Monday, November 2, 2009

Energia eólica e solar

Denomina-se energia eólica a energia cinética contida nas massas de ar em movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas, também denominadas aerogeradores, para a geração de eletricidade, ou cataventos (e moinhos), para trabalhos mecânicos como bombeamento d’água.

A primeira turbina eólica comercial ligada à rede elétrica pública foi instalada em 1976, na Dinamarca. Atualmente, existem mais de 30 mil turbinas eólicas em operação no mundo. Em 1991, a Associação Européia de Energia Eólica estabeleceu como metas a instalação de 4.000 MW de energia eólica na Europa até o ano 2000 e 11.500 MW até o ano 2005. Essas e outras metas estão sendo cumpridas muito antes do esperado (4.000 MW em 1996, 11.500 MW em 2001). As metas atuais são de 40.000 MW na Europa até 2010. Nos Estados Unidos, o parque eólico existente é da ordem de 4.600 MW instalados e com um crescimento anual em torno de 10%. Estima-se que em 2020 o mundo terá 12% da energia gerada pelo vento, com uma capacidade instalada de mais de 1.200GW (WINDPOWER; EWEA; GREENPEACE, 2003; WIND FORCE, 2003).

Em 1990, a capacidade instalada no mundo era inferior a 2.000 MW. Em 1994, ela subiu para 3.734 MW, divididos entre Europa (45,1%), América (48,4%), Ásia (6,4%) e outros países (1,1%). Quatro anos mais tarde, chegou a 10.000 MW e no final de 2002 a capacidade total instalada no mundo ultrapassou 32.000 MW. O mercado tem crescido substancialmente nos últimos anos, principalmente na Alemanha, EUA, Dinamarca e Espanha, onde a potência adicionada anualmente supera 3.000 MW (BTM, 2000; EWEA; GREENPEACE, 2003).

Esse crescimento de mercado fez com que a Associação Européia de Energia Eólica estabelecesse novas metas, indicando que, até 2020, a energia eólica poderá suprir 10% de toda a energia elétrica requerida no mundo.

De fato, em alguns países e regiões, a energia eólica já representa uma parcela considerável da eletricidade produzida. Na Dinamarca, por exemplo, a energia eólica representa 18% de toda a eletricidade gerada e a meta é aumentar essa parcela para 50% até 2030. Na região de Schleswig-

Holstein, na Alemanha, cerca de 25% do parque de energia elétrica instalado é de origem eólica. Na região de Navarra, na Espanha, essa parcela é de 23%. Em termos de capacidade instalada, estima-se que, até 2020, a Europa já terá 100.000 MW (WIND FORCE, 2003).

Para que a energia eólica seja considerada tecnicamente aproveitável, é necessário que sua densidade seja maior ou igual a 500 W/m2, a uma altura de 50 m, o que requer uma velocidade mínima do vento de 7 a 8 m/s (GRUBB; MEYER, 1993). Segundo a Organização Mundial de Meteorologia, em apenas 13% da superfície terrestre o vento apresenta velocidade média igual ou superior a 7 m/s, a uma altura de 50 m. Essa proporção varia muito entre regiões e continentes, chegando a 32% na Europa Ocidental.

Mesmo assim, estima-se que o potencial eólico bruto mundial seja da ordem de 500.000 TWh por ano. Devido, porém, a restrições socioambientais( 18), apenas 53.000 TWh (cerca de 10%) são considerados tecnicamente aproveitáveis. Ainda assim, esse potencial líquido corresponde a cerca de quatro vezes o consumo mundial de eletricidade.

No Brasil, os primeiros anemógrafos computadorizados e sensores especiais para energia eólica foram instalados no Ceará e em Fernando de Noronha (PE), no início dos anos 1990. Os resultados dessas medições possibilitaram a determinação do potencial eólico local e a instalação das primeiras turbinas eólicas do Brasil.

No Brasil, a participação da energia eólica na geração de energia elétrica ainda é pequena. Em setembro de 2003 havia apenas 6 centrais eólicas em operação no País, perfazendo uma capacidade instalada de 22.075 kW. Entre essas centrais, destacam-se Taíba e Prainha, no Estado do Ceará, que representam 68% do parque eólico nacional. Entretanto, os incentivos vigentes para o setor elétrico brasileiro deverão despertar o interesse de empreendedores. Destaque-se, aqui, o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (PROINFA). Outro fator importante, como incentivo, é a possibilidade de complementaridade entre a geração hidrelétrica e a geração eólica, visto que o maior potencial eólico, na região Nordeste, ocorre durante o período de menor disponibilidade hídrica.

Em setembro de 2003, havia registro de 92 empreendimentos eólicos autorizados pela ANEEL, cuja construção não havia sido iniciada, que poderão agregar ao sistema elétrico nacional cerca de 6.500 MW, Turbinas Eólicas do Arquipélago de Fernando de Noronha-PE: a primeira turbina foi instalada em junho de 1992, a partir do projeto realizado pelo Grupo de Energia Eólica da Universidade Federal de Pernambuco – UFPE, com financiamento do Folkecenter (um instituto de pesquisas dinamarquês), em parceria com a Companhia Energética de Pernambuco – CELPE. A turbina possui um gerador assíncrono de 75 kW, rotor de 17 m de diâmetro e torre de 23 m de altura. Na época em que foi instalada, a geração de eletricidade dessa turbina correspondia a cerca de 10% da energia gerada na Ilha, proporcionando uma economia de aproximadamente 70.000 litros de óleo diesel por ano. A segunda turbina foi instalada em maio de 2000 e entrou em operação em 2001. O projeto foi realizado pelo CBEE, com a colaboração do RISØ National Laboratory da Dinamarca, e financiado pela ANEEL. Juntas, as duas turbinas geram até 25% da eletricidade consumida na ilha. Esses projetos tornaram Fernando de Noronha o maior sistema híbrido eólico-diesel do Brasil. Outro estudo importante, em âmbito nacional, foi publicado pelo Centro de Referência para Energia Solar e Eólica – CRESESB/CEPEL. Trata-se do Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, cujos resultados estão disponíveis no seguinte endereço eletrônico: www.cresesb.cepel.br/atlas_eolico_brasil/atlas-web.htm. Nesse estudo estimou-se um potencial eólico brasileiro da ordem de 143 GW. Existem também outros estudos específicos por unidades da Federação, desenvolvidos por iniciativas locais.

A geração de energia elétrica por meio de turbinas eólicas constitui uma alternativa para diversos níveis de demanda. As pequenas centrais podem suprir pequenas localidades distantes da rede, contribuindo para o processo de universalização do atendimento. Quanto às centrais de grande porte, estas têm potencial para atender uma significativa parcela do Sistema Interligado Nacional (SIN) com importantes ganhos: contribuindo para a redução da emissão, pelas usinas térmicas, de poluentes atmosféricos; diminuindo a necessidade da construção de grandes reservatórios; e reduzindo o risco gerado pela sazonalidade hidrológica, à luz da complementaridade citada anteriormente.

Entre os principais impactos socioambientais negativos das usinas eólicas destacam-se os sonoros e os visuais. Os impactos sonoros são devidos ao ruído dos rotores e variam de acordo com as especificações dos equipamentos (ARAÚJO, 1996). Segundo o autor, as turbinas de múltiplas pás são menos eficientes e mais barulhentas que os aerogeradores de hélices de alta velocidade. A fim de evitar transtornos à população vizinha, o nível de ruído das turbinas deve antender às normas e padrões estabelecidos pela legislação vigente.

Os impactos visuais são decorrentes do agrupamento de torres e aerogeradores, principalmente no caso de centrais eólicas com um número considerável de turbinas, também conhecidas como fazendas eólicas.

Os impactos variam muito de acordo com o local das instalações, o arranjo das torres e as especificações das turbinas. Apesar de efeitos negativos, como alterações na paisagem natural, esses impactos tendem a atrair turistas, gerando renda, emprego, arrecadações e promovendo o desenvolvimento regional.

Outro impacto negativo das centrais eólicas é a possibilidade de interferências eletromagnéticas, que podem causar perturbações nos sistemas de comunicação e transmissão de dados (rádio, televisão etc.) (TAYLOR, 1996). De acordo com este autor, essas interferências variam muito, segundo o local de instalação da usina e suas especificações técnicas, particularmente o material utilizado na fabricação das pás. Também a possível interferência nas rotas de aves deve ser devidamente considerada nos estudos e relatórios de impactos ambientais (EIA/RIMA).

Quanto a energia solar, atualmente há vários projetos, em curso ou em operação, para o aproveitamento da energia solar no Brasil, particularmente por meio de sistemas fotovoltaicos de geração de eletricidade, visando ao atendimento de comunidades isoladas da rede de energia elétrica e ao desenvolvimento regional.

Além do apoio técnico, científico e financeiro recebido de diversos órgãos e instituições brasileiras (MME, Eletrobrás/CEPEL e universidades, entre outros), esses projetos têm tido o suporte de organismos internacionais, particularmente da Agência Alemã de Cooperação Técnica – GTZ e do Laboratório de Energia Renovável dos Estados Unidos (National Renewable Energy Laboratory) – NREL/DOE. Também a área de aproveitamento da energia solar para aquecimento de água tem adquirido importância nas regiões Sul e Sudeste do País, onde uma parcela expressiva do consumo de energia elétrica é destinada a esse fim, principalmente no setor residencial.

A seguir, são descritos os principais projetos nacionais de aproveitamento da energia solar para aquecimento de água e de geração fotovoltaica. A tecnologia do aquecedor solar já vem sendo usada no Brasil desde a década de 60, época em que surgiram as primeiras pesquisas. Em 1973, empresas passaram a utilizá-la comercialmente (ABRAVA, 2001).

Segundo informações da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento (ABRAVA, 2001), existiam até recentemente cerca de 500.000 coletores solares residenciais instalados no Brasil. Somente com aquecimento doméstico de água para banho, são gastos anualmente bilhões de kWh de energia elétrica(9), os quais poderiam ser supridos com energia solar, com enormes vantagens socioeconômicas e ambientais. Mais grave ainda é o fato de que quase toda essa energia costuma ser consumida em horas específicas do dia, o que gera uma sobrecarga no sistema elétrico. Além disso, há uma enorme demanda em prédios públicos e comerciais, que pode ser devidamente atendida por sistemas de aquecimento solar central.

Existem muitos pequenos projetos nacionais de geração fotovoltaica de energia elétrica, principalmente para o suprimento de eletricidade em comunidades rurais e/ou isoladas do Norte e Nordeste do Brasil. Esses projetos atuam basicamente com quatro tipos de sistemas: i) bombeamento de água, para abastecimento doméstico, irrigação e piscicultura; ii) iluminação pública; iii) sistemas de uso coletivo, tais como eletrificação de escolas, postos de saúde e centros comunitários; e iv) atendimento domiciliar. Entre outros, estão as estações de telefonia e monitoramento remoto, a eletrificação de cercas, a produção de gelo e a dessalinização de água.

Uma das restrições técnicas à difusão de projetos de aproveitamento de energia solar é a baixa eficiência dos sistemas de conversão de energia, o que torna necessário o uso de grandes áreas para a captação de energia em quantidade suficiente para que o empreendimento se torne economicamente viável. Comparada, contudo, a outras fontes, como a energia hidráulica, por exemplo, que muitas vezes requer grandes áreas inundadas, observa-se que a limitação de espaço não é tão restritiva ao aproveitamento da energia solar.

Para compor esse novo quadro de matriz energética brasileira, existe um enorme potencial nas fontes renováveis, como a Energia Eólica e Solar. Em relação à energia eólica, segundo estudo do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica – CRESESB/CEPEL. Parte desse potencial renovável de energia pode ser aproveitada comercialmente nos litorais do Nordeste, Sudeste e Sul do país. Já em relação à energia solar, existe potencial a ser aproveitado, no entanto, é necessário investimentos em tecnologia para redução dos custos de implantação e geração.

Já em um segundo momento, a partir do ano de 2020, assim que a tecnologia de geração via fonte eólica e solar apresentarem maior maturidade e menor custo, a entrada em maior participação dessas matrizes energéticas é imprescindível. Projeta-se que, com inovação e com evolução na curva de aprendizado, o custo de geração elétrica via energia eólica pode aproximar-se de 33 U$/kWh igualando-se ao custo de geração de uma usina hidroelétrica.

Além disso, o custo da energia solar pode atingir o custo 38 U$/kWh viabilizando sua utilização nas regiões com alto índice de incidência solar, que é o caso de grande parte do Nordeste e dos estados de Goiás e Mato Grosso do Sul, com um índice de incidência de 5900 a 6100 Wh/m2/ dia (ANEEL, Atlas de Irradiação Solar no Brasil, 1998). As vantagens na utilização da energia eólica e solar são:

1- Energia renovável.

2- Energia limpa, não causa emissões de gás carbônico, não contribuindo para o aquecimento global.

3- Não traz impactos ambientais relevantes.

Já as ações que devem ser tomadas para o desenvolvimento dessas fontes energéticas são:

1- Investimento em tecnologia local e inovação para produção de células solares e geradores eólicos de eletricidade.

2- Investimento pesado em engenharia de materiais.

3- Regulamentação e incentivos a empresas privadas para produção de energia utilizando fontes renováveis.

Para a energia eólica e solar, a maior parte do custo ainda advém do investimento na infraestrutura de geração, eficiência de geração, fator de disponibilidade e manutenção, o que indica que as respectivas tecnologias de produção não estão no seu período de maturidade e têm pouca difusão no mercado.


Referências:

Matriz 2030 - solar, eólica

Atlas de energia - ANEEL (solar e eólica)

Matrizes energéticas no Brasil - Cenário 2010-2030 - Fabricio Luiz Bronzatti (PUCPR)


11 comments:

Stefan said...

Gostaria de realçar alguns pontos negativos, para melhorar o debate, pois, quanto aos pontos positivos, já ficou bem claro que são muitos:

A relação carga / produção é baixa;

Existem objeções quanto à aparência e ao ruído das máquinas (o som do vento bate nas pás produz um ruído constante) e torres de transmissão;

Pode constituir uma ameaça a alguns pássaros e morcegos;

Apesar de não se ter custo com o vento, é preciso realçar que as torres e as turbinas eólicas têm custos de manutenção;

Pode interferir nos radares de vigilância aérea;

A intermitência, ou seja, nem sempre o vento sopra quando a eletricidade é necessária, tornando difícil a integração da sua produção ao sistema;

E, por fim, infelizmente os melhores locais são distantes dos centros urbanos.

marcus said...

Foi divulgado na Revista Meio Ambiente disponível no site www.revistameioambiente.com.br. a seguinte reportagem:
Ambientalistas buscam conciliar uso dos ventos com segurança para espécies ameaçadas
O uso do vento como fonte de energia eólica é uma das soluções mais limpas do planeta e vem sendo defendida por praticamente todas as instituições ligadas à proteção ambiental. Mesmo assim, as cada vez mais potentes hélices dos cataventos instalados em algumas fazendas nos Estados Unidos já começam a causar problemas ambientais.
O perigo diz respeito às aves, mais particularmente ao grou americano (whooping crane, em inglês), pássaro muito conhecido e admirado nos EUA por sua beleza e seus berros que acordam quase uma floresta inteira. O problema é que uma das regiões mais propícias à instalação de fazendas produtoras de energia eólica, devido à força dos ventos locais, fica justamente no corredor migratório dessas aves, entre a costa do Texas e o Nordeste do Canadá.
Ambientalistas favoráveis ao uso da energia eólica temem que o pássaro, que já esteve próximo à extinção há cerca de 60 anos, possa novamente ser ameaçado. Por isso, pedem que seja feito um estudo de impacto ambiental antes da instalação dos cataventos.
No Brasil, temos também questionamentos sobre o parque eólico. Denuncias atribuem danos ambientais a parques eólicos no Ceará.
Entre os problemas estão a devastação de dunas, o aterramento de lagoas, interferências em aquíferos, a destruição de casas e conflitos com comunidades de pescadores.
"Apresentam o projeto como se fosse ser feito numa praia deserta, mas não, há pessoas que vivem nesses lugares a vida toda e que agora sofrem uma interferência violentíssima", disse o promotor Paulo Henrique de Freitas Trece, de Camocim (cidade localizada a 370 km de Fortaleza). "Fora isso, estamos perdendo todas as nossas dunas. É uma situação dramática."
Como podemos ver apesar de ser uma das soluções mais limpas traz consigo algum impacto ambiental. Contudo o grande problema a ser identificado é qual o local ideal para ser instalado um parque.

Raimundo said...

Caros Colegas,

Energia Eólica e Solar,

Com relação à discussão a respeito dessas duas fontes de energia, percebe-se que existem controvérsias, principalmente no que diz respeito aos impactos ambientais negativos provocados pela instalação de torres para geração de energia eólica. A respeito da energia solar foi dito no comentário do Willem que os custos de implantação dos sistemas para a geração de energia elétrica ainda são muito onerosos e depende de uma grande área para gerar uma quantidade satisfatória para consumo.
Quero enfatizar que os números sobre o crescimento da energia eólica no mundo, especialmente na Europa e EUA, sinalizam que essa expansão deve atingir países em desenvolvimento como o Brasil porque pode possibilitar o fornecimento de energia elétrica (limpa) em comunidades afastadas não servidas pelo sistema convencional.
Para finalizar, quero observar que se houver uma parceria entre governo, capital privado e as universidades para desenvolver tecnologia para a implantação de sistemas de geração de energia eólica e solar que gerem energia elétrica em quantidade suficiente para substituir parte do sistema de geração que utiliza óleo combustível e óleo diesel, certamente diminuirão as controvérsias.
Boa Reflexão,

Raimundo Pereira Barbosa

Carol Alarcão said...

A energia eólica é uma fonte limpa de energia com expansão mundial, pois contribui para a redução da dependência de combustíveis fósseis e para redução da emissão dos gases de efeito estufa. No Brasil quase todo o território nacional possui boas condições de vento para instalação de aerogeradores. Porém um dos problemas da energia eólica está na intermitência dos ventos e suas irregularidades. Outra questão importante postada no Blog pelo Willem diz respeito os impactos ambientais gerados pelas fazendas eólicas, temos como principais exemplos a alteração da paisagem através das torres, os riscos que os pássaros sofrem com as hélices, o aumento de ruídos e as interferências na transmissão de rádios. Além disso, o custo dos geradores eólicos são elevados com a instalação e menores na manutenção. A fonte de energia eólica requer investimentos em tecnologia visando minimizar os impactos.

EDNA said...

Acredito que essas serão as alternativas do futuro com relação a fontes de energia, os impactos negativos sõa irrelevantes quanto comparamos com outras . A Dinamarca acaba de inaugurar o maior campo de energia eólica offshore - instalado em águas - do mundo. O Horns Rev 2 entrou em operação em setembro e tem 91 turbinas, espalhadas numa área de 35 quilômetros quadrados no Mar do Norte.

Quando estiver em plena capacidade, produzirá energia equivalente ao consumo de uma cidade de 200 mil habitantes. O investimento, de 469 milhões de euros, representa a retomada dos grandes projetos em energia eólica na Dinamarca, o país que transformou o vento em alternativa para a geração de eletricidade limpa.

Anonymous said...

Simpáticos,

O que me chama mais atenção na energia eólica como alternativa na geração de energia é sua forma impactante, porém limpa, de se obter energia. Como quaisquer outras fontes, existem os impactos, a citar: os visuais; os ruídos, que não devem se destacar tanto em relação às outras fontes geradoras; a possibilidade de interferência eletromagnética e a mortandade de aves migratórias. No entanto, estamos vivenciamos um momento de crise ambiental no que se refere principalmente à emissão de gases poluentes, na qual qualquer ação que venha a reduzir o gás carbônico antrópico é sempre bem vindo. Neste sentido, o que me chamou a atenção, mais do que qualquer outro ponto positivo enumerado no texto, foram as perspectivas de produção mundial de energia eólica até o ano de 2020. Mais interessante ainda pela data, que corresponde o ano limite para se cumprir os prazos que serão traçados em Copenhague, dezembro deste ano, para redução dos gases estufas e a elaboração de um protocolo realmente fidedigno.

Abraços

Fernando Wirthmann said...

Olá companheiros,
resaltando o comentário do nosso amigo Marcus, sobre a reportagem publicada na Revista Meio Ambiente, creio que ocorreu um certo equívoco por parte dos editores, já que afirmar que as "fazendas eólicas" implantadas estão devestando as dunas do Ceará. Na verdade as fazendas eólicas não possuem o poder de mudar drasticamente a intensidade e as direções dos ventos, o problema referido pela revista está relacionado aos processos antrópicos de retirada da vegetaçõe, que com suas raízes conseguem "segurar" ou amenizar o movimento das partículas de areia promovida pelos ventos. Desta forma descordo com a reportagem publicada na questão de devastação das dunas promovida pelas usinas eólicas.
Em relação a energia solar é necessário resaltar os seus pontos positivos, para que através da análise dos seus benefícios seja implantado uma política econômica que incentive o uso residencial da energia solar, principalmente para o aquecimento de água, já que os chuveiros elétricos representam grande parte do consumo doméstico.
Devido ao seus alto custo de implementação essa tecnologia ainda é elitizada e através de programas de incentivo, principalmente a empresas nacionais que produzam essa tecnologia, a energia solar pode se tornar mais popular e reduzir o consumo de energia proveniente de hidroelétricas.
Abraço a todos.

Fernando Wirthmann

Alexandre Moura said...

A energia solar é sem dúvida uma fonte viável para os interesses do Brasil. A taxa de luz solar ao longo do ano é viável , o que torna a utilização de placas interessantes. A questão é conseguir solidificar o mercado e com isso estimular a produção.

Prof. Cleber Alves da Costa said...

Em tempos de poluição e aquecimento global, a energia solar é uma solução para a diminuição da poluição. Podemos citar algumas vantagens sobre a energia solar: A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares é totalmente controlável utilizando as formas de controle existentes atualmente. As centrais necessitam de manutenção mínima. Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo seu custo vem decaindo (de uma maneira ainda sensível, vale lembrar). A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão. Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética sua utilização ajuda a diminuir a procura energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão. Vale lembrar, que a produção varia com as estações as estações do ano, em tempos de chuva e geada (no sul do Brasil) a produção é pequena e a noite a produção não existe, obrigando assim a aquisição de dispositivos de armazenamento (baterias) que além de difícil descarte, temos certa ineficiência comparado com as formas mais comuns de energia como por exemplo, os combustíveis fósseis e a energia hidrelétrica. Em termos percentuais os painéis solares tem apenas 25% de rendimento.
Referências Bibliográficas:
http://www.portal-energia.com

Angélica said...

Importante ressaltar que o Brasil é um país que tem diversas oportunidades na questão energética. Nosso país além de tamanho tem investido pesado em novas tecnologias, que agora fazem parte de uma minoria, mas que com um tempo terá maior espaço. O uso da inteligência faz-nos perceber como é vantajoso o uso de fontes alternativas de energia e o aproveitamento do potencial dessa energia.

Ágatha said...

Novamente as fontes de energia alternativas nos remetem, imediatamente, à discussão custo X benefício, passando pela busca da diminuição dos impactos ambientais. Neste sentido, alguns pontos devem ser considerados:

- Custo elevado das torres eólicas;
- Isolamento de placas de energia fotovoitáica em relação à rede de distribuição de eletricidade;
- Morte de pássaros (torres éolicas);
- Devastação da dinâmica da paisagem;
- Interferência na transmissão de dados, via rádio, por conta dos ruídos...

Ainda assim, a dicotomia entre a geração de energia limpa e qualidade e acessibilidade desse recurso será discutida até que novas tecnologias passem a superar os problemas que ainda constem nas fontes alternativas.