Como escolher as melhores turbinas eólicas?

Como escolher as melhores turbinas eólicas?

As fontes de energia renováveis oferecem soluções para demandas energéticas cada vez maiores. Nesse setor, merecem destaque os parques e as turbinas eólicas.

As primeiras turbinas de vento que se tem notícia foram instaladas em 1990, no sul da França e, desde então, vêm surgindo em número cada vez maior por todo o mundo. Estima-se que em 2020, 12% da energia mundial será gerada pelos parques eólicos. 

Nos Estados Unidos, o parque eólico gera 44.600 MW por ano e apresenta crescimento anual em torno de 10%. O Brasil possui cerca de 500 usinas eólicas, o que o coloca entre os maiores geradores de energia limpa do mundo. A produção eólica do país atingiu o patamar de 10.444 MW no início de 2017.

De fato, a energia eólica tem se destacado na matriz elétrica brasileira e apresentou um aumento de 31% nos últimos anos, o que representa um crescimento maior do que o experimentado por outros tipos de energia, como a hidráulica (6,5%) e a térmica (4,1%).

Esse avanço se deve, principalmente, ao desenvolvimento de novos materiais, à redução dos custos operacionais e ao aumento da eficiência e da confiabilidade dos equipamentos.

Quer saber mais sobre o assunto? Nesse post vamos explicar melhor como funcionam as turbinas eólicas e quais são os impactos socioambientais dessa tecnologia. Vamos lá? Acompanhe!

Turbinas eólicas – como funcionam?

Turbinas eólicas – como funcionam?

A energia eólica é limpa, barata e inesgotável. As turbinas eólicas transformam a energia cinética dos ventos em energia elétrica.

Funciona assim: as pás desse equipamento são projetadas aerodinamicamente para capturar a máxima energia dos ventos.

Ao atingir as pás, o vento movimenta o gerador que transforma a energia mecânica em energia elétrica. A tensão elétrica ali obtida se acumula no transformador, que a transmite para a rede elétrica. Outras vezes, as turbinas podem suprir, unicamente, as necessidades de energia de comunidades ou indústrias geograficamente isoladas – nesse caso o sistema não está conectado a rede elétrica.

Quais são as partes básicas de um sistema eólico?

Quais são as partes básicas de um sistema eólico?

Um sistema gerador de energia eólica é composto por rotor, gerador ou alternador, cauda, torre de energia, controladores, inversores e baterias. Vamos explicar melhor dois componentes do sistema: a turbina e a torre.

Turbinas de vento

Turbinas eólicas podem ser divididas em dois grupos: turbinas de eixo horizontal e turbinas de eixo vertical.

O modelo de eixo horizontal é o mais comumente usado em projetos de construções residenciais, como condomínios e vilas. Essas turbinas exibem duas ou três pás fabricadas de um material compósito, os mais comuns são a fibra de carbono e a fibra de vidro.

Já as turbinas verticais podem ser divididas em dois modelos: Savonius e Darrieus. O primeiro tipo é facilmente reconhecido pelo seu design em forma de S. O modelo Darrieus exibe pás verticais, que se assemelham a batedores de ovos.

A quantidade de energia que uma turbina de eixo horizontal produz é determinada pelo diâmetro do seu rotor que define a área varrida, ou seja, a quantidade de vento interceptada pela turbina. A essa estrutura se conectam o rotor, o gerador e a cauda, que mantém a turbina voltada para o vento.

Torre 

A velocidade do vento varia de acordo com a altura: quanto mais alto, maior a velocidade. Isso quer dizer que quanto maior for a torre, mais vento o sistema eólico irá captar e mais energia irá produzir.

A torre também tem a função de posicionar a turbina acima da área de turbulência, que pode ocorrer devido a obstruções presentes no solo como colinas, prédios e árvores. O ideal é instalar a parte inferior das pás a pelo menos 9 metros acima de qualquer obstáculo. Isso significa que, investir em uma torre mais alta pode fazer com que o sistema produza mais energia.

Existem dois modelos de torres: independentes e conectadas, que são o modelos mais em conta. No entanto, as torres independentes podem ser consertadas mais facilmente, assim como as torres menores, e são mais resistentes a condições climáticas adversas.

Onde instalar as turbinas eólicas?

O tamanho e o modelo de turbina a ser usado em um projeto deve observar os recursos eólicos do local e a necessidade de manutenção. Turbinas eólicas maiores localizadas em torres mais altas podem gerar gastos adicionais e atrasos caso seja necessário substituir alguns dos seus componentes principais.

Modelos menores de turbinas eólicas podem facilitar a manutenção, no entanto, esses modelos podem proporcionar uma menor receita decorrente de uma menor produção por ser um equipamento menos eficiente.

Quanto a localização, as turbinas eólicas podem ser instaladas em terra firme, em coberturas de casas e prédios ou no mar. 

As turbinas offshore, cuja estrutura de fundação varia de acordo com a profundidade e com o solo onde será instalada, devem se posicionar a, pelo menos, 10 km da costa. Devido à regularidade dos ventos marinhos, esse tipo de turbina é mais eficiente que a posicionada em terra e gera, em média, 60% mais energia.

Em geral, um parque eólico, seja terrestre ou marítimo, cobre grandes extensões e é composto por turbinas de grandes dimensões, que chegam a medir de 10 m a 120 m de altura. Também é possível encontrar turbinas eólicas que medem 200 m. Essas turbinas contam com pás que medem de 5 m a 90 m de comprimento, o equivalente a 5 caminhões estacionados um na frente do outro. 

Qual a capacidade das turbinas eólicas?

Uma turbina de 3MW é capaz de fornecer energia para 2600 residências, ou seja, pode suprir a todas as necessidades energéticas de uma cidade pequena.

As primeiras turbinas eólicas apresentavam potências que variavam entre 10kW e 50 kW. A potência desses equipamentos foi subindo gradualmente devido ao aumento das necessidades energéticas nas grandes cidades e no início dos anos 90, quando as máquinas operavam na faixa de 100kW a 300 kW.

Em 1995 começaram a surgir modelos de 300kW a 750kW. O ano de 1997 marcou o surgimento das grandes turbinas, que exibiam potências de 1MW e 1,5 MW. Hoje, é possível encontrar várias turbinas com potencial superior a 1 MW em funcionamento em alguns países da Europa e da Ásia. 

No Brasil, é possível encontrar equipamentos ainda maiores: alguns possuem entre 4MW e 5,8 MW e até 170 metros de diâmetro. Essas torres chegam a atingir 200 metros de altura da base até a ponta da pá, o que, é claro, pode variar de acordo com o projeto.

O desenvolvimento de equipamentos de grande porte se destina a atender as necessidades das grandes cidades e também ao desenvolvimento tecnológico, que permitiu aplicar novos materiais aos componentes das turbinas.

Isso quer dizer que hoje é possível produzir mais energia com menos turbina, o que permite uma economia de 10% a 20%. Além disso, já que o número de turbinas é menor, a infraestrutura de apoio também poderá ser reduzida. No entanto, será preciso observar o custo do equipamento.

É claro, as turbinas maiores não são bem-aceitas em todos os mercados. No Brasil, Austrália e Europa as grandes turbinas eólicas se mostram uma forte tendência. Já em países como os Estados Unidos, os clientes preferem equipamentos menores ou de porte médio.

Nos últimos anos surgiram turbinas com acionamento direto, o que elimina o multiplicador de velocidades, e sistemas modernos de controle, que permitem que as turbinas funcionem com variação de velocidade. Também é possível encontrar modelos com diferentes geradores. 

Quais são os impactos Socioambientais dos parques eólicos?

Quais são os impactos Socioambientais dos parques eólicos?

A geração de energia por meio de turbinas eólicas garante o abastecimento de pequenos lugares localizados longe da rede elétrica ou de indústrias que precisam completar a sua demanda energética. Essa solução, portanto, contribui para a universalização do abastecimento de energia.

Além disso, os parques eólicos são capazes de absorver uma grande parte do Sistema Interligado Nacional (SIN), oferecendo benefícios socioambientais a toda sociedade, como a redução da emissão de poluentes atmosféricos, a eliminação da necessidade de construir grandes represas e a redução dos riscos de falta de abastecimento causados pela sazonalidade hídrica.

No entanto, usinas eólicas também apresentam impactos socioambientais negativos. Algumas turbinas geram muito ruído, principalmente em modelos de turbinas múltiplas. Além de mais barulhentas, esses mecanismos são menos eficientes que as hélices de alta velocidade.

Já os impactos visuais decorrem da concentração de torres nos campos eólicos e variam de acordo com a localização e com o arranjo das instalações. No entanto, como a localidade contará com um maior suprimento de energia, turbinas eólicas podem contribuir para aumentar o turismo em uma região, gerando renda e emprego, além de contribuir para o desenvolvimento regional.

Quais as peculiaridades da instalação das turbinas?

Ao montar um sistema de captação, também é preciso observar a quantidade de vento que atinge a região. Para que as turbinas eólicas funcionem perfeitamente, a velocidade do vento deve variar de 7 a 8 m/s, a uma altura de 50 m e com densidade maior ou igual a 500 W/m².

Acredite, somente 13% da superfície terrestre apresenta essas características. Essa proporção varia muito entre os continentes, chegando a 32% na Europa Ocidental, 12% na América Latina e 15% na América do Norte. 

No Brasil, os primeiros sensores foram instalados na região Nordeste do país e o resultado desse estudo possibilitou a instalação das primeiras turbinas eólicas, localizadas no Ceará e em Pernambuco.

Estima-se que o potencial eólico brasileiro seja da ordem de 60000 GW, valor extremamente considerável.

Projetos em operação no país

Turbinas eólicas do Arquipélago de Fernando de Noronha

Instalada em 1992 pela Universidade Federal de Pernambuco, a turbina possui um gerador assíncrono de 75 kW, rotor de 17 m de diâmetro e torre de 23 m de altura.

A eletricidade gerada pela turbina corresponde a cerca de 10% da energia gerada na ilha, proporcionando uma redução do consumo de 70 mil litros de óleo diesel por ano. A segunda turbina foi instalada em maio de 2000 e gera cerca de 15% da energia da ilha. 

Turbina do Morro do Camelinho

Instalada em 1994, no Município de Gouveia – MG, a turbina possui capacidade nominal de 1 MW, o que equivale a 15% da necessidade energética da cidade.

Central Eólica de Taíba

Localizada no Ceará, a Central Eólica de Taíba possui 5 MW de potência e é a primeira produtora de energia independente do país. É composta por 10 turbinas de 500 kW.

Central Eólica de Prainha

A Central Eólica de Prainha é um dos maiores parques eólicos do País e possui capacidade de 10 MW (20 turbinas de 500 kW). 

Central Eólica de Palmas

Inaugurada em 2000, é primeira central eólica do Sul do Brasil. Localizada no Paraná, possui potência instalada de 2,5 MW e 5 turbinas de 500 kW.

Central Eólica Mucuripe

Situada em Fortaleza, a Central Eólica Mucuripe, conta com 4 turbinas eólicas de 600 kW e potência instalada de 2.400 kW.

Central Eólica de Olinda 

Instalada em 1999 no estado de Pernambuco, esta turbina conta com sensores e instrumentação para medidas experimentais.

Central Eólica de Bom Jardim

Inaugurada em 2002, possui 600 kW e é uma das turbinas eólicas mais recentes do país. 

Dentre as empresas que lançaram, recentemente, a nova geração de turbinas no Brasil, se destaca a Sany Group, que tem sede em Changsha, na China. A Sany Group é líder do ramo de construção pesada e energia e oferece aos empreendedores tecnologia de ponta e acompanhamento técnico especializado.

Agora você já sabe como escolher as melhores turbinas eólicas. Quer saber mais? Continue lendo o nosso blog e fique por dentro de todas as novidades sobre o assunto!

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