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6ª aula 12- Energias Renováveis Fontes Alternativas de Energia ENERGIA EÓLICA CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA Profª Drª Maria de Fátima.

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1 6ª aula 12- Energias Renováveis Fontes Alternativas de Energia ENERGIA EÓLICA CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA Profª Drª Maria de Fátima Ribeiro Raia

2 geração por meio de fontes alternativas de energia as fontes alternativas de energia: eólica, solar, biomassa, dos oceanos, e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs), são caracterizadas por apresentarem impactos ambientais bem menores que as que utilizam combustíveis fósseis; o desenvolvimento tecnológico dos últimos 30 anos, tem levado a uma redução visível do custo da energia obtida por estas fontes; em alguns casos o kWh já apresenta preços competitivos, como é o caso da energia eólica; podendo num futuro próximo tornarem-se competitivas. 2

3 ENERGIA EÓLICA 3

4 Principais marcos do desenvolvimento da Energia Eólica no Século XX Fonte: Dutra,

5 Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC,

6 TOP 10 MUNDIAL EM ENERGIA EÓLICA China: 62,7 GW – 26,3% Estados Unidos: 46,9 GW – 19,7% Alemanha: 29 GW – 12,2% Espanha: 21,6 GW – 9,1% Índia: 16 GW – 6,7% França: 6,8 GW – 2,9% Itália: 6,7 GW – 2,8% Reino Unido: 6,5 GW – 2,7% Canadá: 5,2 GW – 2,2% Portugal: 4 GW – 1,7% Resto do Mundo: 33 GW – 13,6% Brasil: 1,51 GW - 0,63% Fonte: Global Wind Energy Council, 2012 Em 15 anos a capacidade eólica mundial passou de 6,1 GW para 238,4 GW (cerca de 17 hidrelétricas de Itaipu). Mesmo com a crise econômica, o setor cresceu 21% em Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC,

7 18 GW 6,8 GW 2,1 GW 1 GW 3 GW 1,3 GW 1,2 GW 0,95 GW 0,83 GW Brasil – 0,587 GW América Latina 1,2 GW 7

8 Impactos ambientais na geração eólica impacto visual para os moradores locais: pois cria uma grande modificação da paisagem; o efeito de sombras em movimento. impacto sonoro o vento que bate nas pás produz um ruído constante de 43dB; as moradias devem estar a uma distância de no mínimo 200 m; interferências eletromagnéticas os aerogeradores, podem, em alguns casos, refletir ondas eletromagnéticas; podem interferir e perturbar: sistemas de telecomunicações; sistemas de retransmissão. 8

9 impacto sobre as aves e morcegos locais principalmente pelo choque destas com as pás. modificação da rota dos pássaros, ex: parques da Inglaterra; parque eólico de Tarifa no sul da Espanha localização inadequada área de proteção ambiental rota migratório de aves, ex. ave de rapina. antigos parques dos EUA segurança os sistemas eólicos são os mais seguras; raros casos de pessoas feridas por pedaços de pás partidas. utilização do terreno – pode ser compartilhado pela pecuária e agricultura e os aerogerados devem estar separados uns dos outros por 5 vezes o seu diâmetro, para evitar a interferência dos fluxos de ar de cada um nos outros. 9

10 há um efeito ótico chamado motion smear que causa o desaparecimento das turbinas em rotação da visão das aves ao se aproximarem a uma certa distância inversamente proporcional à velocidade de rotação, principalmente nas pontas das pás, onde a velocidade é consideravelmente maior. Para reduzir esse efeito, foram testados diferentes modos de pintura das pás, obtendo bons resultados em laboratório com o padrão de pintura de uma pá toda de preto e duas pás não pintadas. Fonte: BARRIOS JAQUE, 1995 apud LOWTHER, CURIOSIDADE

11 impactos indiretos das indústrias dos componentes dos parques; estudos recentes mostram que os parques eólicos aumentam a temperatura local, provocado pelos aerogeradores que liberam ar quente ao nível do solo. Continuação dos Impactos ambientais na geração eólica 11 Principais Desvantagens da energia eólica além dos impactos ambientais; a intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária, tornando difícil a integração no sistema interligado; e outras a completar...

12 Vantagens para a sociedade em geral é inesgotável; não emite gases poluentes nem gera resíduos; diminui a emissão de gases de efeito de estufa (GEE). Vantagens para as comunidades onde se inserem os Parques Eólicos os parque eólicos são compatíveis com outros usos e utilizações do terreno como a agricultura e a criação de gado; criação de emprego; geração de investimento em zonas desfavorecidas; benefícios financeiros (proprietários). 12

13 Vantagens para o estado reduz a elevada dependência energética do exterior, em combustíveis fósseis; poupança devido à menor aquisição de direitos de emissão de CO2 por cumprir o protocolo de Quioto (créditos de carbono) possível contribuição de cota de GEE para outros setores da atividade econômica; é uma das fontes mais baratas de energia podendo competir em termos de rentabilidade com as fontes de energia tradicionais; complementariedade energética à geração hídrica. Vantagens para os promotores os aerogeradores não necessitam de abastecimento de combustível e requerem pouca manutenção; excelente rentabilidade do investimento. Em menos de seis meses, o aerogerador recupera a energia gasta com o seu fabrico, instalação e manutenção. 13

14 RESUMINDO 14

15 15 Um estudo realizado pela Associação Brasileira de Energia Eólica com base em usinas implantadas entre 2007 e 2010 comprova a característica da complementariedade entre usinas eólicas e fontes hídricas (UHEs e PCHs). OBS: e também sul do Brasil.

16 Partes de um aerogerador padrão com caixa multiplicadora 16

17 Gerador Multipolos – sem caixa multiplicadora - Enercon 17

18 18 Indústrias no Brasil de aerogeradores, pás e torres Wobben Wind Power/ Enercon (Brasil e Alemanhã) Sorocaba, SP – aerogeradores, pás, torres de aço Pecém, CE – pás Parazinho, RN – torres de concreto Gravataí, RS – torres de concreto Impsa (Argentina) – 1ª Porto de Suape, Recife, PE; 2ª em andamento o estudo do local. GE (americana) – em instalação na Bahia - aerogeradores Fuhrlaender (alemã) - em obras - Complexo Industrial do Porto de Pecém, CE – previsão fev/2013 – 200 empregos diretos

19 Continuação indústrias no Brasil. Gamesa (espanhola) – Camaçari, BA - aerogeradores Alstom (francesa) – Camaçari, BA - aerogeradores Vestas (dinamarquesa) – em construção em Fortaleza, CE - naceles Fuhrlaender (alemã) - em obras - Complexo Industrial do Porto de Pecém, CE – previsão fev/2013 –aerogeradores – 200 empregos diretos Siemens (alemã) – em estudo, dependerá demanda contratada nos próximos leilões de energia - aerogeradores Suzlon (indiana) – em estudo no Ceará – aerogeradores 19

20 Aerogeradores fabricados no Brasil pela Wobben Wind Power em Sorocaba/SP 900 kW 800 kW 2300 kW 2000 kW a 3000 kW 20

21 Materiais que são feitas as pás do aerogerador: fibra de vidro (podem ser reforçadas com epoxi e/ou madeira) oferecem boa resistência ao impacto; resistência à fadiga; custos competitivos para as pás; usadas nos aerogeradores dos parques da Califórnia, etc. aço: custos relativamente baixo em alguns países; as pás tendem a ser pesadas: acarreta aumento de peso e custo de toda a estrutura; necessitam de proteção contra corrosão. 21

22 madeira (fibra de madeira forma uma material composto: evoluiu ao longo do tempo para suportar a fadiga; usadas em todo mundo para aerogeradores pequenos de até 10 m de diâmetro; deve-se cuidar para evitar variações do teor de umidade interna podendo causar alterações nas propriedades mecânicas; e também alterações na dimensão. podendo causar rompimento na estrutura. o baixo peso é uma vantagem; estaiada com aço. fibra de aramida (Kevlar (marca registrada Du Pont) fibra de aramida (composto orgânico de poliamida) alto custo para aerogeradores economicamente mais competitivos. 22

23 fibra de carbono: alto módulo de elasticidade; baixo coeficiente de dilatação térmica; alta condutividade térmica; baixa resistência ao impacto. fibras metálicas; fibras de boro (ferro, aço inoxidável, níquel, cobalto, cobre, alumínio, ouro e prata); 23

24 Evolução dos aerogeradores desde 1985 até 2010 Fonte: baseado em DEWI, 2005 diam. 126 m 24

25 O maior aerogerador do mundo - 7 MW - ENERCON 126 m de diâmetro – Emden, Alemanhã - onshore (terrestre) energia para 5000 casas com 4 pessoas 25

26 6 MW Enercon – 112 m de diâmetro – 54 m de raio 26 outra pá de aerogerador superior a 100 m

27 27

28 MATERIAL DAS TORRES DOS AEROGERADORES aço: treliçada; tubulares. concreto armado: tubulares. A seleção da torre depende de: tipo do aerogerador; classes de vento; altura para otimização da produção. Para aerogeradores de menor porte é possível a utilização de torres de madeira sobre um poste de eucalipto estaiada com aço. 28

29 CUSTOS no Brasil: Custo de instalação equivale ao de uma pequena central hidrelétrica de capacidade semelhante ou de uma térmica a gás; US$ 200 a US$ 2000 por kW instalado Custo de geração (fevereiro de 2012) equivale hoje no Brasil aos custos médios de outras fontes como térmicas a gás; R$ 105,00 por MWh; 2º mais barata no Brasil. A energia eólica é cada vez mais competitiva se comparada às fontes convencionais. custo de geração da energia hidraulica: entre R$ 80,00 e R$ 90,00 por MWh. 29

30 NORMAS: NBR-IEC – requisitos de projetos de aerogeradores; NBR-IEC – requisitos de qualidade de energia de aerogeradores conectados à rede; NBR-IEC medições do desempenho de potência de aerogeradores; e outras ainda não traduzidas, por ex. IEC requerimentos para projetos de pequenos aerogeradores, etc. 30

31 Geração de empregos: já existem cerca de 10 mil empregos entre fabricantes, fornecedores diversos e prestadores de serviços no setor eólico. para cada MW instalado criam-se, geralmente, 10 empregos no setor eólico de um país. A energia eólica promove o desenvolvimento sustentável? por ser limpa e renovável; gerar uma quantidade de energia ao longo de 20 anos (que é o mínimo de vida útil de uma usina); milhares de vezes superior a energia que foi gasta na fabricação dos aerogeradores, na construção e na manutenção das usinas. 31

32 a eficiência média de um aerogerador no Brasil? o fator de capacidade média das usinas eólicas no Brasil é acima de 40%. Fonte: Wobben/Windpower/Enercon,


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