A ENERGIA EÓLICA E O MEIO AMBIENTE

Ricardo Terciote

UNICAMP – Faculdade de Engenharia Mecânica – Departamento de Energia

CEP 13083-970 CP162 - Campinas-SP - tel: (019) 3788-3285

RESUMO

Atualmente vários países vêm investindo nacomplementação e transformação de seus parquesenergéticos com a introdução de fontes alternativasde energia, sendo que as questões ambientaisalavancaram em muito estes investimentos,principalmente devido aos impactos causados pelasformas tradicionais de geração de energia. Autilização de soluções energéticas que agridem emmenor escala o meio ambiente tem destacado aenergia eólica como uma fonte alternativa de grandeimportância na elaboração de novos cenáriosenergéticos ecologicamente melhores. Porém, comotoda tecnologia energética, o aproveitamento dosventos para geração de energia elétrica apresentaalgumas características ambientais desfavoráveis.Neste trabalho procura-se descrever quais são estascaracterísticas e algumas medidas que podem sertomadas no sentido de diminuir os impactosambientais na instalação e operação de parqueseólicos. Baseado na bibliografia analisada, conclui-se que os investimentos em a energia eólica devemser encorajados e algumas destas característicaspodem ser significativamente minimizadas e atémesmo eliminadas com planejamento adequado einovações tecnológicas.

ABSTRACT

Currently some countries come investing in thecomplementation and transformation of its energyparks introducing alternative energy sources andenvironmental questions supported theseinvestments, mainly by the impacts caused for thetraditional energy generation sources. However, thewind energy exploitation for energy generation hassome harmful environmental aspects. In this work,it’s described which are these characteristics andsome actions that can be taken to reduce theenvironmental impacts in the installation andoperation of wind energy parks.

INTRODUÇÃO

Com a preocupação em torno das questõesambientais, iniciadas com grande pressão devido aosacidentes nucleares nos reatores de Three MileIsland em 1979, nos Estados Unidos e, mais tarde,em 1986 na cidade de Chernobyl, na ex-UniãoSoviética, a busca de novas soluções para ofornecimento de energia elétrica impulsionam acomunidade mundial a abrir um grande espaço paraa penetração das energias renováveis, em especial aenergia eólica.

Nos últimos anos, países como Alemanha,Dinamarca, Estados Unidos, entre outros, buscandoatender uma melhor qualidade no suprimentoenergético, engajaram-se no desenvolvimento detecnologia e expansão do parque industrial, dandoincentivos e subsídios ao setor, estimulando ocrescimento de mercado e o desenvolvimentotecnológico, alavancando recursos a ponto de fixar aenergia eólica no mercado mundial com tecnologia,qualidade e confiabilidade, fazendo desta uma opçãoimprescindível para o fornecimento de energia limpaem grandes potências.

O aproveitamento dos ventos para geraçãode energia elétrica apresenta, como toda tecnologiaenergética, algumas características ambientaisdesfavoráveis como, por exemplo: impacto visual,ruído, interferência eletromagnética, danos à fauna.Porém, algumas destas características podem sersignificativamente minimizadas e até mesmoeliminadas com planejamento adequado e inovaçõestecnológicas.

A energia eólica por sua vez, não utiliza aágua como elemento motriz, nem como fluidorefrigerante e não produz resíduo radioativo ougasoso. Pode-se ainda utilizar a área do parqueeólico como pastagens e outras atividades agrícolas.

O Relatório Wind Force 10, publicado emoutubro de 1999, em um esforço conjunto doGreenpeace International, Forum for Energy andDevelopment e pela European Wind Energy Agency,mostra que é possível complementar 10% da geraçãode energia elétrica mundial utilizando energia eólica,tornando a energia eólica uma fonte energéticaatraente para as próximas décadas, preocupando-secom as questões ambientais (GREENPEACE et al,1999).

1. BENEFÍCIOS AMBIENTAISO mais importante benefício ao meio

ambiente da geração eólica é a não-emissão dedióxido de carbono na atmosfera. O dióxido decarbono é o gás com maior responsabilidade peloagravamento do efeito estufa levando a mudançaclimática global a conseqüências desastrosas. Amoderna tecnologia eólica apresenta um balançoenergético extremamente favorável e as emissões deCO2 relacionadas com a fabricação, instalação eserviços durante todo ciclo de vida do aerogeradorsão “recuperados” depois dos três a seis meses defabricação.

Além do mencionado anteriormente, estesfatores também impulsionam a energia eólica:

• Reduz a dependência de combustíveisfósseis, sendo o vento um recursoabundante e renovável.

• As centrais eólicas ocupam um pequenoespaço físico e permitem a continuidadede atividades entre os aerogeradores(pastagens e agricultura).

• Melhora a economia local e oferta deempregos. Estudos realizados na Escóciacalculam ser entre 500 a 1500 empregosassociados a cada 0,3 a 1 GW depotência instalada.

• A emissão de poluentes é mínima, nãocontribuindo para a mudança climáticaglobal, chuva ácida, etc.

• É uma indústria em grande ascensão e combom potencial no Brasil (principalmenteem algumas regiões do litoralnordestino).

• Contribui para a diversidade de suprimentode energia e pode ser conectada à rede.

• A tecnologia está completamente dominadae ainda em grande desenvolvimento,com redução constante de custos deconstrução e geração.

1.1. EMISSÃO DE GASESO mais importante benefício que a energia

eólica oferece ao meio ambiente está no fato de queela não emite poluentes ou CO2 durante suaoperação. Dessa forma, pode-se fazer umcomparativo entre cada unidade (kWh) de energiaelétrica gerada por turbinas eólicas e a mesmaenergia que seria gerada por uma plantaconvencional de geração de energia elétrica. Aofazer essa análise chega-se à conclusão de que aenergia eólica apresenta grandes vantagens naredução de emissão de gases de efeito estufa e naredução da concentração de CO2 durante a suaoperação1. Com o avanço de programas de eficiênciaenergética, com o propósito de tornar mais eficienteo parque gerador de energia, as emissões de CO2 ede gases de efeito estufa têm-se reduzido ao longodos anos, mas permanecem, ainda, em uma faixamuito alta (JACOBSON et al, 2001).

Preocupações com o crescimento daconcentração de CO2 e de gases de efeito estufa naatmosfera têm mobilizado vários países na busca desoluções efetivas para a redução das emissões nospróximos anos. A preocupação com o resultadofuturo das emissões de gases de efeito estufa porparte de vários países do mundo têm criado umambiente muito favorável ao uso da energia eólicacomo uma fonte renovável de energia. Uma turbinade 600kW, por exemplo, instalada em uma regiãofavorável poderá, dependendo do regime de vento edo fator de capacidade, evitar a emissão de 20.000 a36.000 toneladas de CO2, equivalentes à geraçãoconvencional, durante seus 20 anos de vida útilestimado (EWEA, 2000d).

Os benefícios a serem obtidos na reduçãoda emissão do dióxido de carbono no mix energéticodo país dependem de qual tipo de geração a energiaeólica estará substituindo. Estudos realizados em1993, pelo World Energy Council, mostrados naTab. 3.1, comparam as emissões de diferentestecnologias de geração de energia elétrica.

Supondo-se que o carvão e o gás naturalainda contarão com a maior participação na 1

produção de eletricidade nos próximos 20 anos –com a contínua tendência do uso do gás emsubstituição ao carvão – é razoável considerar comoum valor médio de 600 ton./GWh a redução dasemissões de dióxido de carbono pelo uso da geraçãoeólica.

Das quatro tecnologias listadas a seguir naTab. 3.1, que apresentam emissões de CO2 abaixo donível da energia eólica, somente as grandeshidrelétricas são competitivas comercialmente naatualidade. Entretanto, a utilização de grandeshidrelétricas tem sido discutida em países como oCanadá e o Brasil (que apresentam grandes plantas

hidrelétricas instaladas cada vez mais longe doscentros consumidores) onde o apodrecimento davegetação submersa nos grandes reservatóriosproduz uma quantidade substancial de gases deefeito estufa. Um dos principais gases provenienteda decomposição da vegetação submersa é ometano, cinqüenta vezes mais potente que o CO2. Osprojetos de grandes hidrelétricas estão sendogradativamente abandonados devido à redução dospotenciais (locais onde poderiam ser implementadosnovos sistemas), aos impactos ambientais na vidaanimal, causados pelas mudanças de habitat e nosprotestos de opinião pública.

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Emissões de CO2 nos estágios deprodução de energia (ton./GWh)Tecnologias

Extração Construção Operação TotalPlanta convencional de queima de carvão 1 1 962 964Planta de queima de óleo combustível - - 726 726Planta de queima de gás - - 484 484Energia térmica dos oceanos ND 4 300 304Plantas geotérmicas <1 1 56 57Pequenas hidrelétricas ND 10 ND 10Reatores nucleares 2 1 5 8Energia eólica ND 7 ND 7Solar fotovoltaico ND 5 ND 5Grandes hidrelétricas ND 4 ND 4Solar térmico ND 3 ND 3Lenha (Extração programável) -1.509 3 1.346 -160

2. PROBLEMAS PARA O MEIOAMBIENTE

2.1. IMPACTO SOBRE A FAUNAA maior preocupação relativa à fauna é com

os pássaros, os quais podem vir a colidir comestruturas (torres de alta tensão, mastros, janelas deedifícios) e com as turbinas eólicas, devido àdificuldade de visualização. Outros motivos, como otráfego de veículos em auto-estradas e a caça,também são responsáveis pela morte dos pássaros.Porém o comportamento dos pássaros e as taxas demortalidade tendem a ser específicos para cadaespécie e também para cada lugar. Estimativas demortes de pássaros nos Países Baixos (Fig. 3.2),

causadas por várias ações diretas e indiretas dohomem, mostram que o tráfego de veículosapresenta uma taxa que, em comparação àsestimativas de mortes por parque eólico de 1 GW, écem vezes maior (BOURILLON, 1999).

Na Alemanha foi contabilizado um total de32 pássaros mortos por turbinas eólicas entre os anosde 1989 e 1990, em todos os parques eólicos do país.Em comparação a esse número, também foramcomputados os pássaros vitimados pelo impacto emtorres de antenas. Encontrou-se, para o ano de 1989,um total de 287 pássaros mortos na Alemanhadevido a este fator (DEWI, 1996).

Estimativa Anual de Mortes de Pássaros

33,2%

22,1%

44,2%

0,4%0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

Caça Linhas deTransmissão

Tráfego Turbinas Eólicas(1GW)

Causas

%

O pior caso de colisão de pássaros emturbinas eólicas aconteceu nas proximidades deTarifa, na Espanha. No final de 1993, 269 turbinaseólicas foram instaladas de um total projetado de2.000 turbinas. Localizado nas principais rotas demigração de pássaros da Europa Ocidental, o localonde se instalaram as turbinas é um “grande malentendido” segundo o diretor da Agência Espanholade Energia Renovável –IDAE, que fez uma das maisextraordinárias admissões de culpa:

“O que me ocorreu sobre o fato é quefoi um inoportuno lapso de memória.Ninguém pensou nas migrações dospássaros”.

Muitos pássaros de inúmeras espéciesameaçadas de extinção morreram em colisões comas turbinas (WORLD ENERGY COUNCIL, 1993).

Fora das rotas de migração, os pássaros sãoraramente incomodados pelas turbinas eólicas.Estudos com radares em Tjaereborg, região oeste daDinamarca, mostram que no local onde foi instaladauma turbina eólica de 2 MW, com 60 m de diâmetro,os pássaros tendem a mudar sua rota de vôo entre100 a 200 m, passando por cima ou ao redor daturbina, em distâncias seguras. Esse comportamentotem sido observado tanto durante a noite quantodurante o dia. Na Dinamarca é comum um grandenúmero de ninhos de falcões nas torres das turbinaseólicas (ELLIOT, 2000).

2.2. RUÍDOS

O impacto ambiental do ruído gerado pelosistema eólico ao girar suas pás foi um dos maisimportantes temas de discussão e bloqueio dadisseminação da energia eólica durante a década deoitenta e início da década de noventa. Odesenvolvimento tecnológico nos últimos anos,juntamente com as novas exigências de um mercado

crescente e promissor, promoveram um avançosignificativo na diminuição dos níveis de ruídoproduzido pelas turbinas eólicas. Este problema estárelacionado com fatores como a aleatoriedade do seufuncionamento2 e a variação da freqüência do ruídouma vez que este se ajusta diretamente com avelocidade de vento incidente.

O ruído proveniente das turbinas eólicastem duas origens: mecânica e aerodinâmica. O ruídomecânico tem sua principal origem da caixa deengrenagens, que multiplica a rotação das pás para ogerador. O conjunto de engrenagens funciona nafaixa de 1.000 a 1.500 rpm, onde a vibração domesmo é transmitida para as paredes da nacele, ondeé fixada. A transmissão de ruído mecânico tambémpode ser ocasionada pela própria torre, através doscontatos desta com a nacele. Com o avanço dosestudo a respeito do ruído mecânico gerado pelasturbinas eólicas, é possível a construção das mesmascom níveis de ruído bem menores, melhorando atecnologia. Uma outra tecnologia utilizada emturbinas eólicas está no uso de um gerador elétricomultipolo conectado diretamente ao eixo das pás.Esse sistema de geração dispensa o sistema deengrenagens para multiplicação de velocidade, poiso gerador funciona mesmo em baixas rotações. Sema principal fonte de ruído presente nos sistemasconvencionais, as turbinas que empregam o sistemamultipolo de geração de energia elétrica sãosignificativamente mais silenciosas.

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O ruído aerodinâmico é um fatorinfluenciado diretamente pela velocidade do ventoincidente sobre a turbina eólica. Ainda existemvários aspectos a serem pesquisados e testados tantonas formas das pás quanto na própria torre para a suaredução. Pesquisas em novos modelos de pás,procurando um máximo aproveitamentoaerodinâmico com redução de ruído, são realizadas,muitas vezes, de modo semi-empírico,proporcionado o surgimento de diversos modelos enovas concepções em formatos aerodinâmicos daspás.

A Fig. 3.3 mostra o resultado de um estudodo Instituto Alemão de Energia Eólica (DeutschesWindenergie-Institut – DEWI) sobre o nível de ruídode diversas turbinas eólicas disponíveis no mercado,no ano de 1995. Como pode ser observado, asturbinas eólicas até então disponíveis apresentavamum nível de ruído entre 90 e 100 dB, ou seja, essasturbinas, na sua maioria, eram muito barulhentas3.As leis referentes ao nível de ruído na Alemanharecomendam um afastamento de 200m de distânciado mais próximo morador para níveis de ruído em45 dB (DEWI, 1996). As relações entre distâncias eos níveis de ruído variam para vários tipos deconstrução ao longo do dia e também da noite. Essasdistâncias estipuladas por lei na Alemanharestringiram a implantação de parques eólicospróximos aos grandes centros urbanos.

Muito esforço foi feito desde 1995 nodesenvolvimento de uma geração de turbinas eólicasagora disponíveis no mercado. O desenvolvimentode tecnologias, ao longo dos últimos dez anos, naaerodinâmica das pás e nas partes mecânicascríticas, principalmente a caixa de engrenagem,tornou possível uma significativa redução dos níveisde ruído nas turbinas modernas.

2.3. INTERFERÊNCIAELETROMAGNÉTICAEstudos realizados pela EWEA têm

mostrado que o projeto cuidadoso de uma fazendaeólica evita qualquer distúrbio em sistemas detelecomunicações (ondas de rádio e microondas sãoutilizadas para uma grande variedade de propósitosde comunicação). Isto, contudo, não é suficientepara uma correta determinação das questõesenvolvidas uma vez que qualquer grande estruturaem movimento pode produzir interferênciaeletromagnética (IEM). Turbinas eólicas podemcausar IEM por reflexão de sinais das pás de modoque um receptor próximo recebe um sinal direto eum refletido. A interferência ocorre porque o sinalrefletido é atrasado devido à diferença entre o

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comprimento das ondas alterado por causa domovimento das pás. A IEM é a maior em materiaismetálicos, que são refletores e mínimos para pás demadeira, que absorvem. A fibra de vidro reforçadacom epoxi, que é utilizada na maioria das pásmodernas, é parcialmente transparente às ondaseletromagnéticas e, portanto diminui o efeito da IEM(McGOWAN et al, 2000).

Os sinais de comunicação civis e militarespodem ser afetados por IEM, incluindo transmissõesde TV e rádio, comunicações de rádio microondas ecelular, comunicação naval e sistemas de controle detráfego aéreo. Os projetistas de turbinas eólicasconsultam as autoridades civis e militares paradeterminar as interferências e problemas que afetemos links microondas e sistemas de comunicaçãoaérea devem ser evitados. A interferência em umpequeno número de receptores de televisãodoméstica é um problema ocasional quenormalmente é sanado com uma gama de medidassem alto custo, como a utilização de uma série deretransmissores e/ou receptores. Turbinas eólicas esistemas de telecomunicações coexistem em muitoslocais da Europa.

2.4. USO DA TERRAGeralmente 99% da área em que uma

fazenda eólica típica está construída fica fisicamentedisponível para uso como antes. As fundações dasturbinas, embora com aproximadamente 10 m dediâmetro, estão normalmente enterradas, permitindoqualquer atividade agrícola existente ser mantida atépróxima à base de torre (Fig. 3.4). Não há evidênciasde que fazendas eólicas interfiram em grandeextensão em terras cultiváveis ou agropecuárias(EWEA, 2000e)

A energia dos ventos é, além disso, umafonte de energia primária difusa relativa4, masqualquer comparação válida com outros meios degeração em uso de terra deve considerar o ciclo decombustível total em cada caso. Na comparação comoutras tecnologias, a energia eólica requer umespaço menor para produzir a mesma quantidade deeletricidade (Tab. 3.2).

TecnologiasTerra requerida em30 anos (m2/GWh)

Geotérmica 404Eólica 800 - 1335Solar Fotovoltaica 3237Solar Termal 3561Carvão 3642

Uma proporção grande de área de terrautilizada para a geração com queima de carvão écontabilizada principalmente pela mineração eatividades de transporte, localizadas longe das usinaselétricas.

Os 4.300 aerogeradores instalados naDinamarca pelo fim de 1997 produzem a mesmaquantidade de eletricidade do total consumido em1952. Acima de 7% do consumo nacional deeletricidade na Dinamarca é agora abastecida porenergia eólica e o país está caminhando para atingira meta de 10% no ano 2005. Esta meta poderia seratingida com a instalação de 1000 turbinas do atualestado da arte, devido às melhorias tecnológicas eaumento da capacidade dos aerogeradores. A área deterra requerida seria aproximadamente 100 km2,onde apenas 1% seria utilizado para fundações dasturbinas (EWEA, 2000b).

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2.5. IMPACTO VISUALAs fazendas eólicas devem ser instaladas

em áreas livres (sem obstáculos naturais) para quesejam comercialmente viáveis, sendo, desta forma,visíveis. A reação provocada por um parque eólico éaltamente subjetiva. Muitas pessoas olham a turbinaeólica como um símbolo de energia limpa semprebem-vindo, outras reagem negativamente à novapaisagem.

Os efeitos do impacto visual têm sidominimizados, principalmente, com a conscientizaçãoda população local sobre a geração eólica. Atravésde audiências públicas e seminários, passa-se aconhecer melhor toda a tecnologia e, uma vezconhecendo-se os efeitos positivos da energia eólica,os índices de aceitação melhoramconsideravelmente.

Um caso especial sobre impacto visualcausado pelas turbinas eólicas foi estudado naFazenda Eólica de Cemmaes, no Reino Unido. Essafazenda foi uma das primeiras a ser construída noReino Unido e é composta por 24 turbinas eólicascom uma capacidade total instalada de 7,2 MW.Foram feitas duas pesquisas nos anos de 1992 e1994 onde, além dos impactos visuais, foramabordados impactos de ruído, econômicos, sociais,entre outros. A pesquisa foi feita com os moradoresmais próximos à fazenda eólica num total de 134pessoas. Na primeira etapa da pesquisa, apenas 4%dos pesquisados estavam preocupados com oimpacto visual da fazenda eólica antes dela serconstruída, mas diziam terem tido uma “agradávelsurpresa” após a construção. Na segunda fase dapesquisa, 6% manifestaram-se espontaneamentesobre o novo visual com as turbinas. Ao seremquestionados sobre detalhes de aspectos visuais dafazenda eólica, 54% dos entrevistados responderampositivamente em relação às turbinas eólicas.Metade das respostas mostraram fortes convicçõesquanto ao aspecto positivo da nova paisagemenquanto que a outra metade foi positiva comalgumas reservas. Segundo a pesquisa, 27%mostraram-se indiferentes ao observarem a fazendaeólica e 12% responderam negativamente aoquestionário. Um dado interessante é que 62% dosque responderam ao questionário tiveram grandeinteresse em descrever as turbinas (ESSLEMONT etal, 1996).

Um estudo conduzido pela AKF (1996), naDinamarca, estimou os custos de som e impactovisual de turbinas eólicas - menos que US$ 0,0012por kWh de eletricidade produzido. O estudo foiprimeiramente baseado em entrevistas com 342pessoas que moravam próximas às turbinas eólicas eforam questionados quanto desejariam pagar paraque as turbinas fossem removidas. Para checar osresultados das entrevistas, os preços de 74 casas

situadas próximas às turbinas foram comparadascom similares situadas em qualquer outra parte.Compreendendo os benefícios ambientais de energiaeólica, a reação pública para uma fazenda eólicatende a melhorar. A indústria tem dedicado esforçoconsiderável para integração cuidadosa de novosprojetos dentro da paisagem.

CONCLUSÕES

A energia eólica é uma das fontesrenováveis que apresenta maiores vantagens nageração de energia elétrica. Em todo o mundo, o usodessa energia na geração complementar deeletricidade tem sido constantemente difundido e seespera um crescimento ainda mais significativo paraos próximos anos.

A energia eólica tem um futuro ainda maispromissor com a conscientização pública das suasvantagens como fonte renovável de energia e aprogressiva competitividade econômica. As questõesambientais estão cada vez mais difundidas e atitudesem favor ao meio ambiente estão se tornando parteintegrante dos processos.

Na questão energética não poderia serdiferente. Grande parte dos problemas ecológicos deefeito global tais como chuva ácida, efeito estufa,entre outros, são provenientes do setor energético. Autilização de soluções energéticas que agridem emmenor escala o meio ambiente tem mostrado aenergia eólica como uma fonte alternativa de grandeimportância na elaboração de novos cenáriosenergéticos ecologicamente melhores.

Mesmo apresentando, como toda tecnologiaenergética apresenta, algumas característicasambientais desfavoráveis, , conforme visto nestetrabalho, o aproveitamento dos ventos para geraçãode energia elétrica deve ser encorajado e algumasdestas características podem ser significativamenteminimizadas e até mesmo eliminadas complanejamento adequado e inovações tecnológicas.

PALAVRAS CHAVE

Energia eólica, Fontes renováveis, Impactoambiental, Meio ambiente

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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