

melhor opção em termos econômicos (Pereira et al., 2005).

Dados práticos coletados na Universidade Federal da Bahia (UFBA) e na Companhia de

Eletricidade do Estado da Bahia (COELBA) serão utilizados para a realização de um estudo

de caso específico para a Escola Politécnica e para o edifício-sede da COELBA. Isso

permitirá a obtenção de resultados muito particulares sobre o potencial das duas instituições

para geração distribuída de energia elétrica com tecnologia eólica ou fotovoltaica, eis que as

informações são obtidas nas estações meteorológicas instaladas nas próprias localidades.

1.3. ESTRUTURA DO TRABALHO

O Capítulo 2 expõe uma revisão da literatura sobre os recursos solar e eólico e as suas

principais aplicações, bem como o potencial no Brasil com ênfase na região Nordeste.

Especificamente para a energia eólica é apresentado o potencial detalhado do Estado da

Bahia.

18

O Capítulo 3 apresenta a metodologia utilizada para o tratamento dos dados práticos obtidos

nas estações meteorológicas da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia (UFBA)

e da Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia (COELBA) em parceria com a

Universidade Salvador (UNIFACS).

O Capítulo 4 é a demonstração do estudo realizado para verificar a viabilidade de utilização

da energia eólica em centros urbanos, sob a forma de sistemas de geração distribuída de

energia elétrica.

Por fim, são apresentadas as conclusões e considerações finais com relação ao que foi

abordado no trabalho. São apontadas as contribuições alcançadas e sugestões para futuros

trabalhos relacionados ao assunto deste.

19

2. REVISÃO DA LITERATURA

2.1. ENERGIA SOLAR

As radiações solares compõem a maior fonte de energia renovável da Terra. Sistemas que

utilizam o Sol como fonte de energia, têm como garantia insumo não poluente e gratuito por

um tempo que pode ser considerado infinito. O Sol fornece para o globo 10.000 vezes mais

energia do que o consumo mundial. Fora da camada atmosférica, a irradiância solar1 é

aproximadamente 1.367W/m2. Na superfície terrestre, devido à atenuação, a irradiância é

menor, aproximadamente 1.000W/m2, sendo esse valor utilizado como padrão para efeito de

cálculo (Duffie e Beckman, 1991).

Mapas de radiação solar do Brasil podem ser obtidos na base de dados do SWERA (Solar and

Wind Energy Resource Assessment2) ou ainda em Atlas Solarimétricos, como o desenvolvido

pela Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). A Figura 1 exibe o mapa de radiação solar

global obtido pelo registro de dados do Projeto SWERA.

Figura 1: Mapa da radiação solar global do Brasil.

Fonte: SWERA (2006).

1 Irradiância (W/m2): é a intensidade de radiação incidente por unidade de área de uma superfície qualquer ou densidade de potência da radiação eletromagnética do sol. É a potência por unidade de área. 2 O SWERA é um projeto do UNEP (Programa das Nações Unidas para o Ambiente), que tem como objetivo principal a disseminação do conhecimento de energias renováveis, visando despertar o interesse de novos investimentos ligados ao desenvolvimento sustentável.

20

2.1.1. Principais aplicações da energia solar

As duas grandes vertentes tecnológicas do aproveitamento da energia solar são: Energia Solar

Térmica e Energia Solar Fotovoltaica.

A energia solar térmica tem como princípio o aproveitamento do calor fornecido pelo Sol

(energia térmica), que pode ser usado diretamente (aquecimento de água, secagem de grãos,

obtenção de vapor, dentre outros) ou indiretamente, como na geração de energia elétrica

através da conversão do calor em energia mecânica e posteriormente em eletricidade,

utilizando os concentradores solares.

A tecnologia fotovoltaica pode ser utilizada em diversas aplicações como, por exemplo,

atender comunidades desprovidas de energia elétrica (iluminação, bombeamento de água,

etc.), sistemas interligados à rede, antenas de comunicação (repetidoras de sinal), geração em

centrais fotovoltaicas, sistemas híbridos e sistemas espaciais.

2.1.2. Energia solar conectada à rede

A aplicação fotovoltaica mais expressiva tem sido o sistema conectado à rede elétrica,

responsável pelo crescimento da tecnologia solar nos últimos anos e consequente redução de

custos de geração de energia (IEA, 2005). O conceito do mesmo é a integração dos sistemas

fotovoltaicos à estrutura das edificações, substituindo fachadas e telhados por geradores de

energia elétrica, possibilitando a geração de energia, em termos práticos, no próprio ponto de

consumo.

Em se tratando de sistemas de geração distribuída conectados à rede, como o SFCR, a carga

consome energia de gerador FV ou da rede elétrica, no caso da demanda ser maior do que a

capacidade do arranjo fotovoltaico, podendo injetar na rede a energia gerada em excesso. Essa

lógica funciona perfeitamente com a maioria dos medidores comercialmente disponíveis, que

podem girar em nos dois sentidos (Rüther, 2004). Porém, normalmente são utilizados dois

equipamentos distintos, já que as tarifas são diferentes para a “compra” e “venda” de energia.

21

O balanço de energia vai depender basicamente das dimensões do sistema fotovoltaico

instalado, do perfil de consumo da instalação e das condições locais. Sendo assim, as

necessidades da instalação consumidora podem ser parcialmente ou totalmente supridas. A

grande vantagem dessa aplicação é o fato do mesmo dispensar o uso de acumuladores de

carga, que representam grande parcela do custo de sistemas isolados.

Na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) encontra-se o primeiro sistema solar

fotovoltaico integrado a uma edificação urbana e interligado à rede elétrica pública do Brasil.

Esse sistema foi colocado para funcionar em setembro de 1997, integrado ao prédio do

Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC (Figura 2).

O sistema tem potência nominal de 2kWp, sendo quatro subsistemas de aproximadamente

500Wp cada, conectados aos quatro inversores de alto rendimento de 600W cada. A injeção

de corrente na rede elétrica baseia-se na operação PWM (Pulse Width Modulation) controlada

por microprocessadores e rastreamento do ponto de máxima potência dos módulos

fotovoltaicos, que desconecta o sistema à noite por meio de relés para evitar perdas em stand-

by (Rüther, 2004).

Outro sistema integrado à edificação e interligado à rede convencional, instalado na UFSC em

2003, encontra-se no prédio do Centro de Cultura e Eventos. Ainda segundo Rüther, em

Edifícios Solares Fotovoltaicos, o sistema apresenta potência nominal de 10kWp e utiliza

módulos fotovoltaicos do tipo flexível (Figura 3).

Figura 2: Sistema de 2kWp instalado na UFSC.

Fonte: Registro próprio (dez/05).

Figura 3: Sistema instalado no Centro de Cultura e

Eventos da UFSC. Fonte: Registro próprio (dez/05).

22

2.2. ENERGIA EÓLICA

O aquecimento não uniforme da Terra proporciona diferenças de pressão entre as massas de

ar do planeta, fazendo com que as mesmas se desloquem. É a partir disto que se origina a

energia eólica.

As regiões tropicais são mais aquecidas por receberem raios solares quase que

perpendicularmente. Já a incidência nas regiões polares é menos, fazendo com que as mesmas

sejam mais frias. Sendo assim, o ar quente das baixas altitudes das regiões tropicais tende a

subir, sendo substituído por uma massa de ar mais frio que se desloca das regiões polares

(CRESESB, 2003).

O deslocamento de massas de ar determina a formação dos ventos. A Figura 4 apresenta esse

mecanismo. Tanto os ventos que sopram em escala global quanto os considerados de pequena

escala têm como influência diferentes aspectos, dentre os quais pode-se destacar a altura, a

rugosidade, os obstáculos e o relevo.

Figura 4: Distribuição geral dos ventos. Fonte:

Atlas do Potencial Eólico Brasileiro (MME, 2001)

Figura 5: Principais formações que influenciam

o Brasil. Fonte: Atlas do Potencial Eólico do Estado da Bahia (COELBA, 2006).

23

O potencial eólico-elétrico do Brasil pode ser visto na Figura 6. A imagem representa o

potencial de cada região política separadamente e a composição total para o país. Em termos

de potencial, a região Nordeste aparece com grande destaque sobre as outras regiões,

representando mais de 50% em termos de capacidade para geração de energia elétrica através

de empreendimentos de energia eólica.

Figura 6: Potencial eólico-elétrico do Brasil dividido por regiões políticas.

Em vários locais do Nordeste são confirmadas as características de ventos comerciais (trade-

winds): velocidades médias de vento altas, pouca variação nas direções do vento e pouca

turbulência durante todo o ano (CBEE, 2007).

A Figura 7 mostra o mapa do potencial eólico do Estado da Bahia, disponível no Atlas do

Potencial Eólico do Estado da Bahia (COELBA, 2006). Os dados do Atlas revelam ainda

fatores de forma de Weibull maiores que 3 – valores considerados altos quando comparados

com os ventos registrados na Europa e Estados Unidos.

24

Figura 7: Potencial Eólico a 50m de Altura para o Estado da Bahia.

Fonte: COELBA, 2006.

Informações sobre o tipo do relevo da Bahia e a sua influência no perfil do potencial eólico do

estado foram obtidos no Atlas do Potencial Eólico do Estado da Bahia (COELBA, 2002)

Ao longo da extensão litorânea da Bahia, o relevo não constitui obstáculo à progressão dos

ventos e brisas marinhas, pois predominam altitudes inferiores à centena de metros e em raros

locais a altitude ultrapassa 300m. Entretanto, ao longo de uma ampla faixa junto à costa,

predomina uma vegetação adensada e relativamente alta - floresta tropical pluvial e vegetação

secundária - cuja rugosidade reduz a intensidade dos ventos médios de superfície.

25

Partindo-se do leste, a faixa atlântica da Bahia possui uma área extensa, sem grandes elevações

e aerodinamicamente rugosa pela densa cobertura vegetal; na parte central do Estado, surgem

chapadões de orientação norte-sul, bastante elevados e onde ocorrem algumas importantes

áreas de baixa rugosidade; das chapadas, o relevo desce até o vale do Rio São Francisco, para

em seguida subir suavemente para o extremo oeste, onde se encontra uma extensa área plana

com altitudes próximas a 1000m, recoberta por agricultura intensiva e pouco rugosa.

Na extensa área dos chapadões centrais, especialmente da Chapada Diamantina, as altitudes

são superiores a 1000m e chegam a superar os 1500m em algumas regiões, capazes de acelerar

os escoamentos atmosféricos. Nesta região, ocorrem diversas manchas localizadas de savanas,

com vegetação rarefeita, campos e arbustos baixos, que combinam pouca rugosidade com

grandes elevações.

A cidade de Caetité apresenta o maior potencial do estado em intensidade e frequência dos

ventos, além da pouca amplitude de direções como pode ser observado nas figuras seguintes,

o que torna a cidade o local onde projetos de energia eólica tenham a maior viabilidade. Com

base nas informações do Banco de Informações de Geração da Aneel (Agência Nacional

Energia Elétrica) a usina eólica BA3-Caetité (192MW) está em fase de autorização para

instalação.

É possível notar ainda que o litoral sul do estado seria bastante apropriado para instalações

offshore3, levando em conta a intensidade dos ventos registrados.

3 Parques eólicos offshore são aqueles não instalados em terra firme, ou seja, em oceanos ou lagos.

26

Figura 8: Variação sazonal do potencial eólico para o Estado da Bahia.


Figura 9: Direções predominantes dos ventos no Estado da Bahia. Fonte: COELBA, 2006.

27

2.2.1. Aproveitamento da energia eólica

O aerogerador converte a energia cinética dos ventos em energia mecânica (movimento das

pás) e então em energia elétrica, através de conversão eletromecânica por meio de um

alternador acoplado ao eixo em movimento rotacional. A eletricidade gerada é então

transmitida através de cabos para o seu uso final (BWEA, 2005). De forma resumida e

simplificada, este é o princípio de funcionamento dos sistemas eólicos para geração de

energia elétrica.

Historicamente, o aproveitamento da energia eólica está associado à moagem de grãos para

fabricação de farinha e ao bombeamento de água para drenagem de canais, ambos

proporcionados pelo movimento de pás dos “cata-ventos”. Mais recentemente é que a energia

eólica passou a ser aproveitada para a geração de eletricidade. Em escala comercial, a geração

de energia elétrica pelos ventos teve início há pouco mais de 30 anos e, através de

conhecimentos da indústria aeronáutica, os equipamentos para geração eólica evoluíram

rapidamente em termos de idéias e conceitos preliminares para produtos de alta tecnologia

(CBEE, 2007).

• Sistemas de grande porte

Os sistemas eólicos de grande porte representam uma fonte complementar ao sistema elétrico

ao qual estão interligados. Os parques eólicos não exigem sistemas de acúmulo, pois toda

energia gerada é injetada diretamente na rede elétrica. Os sistemas eólicos interligados à rede

apresentam as vantagens inerentes aos sistemas de geração distribuída tais como: a redução de

perdas, o custo evitado de expansão de rede e a geração na hora de ponta quando o regime dos

ventos coincide com o pico da curva de carga (CRESESB, 2003).

Esse tipo de sistema vem deixando cada vez mais de ser visto como “alternativa” e ganhando

status de opção real e competitiva no mercado de energia. A energia eólica de grande porte se

faz cada vez mais presente em países europeus e na América do Norte. A Alemanha, Espanha

e EUA totalizam mais de 50% da energia eólica do mundo atualmente, como pode ser visto na

Figura 12.

28

Incentivos governamentais vêm sendo dados para que a indústria eólica se fortaleça. Com

base no relatório Wind Force 12, a energia eólica deverá representar 12% da energia elétrica

do mundo em 2020, “e não há barreiras técnicas, econômicas ou de recursos naturais para

que isso ocorra” (GWEC, 2007). A Figura 10 exibe a evolução da capacidade instalada de

usinas eólicas de 1995 a 2006 e a Figura 11 exibe o gráfico da capacidade instalada

acumulada no mesmo período.

Figura 10: Evolução da capacidade instalada por ano no mundo.

Fonte: GWEC, 2007.

Figura 11: Evolução da capacidade instalada acumulada global.

Fonte: GWEC, 2007.

29

Figura 12: Ranking países: Capacidade instalada e novas instalações (crescimento 2006-2007).

Fonte: GWEC, 2007.

No Brasil encontra-se a maior usina eólica da América Latina. O Parque Eólico de Osório,

instalado no Rio Grande do Sul possui 75 aerogeradores de 2MW, totalizando uma

capacidade instalada estimada em 150 MW. Cada um dos aerogeradores possui uma torre de

98m de altura e pás com 35m (Diâmetro 70m). A energia gerada é capaz de atender uma

cidade de 700 mil habitantes. O empreendimento tem fator de capacidade médio de 34%, ou

seja, produz, em média, 34% da capacidade total instalada (a média mundial deste fator é de

30%).

Figura 13: Parque Eólico de Osório (RS).

Fonte: http://www.rs.gov.br

30

• Sistemas de pequeno porte

Aerogeradores de pequeno porte podem fornecer energia elétrica em áreas remotas, operando

como sistema isolado em locais distantes da rede convencional, ou em zonas urbanas como

sistema conectado à rede elétrica local. A aplicação mais comum está relacionada aos

sistemas isolados, porém a interligação de sistemas eólicos a rede vem crescendo nos últimos

anos, sobretudo em países europeus e nos EUA.

Apesar de ser necessária uma maior atenção quanto a manutenção comparando com sistemas

fotovoltaicos, o investimento em equipamentos de boa qualidade e sua instalação em áreas

apropriadas pode fazer sentido econômico. Além disso, os sistemas eólicos para geração

distribuída de energia proporcionam satisfação aos consumidores pelo fato dos mesmos se

sentirem bem em estar contribuindo com o meio ambiente (Sagrillo e Woofenden, 2005). Essa

idéia não está associada somente aos sistemas eólicos. As fontes alternativas de energia, assim

como uma diversidade de tecnologias de menor impacto ambiental vêm ganhando maior

atenção dos consumidores nos últimos anos.

Sistemas eólicos de pequeno porte (“small wind”) são compostos por turbinas eólicas com

capacidade de geração inferior a 100kW. O tamanho dessas turbinas (entenda-se diâmetro da

área de varredura) varia de 2 a 8m. Os principais componentes de um sistema desse tipo são:

� Turbina eólica: gera eletricidade usando a energia dos ventos.

� Torre: suporte da turbina usado para elevar a mesma a uma região acima da zona de turbulência.

� Baterias: acumula a energia gerada (apenas em sistemas isolados).

� Inversor: serve para adequar as características da energia gerada às características da rede elétrica convencional

� Controlador de carga: controla o carregamento e consumo de energia das baterias (sistemas isolados).

31

• Sistemas eólicos integrados à edificação

A principal função de um sistema eólico de pequeno porte integrado à estrutura da edificação,

assim como outras tecnologias de geração distribuída de energia, é a redução dos custos

mensais em energia elétrica, suprindo parte da demanda de eletricidade consumida no local.

Em países como Finlândia, Canadá e Inglaterra, sistemas eólicos de pequeno porte integrados

à estrutura de edifícios já foram instalados com sucesso (Wenzel et al., 2006). Isso prova que

a tecnologia disponível é tecnicamente compatível com as peculiaridades da rede elétrica

convencional. Em alguns casos, no entanto, os sistemas de pequeno porte integrados à

edificação possuem características mais demonstrativas do que operacionais.

A tecnologia eólica já apresenta um bom nível de desenvolvimento tecnológico, o que pode

ser evidenciado através de produtos com diversos formatos, tamanhos e técnicas de controle,

porém poucos produtos são disponíveis para integração predial. São duas as principais

tecnologias eólicas utilizadas atualmente: as Turbinas Eólicas de Eixo Horizontal (TEEH) e as

Turbinas Eólicas de Eixo Vertical (TEEV).

As TEEH são mais conhecidas. Elas demonstram boa performance e efetividade de custo,

tornando favorável sua integração. As TEEV são menos eficiente, porém mais robustas. Essa

tecnologia apresenta algumas vantagens, como por exemplo, o fato da sua integração ser mais

bem aceita por arquitetos e usuários, a sua segurança ser maior devido a reduzida vibração e

também devido ao fato de aproveitarem melhor o vento turbulento existente no topo de

prédios (Wenzel et al., 2006).

Figura 14: Exemplos de turbinas eólicas de eixo horizontal (TEEH) integradas à edificações.

Fonte: Earth2tech, 2008.

32

Figura 15: Exemplos de turbinas eólicas de eixo vertical (TEEV) integradas à edificações.

Fonte: Quietrevolution, 2008.

Ao instalar turbinas eólicas em prédios, é necessário levar em consideração questões

referentes à estrutura da edificação. Com o movimento de rotação das pás da turbina e a

pressão dinâmica do vento que incide no equipamento, vibrações podem ser geradas e

transmitidas do equipamento para a estrutura da edificação, comprometendo sua integridade.

Devido à complexidade do fenômeno da vibração, recomenda-se não utilizar um conjunto de

máquinas em um único edifício. A turbina deve ser instalada acima da região de grande

influência da turbulência, permitindo que a máquina trabalhe com ventos mais uniformes. Na

região de grande turbulência apresenta-se um escoamento com baixas velocidades de vento, a

qual deverá ser evitada (Wenzel et al., 2006).

Existem ainda especificações com relação ao ruído. Enquanto nas máquinas de grande porte

recomenda-se que o nível de ruído não exceda 50dB à noite, a 500m de distância, para

máquinas de pequeno porte, instalados em área urbana, é aconselhável que o ruído não exceda

43dB à noite e 47dB durante o dia (BWEA, 2005).

O elevado tempo de retorno de capital associado ao grande investimento inicial, a manutenção

e outros fatores, caracterizou um projeto de implantação de um gerador eólico na Faculdade

de Engenharia Elétrica e de Computação da UNICAMP como inviável em curto prazo. No

entanto, espera-se que com a evolução tecnológica da geração eólica, que num futuro próximo

seja possível a instalação de alguns geradores naquela Universidade (Oshiyama et al., 2005).

É provável, levando em conta as referências utilizadas para a realização desse trabalho inicial,

que o estudo de viabilidade para a UFBA e para a COELBA tenha como resultado um projeto

inviável economicamente em curto prazo. Ainda assim o estudo é válido para caracterização

das diferenças potenciais entre localidades.

33

Como não existe um programa de incentivo para a geração distribuída de energia por fontes

alternativas, mesmo que o custo mensal em energia elétrica fosse reduzido não seria possível,

até o momento. Os projetos dessa natureza no país ainda caracterizam-se como pilotos de

pesquisa.

A preocupação pública com a emissão excessiva de gases de efeito estufa na atmosfera e as

mudanças climáticas decorrentes dessa atividade favorecem a entrada das tecnologias

baseadas em fontes alternativas de energia. Nesse contexto, tanto o sistema eólico de pequeno

porte quanto os arranjos fotovoltaicos integrados à edificação apresentam a vantagem de não

emitir poluentes durante a sua operação (BERR, 2007). O efeito de milhões de pequenos

geradores eólicos ou arranjos fotovoltaicos instalados em todo o mundo, em casas, prédios

públicos e comerciais seria bastante positivo para a redução da emissão de CO2.

3. METODOLOGIA

3.1. COLETA DE DADOS

Estações meteorológicas são utilizadas para capturar variáveis climáticas através de sensores.

A partir de estações meteorológicas é possível, por exemplo, obter dados de temperatura e

pressão atmosférica, direção e intensidade dos ventos, umidade relativa do ar e radiação solar.

Sensores específicos, quando expostos, são capazes de medir instantaneamente os valores das

variáveis climáticas da localidade onde se encontram.

Um sistema de armazenamento de dados (data logger) é utilizado para registrar em memória

os dados obtidos a cada instante pelos sensores. Dessa forma, pode-se analisar o

comportamento dos dados ao longo do tempo, como por exemplo, a radiação solar em um dia.

Da mesma forma podem ser feitas médias semanais, mensais, anuais para a radiação solar ou

para a velocidade e direção dos ventos de uma determinada localidade.

No que diz respeito à utilização de energias alternativas de energia, as estações

meteorológicas são importantes fontes de informação para se avaliar a viabilidade de um

projeto. Conhecendo melhor o comportamento dessas fontes a serem exploradas, é possível

saber se o investimento é justificado ou não e ainda realizar planejamentos mais consistentes.

34

A seguir são exibidas maiores informações sobre uma estação meteorológica. A Estação

Solarimétrica do G-MUDE4/UNIFACS, instalada em parceria com a COELBA, encontra-se

em operação desde o dia 17 de março de 2006, no edifício-sede da COELBA (Salvador –

BA).

Figura 16: Local escolhido para a instalação da estação solarimétrica.

A escolha do local de instalação foi feita partindo do princípio que a estação não poderia ser

colocada em ambiente sombreado ou com obstáculos impedindo a passagem do vento, pois

causaria interferência direta na qualidade dos dados de radiação solar e dos ventos registrados

no data logger. A torre de suporte para caixas d’água, pela sua altura e localização, foi

selecionada para a instalação dos equipamentos.

Na Estação Meteorológica da COELBA/UNIFACS encontram-se instalados os seguintes

equipamentos:

� Piranômetro: sensor utilizado para coletar a radiação solar (Figura 17)

� Anemômetro e sensor de direção do vento (Figura 18)

� Sensor de temperature e umidade relative do ar (Figura 19)

� CR10X Data Logger – Sistema de Controle e Medidas para coleta automática de

dados (Figura 20)

4 Grupo de Pesquisa em Meio Ambiente, Universalização, Desenvolvimento Sustentável e Energias Renováveis.

35

Figura 17: Piranômetro utilizado para medir a

radiação solar global.

Figura 18: Sensores de intensidade e direção dos

ventos.

Figura 19: Sensor de temperatura e umidade do ar.

Figura 20: Conexão dos sensores aos terminais do

CR10X (data logger).

3.2. TRATAMENTO ESTATÍSTICO

Para realizar o tratamento estatístico dos dados capturados pelas Estações Meteorológicas da

Escola Politécnica e da COELBA/UNIFACS foram utilizados basicamente dois programas: o

Microsoft Excel e o Windographer. O Excel foi aplicado principalmente para padronizar os

dados dos arquivos texto armazenados pelo data logger, solucionando assim problemas de

incompatibilidade de leitura de datas e horário pelo Windographer.

36

O Windographer (Wind Data Analysis Program) é uma ferramenta de para análise de dados

de ventos. Este foi o principal software utilizado para o tratamento estatístico dos dados

coletados. Através do Windographer é possível avaliar, por exemplo, a intensidade e a direção

predominante dos ventos num determinado período e obter o perfil diário, mensal ou anual

daquela sequência. É possível ainda tratar outras séries de dados como a temperatura,

umidade relativa do ar, pressão atmosférica e radiação solar, desde que seja respeitada a

escala de tempo.

Figura 21: Utilização do Excel para padronizar os dados capturados pelas estações meteorológicas.

Figura 22: Windographer – software utilizado para realização do tratamento estatístico dos dados.

No endereço eletrônico http://www.mistaya.ca/products/windographer.htm foi possível

encontrar uma versão para download com licença para uso de 60 dias, além de obter maiores

informações sobre o funcionamento do Windographer.

37

4. ESTUDO DE CASO

4.1. CARACTERÍSTICAS DO POTENCIAL LOCAL

Inicialmente, foram buscadas no Atlas do Potencial Eólico do Estado da Bahia as

características dos ventos para as regiões onde encontram-se a Escola Politécnica e o edifício-

sede da COELBA, com o objetivo de identificar o potencial teórico das duas localidades e

depois fazer uma correlação com os dados práticos. Como não são disponibilizados dados

específicos da direção e intensidade dos ventos para Salvador, foram observados dados da

estação Sauípe e Camamu, pela proximidade dessas estações com a cidade de Salvador.

Figura 23: Representação das estações de Sauípe (acima) e Camamu (abaixo).


Na Figura 24 e na Figura 25 encontram-se, respectivamente, os dados de frequência relativa

da velocidade dos ventos e direções dos ventos em número de ocorrências para a estação de

coleta de Camamu (dados de março de 1995 a fevereiro de 1996). Na Figura 26 e na Figura

27 encontram-se os mesmos dados, porém relativos à estação de Sauípe (dados de maio de

1997 a abril de 1998).

Para a estação de Camamu tem-se uma velocidade média calculada de 4,20m/s. Já para a

estação de Sauípe, tem-se a velocidade de 5,82m/s. Ambos valores a 20m de altura.

38

Figura 24: Estação Camamu – Velocidade dos ventos.

Frequência relativa a 20m (Média = 4,72m/s).

Figura 25: Estação Camamu – Direções do vento a 20m (em número de ocorrências).

Figura 26: Estação Sauípe – Velocidade dos ventos.

Frequência relativa a 20m (Média = 5,82m/s).

Figura 27: Estação Sauípe – Direções do vento

a 20m (em número de ocorrências).

Pode-se notar que os gráficos mostram uma divergência tanto com relação à direção

predominante dos ventos quanto à média anual de intensidade dos mesmos. Para a estação de

Sauípe, percebe-se uma predominância dos ventos Nordeste, variando para o Leste. Já para a

estação de Camamu, tem-se um número de ocorrências dividido entre o Norte e o Sudeste.

Essa variação é justificada pela influência da rugosidade do terreno e por diferenças na

incidência das massas de ar. Com isso, confirma-se a importância da disponibilidade de dados

do local em estudo para uma melhor avaliação do perfil do mesmo.

Pelos gráficos apresentados e sua escala, entende-se que os ventos registrados pela estação

Sauípe têm direção mais constante do que aqueles registrados pela estação Camamu, bem

como uma intensidade média anual maior, permitindo a conclusão de que esta localidade seria

mais apropriada para abrigar projetos em energia eólica. No entanto, somente através de

análises mais criteriosas, como o comportamento mês a mês, seria possível determinar se as

regiões seriam ou não adequadas para abrigar um projeto em energia eólica.

39

4.2. ENERGIA EÓLICA NA ESCOLA POLITÉCNICA

Para avaliar o potencial eólico da Escola Politécnica da UFBA, foram utilizados dados

coletados pelo Laboratório de Geotecnia, referentes ao ano de 2006. O sistema de aquisição

de dados possui sensores capazes de detectar a velocidade e direção dos ventos, umidade

ambiente, índice de precipitação, sensação térmica e pressão atmosférica, dentre outros dados.

Maiores detalhes sobre o Laboratório de Geotecnia e a Estação Meteorológica podem ser

encontrados no endereço eletrônico: http://www.geotecnia.ufba.br.

Figura 28: Imagem do Prédio da Escola Politécnica.

Fonte: Google Earth, 2008.

Para a Escola Politécnica, com base nos dados do ano de 2006, a velocidade média dos ventos

a 50m de altura5 foi calculada em 1,93m/s. O perfil sazonal da velocidade de vento mostra as

médias para o parâmetro em cada mês do ano (Figura 29).

5 Altura com base na altitude da coordenada geográfica em relação ao nível do mar.

40

2006Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Vel

oci

dad

e d

o V

ento

(m

/s)

Figura 29: Perfil da velocidade média sazonal na Escola Politécnica da UFBA.

Observando as médias mensais, é possível notar valores muito baixos, como nos meses de

abril e maio, que registraram cerca de 1,6 e 1,7m/s, respectivamente. Percebe-se que o valor

máximo encontrado foi de 2,3m/s, em fevereiro de 2006. Quanto à sazonalidade, estas

medições contradizem uma característica de quase todo o Estado da Bahia, que é a presença

de ventos máximos no segundo semestre (inverno e primavera), conforme exposto no item 2.2

(ver Figura 8, pg. 26).

O gráfico da Figura 30 representa as médias diárias, calculadas para cada mês. Nele é possível

perceber que ao longo do ano foram registradas algumas rajadas de vento, que atingiram

pouco mais de 3,0m/s.

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Vel

oci

dad

e d

o V

ento

(m

/s)

Figura 30: Representação das médias diárias da velocidade do vento para a Escola Politécnica.

41

Em termos de intensidade dos ventos, os valores encontrados foram abaixo das expectativas.

É preciso levar em consideração, no entanto, a localização da Escola Politécnica, de onde

foram coletados os dados em análise. Mesmo estando próximo ao mar, o terreno apresenta

rugosidade elevada, em função da vegetação presente no local.

0 6 12 18 240.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

Av

era

ge

Win

d S

pe

ed

(m

/s)

Daily Wind Speed Profile

Hour of Day Figura 31: Perfil da velocidade média diária (Escola Politécnica).

Com relação ao perfil diário os resultados são mostrados na Figura 31. É possível observar a

variação de intensidade do vento que chega ao seu pico por volta das 18:00h na média anual.

No entanto, existe uma variação sazonal deste perfil, justificado pela menor diferença de

temperatura entre mar e terra nos meses mais frios, como mostra a Figura 32 .

0 6 12 18 240.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0 Jan

0 6 12 18 240.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0 Jul

0 6 12 18 240.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0 Dec

Figura 32: Variação sazonal da velocidade média diária em meses (Escola Politécnica).

42

Outra informação obtida com o tratamento dos dados foi a distribuição de frequência (ou

distribuição de probabilidade6) das velocidades de vento para a Escola Politécnica. O gráfico

mostra a frequência com que são atingidas determinadas faixas de velocidade do vento (0 a

0,5m/s, 0,5 a 1m/s, 1 a 1,5m/s, e assim por diante).

A curva sobreposta às faixas de velocidade representa a distribuição de Weibull, uma

distribuição de probabilidade comumente usada para caracterizar a amplitude da distribuição

de velocidades dos ventos.

A melhor distribuição de Weibull tem como resultados k=1,5 e c=2,16m/s.

0 2 4 6 8 10 12 140

5

10

15

20

25

30

Fre

qu

ency

(%

)

Probability Distibution Function

Velocidade do Vento (m/s)Actual data Best-f it Weibull distribution (k=1.51, c=2.16 m/s)

Figura 33: Distribuição de Weibull para a velocidade dos ventos na Escola Politécnica.

A distribuição de frequência da velocidade dos ventos na Escola Politécnica revela que 12%

dos dados de velocidade apresentam valor igual a 0m/s. Interpretando isto e fazendo uma

correlação com o gráfico das médias mensais de velocidade é possível inferir que há uma

grande probabilidade de erros de leitura. Caso as velocidades fossem realmente muito baixas,

existiriam mais valores entre 0,5 e 1m/s. O fato pode estar associado à sensibilidade do

anemômetro ou ainda da lógica de programação carregada no data logger.

6 A distribuição de probabilidade f(x) fornece a probabilidade de que uma variável irá assumir o valor x. É muitas vezes expressa através de uma frequência histograma, o que dá a frequência com que a variável cai dentro de certos intervalos ou faixas de valores.

43

Com os dados registrados pela Estação Meteorológica da Escola Politécnica foi obtida

também a Rosa dos Ventos (

Figura 34), representação gráfica das direções predominantes dos ventos de um determinado

local. Percebe-se que, ao longo do ano de 2006, os ventos Oeste foram predominantes (cerca

de 40% dos registros variando de 255º a 315º).

Wind Frequency Rose (50m)0° 15°

30°

45°

60°

75°

90°

105°

120°

135°

150°

165°180°195°

210°

225°

240°

255°

270°

285°

300°

315°

330°

345° 9% calm

2.4%

4.8%

7.2%

Figura 34: Rosa dos ventos (Escola Politécnica, 2006).

Avaliando as representações mensais, é possível perceber que entre abril e julho os ventos

sopram em praticamente todas as direções, característica típica de regiões turbulentas (Figura

35e Figura 36).

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec0

100

200

300

400

Dir

eção

do

Ven

to (

°)

Figura 35: Médias diárias da direção dos ventos (Escola Politécnica).

44

Jan0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°7% calm

6.67%

13.3%

20%

Feb0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°5% calm

6.67%

13.3%

20%

Mar0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°10% calm

6.67%

13.3%

20%

Apr

0°30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°16% calm

6.67%

13.3%

20%

May0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°12% calm

6.67%

13.3%

20%

Jun0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°9% calm

6.67%

13.3%

20%

Jul

0°30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°9% calm

6.67%

13.3%

20%

Aug0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°7% calm

6.67%

13.3%

20%

Sep0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°7% calm

6.67%

13.3%

20%

Oct

0°30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°7% calm

6.67%

13.3%

20%

Nov0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°16% calm

6.67%

13.3%

20%

Dec0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°30% calm

6.67%

13.3%

20%

Figura 36: Rosa dos Ventos (representação mensal para a Escola Politécnica).

45

4.3. ENERGIA EÓLICA NA COELBA (EDIFÍCIO SEDE)

Para avaliar o potencial eólico existente no Edifício Sede da COELBA, foram utilizados

dados coletados pela Estação Meteorológica COELBA/UNIFACS, referentes ao período de

junho de 2006 a julho de 2007.

Maiores detalhes sobre a Estação Meteorológica podem ser encontrados no item 3, pg. 33.

Figura 37: Imagem do edifício-sede da COELBA.

Fonte: Google Earth, 2008.

Assim como os dados da Escola Politécnica, os dados da Estação Meteorológica da

COELBA/UNIFACS passaram por um tratamento seguindo a metodologia descrita no item 3,

pg. 33.

Para a Estação da COELBA/UNIFACS, com base nos dados de 2006/2007, a velocidade

média dos ventos a 50m de altura7 foi calculada em 2,74m/s. O perfil sazonal da velocidade

de vento mostra as médias para o parâmetro em cada mês do ano (Figura 38).

7 Altura com base na altitude da coordenada geográfica em relação ao nível do mar.

46

2006 2007Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Vel

Ven

to (

m/s

)

Figura 38: Perfil da velocidade média sazonal na COELBA (edifício-sede).

Pelo gráfico é possível notar que as médias mensais flutuam entre 2,5 e 3m/s, resultado mais

atraente do que as médias encontradas para a Escola Politécnica. A maior média mensal foi

registrada em junho de 2006 (3,3m/s). Quanto à sazonalidade, estas medições estão mais

coerentes com o Atlas do Potencial Eólico da Bahia do que os dados da Escola Politécnica,

pois a presença das maiores médias coincide com os meses de inverno e primavera (ver

Figura 8, pg. 26). As duas estações registraram a menor velocidade média mensal em abril.

No gráfico das médias diárias para a Estação da COELBA (Figura 39) também é possível

perceber registros de rajadas de vento, que atingiram pouco mais de 5,5m/s.


1

2

3

4

5

6

Vel

Ven

to (

m/s

)

Figura 39: Representação das médias diárias de velocidade do vento para a COELBA.

47

Apesar de relativamente baixas, comparadas ao resultado de um trabalho desenvolvido no Rio

Grande do Sul, a intensidade dos ventos se mostram um pouco mais atraentes para

aproveitamentos eólicos do que na Escola Politécnica.

0 6 12 18 240

1

2

3

4A

ve

rag

e W

ind

Sp

ee

d (

m/s

)Daily Wind Speed Profile

Hour of Day Figura 40: Perfil da velocidade média diária (COELBA).

O perfil diário dos ventos para a COELBA são mostrados na Figura 40. Os resultados são

semelhantes, com a diferença de que os ventos mais fortes concentram-se por volta das 14

horas e são mais intensos do que os ventos registrados na Escola Politécnica. A variação

sazonal deste perfil também pode ser observada, e a justificativa para o fato também está na

menor diferença de temperatura entre mar e terra nos meses mais frios (Figura 41).

0 6 12 18 240

1

2

3

4

5Jan

0 6 12 18 240

1

2

3

4

5Jun

0 6 12 18 240

1

2

3

4

5Nov

Figura 41: Variação sazonal da velocidade média diária em meses (Estação COELBA/UNIFACS).

48

A distribuição de probabilidade das velocidades de vento para a Estação Meteorológica

COELBA/UNIFACS pode ser vista na Figura 42, assim como a distribuição de Weibull

(curva sobreposta).

A distribuição de frequência da velocidade dos ventos na COELBA apresenta uma forma

mais “aceitável” do que a apresentada com base nos dados da Estação da Escola Politécnica.

É possível perceber um perfil muito característico das distribuições de probabilidade para

estudos de velocidade dos ventos de uma localidade, o que reforça ainda mais a idéia de que

exista alguma interferência no registro dos dados da Escola Politécnica (12% dos dados na

faixa de 0 a 0,5m/s e apenas 1% na faixa de 0,5 a 1m/s).

Para a Estação da COELBA/UNIFACS, cerca de 40% dos ventos registrados encontram-se na

faixa entre 2 e 3,5m/s.

A melhor distribuição de Weibull tem como resultados k=2,5 e c=3,09m/s.

0 2 4 6 8 10 12 140

4

8

12

16

Fre

qu

ency

(%

)

Probability Distibution Function

Vel Vento (m/s)Actual data Best-f it Weibull distribution (k=2.15, c=3.09 m/s)

Figura 42: Distribuição de Weibull para a velocidade dos ventos na COELBA (edifício-sede).

49

Com relação à direção predominante, o gráfico da Rosa dos Ventos mostra que de junho de

2006 a julho de 2007 os ventos Leste foram predominantes, dados também relativamente

compatíveis com as informações da estação Sauípe, ponto mais próximo de medição pelo

Atlas do Potencial Eólico do Estado da Bahia.

Wind Frequency Rose (50m)0° 15°

30°

45°

60°

75°

90°

105°

120°

135°

150°

165°180°195°

210°

225°

240°

255°

270°

285°

300°

315°

330°

345° 0% calm

5%

10%

15%

Figura 43: Rosa dos ventos (Edifício-sede COELBA, 2006/2007).

Diferentemente dos dados observados na Escola Politécnica, as representações mensais

mostram um perfil com menor variação na direção dos ventos. Isso significa que na estação

da COELBA/UNIFACS foram registrados ventos menos turbulentos. Os ventos menos

turbulentos (mais uniformes) são mais apropriados para aproveitamentos eólicos, conforme já

discutido em itens anteriores.


0

100

200

300

400

Dir

Ven

to (

°)

Figura 44: Médias diárias da direção dos ventos (COELBA, edifício-sede).

50

Jan0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Feb0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Mar0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Apr0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

May0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Jun0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Jul0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Aug0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Sep0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Oct0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Nov0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Dec0°

30°

60°

90°

120°

150°180°

210°

240°

270°

300°

330°0% calm

14%

28%

42%

Figura 45: Rosa dos Ventos (representação mensal para a COELBA, edifício-sede).

51

• Dados de Radiação Solar

Pelo fato da Estação Meteorológica da COELBA/UNIFACS possuir um sensor de radiação

solar (piranômetro), foi possível observar também o perfil da radiação solar global durante o

período de junho de 2006 a julho de 2007.

Como a radiação solar é um recurso mais uniforme do que os dados de ventos, pode-se

afirmar que as características apresentadas pela Estação Meteorológica da

COELBA/UNIFACS servem para a Escola Politécnica.

Conforme pode ser observado na Figura 46, as maiores médias mensais encontram-se nos

meses do verão, atingindo valores de 290W/m2. Ainda com base no gráfico, os meses de

menor radiação correspondem aos meses de inverno. Percebe-se então uma conformidade dos

dados coletados com aquilo que se observa na prática.


0

50

100

150

200

250

300

Rad

ição

Figura 46: Médias mensais de radiação solar global (COELBA).

As curvas de radiação solar obtidas pelas médias diárias mostram que, com base nos valores

encontrados por este trabalho, a cidade de Salvador possui um perfil mais apropriado para

sistemas de geração distribuída por energia solar fotovoltaica integrada a edificações do que

utilizando energia eólica.

52

É possível observar que em dezembro de 2006 e janeiro de 2007 os valores de radiação global

atingiram no horário de pico, em média, quase 1000W/m2, e nos outros meses, com exceção

dos meses de inverno, os valores giram em torno de 800W/m2, o que pode ser considerado um

resultado excelente comparado a dados de Friburgo, na Alemanha e em Florianópolis

(Gonçalves, 2006).

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Jan

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Feb

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Mar

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Apr

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000May

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Jun

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Jul

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Aug

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Sep

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Oct

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Nov

0 6 12 18 240

200

400

600

800

1,000Dec

Figura 47: Perfil diário da radiação solar global segregado em meses.

53

4.4. ESTIMATIVA DA ENERGIA GERADA

Para estimar a energia que poderia ser gerada na Escola Politécnica e no Edifício Sede da

COELBA foram realizadas simulações no Windographer, tendo como base as condições

registradas pelas duas estações meteorológicas e apresentadas nos itens 4.2 e 4.3 (pgs. 39 e

45, respectivamente).

Figura 48: Sumário de resultados – Simulação com os dados coletados na Estação Meteorológica da Escola

Politécnica (UFBA).

Figura 49: Sumário de resultados – Simulação com os

dados coletados na Estação Meteorológica da COELBA/UNIFACS

Tabela 1: Valores de parâmetros para a Escola Politécnica e para a Estação da COELBA/UNIFACS.

PARÂMETROS DAS ESTAÇÕES METEOROLÓGICAS COELBA E. Politécnica

Latitude S -12.956600 S 12.999800 Longitude W -38.434700 W 38.510500 Elevação 43 m 51 m Data inicial 02/06/06 01/01/06 Data final 12/07/07 01/01/07 Duração 13 meses 12 meses Intervalo medição 5 minutos 5 minutos Limite vento calmo 0 m/s 0 m/s Temperatura Média 25.0 °C 26.5 °C Pressão Atmosférica 100.8 kPa 1,007 mbar Densidade do Ar 1.213 kg/m³ 1.177 kg/m³ Densidade Pot. (50m) 22 W/m² 10 W/m² Classe dos Ventos 1 (Poor) 1 (Poor)

Fonte: Simulações no Windographer.

54

Para as simular a geração de energia foram escolhidas oito turbinas de pequeno porte

(potência nominal de 400W a 10kW). A Tabela 2 exibe as oito turbinas escolhidas e a Figura

50 exibe uma comparação das potências nominais de cada turbina.

É válida a ressalva de que a integração de turbinas eólicas a edificações depende de uma série

de fatores. As turbinas eólicas de eixo horizontal são aerodinamicamente mais eficientes, por

outro lado, as turbinas de eixo vertical são mais silenciosas e mais robustas, possibilitando a

operação em condições de vento mais turbulentos e com maiores intensidades, além de se

adequarem melhor ao ambiente urbano (Wenzel et al., 2006). Para as simulações deste

trabalho foram utilizadas apenas turbinas de eixo horizontal.

Tabela 2: Turbinas escolhidas para as simulações de geração de energia.

SKYSTREAM 3.7

Potência Nominal: 1,8kW Diâmetro Rotor: 3,7m

AIR X


Whisper 100


Whisper 200


Whisper 500


Bergey Excel-R


Bergey Excel-S


Bergey XL.1


55

Potência Nominal (kW)

0,0

3,0

6,0

9,0

12,0

15,0

Escola Politécnica 7,5 10,0 1,0 0,4 1,8 0,9 1,0 3,0

COELBA 7,5 10,0 1,0 0,4 1,8 0,9 1,0 3,0

Bergey Excel-R

Bergey Excel-S

Bergey XL.1

AIR XSkystrea

m 3.7Whisper

100Whisper

200Whisper

500

Figura 50: Potência nominal das turbinas escolhidas para a simulação.

Potência de saída média (W)

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

Escola Politécnica 26,9 49,8 8,18 0,345 11,9 1,98 5,07 21,7

COELBA 134 198 29,4 1,81 55,2 9,98 25 103

Bergey Excel-R

Bergey Excel-S

Bergey XL.1

AIR XSkystrea

m 3.7Whisper

100Whisper

200Whisper

500

Figura 51: Potência de saída (média).

Os resultados da potência de saída mostram que as turbinas operariam muito abaixo da sua

capacidade nominal e as diferenças encontradas, caso fossem instaladas na Escola Politécnica

ou na COELBA.

Em termos de geração de energia, tanto para a Escola Politécnica quanto para a COELBA, a

turbina Bergey Excel-S (10kW) apresentou o melhor resultado nas simulações, conforme

pode ser visto na Figura 52. Em seguida, aparece a Bergey Excel-R (7,5kW). Em terceiro

lugar, aparece a Southwest Wisper 500 (3kW), gerando 190kWh/ano para a Escola

Politécnica e aproximadamente 900kWh/ano para a COELBA.

56

Esse resultado não surpreende, pois como as turbinas apresentam praticamente a mesma

velocidade de partida, esperava-se que a turbina de maior capacidade gerasse uma maior

quantidade de energia ao longo do ano.

É importante observar, no entanto, a diferença na quantidade de energia gerada pelo mesmo

equipamento sob duas condições distintas. Entre os dois locais estudados a diferença de

energia gerada por uma turbina Bergey Excel-S, por exemplo, chegaria a mais de 20%.

Geração de Energia (kWh/ano)

0

500

1000

1500

2000

Escola Politécnica 235 436 72 3 104 17 44 190

COELBA 1.176 1.736 258 16 484 87 219 899

Bergey Excel-R

Bergey Excel-S

Bergey XL.1

AIR XSkystrea

m 3.7Whisper

100Whisper

200Whisper

500

Figura 52: Resultado da simulação para a geração de energia (kWh/ano).

Fator de Capacidade (%)

0,0%

0,5%

1,0%

1,5%

2,0%

2,5%

3,0%

3,5%

4,0%

Escola Politécnica 0,40% 0,50% 0,80% 0,10% 0,70% 0,20% 0,50% 0,70%

COELBA 1,80% 2,00% 2,90% 0,50% 3,10% 1,10% 2,50% 3,40%

Bergey Excel-R

Bergey Excel-S

Bergey XL.1

AIR XSkystrea

m 3.7Whisper

100Whisper

200Whisper

500

Figura 53: Fator de Capacidade para cada modelo simulado.

57

No que diz respeito ao aproveitamento do equipamento, a turbina Wisper 500 leva vantagem

em relação às demais para as condições simuladas.

O fator de capacidade representa quanto da turbina está sendo efetivamente aproveitado para a

geração de energia. Em outras palavras, o fator de capacidade significa a relação de quanto a

turbina gera pelo quanto ela poderia gerar caso operasse 100% do tempo em sua potência

nominal.

Pelos resultados observados, para a Escola Politécnica a Bergey XL.1 apresenta o resultado

mais satisfatório entre os modelos avaliados (FC = 0,80%). Pelos dados da Estação

COELBA/UNIFACS, a turbina Wisper 500 é a que melhor aproveita a potência

disponibilizada pelo equipamento durante o período avaliado (FC = 3,4%).

A Figura 54 mostra o tempo em que as turbinas não funcionariam (não gerariam energia) pelo

fato da intensidade dos ventos no local não atingirem a velocidade mínima de partida da

turbina eólica.

Tempo sem geração de energia

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Escola Politécnica 88,0% 64,5% 27,8% 94,7% 88,0% 88,0% 88,0% 88,0%

COELBA 58,3% 30,8% 11,4% 72,1% 58,1% 58,4% 58,3% 58,2%

Bergey Excel-R

Bergey Excel-S

Bergey XL.1

AIR XSkystrea

m 3.7Whisper

100Whisper

200Whisper

500

Figura 54: Tempo em que as turbinas não atingiram a potência de partida.

58

Para comparar a performance de sistemas eólicos e fotovoltaicos instalados nas localidades

em estudo, pode-se utilizar como referências as informações de um sistema fotovoltaico

conectado à rede instalado em Tubarão (SC), com capacidade nominal de 1,4kWp, composto

de módulos de silício amorfo (baixa eficiência).

Esse sistema gerou no ano de 2004 cerca de 1.800kWh (Gonçalves, 2006). Em Salvador,

certamente esse valor seria maior devido ao potencial solar observado nos mapas de radiação

e nos dados práticos compilados.

Com base nas simulações, essa quantidade de energia não seria gerada nem mesmo pela

turbina de maior capacidade nominal (Bergey-S, 10kW) na localidade de melhores condições

de vento. Isso significa dizer que, para as condições observadas, sistemas fotovoltaicos teriam

um rendimento muito maior do que os sistemas eólicos para geração de energia elétrica.

Entretanto, um estudo preliminar sobre a viabilidade e custos de produção de energia para

diversas capacidades de sistemas híbridos eólico-fotovoltaico interligados à rede elétrica de

distribuição em Belém (PA) mostrou que a utilização de uma associação das duas fontes

parece ser a melhor opção em termos econômicos. Foram considerados no estudo um arranjo

de fotovoltaico de 57,6kWp e um aerogerador de 7,5 kW a 50m interligados à rede de

distribuição podem suprir o consumo da edificação com carga instalada de 42kW

(basicamente computadores, equipamentos de medição, tomadas de uso geral e cargas de

iluminação). Nesta configuração, a quantidade de energia disponibilizada por cada uma das

fontes é de 93.703 kWh/ano (75,7% do total) para o fotovoltaico, 2.320 kWh/ano (1,9% do

total) para o eólico, e 27.736 kWh/ano (22,4% do total) através da rede de distribuição

(Pereira et al., 2005).

Caso fossem instaladas turbinas eólicas nas duas áreas abordadas neste estudo de caso, os

objetivos seriam muito mais demonstrativos do que econômicos. Os resultados demonstram

que os ganhos em geração de energia elétrica são muito baixos.

59

5. CONCLUSÕES

Através deste trabalho foi possível compreender como funcionam os sistemas de geração

distribuída de energia que utilizam as fontes solar e eólica e como os mesmos podem

contribuir para o fornecimento de energia elétrica de forma limpa e sustentável. Apesar de não

serem instalados em larga escala até então, entende-se com base no que foi levantado com as

pesquisas que há uma tendência global na utilização dos sistemas de geração distribuída de

energia por fontes renováveis. Existe uma forte tendência para a instalação inúmeros

pequenos geradores eólicos e arranjos fotovoltaicos em edificações no mundo. Isso representa

uma das soluções para a redução das emissões atmosféricas de CO2, colaborando com a

redução do impacto das atividades humanas no Aquecimento Global.

Os dados práticos coletados pelas Estações Meteorológicas da Escola Politécnica e da

COELBA/UNIFACS (edifício-sede da COELBA) mostraram que a velocidade média dos

ventos nos dois locais analisados é relativamente baixa para um aproveitamento eficiente de

turbinas eólicas, sejam elas de eixo horizontal ou vertical. Porém, a instalação de uma turbina

eólica tornaria possível a geração de energia no próprio ponto de consumo e contribuiria com

a redução do consumo de energia entregue pela rede elétrica convencional, ainda que em

pequena escala. O projeto piloto serviria basicamente para fins demonstrativos.

Em comparação com sistemas fotovoltaicos, foi possível demonstrar que a energia eólica é

menos vantajosa tecnicamente para as condições fornecidas pelos dados registrados. A turbina

de maior capacidade utilizada nas simulações não seria capaz de gerar, em um ano, a mesma

quantidade de energia que um arranjo fotovoltaico de capacidade quase dez vezes menor

gerou em 2004 em Santa Catarina, estado que apresenta condições menos favoráveis do que a

Bahia para aplicações solares.

Com os resultados obtidos foi possível concluir também que existem variações significativas

nas características do recurso eólico em centros urbanos e que, em função disso, a etapa das

medições locais é indispensável para a avaliação do potencial eólico de onde se queira

implementar um projeto de geração distribuída com energia eólica. A utilização de dados

nacionais ou estaduais não é indicada.

60

Apesar dos resultados não terem sido promissores para nenhuma das duas localidades em

análise, é preciso reforçar a idéia de que, em se tratando de aplicações de grande porte, a

região Nordeste apresenta o maior potencial eólico do Brasil, e o Estado da Bahia aparece

como um dos destaques neste cenário.

Prova disto é a usina eólica BA3-Caetité (192MW), que está em fase de autorização para ser

instalada. A cidade de Caetité apresenta o maior potencial da Bahia em intensidade e

frequência dos ventos, além da pouca amplitude de direções, o que torna a cidade o local onde

projetos de energia eólica tenham a maior viabilidade.

Fica como recomendação para a continuidade deste trabalho o estudo de viabilidade de outras

edificações quanto à utilização de energia eólica para geração distribuída de energia, tanto em

Salvador quanto em outras cidades do estado.

Recomenda-se ainda que o tratamento estatístico dos dados coletados pelas duas estações

continue sendo feito para aumentar a amostra e, consequentemente, a confiabilidade dos

resultados encontrados neste trabalho.

61

REFERÊNCIAS

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62

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ANEXOS

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ANEXO I – ESCALA BEAUFORT

Tabela 3: Escala Beaufort. Escala

Beaufort Efeitos Velocidade do vento (km/h)

Velocidade do vento (m/s)

Ilustração do efeito

0 Calmaria. A fumaça emitida por

chaminés eleva-se verticalmente.

< 2 < 1

1 A inclinação da fumaça indica a direção do vento. 2 a 6 1 a 2

2 Sensação do vento na pele e as folhas das árvores balançando. 7 a 12 2 a 3

3 Folhas de árvores agitando-se ininterruptamente. 13 a 18 4 a 5

4 Moderado. O vento consegue levantar poeira. 19 a 26 6 a 8

5 As árvores começam a balançar.

Nas superfícies das águas formam-se pequenas ondas.

27 a 35 9 a 11

6 Forte. Galhos resistentes de árvores em movimento. 36 a 44 11 a 14

7 Resistência do ar ao se caminhar. 45 a 55 14 a 17

8 Ramos de árvores quebrados.

Geralmente impossível caminhar.

56 a 66 17 a 21

9 Vendaval. Danos nas

construções tais como telhas arrancadas.

67 a 77 21 a 24

10 Árvores arrancadas e edifícios danificados. 78 a 90 25 a 28

11 Tempestade. Ocorrem grandes danos. 91 a 104 29 a 32

12 Furacão >= 105 >33

Fonte: Adaptado de Altercoop (http://www.altercoop.com.br – Acesso em 25/05/2008).

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UFBA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS

AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

Rua Aristides Novis, 02, 4º andar, Federação, Salvador BA CEP: 40.210-630

Tels: (71) 235-4436 / 203-9798 Fax: (71) 3283-9892

E-mail: [email protected] Home page: http://www.teclim.ufba.br

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energia eólica distribuída estudo da tecnologia e avaliação de