Breve Estudo da Viabilidade da Aplicação do Uso da Energia Eólica no Brasil

Em um primeiro momento, investiga-se como se desdobra o regime de ventos sobre as regiões do país, a fim de avaliar a velocidade dos mesmos e os mecanismos que dão origem a movimentação dessas massas de ar para em seguida entender em caráter inicial e básico o conceito de energia eólica e como ocorre a sua conversão em energia elétrica. A fim de melhor entender o processo da conversão dessas energias, foi realizada uma breve abordagem sobre a teoria de uma turbina eólica (aerogerador) e os mecanismos que dela fazem parte. Assim, a partir da compreensão a respeito da dinâmica do regime de ventos, do aproveitamento e utilização da energia eólica e das condições iniciais de sua implementação sobre o Brasil, é possível extrair uma conclusão da viabilidade ou não de sua utilização no Brasil.

A fim de concretizar o presente trabalho foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre a literatura existente e utilizou-se uma bordagem qualitativa e exploratória. ABSTRACT The present work gives a brief overview of the most common sources of renewable energy in terms of their definition as well as their application as suppliers of alternative sources of energy. ENERGIA HÍDRICA. BIOMASSA. ENERGIA EÓLICA. ENERGIA EÓLICA NO BRASIL. Potencial Eólico do Brasil. TECNOLOGIA. CONCLUSÃO. REFERÊNCIAS. INTRODUÇÃO Atualmente, busca-se cada vez mais pesquisar e descobrir nova formas de aplicação das energias ditas renováveis de maneira que possam suprir as demandas por energias e ao mesmo tempo, não agredir ou então degradar o ambiente com a menor intensidade possível. “No Brasil, o incentivo às energias renováveis relaciona-se com a busca pela diversificação da matriz elétrica, segurança no fornecimento de energia, incentivo ao desenvolvimento de novas indústrias e à geração de empregos” (SIMAS e PACCA, p.

uma pesquisa é definida como o (. procedimento racional e sistemático que tem como objetivo proporcionar respostas aos problemas que são propostos. A pesquisa desenvolve-se por um processo constituído de várias fases, desde a formulação do problema até a apresentação e discussão dos resultados (GERHARDT, 2009, p. Assim, para que ocorra uma pesquisa é necessário que haja o desejo de inquirir, que exista um problema ou fenômeno que suscite a sua devida pesquisa, a sua elucidação ou não sobre o tema abordado. Metodologia, conforme relata Fonseca (2002), methodos significa organização e logos, estudo sistemático, pesquisa e investigação. Foi realizada também a pesquisa bibliográfica que envolve o levantamento do maior número possível de obras publicadas tais como livros, periódicos, artigos e publicações avulsas cuja finalidade foi colocar a autora em contato direto com o maior número de informações publicadas possível, possibilitando assim, “um reforço paralelo na análise de suas pesquisas ou manipulação de suas informações” (LAKATOS; MARCONI, 2001, p.

Foram selecionadas obras publicadas em sites como: Scielo, Google Acadêmico, repositórios brasileiros e internacionais, bem como artigos que abordassem o presente tema em sites disponíveis na internet. Aplicaram-se nos mecanismos de busca palavras chave como: energia eólica, eolic energy, energia renováveis, renovable energy, aerogeradores, turbinas eólicas, regimes de ventos, potencial eólico e wind turbine. Foram descartados todo o material que abordava o tema em questão de maneira superficial ou breve, assim como aqueles que tinham uma natureza por demais específica para um estudo dessa natureza. FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEIS Segundo (Azevedo e Reis, 2016), as fontes de energia recebem a seguinte classificação conforme a capacidade de cada uma em renovar os seus recursos: • Não renováveis. O Brasil, por exemplo em relação aos demais países é detentor de um grande potencial, pois sua grande diversidade permite várias formas de exploração dessa energia 11 como a hidro elétrica e a de biomassa produzindo através dela combustíveis renováveis como o álcool e o biodiesel (AGRONEGÓCIOS, 2006).

O alto custo, as fontes limitadas de energia provenientes de combustíveis fósseis e a necessidade de reduzir as emissões de gases de efeito estufa tornaram mais atraentes as opções por recursos energéticos renováveis. É imenso o potencial para recursos energéticos, uma vez que eles podem exceder de forma exponencial a necessidade energética de todo o planeta. Assim, segundo Ellabban et al (2004), uma parcela significativa desses recursos irão figurar no portfólio global de energia nos tempos futuros, além disso já se observa que uma parte deles já estabelece seu pool de recursos energéticos renováveis, como é o caso da energia solar e da energia eólica. As fontes convencionais de energia tais como o óleo, o carvão e o gás natural provaram ser fatores altamente eficientes para o progresso econômico mundial.

Todas as formas de energia que conhecemos derivam da energia solar. É a energia do sol que altera o estado físico da água, fazendo com que essa migre e possa ser represada e aproveitada nas usinas hidrelétricas. O aquecimento das massas de ar provoca os ventos, que são aproveitados nos aerogeradores dos parques eólicos É a energia solar, absorvida na fotossíntese, que dá vida às plantas utilizadas como fonte de energia de biomassa (E-BOOK, 2018, p. A quantidade de luz solar que atinge a Terra durante um período de 90 minutos é suficiente para suprir todas as necessidades energéticas do planeta durante um ano. Contudo, ao mesmo tempo que a energia solar é abundante, ela representa uma minúscula fração no conjunto dos tipos de energia que podem ser aproveitadas no planeta.

O calor pode ser aproveitado também no trabalho mecânico ou elétrico e pode catalisar transformações físicas ou químicas. Pode ser aplicado também em processos indústrias e também na produção de combustíveis como o hidrogênio, por exemplo. A radiação solar também é definida como um fluxo de partículas eletromagnéticas ou fótons que tendo grande quantidade de energia, possibilitam foto reações tais como as que ocorrem na fotossíntese levando ao aparecimento de corrente elétrica em materiais semi condutores, possibilitando dessa forma a conversão fotovoltaica da luz solar em energia elétrica. Outros tipos de foto reação são aplicadas na purificação de água. SOLAR ENERGY PERSPECTIVES, 2011). Fonte: Hidropower Dessa forma, a produção de energia elétrica ocorre através da utilização da força gravitacional da queda de água ou água corrente através de uma turbina, que por sua vez aciona um gerador, o qual gera a energia elétrica.

Atualmente, a conversão da energia hídrica em energia eléctrica é realizada através das centrais hidrelétricas (PACHECO, 2006). Contudo esta energia tem sido aproveitada desde então, através da aplicação do que se designa pequenas centrais hídricas, as PCHs, que consistem na construção de pequenos açudes ou barragens, desviando uma parte do caudal do 15 rio para então lhe devolver num local desnivelado (onde são instaladas as turbinas), produzindo assim a eletricidade que é distribuída pela rede elétrica convencional. ENERGIA, 2016, p. No Brasil, mais de 80 % da energia gerada é de origem hidrelétrica, conforme declara Rosa (2007). ENERGIA EÓLICA A energia eólica é definida pela sua conversão através de turbinas eólicas (também chamadas de aerogeradores) em uma forma útil de energia, quando por exemplo, as turbinas geram energia elétrica.

Também podem ser utilizados moinhos de vento para sua transformação em energia mecânica (como é o caso da moagem do trigo), para bombear água ou drená-la. A primeira turbina eólica com a finalidade de gerar eletricidade foi desenvolvida no início do século XX,; e desde o ano de 1970, sua tecnologia tem sido paulatinamente melhorada e ao final dos anos de 1990, a energia eólica ressurge como uma das mais importantes fontes de energias renováveis (KAYGUSUZ, 2009). No Brasil, mais especificamente, as turbinas eólicas, também conhecidas pelo nome de aerogeradores são as responsáveis pela conversão da energia cinética eólica em energia elétrica, Alves (2006). A fim de gerar eletricidade através do vento, é necessário que a energia cinética do ar que se encontra em movimento seja convertido em energia mecânica e esta em energia elétrica.

Embora se verifique uma expansão considerável no setor de energia eólica nesses últimos anos, os valores obtidos ainda são muito reduzidos para que se possa afirmar que esteja ocorrendo realmente uma expansão desse setor de energia renovável, uma vez que se todos os projetos atualmente existentes nessa área fossem efetivados, tal evento representaria apenas 8 % de toda a demanda elétrica do Brasil (PENA, 2018). Segundo Carvalho (2012), o Brasil é detentor de um grande potencial eólico ainda não explorado , concentrando-se em regiões de reduzida densidade demográfica. Potencial Eólico do Brasil Conforme relata Lobato (2010, p. “a avaliação do potencial eólico de uma região requer trabalhos sistemáticos de coleta e análise de dados sobre a velocidade e o regime de ventos”.

Segundo Amarante (2001) a distribuição dos ventos que circulam sobre o território brasileiro é controlada por condições específicas da circulação da atmosfera próxima de nosso planeta, conforme ilustra a Figura 2. Distribuição dos regimes de Ventos no Brasil A distribuição dos regimes de ventos no Brasil é organizada, segundo Amarante (2001) em sete regiões geográficas a saber: (1) Bacia Amazônica Ocidental e Central, (2) Bacia Amazônica Oriental, (3) Zona Litorânea Norte–Nordeste, (4) Zona Litorânea Nordeste–Sudeste, (5) Elevações Nordeste – Sudeste, (6) Planalto Central e (7) Planaltos do Sul. Assim, é de fundamental importância que o comportamento dos ventos seja conhecido, a fim de que se possa definir ou não a viabilidade de se implementar a tecnologia necessária para o aproveitamento da energia eólica nas diversas regiões do país, através da construção de parques ou usinas eólicas nessas localidades.

Bacia Amazônica Ocidental e Central Estende-se aproximadamente entre as latitudes 10 0 S e 50 N, e longitudes 700 W e 550 W. É uma região na qual as velocidades anuais dos ventos que se deslocam a 50 m de altura são inferiores a 3,5 m/s (13,0 km/h, aproximadamente). Assim, os alíseos oriundos da direção leste que se desdobram sobre essa região têm as suas velocidades bastante reduzidas devido ao atrito entre a superfície dessas massas de ar que se deslocam e às florestas de vegetação densa, bem como aos fracos gradientes de pressão, os quais são originados da zona difusa de baixas pressões que se encontra centralizada na Bacia Amazônica (AMARANTE, 2001). Zona Litorânea Norte - Nordeste É definida como a faixa costeira com cerca de 100 km de largura, que se estende entre o extremo norte da costa do Amapá e o Cabo de São Roque, no Rio Grande do Norte.

De acordo com Silva (2003), as condições de vento em toda região são conduzidas, principalmente, pelo ciclo anual de posição e intensidade da ZCIT (Zona de Convergência Inter tropical) e pelas fortes ocorrências de brisas marítimas e alíseos de leste. Esta região foi dividida em 2 sub-regiões, conforme ilustra a figura 3. Figura 5: Litoral Norte-Nordeste. Fonte: Silva (2002) "A primeira sub-região (Sub-região 1), que engloba praticamente todo o litoral do Maranhão, possui regimes de vento anuais mais amenos (5–7 m/s à 50 m de altura), com decremento gradual à medida que se aproxima da ZCIT" (SILVA, 2003, p. Maiores velocidades eólicas de 7,5 m/s (27 km/h) são registradas entre as latitudes de 210 S e 230 S, ou seja, na região sul do Espírito Santo e no nordeste do Rio de Janeiro.

Essa velocidade ocorre devido ao bloqueio do escoamento leste - nordeste pela formação montanhosa a oeste da costa. Ao sul dessa região, a velocidade dos ventos torna-se notadamente mais fraca devido a existência de montanhas ao norte e a nordeste(AMARANTE, 2001). Elevações Nordeste - Sudeste São definidas como as áreas de serras e chapadas que se estendem ao longo da costa brasileira, desde o Rio Grande do Norte até o Rio de Janeiro, a distâncias de até 1. km da costa. Contudo nas regiões montanhosas mais elevadas do continente, essa velocidade pode variar na faixa entre 7,0 e 8,0 m/s (25 e 29 km/h, aproximadamente). As planaltos com baixa rugosidade superficial, como por exemplo os Campos de Palmas apresentam velocidades dentro desses valores. Velocidades superiores a 7,0 m/s do vento leste - nordeste são registradas na faixa litorânea sul os quais são reforçados pelas brisas marinhas diurnas (AMARANTE, 2001).

Figura 6 Regime dos Ventos. Fonte: UNESP 26 3 AEROGERADORES Aerogeradores ou turbinas eólicas, segundo Pavinatto (2005) são equipamentos capazes de converter a energia cinética contida nos ventos em energia elétrica aproveitável pela rede elétrica e pronta para ser consumida. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO "De uma maneira geral, um aerogerador é constituído principalmente pela turbina eólica, multiplicador mecânico, gerador elétrico e pelos sistemas de conexão elétrica e controle". PAVINATTO, 2005, p. Assim, a turbina eólica opera a partir de um princípio relativamente simples, isto é, a energia cinética do vento aciona duas ou três lâminas da turbina que são conectadas a um rotor. Este, por sua vez, é conectado a um eixo principal (nesse caso, um eixo na posição horizontal) que ao girar aciona um gerador elétrico, criando dessa forma a energia elétrica, ou seja tem-se a conversão da energia eólica em energia elétrica.

Figura 8 Componentes do motor. Cp - Coeficiente aerodinâmico de potência do rotor. η - Eficiência do conjunto gerador/transmissão. Por exemplo, um sistema de geração de energia elétrica que requer 729 W de potência, se a turbina apresentar um rendimento de transmissão de 90%, rendimento do gerador de 90% e rendimento do sistema de controle de 90%, irá necessitar de uma potência de saída do eixo do rotor equivalente a 1000 W, quando se utiliza uma velocidade de vento de 8 m/s. Assim, para suprir o sistema é necessário que a turbina gere 1000 W de energia (WENZEL, 2008). Segundo declara Amarante (2001), a disposição de mais de uma turbina eólica deve seguir uma orientação referente a distância que uma turbina deve guardar em relação a outra.

Por exemplo, a costa do Nordeste (zona costeira) pode apresentar velocidades médias anuais entre 6,5 e 8 m/s, sendo portanto uma região que apresenta o potencial eólico necessário para a exploração dessa energia. A tabela ilustrada na Figura 9, ilustra a quantidade de Energia anual que pode ser gerada, o potencial eólico que pode ser instalado, a velocidade dos ventos e a área total varrida por estes ventos. Percebe-se que em todas as regiões do país existem áreas que apresentam o potencial eólico necessário para que esta energia possa ser aproveitada (as porções marcadas com cor mais escurecida), ou seja, as regiões aonde os regimes de ventos apresentam velocidades maiores do 7,0 m/s. Segundo Lobato (2010), apesar das divergências entre especialistas e instituições no tocante à quantificação do potencial eólico nacional, este valor é bastante considerável , sendo superior a 60000 MW, tornando viável o suporte e a motivação necessária para a exploração da energia eólica no país.

Figura 1 Potencial eólico - elétrico estimado no Brasil Fonte: Amarante (2001). p. February, 2000. AGRONEGÓCIOS. Agronegócios e tecnologias. Gazeta Mercantil, 24 maio 2006, p. Modelos VARX para Geração de Cenários de Vento e Vazão Aplicados à Comercialização de Energia. AMARANTE, O. Et al. Atlas do Potencial Eólico Brasileiro: In Atlas do potencial eólico brasileiro. Ministério das Minas e Energia, Eletrobrás, 2001. de. O espaço da energia nuclear no Brasil. Estudos Avançados, v. n. p. Statistical Review of World Energy. Disponível em:<https://www. bp. com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-worldenergy. html>. com. br/wp-content/uploads/2016/03/Livro-Digital-deIntrodu%C3%A7%C3%A3o-aos-Sistemas-Solares-novo. pdf. Acesso em: 08 out. ENERGIA, Portal. Disponível em: <https://www. ucsusa. org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/howbiomass-energy-works. html#. W980hJ-YXeQ>. In: JO-HANSSON, T.

B. et. al. Renewable energy: sources for fuels and electricity. KAYGUSUZ, K. Wind power for a clean and sustainable energy future. Energy 33 Sources Part B. LAKATOS, E. M. NasaspacePlace. Disponível em: <https://spaceplace. nasa. gov/sunburn/en/>. Acesso em: 07 mai 2018. F. Ferramenta para auxílio à análise de viabilidade técnica da conexão de parques eólicos à rede elétrica. Electrical Engineering Master Thesis. COPPE/UFRJ, 2005. PENA, R. et al. Potentials and prospects for renewable energies at global scale. Energy policy, v. n. p. SILVA, G. R. Características de Vento da Região Nordeste: análise, modelagem e aplicações para projetos de centrais eólicas. SIMAS, M. PACCA, S.