Felipe colturato

Universidade Presbiteriana Mackenzie

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SUSTENTABILIDADE E ENERGIAS LIMPAS: O USO DA ENERGIA EÓLICA NA ARQUITETURA - POTENCIALIDADES PARA A CIDADE DE SÃO PAULO

Felipe Colturato Coimbra (IC) e Roberta Consentino Kronka Mülfarth (Orientadora)

Apoio: PIBIC Mackenzie

Resumo

O trabalho aborda a temática contemporânea dos esforços para se estabelecer um equilíbrio entre o contexto urbano e o meio ambiente, afim de investigar suas principais divergências, obstáculos efetivos e recursos passíveis de aplicação. Neste sentido a pesquisa procura focar especificamente em dois pontos, o primeiro é caracterizar a cidade de São Paulo como principal cenário dos levantamentos de dados e propor soluções a esta, o segundo é adotar a modalidade de obtenção de energia elétrica através de vias eólicas como principal recurso de atividade sustentável. Compreender o funcionamento de turbinas eólicas nas suas mais diversas aplicações, também faz parte deste artigo, focando um assunto mais aprofundado no que diz respeito à aplicação deste sistema na arquitetura. Através dos levantamentos obtidos com esta pesquisa, a principal intenção deste pesquisador é obter um repertório que permita fazer uma análise de cada caso, afim de identificar com perícia quais soluções apresentam viabilidade de aplicação e sejam potencialmente eficientes para cada situação particular, evitando usar o contexto de sustentabilidade apenas como artifício de publicidade ou especulação imobiliária, prática essa que atualmente é muito solicitada por incorporadores e realizadores, e que por muitas vezes apresentam baixos índices de eficácia e apenas servem para a promoção do empreendimento.

Palavras-chave: São Paulo, eólica, sustentabilidade

Abstract

This paper broaches the contemporary thematic of the efforts to set up a balance between the urban context and the environment. In order to investigate their mains divergences; effective obstacles and susceptible resources of application. In doing so, the research tries to focus specifically two points. The first one is to characterize the city of São Paulo as the main scenary of the data gathering and to suggest solutions to this city. The second one, is to adopt the modality of the electric energy acquisition by the aeolic ducts as a main resource of sustainable activity. To understand how the aeolic turbines work and their diverse use, is also an important part of this paper, focusing a deeper subject with regard to the use of this system in architecture. By the data gathering got with this research, the main intention to this researcher is to get a repertory that allows to analyse each case, in order to identify with a great expertise which solutions present feasibility of application and which ones are potentially effective for each situation in particular, avoiding to use the sustainability context just as an advertising trick or a real estate speculation, kind of practice that is very requested nowadays by merging companies and money maker institutions. And many times present low rates odeffectiviness and are just good for promotion of the enterprise business.

Key-words: São Paulo, wind, sustainability

VII Jornada de Iniciação Científica - 2011

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Introdução

O século 20 foi um período de afirmação da nova estrutura social da população mundial,

onde definimos que o nosso modo de ocupação no planeta seria na forma de sociedades

urbanas. Este processo obteve um crescimento demasiadamente acelerado como mostram

alguns dados do World Bank Group, em 1900 a população urbana mundial se fixava em um

valor de apenas 10% porém um segundo levantamento realizado em 2000 já mostra que

este número subiu para 50%, as previsões ainda indicam que a população mundial de 2050

será de aproximadamente 10 bilhões de habitantes, 75% destes vivendo no meio urbano.

Diante destes números fica fácil compreender alguns problemas estruturais e sociais que

identificamos nas cidades de todo o mundo. O acelerado crescimento populacional urbano

exigiu um consumo descontrolado de recursos naturais, em alguns casos promovendo o

esgotamento e poluição. O consumo energético mundial atualmente é 50% maior que em

1980 e de acordo com a International Energy Agency a tendência é que essa porcentagem

ainda seja ampliada nos próximos anos, a grande questão é que cerca de 90% de toda essa

energia elétrica será produzida através de combustíveis fósseis.

A durabilidade das reservas de petróleo no mundo é incerta, pesquisas indicam seu

esgotamento num prazo entre 50 e 650 anos, com base nos aspectos atuais, variando

devido aos índices de produção anual. Em números, o consumo energético mundial é de,

aproximadamente, 483.597 x 1015 BTU o que são equivalentes a 1416 PWh por ano (EIA,

2007), desses 1416 PWh/ano apenas 17 TWh/ano é provido de energia obtida através de

fontes renováveis e nucleares.

O ponto crucial não é a verificação da durabilidade destas reservas e sim o impacto de seu

uso no planeta e os problemas que seu esgotamento são capazes de gerar. Surge assim o

novo desafio do milênio, a construção de um modelo de sociedade urbana sustentável que

seja viável.

Frente a questões como o não acompanhamento da demanda de produção de energia, a

preservação do meio ambiente e o aquecimento global, esta pesquisa procura trabalhar com

a nova ordem energética, tendo como objetivo um estudo aprofundado do potencial eólico

brasileiro. Especificamente, a cidade de São Paulo, a viabilidade e eficiência da

incorporação de aparatos mecânicos para a obtenção de energia eólica a projetos

arquitetônicos, tendo como estudo de caso algumas obras de diferentes portes.

O vento – atmosfera em movimento – é originário da freqüente associação entre a energia

solar e a rotação do planeta Terra. Em geral, os planetas envoltos por gases do nosso

sistema solar demonstram diferentes formas de circulação atmosférica e apresentam ventos

em sua superfície. Trata-se de um mecanismo natural e permanente tendo sua duração


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mensurada na escala de bilhões de anos, sendo assim o vento é caracterizado como fonte

renovável de energia.

Os primeiros indícios de uso da força mecânica dos ventos pelo homem tem data bastante

imprecisa, mas certamente ocorreram a milhares de ano no Oriente. Era provavelmente o

uso da força aerodinâmica de arrasto sobre placas ou velas de máquinas afim de produzir

trabalho. Estima-se que na Idade média o homem passou a usar em maior escala a força

aerodinâmica de sustentação o que viabilizou as grandes navegações e a maior eficiência

das máquinas eólicas. No século XIV é certo que na Holanda essas máquinas eólicas já

demonstravam uma acelerada evolução técnica e de capacidade em potencia e ampla

aplicação, eram os moinhos tão característicos deste país, usados para diversas atividades

como moagem de grãos, serrarias e bombeamento d’água. Este sistema foi disseminado em

toda a Europa durante o século XIX até o surgimento das máquinas a vapor, lentamente os

moinhos foram caindo em desuso sendo revertida para máquinas a combustão. Contudo no

século XX com a recente consciência ecológica que vem crescendo na sociedade,

refloresceram e intensificaram estudos para que desenvolva um sistema capaz de gerar

energia elétrica usando a força mecânica dos ventos. O primeiro moinho de vento usado

exclusivamente para a produção de energia elétrica foi construído em 1888 em Cleveland,

Ohio, EUA pelo inventor Charles F. Brush.

O princípio desta tecnologia é simples, uma turbina eólica capta parte da energia cinética do

vento que passa por suas pás e ativam a produção de energia elétrica no rotor. É bem

verdade que a absorção da energia cinética reduz a velocidade do vento, porém o

escoamento recupera gradualmente sua velocidade original ao misturar-se com a massa de

ar predominante o que viabiliza que turbinas adicionais sejam instaladas minimizando a

perda de desempenho causada pela interferência da turbina anterior. A distância de uma

turbina a outra, na prática, varia de acordo com a velocidade do vento, as condições de

operação da turbina, a geografia do terreno e a temperatura atmosférica da área. Uma

distancia considerada segura entre turbinas, de modo geral, é da ordem de 10 vezes o

diâmetro, se instalada a jusante e 5, se instalada paralelamente em relação a direção da

corrente de vento predominante. (CRESESB, 2005)

A relativa equação da geração de energia eólica encontra-se expressa abaixo:

Onde:

é a energia gerada pela turbina eólica em Watts;


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é a densidade do ar em kg/m3;

é a velocidade do vendo incidindo na turbina eólica em m/s;

é a eficiência da turbina eólica e

é a área de abrangência das pás (varredura) da turbina com incidência do vento em m² Ao que vemos, a energia gerada se relaciona com a potência cúbica da velocidade,

indicando que com pouca velocidade tem-se uma obtenção considerável de energia gerada

pela turbina.

A turbina de eixo horizontal é a mais disseminada no mercado e é a mais comumente

encontrada. Nesta o rotor da turbina é movimentado pelas forças aerodinâmicas de arrasto

e de sustentação exercidos sobre sua pá, as turbinas sob esforços de sustentação tem um

potencial superior de geração de energia em relação as que estão sob efeito de forças de

arrasto. (ENERGIA EÓLICA, 2006)

Corte longitudinal esquemático de uma turbina eólica de eixo horizontal:


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1. Sistema do rotor: sistema composto pelas pás e pelo eixo de conexão a nacele.

2. Transmissão mecânica: por onde os esforços gerados pela energia cinética do vento

são transmitidos.

3. Sistema de giro: responsável pelo giro da nacele.

4. Capa do conjunto nacele.

5. Torre de sustentação da turbina

6. Estação hidráulica

7. Gerador: onde ocorre a transformação de energia mecânica em energia elétrica. O

coração da turbina eólica.

As turbinas eólicas são passiveis de

assumir diversas dimensões de acordo

com o segmento a qual foi solicitada.

Nem todas as turbinas eólicas são

iguais, atualmente existe certa

predominância para turbinas eólicas com

apenas um eixo horizontal e três pás, no

entanto os dois principais tipos de

turbinas são os de eixo vertical e

horizontal, apesar de atualmente poucas

empresas fabricarem turbinas eólicas de

eixo vertical. A Cap-Chat do Canadá é o

principal exemplo de turbina de eixo vertical, a sua grande vantagem é o fato de o gerador

situar-se na base da turbina, desconsiderando a necessidade de instalação da turbina de

acordo com a orientação do vento local. (CEEETA, 2007)

As turbinas conhecidas como MagLev, tidas

como a solução tecnológica que faltava para

a viabilização econômica da energia eólica.

Este tipo de turbina caracteriza-se por utilizar

a levitação magnética para oferecer um

desempenho muito superior em relação às

turbinas tradicionais. As pás verticais desta

turbina ficam suspensas no ar, acima da

bade do equipamento. Ao invés de

sustentarem e de girarem sobre rolamentos,

as mesmas ficam suspensas sem contato

com outras partes mecânicas da turbina que, giram sem atrito, o que aumenta

Figura 1 - Turbina éolica de eixo vertical

Figura 2 - Turbina MagLev


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exponencialmente o seu rendimento. Podem iniciar seu funcionamento com ventos a partir

de uma velocidade de 1,5 m/s (INOVAÇÃO TECNOLÓGICA, 2007)

A dimensão de uma turbina eólica depende sobre

tudo da potencia desejada. Atualmente a maior

potencia que é possível obter ronda os 2 MW,

superando-se em 6 MW se instalada em “off-

shore” (alto mar). Na predominante maioria, as

turbinas produzem energia para a rede nacional

de eletricidade, porém é possível encontrar

turbinas conhecidas como “domésticas” que

produzem energia para uma rede particular, onde

é possível fazer seu armazenamento por meio de

baterias.

Segundo a Associação Brasileira de Energia

Eólica (ABEE) em 2006 foram investidos em todo o mundo cerca de U$ 70 bilhões em

energias renováveis, desse montante, 35% corresponde a energia eólica. O Brasil é

produtor de 70% de toda a energia eólica nas Américas do Sul e Central, o que equivale

apenas a 0,4% do total mundial (THE EUROPEAN WIND ENERGY ASSOCIATION –

EWEA)

O Brasil tem sua distribuição geral de ventos controlada pelos aspectos de circulação

planetária da atmosfera próxima, dentre esses aspectos, sobressaem os sistemas de alta

pressão Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul e do Atlântico Norte e a faixa de baixas

pressões da Depressão Equatorial.

De acordo com levantamentos do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio

de Salvo Brito (CRESESB) o potencial eólico brasileiro é estimado em 143,5 GW, tendo a

região nordeste como principal produtora respondendo por 50% do total, valor este é

equivalente ao funcionamento de 10 usinas de Itaipu. Atualmente a capacidade instalada de

energia eólica no país é de 107 GW segundo a ANEEL (Agencia Nacional de Energia

Elétrica). Resumindo, se todo o potencial eólico brasileiro pudesse ser aproveitado

efetivamente, este poderia suprir toda a demanda nacional de energia elétrica.

No Brasil, que é de senso comum, um país rico em recursos minerais, predomina a geração

de energia elétrica produzida pelas usinas hidroelétricas, é inquestionável o potencial

brasileiro para tal atividade, assim como o potencial eólico. A energia das hidroelétricas

também é considerada de ordem limpa, porém o que é mais discutido perante essa questão

é o enorme impacto ambiental que a instalação de uma usina dessa causa, por se tratar de

Figura 3 - Usina eólica "off-shore"


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uma obra de grande magnitude e exigir a contenção de rios de grande vazão, o que implica

em obter áreas alagadas, dessa forma, prejudicando o meio ambiente. O que deve ser

apontado aqui é o fato da possibilidade de usar a energia eólica como opção no

complemento energético, afim de suprir a demanda do país sem ter a necessidade de

importação de energia elétrica ou de solicitação de novas usina que trabalhem com a

combustão de minerais. Existe um estudo que compara à vazão do Rio São Francisco a

incidência dos ventos no litoral nordestino ao longo de 12 meses, nos meses em que a

vazão do rio é máxima a incidência dos ventos é mínima enquanto nos demais meses esses

valores se inverte, demonstrando a versatilidade dos recursos naturais do Brasil, onde uma

fonte pode suprir a redução de eficiência da outra em determinados períodos do ano.

(CBEE/UFPE, 2000)

Por volta de 71.000 quilometro quadrado do território nacional, em sua totalidade na costa

dos estados da região Nordeste, contam com índices de velocidade de vento superiores as

7 m/s, esse número propicia um potencial eólico na ordem de 272 terawatts/hora por ano

(TWh/ano) de energia elétrica. Tratam-se de valores bastante expressivos, sendo que o

consumo nacional de energia elétrica é de cerca de 424 TWh/ano, apontado em um estudo

publicado pela Revista Brasileira de Ensino de Física, de autoria de pesquisadores do

Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de

Pesquisas Espaciais (INPE). É claro que esta cifra pode estar subestimada, pois como já

dito, o potencial eólico de uma região varia muito de acordo com a rugosidade do terreno e

outros fatores atmosféricos, porém o percentual produzido no Brasil hoje de energia eólica

não chega a 1%, a capacidade instalada no país é muito pequena se comparada à dos

lideres em geração deste tipo de energia. Praticamente toda a energia renovável no Brasil é

proveniente da geração de hidroeletricidade. Ou seja, o Brasil desperdiça energia eólica, e

este fato é de conhecimento de órgãos oficiais do governo como a ANEEL (Agencia

Nacional de Energia Elétrica).

Estes dados são confirmados pelo CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica)

responsável pela publicação do Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, que ter por objetivo

fornecer informações afim de capacitar tomadores de decisão na identificação de áreas

adequadas para a instalação de parque eólicos.

Segundo Fernando Ramos Martins, pesquisador do CPTEC (Centro de Previsão do Tempo

e Estudos Climáticos) os locais mais propícios no nosso país para a exploração da energia

eólica estão no Nordeste, principalmente na costa do Ceará e do Rio Grande do Norte, e na

região Sul. Enquanto o Brasil explora menos de 1% de sua energia eólica, países como

Alemanha, Espanha e Noruega, utilizam por volta de 10%, considerando que todos estes

apresentam um potencial eólico menor que o brasileiro.


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Desde 1990 o setor de energia eólica tem apresentado crescimento acelerado em todo o

mundo, a capacidade instalada total mundial de aerogeradores voltados para a produção de

energia elétrica atingiu cerca de 74,2 mil megawatts (MW) no fim de 2006, um crescimento

de mais de 20% em relação ao ano anterior. Lembrando que a conversão de energia

cinética dos ventos em energia mecânica é utilizada há mais de três mil anos.

No ano de 2006, o Brasil contava com 237 megawatts (MW) de capacidade eólica instalada,

principalmente por conta dos parques na cidade de Osório (RS), complexo esse que conta

com 75 aerogeradores de 2 MW cada, instalado em três parques eólicos com capacidade de

produção de 417 gigawatts-hora (GWh) por ano.

Políticas nacionais de incentivo estão começando a produzir os primeiros resultados, a

exemplo do Proinfa (Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica), que

espera um crescimento da exploração desse recurso nos próximos anos no Brasil. Este

programa coordenado pelo Ministério de Minas e Energias do Governo Federal, criado em

2002 tem como principal objetivo a diversificação da matriz energética nacional.

(INOVAÇÃO TECNOLOGICA, 2009)

Assim como a exploração da energia eólica no Brasil, a utilização das turbinas eólicas na

arquitetura é extremamente recente, datando dos anos 2000, considerando o método de

projeto arquitetônico que é idealizado e concebido desde o início com a inclusão deste

aparato, realizando assim o desenho do edifício em função ou paralelamente as dimensões

desta turbina. O emprego desta fonte renovável de energia após a finalização do projeto ou

até mesmo a conclusão da obra existe a aproximadamente uma década, artifício esse usado

na intenção de obter economia do meio doméstico. Nesse sentido a sociedade encontrou na

energia eólica uma significativa solução.

Já é de alcance do publico instruções para a construção de um aerogerador de porte

domestico que pode ser incorporado a uma residência de tal forma que vem a contribuir

para a redução de gastos com o consumo elétrico obtido da rede pública. Já estão também

disponíveis no mercado algumas turbinas de fabricação industrial muito eficiente com custos

razoáveis em relação à economia que este aparato pode gerar.

Para exemplificar, podemos encontrar modelos de empreendimentos que já fazem uso

dessa tecnologia numa realidade muito próxima da brasileira. Assinado pelo escritório

argentino, Mariani-Perez Maraviglia, a torre Cefira implantada em Mar del Plata, balneário

próximo a capital da Argentina, Buenos Aires, dispõe de uma turbina eólica instalada na sua

cobertura, calcula-se que sua média de produção atinge os 4,5 kW, cifra suficiente para

suprir a demanda energética dos espaços comuns da edificação. Esta obra foi concluída no

ano de 2008. (LA NACION)


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O grupo norte-americano Lord, Aeck&Sargentand Gould Evans Associates foi responsável

pela requalificação de um edifício já existente no estado do Arizona que sediaria o Instituto

de Sustentabilidade Global da Universidade do Arizona (Arizona StateUniversity’s Global

InstituteofSustainability), onde aproveitando o tipo de atividade que ali seria realizada o

grupo segui o contexto ao equipar o prédio com seis turbinas eólicas na cobertura,

desenvolvidas pela empresa AeroEnvironment. Em conjunto as turbina, um sistema de

painéis solares serão capazes de representar uma econômica com o consumo energético

na ordem de 18,7% (JETSONGREEN.COM)

No Brasil, Florianópolis abriga o primeiro empreendimento que faz uso deste tipo de

tecnologia, trata-se do condomínio Neo que tem previsão e conclusão para o ano de 2012,

de autoria do arquiteto e urbanista Jaques Suchodolski. O empreendimento incorporará

turbinas eólicas as suas edificações para auxiliar o sistema de aquecimento de água a ser

consumida pelos moradores dos apartamentos.

A previsão dos responsáveis é de instalar uma turbina na cobertura de cada uma das duas

torres que estão projetadas. As turbinas utilizadas neste empreendimento apresenta um

desenho diferenciado, elas tomam partido do eixo vertical, reduzindo assim a área de

atuação das pás, o que reduz o impacto com aves. Prevê-se ainda que em períodos com

excesso de ventos, o sistema será capaz de auxiliar no aquecimento das piscinas do prédio.

(SPITZCOVSKY, 2010)

Ampliando a escala de projeto, temos empreendimentos como a Dynamic Tower Sky

Scraper, projetados pelo arquiteto David Fisher para Moscou e Dubai. Estes projetos serão

compostos por um total de oitenta pavimentos cada, contando com setenta e nove turbinas

eólicas horizontais, posicionadas uma a uma abaixo de cada um dos pavimentos. No projeto

ainda, cada pavimento apresenta um sistema que permite ao proprietário rotacional sua

residência ao redor do eixo do edifício, individualmente em relação aos outros pavimentos.

Segundo o arquiteto, estima-se que cada turbina gere 0,3 MW, prevê-se ainda que ao ano

sejam gerados 1.200.000 kWh. (DYNAMIC ARCHITECTURE)

No Oriente Médio, o principado do Bahrain apresenta a obra mais icônica do contexto de

arquitetura e sustentabilidade, é o Bahrain World Trade Center, projetado pela World Trade

Center Association, conta com dois edifícios com 50 pavimentos cada, a conexão entre os

dois blocos se da através de três pontes de 30 metros cada uma. Essas pontes dispõem

cada uma, de uma turbina eólica, com um diâmetro de 29 metros para a geração de energia

elétrica. Estima-se que o projeto poupe de 11% a 15% de toda a demanda energética do

empreendimento. As obras deste empreendimento foram concluídas em 2008. (WORLD

ARCHITECTURE NEWS)


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Na Europa, a Strata Tower, implantada na capital do Reino Unido, Londres, dispõe de 43

pavimentos que são coroados com 3 turbinas eólicas projetadas para contribuir com 8% do

total de energia elétrica consumida pelo edifício. Trabalhando com quinze pás que fornecem

energia mecânica a um rotor de 9 metros de diâmetro cada. A estimativa é de que o

conjunto de turbinas seja responsável pela produção de cerca de 50 MWh, de eletricidade

anualmente, essa quantia é suficientemente necessária para abastecer 33 flats do

empreendimento, porém esses números podem ser subestimados e terão seus valores

precisamente aferidos após a analise dos ventos dentro de um período de 24 meses após

seu lançamento, que se deu em 2010. Em função da altura do prédio, a fonte renovável de

energia foi levada em consideração, pois com essas dimensões a obra apresentava

potencial para a instalação dessa tecnologia. (BDONLINE)

Na Ásia, a cidade chinesa de Guangzhou, conhecida também como Cantão, abriga a Pearl

River Tower, que foi concluído em meados de 2010 e projetado pelo renomado escritório

estadunidense SOM. Implantado em uma área de 10.635 metros quadrados e totalizando

214.100 metros quadrados de área construída, distribuídos em aproximadamente 310

metros de altura e 71 pavimentos. O projeto foi galardoado em 2008 com o “Green, Carb-

Lowering& Environmental Category: Gold Award”. Segundo os arquitetos responsáveis pelo

projeto, o complexo incorporou as mais recentes tecnologias voltadas para a

sustentabilidade almejando realizar o empreendimento mais energeticamente eficiente em

todo o mundo, o que representa assim um grande passo para a independência energética.

Esta obra incorporou quatro turbinas eólicas de eixo vertical localizadas no interior da

edificação. As quatro entradas de vento foram projetadas em forma de funil, forma essa que

permiti que o vento assumisse uma velocidade de 1,5 a 2,5 vezes superiores ao atingir as

turbinas eólicas, variando de acordo com a incidência do vento.

Alguns equipamentos urbanos fazer o uso dessa tecnologia de uma forma

bastanteoportuna, o exemplo vem do Aeroporto Internacional de Logan, em Boston,

Massachusetts, EUA. Foram instaladas 20 turbinas eólicas da AeroVironment, estima-se

que o sistema é capaz de gerar uma economia de 100 MWh anuais no total do consumo

comum, o que equivale ao consumo de 17 residências de porte médio. As turbinas

apresentam ainda um apelo estético por meio de um desenho pensado para se integrar às

edificações causando um menor impacto visual. (BOSTON, 2008; AEROVIRONMENT,

2009)

Um concurso de design promovido para estudantes recebeu uma série de conceitos para a

captura da força do vento existente sobre as rodovias. A proposta que esta ilustrada ao lado

foi desenvolvida com o intuito de capturar a energia perdida pelos automóveis, convertidas


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em força mecânica dos ventos. As ideias ainda não tiveram sua eficácia e viabilidade

testadas. (INHABITAT, 2008).

Trabalhando numa escala ainda maior, a Companhia de Energias Futuras de AbuDhabi

(Abu Dhabi Future Energy Company), subsidiária da Companhia de Desenvolvimento de

Mubadala (MubadalaDevelopmentCompany), contratou o escritório do britânico Norman

Foster (Foster + Partners) para desenvolver o projeto de um empreendimento que para ser

realizado está exigindo um investimento de U$ 22 bilhões, trata-se da audaciosa Masdar

City. Uma cidade planejada sob uma área de 6 quilômetros quadrados à 17 km da capital

dos Emirados Árabes Unidos. O empreendimento é inovador, visto que se trata da primeira

massa urbana autossuficiente energeticamente, tendo toda sua energia elétrica produzida

por meio de fontes renováveis, seja solar ou eólica. Além de seu auto suprir, o sistema de

geração excede a demanda, viabilizando que a Masdar City exporte a energia elétrica para

a rede nacional de força. O projeto ainda conta com sofisticados meios de transportes

públicos elétrico, incluído trens de alta velocidade e metro. Qualquer habitante terá acesso a

rede pública de transporte dentro de um raio de 250 metros de qualquer ponto da cidade.

Estima-se que será a primeira cidade livre de combustíveis fosseis e a neutralizar todo o

CO2 que produz.

Apesar de ser uma crescente tendência e ser possível encontrar uma série de edifícios

projetados para comportar turbina eólicas, a maior demanda ainda é das fazendas eólicos,

as usinas produtoras de energia elétrica por meio dos ventos, ou ainda nas usinas off-shore,

que são implantadas em alto mar.

A captação do vento inicia o giro no rotor da turbina, acionando o gerador contido

internamente que utiliza campos magnéticos na conversão de energia mecânica para

energia elétrica a aproximadamente 700V. A energia é transferida para uma subestação

local com o objetivo de converte - la a altas voltagens, ficando assim compatíveis com a

rede de distribuição pública. A energia é transmitida pelas linhas de transmissão a

aproximadamente 110kV (110000 V) até a subestações locais de outros bairros, estados ou

até países, para transformá-la novamente em baixa voltagem para consumo domestico.

Nos Estados Unidos, mais precisamente no estado do Texas, encontra-se uma das maiores

usina onshore (em terra firme) do planeta. Trata-se de um complexo capaz de produzir

7.881,5 MW de energia elétrica, o que equivale ao consumo de 230.000 residências de

porte médio. Uma obra que custou U$ 1 bilhão e envolveu negociações com mais de 300

proprietários de terra.

Já no Brasil, uma série de parques eólicos vem sendo instalados e outros planejados. Em

2009 e 2010 foram realizados leilões eólicos no país, por meio do qual foram contratados


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mais de 1.800 MW para as regiões Sul e Nordeste, um investimento previsto para a ordem

de R$ 9,4 bilhões. Esta média viabilizou que o governo fosse capaz de reduzir os custos

médios da energia elétrica gerada pelo vento (R$ 148,39 por MWh), tornando-a competitiva

em relação a termoelétricas e a gás. O valor médio do MWh oriundo das hidroelétricas no

Brasil é de R$120,00. Após o evento o aproveitamento do potencial eólico brasileiro ficou

em torno de 2%.

Segundo a Associação Européioa de Energia Eólica (THE EUROPEAN ENERGY

ASSOCIATION – EWEA) a energia eólica não produz dejetos radioativos nem gera qualquer

tipo de poluição para a água, não esgota recursos naturais, nem causa impactos ambientais

por meio da extração deles. As turbinas são limpas, não produzem gás carbônico em função

da não utilização de combustíveis fósseis e têm baixo custo de manutenção.

“Não existe forma de conversão energética que consuma menos paisagem do que a energia

eólica.” (SCHEER, 1995)

Método

Vale lembrar que infelizmente o estado de São Paulo não apresenta um mapa do potencial

eólico, está prevista a entrega deste documento para os próximos meses. Apesar de não

possuir uma base de dados concreta, sabe-se que São Paulo possui um potencial estimado

que é importantíssimo para uma futura proposta de diversificação da matriz energética. Essa

conclusão foi tomada após a realização de uma pesquisa pela Faculdade de Engenharia

Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (FEM-UNICAMP). Os pesquisadores

coletaram dados fornecidos por 28 estações meteorológicas sobre frequência, intensidade e

direção dos ventos. Além deste levantamento, foi analisada a rugosidade do solo e relevo do

Estado. Segundo os pesquisadores as informações disponíveis não são muito confiáveis por

estarem subestimadas, porém é possível constatar que a geração de eletricidade a partir da

energia eólica pode vir a ser uma alternativa técnica e economicamente viável para auxiliar

no atendimento da demanda regional.

Os dados foram coletados por estações meteorológicas, que não dispões dos equipamentos

ideais para fazer a medição das características dos ventos especificamente para o uso

como fonte energética. Os equipamentos dessas estações fazem medições em uma altura

de até 10 metros, enquanto para a avaliação do potencial eólico para produção de energia

elétrica exigem que as medições sejam realizadas a partir de 25 chegando a 50 metros de

altura. Os dados obtidos foram extrapolados e estendidos para a cobertura de todo o

estado. Depois de concluído o levantamento, as 28 estações foram estratificadas segundo

seu potencial eólico em pequeno, médio e grande porte. Os resultados divulgados


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enquadram 22 estações apresentando pequeno porte, 5 estações apresentam porte médio e

apenas umas apresenta grande porte, trata-se da estação da Ilha da Moela, uma concessão

da Marinha localizada a dois quilômetros da cidade de Santos.

Outro levantamento que colaborou com esta pesquisa no que se refere à estimativa do

potencial eólico da cidade de São Paulo foi o Atlas do Potencial Eólico Nacional, ampliado

para Atlas Eólico da Região Sudeste. Com este documento foi possivel identificar que a

região onde se localiza a cidade de São Paulo apresenta um índide favoravel a produção de

energia eólica. Uma massa que se estende de Campinas até Sumaré e Guarulhos, dessa

forma englobando a capital paulista. Os indices estão subestimados devido este

levantamento ter sido realizado em uma escala muito grande. Porém é possivel identificar

velocidades médias na ordem de 6,0 a 7,5 m/s, valores suficientes para uma produção

significativa de energia elétrica.

Vale lembrar também que a cidade de São Paulo é uma metrópole demasiadamente

edificada e apresenta pontos que são caracterizados como cânions urbanos, os corredores

de vento, áreas que devido sua conformidade atribui aos vento uma velocidade mais

acelerada. Já existem exemplos na Alemanha de aproveitamento dessas áreas na produção

de energia éolica.


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O panorama mundial atual caracteriza os centros urbanos europeus, principalmente

Frankfurt, na Alemanha, e Londres, no Reino Unido, com um numero de registros maiores

de projetos com propostas de edifícios nessa linha de menor impacto ambiental. Dentre os

casos, encontram-se exemplos em construção e uma série de outros ainda em fase de

discussão e projeto. Essa maior participação europeia explica-se, certamente, por

características da mentalidade econômica e pelos esforços por uma formação de uma

consciência ambiental por parte da sociedade bem mais consolidada que em outras partes

do mundo.

Avaliar como esses artifícios e conceito influenciam outras etapas e aspectos do processo

de projeto como a aprovação, o marketing e o retorno financeiro por parte do sucesso

econômico de tais empreendimentos ao longo de sua vida útil não faz parte desta pesquisa.

Como estudo de caso, a obra selecionada foi a Masdar City, que vem sendo realizada nos

Emirados Árabes Unidos, projetada pelo escritório de Norman Foster (Foster +Partners). A

obra foi escolhida devido a sua escala, trata-se de uma intervenção urbana, a construção de

uma cidade sobre um deserto, próximo ao Golfo Pérsico. Este empreendimento segue o


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mesmo padrão sugerido nesta pesquisa, o aproveitamento do contexto urbano como objeto

para intervenções de caráter sustentável. Outra motivação para tal escolha foram as

questões climáticas, na intenção de investigar como estão sendo sanadas as questões de

conforto ambiental de uma cidade instalada em clima quente, como o clima tropical

brasileiro.

Aspirando ser um dos centros mais sustentáveis do mundo, a Masdar City desponta como

modelo de cidade para o futuro. Muito diferente de como ilustrado em obras

cinematográficas, este futuro nos sugere meios urbanos que presem por áreas verdes e

transporte público, edificações que primem pela ventilação e iluminação natural afim de

obter redução do consumo energético.

O projeto começou a ser realizado em 2006 e está previsto um investimento na ordem de

U$ 22 milhões. É estimada a entrega da primeira fase do projeto para o ano de 2015 e

espera-se que esteja completo entre 2020 e 2025. Projetada para ser implantada numa área

de aproximadamente 6 milhões de metros quadrado e abrigar de 45.000 a 50.000 habitantes

e sede de 1.500 empresas árabes da área de energia, educacional e desenvolvimento

tecnológico. A Masdar City ainda vai contar com uma universidade assistida pelo MIT

(Massachusetts Institute of Tecnology).

Os automóveis estão banidos

desta cidade, os meios de

transporte serão públicos e

todos com emissão de

carbono zero. Apesar de ser

uma proposta audaciosa, os

responsáveis afirmam que a

Masdar City será equipada

com umas linhas de metro e

trens de alta velocidade. A

ausência dos automóveis em

conjunto com um sistema

desenvolvido com aparatos

mecânicos que delimitaram a cidade, contribuiu para que o centro não seja afetado pelo

calor do deserto.

A Masdar City vai contar com uma variedade de fontes de obtenção de energia renovável e

limpa. Junto com a primeira fase, será entregue um sistema de obtenção de energia através

de painéis solares, estima-se que esse sistema seja responsável pela produção de 40 a 60

Figura 4 - Masdar City, Emirados Árabes Unidos


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MW, construído pela empresa alemã Conergy, este sistema fornecerá energia elétrica para

a construção das demais fases do projeto. Com as demais fases serão entregues também

um sistema complementar com a flexibilidade de modulação para que seja instalado outros

painéis solares de acordo com a necessidade de expansão da cidade. Somando ainda com

os painéis solares a serem instalados nas edificações que ali serão erguidas, os

responsáveis esperam totalizar a produção de energia elétrica por painéis solares em 130

megawatts.

A energia eólica será também usada como matriz energética de fomento para a Masdar

City. Estima-se uma produção de 30 MW com a instalação de fazendas eólicas ao entorno

da cidade, fazendo proveito do bom potencial que o deserto apresenta. Todas as

edificações da cidade contarão também com seu próprio sistema de energia eólica de porte

doméstico, a intenção dos responsáveis pelo projeto é gerar mais 20 MW com esses

sistemas particulares. Além disso, a exemplo dos municípios alemães já citados

anteriormente, os projetistas demarcaram pontos de forte correntes de ar gerados pela

disposição do meio urbano, os cânions urbanos.

O sistema sanitário de rede pública da obra segue o contexto de baixo impacto ambiental.

Contará com um sistema de dessalinização fomentado por energia provida da energia eólica

e solar, o consumo de água será 60% menor que em cidades do porte da Masdar em todo o

mundo, devido ao seu sofisticado sistema de reuso. Aproximadamente 80% da água será

reciclada e a água que seria desperdiçada será reutilizada enquanto for possível em

sistemas de irrigação e demais propostas.

A Masdar City ainda almeja ter um índice zero de desperdício. Os resíduos biológicos serão

encaminhados para empresas de fertilização, já os resíduos industriais como plástico e

metal serão reciclados para serem usados em futuras propostas.

Resultados e Discussão

Com esta pesquisa foi possível verificar e constatar a importância de uma consciência

ambiental bem lucidada e a demanda do mercado por propostas de baixo impacto

ambiental. Como o enforque maior deste trabalho foi em energia eólica, foi possível

caracterizar este método como potencialmente viável dentro da matriz energética mundial.

Foi ainda possível constatar o potencial eólico brasileiro e paulista, que apresentam índices

favoráveis ao uso desta fonte. Vale ressaltar os esforços do governo do estado de São

Paulo que vem contribuindo com o desenvolvimento dessa tecnologia em incentivos fiscais.

Apesar de poucas informações até o presente momento, nota-se o interesse do órgão

público na obtenção de informações precisas sobre o assunto, estimando o lançamento do


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Atlas Eólico Paulista nos seguintes meses após a entrega desta pesquisa. Certamente a

energia eólica será foco da geração de energia elétrica que está cada vez mais voltado para

fontes limpas e renováveis.

Conclusão

Por meio desta pesquisa, principalmente a partir do estudo de caso, a Masdar City,

localizada a 2 quilômetros de distancia da capital dos Emirados Árabes Unidos, Abu Dhabi,

pude verificar a viabilidade da incorporação de turbinas eólicas tanto na arquitetura como

em projetos urbanos. Constatei também que a região de São Paulo apresenta índices

favoráveis para esse tipo de intervenção. É importante salientar que a pesquisa sobre os

mecanismos de obtenção de energia elétrica por turbinas eólicas esclareceu de forma

positiva a eficiência e a versatilidade deste tipo de aparato.

Referências

GOLDEMBERG, José – “A iniciativa Brasileira de Energia” - Publicação Secretaria do

Meio Ambiente do Estado de São Paulo, julho 2002, 09 páginas.

GONÇALVES, J. – A sustentabilidade do edificio alto. Tese de doutorado. Faculdade de

Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, 2003.

ROGERS, Richard - “Cities for a small planet”; editado por Philip Gumuchdjian, Estados

Unidos da América, Westview Press, 1998, 180p.

UMAKOSHI, E. M. – “Uma visão c´ritica do edificio alto sob a ótica da sustentabilidade”

Dissertação de mestrado. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São

Paulo, 2008.

YEANG, Ken – “The Green Skyscraper – The Basis for Designing Sustainable intensive

Building”, Prestel, New York, 1999, 394 p.

Contato: [email protected] e [email protected]

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Felipe colturato