EEN18704 EEP

Apresentação

Nome

Jhone Cidral

Disciplina

Eficiencia Energética

Pequenos geradores eólicos

Objetivo

O objetivo do tema,é conscientizar nossos leitores dos grandes problemas do mundo moderno é a questão energética. A maior parte da energia utilizada no planeta é de origem não renovável, ou seja, tem origem em recursos que, quando utilizados, não podem ser repostos pela ação humana ou pela natureza em um prazo útil. Isso significa que uma vez utilizada determinada quantidade do recurso, essa mesma quantidade só estará disponível novamente daqui a milhares ou milhões de anos. Além disso, soma-se o fato de que muitos deles tem um grande potencial destruidor do meio ambiente, fazendo com que a energia gerada seja altamente poluente. Como exemplo temos o petróleo, o carvão e o gás natural.

A energia pode ser gerada de forma mais inteligente, menos poluente e menos dispendiosa. Isso ocorre por meio de fontes como a energia eólica, solar, maremotriz e geotérmica, por exemplo. Esses são os chamados recursos renováveis, ou seja, são aqueles que quando usados, são naturalmente reabastecidos em um prazo útil para serem reutilizados. Neste trabalho focaremos a Energia Eólica

Assistiremos a esse vídeo para entender melhor sobre o assunto.

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Justificativa

Nos dias de hoje, em que a tecnologia avança cada vez mais e o desenvolvimento econômico encontra-se acima de qualquer coisa, a demanda por energia elétrica é cada vez maior. Por muito tempo, essa demanda foi atendida pela queima de combustíveis fósseis, o que trouxe graves problemas para nosso planeta, tais como: chuva ácida, efeito estufa, buracos na camada de ozônio, aquecimento global, etc. Portanto, torna-se necessário que o ser humano busque novas fontes de energia, que sejam renováveis e não poluentes, para que haja a tão sonhada combinação entre proteção do meio ambiente e crescimento econômico.

Figura 1 - Energia renovável.

Não existe conversão de energia sem impacto ambiental. Tendo isso em mente, a energia eólica foi a escolhida para esse projeto pois representa uma excelente fonte renovável para produção de energia elétrica e apresenta um baixo impacto ambiental, além de seus custos de instalação e manutenção diminuírem a cada ano.

Figura 2 - Energia não renovável e poluente.

Historia do Vento

Acredita-se que foram os egípcios os primeiros a fazer uso prático do vento. Em torno do ano 2800 AC, eles começaram a usar velas para ajudar a força dos remos dos escravos. Eventualmente, as velas ajudavam o trabalho da força animal em tarefas como moagem de grãos e bombeamento de água. Os persas começaram a usar a força do vento poucos séculos antes de Cristo. Pelo ano 700 DC, eles estavam construindo moinhos de vento verticais elevados ou panemones, para serem usados como força nas mós, na moagem de grãos

Figura 3 - Moagem de graos.

Figura 4 - Bombeamento de agua.

Figura 5 -Barco a vela.

Energia eólica no Brasil

No início da década de 2000, uma grande seca no Brasil diminuiu o nível de água nas barragens hidrelétricas do país, causando uma grave escassez de energia. A crise, que devastou a economia do país e levou ao ;racionamento de energia elétrica, ressaltou a necessidade urgênte do país em diversificar suas fontes de energia A primeira turbina de energia eólica do Brasil foi instalada em Fernando de Noronha em 1992. Dez anos depois, o governo criou o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica(Proinfa) para incentivar ;a utilização de outras fontes renováveis, como eólica, biomassa e Pequenas Centrais Hidrelétricas(PCHs). O Brasil realizou o seu primeiro leilão de energia eólica em 2009, em um movimento para diversificar a sua matriz ;de energia O potencial de energia eólica no Brasil é mais intenso de junho a dezembro, coincidindo com os meses de menor intensidade de chuvas, ou seja, nos meses em que falta chuva é exatamente quando venta mais! Isso coloca o ;vento como uma grande fonte suplementar à energia gerada por hidrelétricas, a maior fonte de energia elétrica do país. Durante este período pode-se preservar as bacias hidrográficas fechando ou minimizando o uso das ;hidrelétricas. O melhor exemplo disto é na região do Rio São Francisco. Por essa razão, esse tipo de energia é excelente contra a baixa pluviosidade e a distribuição geográfica dos recursos hídricos existentes no país.

Figura 6 -Usina de Itaipu.

Figura 7 -Parque eólicp offshore Middelgrunden, Dinamarca.

Conhecendo o aerogerador de grande porte

Figura 17 -Aerogerador de 250KW à +-2MW.

O que são micro e minigeradores eólicos

Micro e minigeradores eólicos são sistemas de geração elétrica a partir da força dos ventos com potência suficiente para produzir eletricidade para o abastecimento de pequenos consumidores, como casas, comércios ou, até mesmo, um galpão de uma indústria. Segundo a Resolução Normativa 482/2012 da ANEEL, microgeradores são definidos como sistemas com potência de até 100 kW, e minigeradores, acima de 100 kW e até 1 MW, conectados à rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras.

Figura 8 - Tipos de aerogeradores.

• Onde podem ser instalados.

Sistemas eólicos de pequeno porte estão mais próximos do solo do que grandes aerogeradores. Por isso, o terreno e o entorno da edificação deverão ser analisados antes de definir-se o local exato da instalação. Desse modo, será possível identificar obstáculos que possam influenciar o comportamento dos ventos. De modo geral, a velocidade do vento aumenta com a altura e depende do que está construído nos arredores. Nas alturas mais baixas, ela é afetada pela fricção do vento com a superfície terrestre. Bosques ou áreas urbanas densas, por exemplo, podem abrandar muito o vento, enquanto áreas abertas, como lagoas, têm influência quase nula. Por isso aerogeradores são normalmente instalados em torres elevadas ou no topo de edificações, mantendo-se distantes de outros edifícios, árvores e eventuais obstáculos.

• Tipos de minigeradores eólicos

Todos os micro e minigeradores eólicos possuem um rotor, que pode ser composto de duas, três ou mais pás. Ele é o responsável por capturar e transmitir a força mecânica dos ventos para o gerador propriamente dito. As principais tecnologias de aerogeradores de pequeno porte são com eixo horizontal ou vertical. As de eixo horizontal geralmente possuem eficiência maior e são mais comuns no mercado. Porém, sistemas eólicos com eixo vertical têm a vantagem de serem menos barulhentos e de integrarem-se melhor com as edificações.

• Existe quatro tipos de rotores

Rotor Horizontal

Aerogerador com o rotor em eixo horizontal que possui três ou mais pás.

Características

― O mais eficiente entre todos os tipos de microgeradores eólicos quando opera em condições de vento sem muitas mudanças de direção.

― Sem sistema de controle das pás ou eixo interno, pode ser mais ruidoso que outros tipos.

― Inadequado para locais com ventos turbulentos.

Figura 9 - Rotor Horizontal.

Rotor Savonius

Aerogerador com o rotor em eixo vertical que possui duas pás onduladas, em formato de “S”.

Características

― Começa a gerar energia com pouco vento.

― Suporta melhor ventos mais turbulentos.

― É muito silencioso – quase inaudível.

― Ideal para áreas urbanas.

― Este tipo, contudo, possui uma potência baixa.

Figura 10 - Rotor Savonius.

Rotor Darrieus

Aerogerador com rotor em eixo vertical e pás arqueadas.

Características

― Disponível em níveis de potência maiores.

― Aplicável em áreas urbanas.

― Muitos modelos são ruidosos.

― Normalmente precisa de sistema de aceleração inicial.

― Geralmente é mais caro que outros tipos.

Figura 10 - Rotor Darrieus.

Rotor H-Darrieus

Aerogerador com rotor em eixo vertical e pás verticais posicionadas em paralelo.

Características

― Mais eficiente que o tipo Darrieus.

― Modelos com motores sem núcleo não precisam de sistema de aceleração inicial.

― Muito silencioso.

Figura 11 - Rotor H-Darrieus.

Projeto eólico

Quem pode desenvolver o projetode um microgerador eólico. O projeto de instalação e de conexão à rede de um micro ou minigerador eólico deve ser realizado por uma empresa com experiência comprovada nessa área e por profissionais devidamente habilitados. Procure informar-se antes sobre a empresa, solicitando referências de outros trabalhos na área de geração elétrica. Bons motivos para instalar um microgerador. O custo da eletricidade tem aumentado ao longo do tempo, enquanto o valor para instalar sistemas eólicos de pequeno porte faz o caminho inverso, diminuindo anualmente. Com a nova regulação da ANEEL, que permite a injeção de energia na rede em troca de créditos em kWh na conta de luz, a geração descentralizada de energia tornou-se viável economicamente para consumidores residenciais de quase todo o Brasil. Esse tem-se tornado um investimento cada vez mais atrativo, porque, após recuperar o investimento inicial, você poderá ter economias significativas no longo prazo. Lembre-se de que um sistema eólico gera energia por pelo menos 20 anos, e sua conta de luz poderá ser reduzida para o valor mínimo (custo de disponibilidade). Além disso, você contribuirá para reduzir o impacto ambiental de sua casa, empresa ou indústria. Ao consumir a energia que é gerada em sua propriedade, você elimina as perdas ocorridas na transmissão e distribuição. Quando você não está consumindo, a energia gerada e injetada passa pela rede da distribuidora e é utilizada por seus vizinhos. Outra vantagem é a valorização de seu imóvel, pois essa é uma tecnologia bastante inovadora no Brasil.

Figura 12-Fiscalização

escolhendo um microgerador, e seus deveres e obrigações.
Para participar do Sistema de Compensação de Energia você deve escolher um microgerador eólico que atenda à necessidade energética de sua edificação na medida certa, gerando no máximo a energia que você consome ao longo de um ano ou considerando o uso de créditos para compensação em outras unidades consumidoras que estão em seu nome. Primeiramente, o instalador verificará o quanto de eletricidade sua casa, seu escritório ou sua indústria consome em determinado período, para calcular qual deve ser a capacidade de seu sistema eólico. Lembre-se, no entanto, de que consumidores residenciais e de propriedades rurais (grupo B) terão de pagar o custo de disponibilidade 1 nos meses em que a geração for igual ou maior que o consumo da rede, e os consumidores comerciais e industriais com maior carga (grupo A) terão de arcar com o custo da demanda contratada. Por isso, recomenda-se aos consumidores do grupo B que haja um consumo mínimo da rede mensalmente. Depois, o instalador conhecerá o local onde você deseja instalar o gerador, para avaliar as condições físicas e definir como será seu microgerador. Isso inclui a medição de ventos (leia mais na seção Como calcular a potência do microgerador) e a escolha do posicionamento que proporcione melhor eficiência. O desempenho de um gerador eólico de pequeno porte deve levar em conta tanto a intensidade e a regularidade dos ventos quanto a continuidade da direção. Após fazer as análises descritas nos itens abaixo, o projetista deverá preparar um projeto das instalações de conexão à rede e especificar os componentes do sistema (tipo e modelo do aerogerador, do inversor e da estrutura de suporte).

• Valor em reais equivalente a 30 kWh (monofásico), 50 kWh (bifásico) ou 100 kWh (trifásico) para consumidores do grupo B (baixa tensão), conforme o art. 98 da Resolução Normativa nº 414/2010.

-Para garantir um bom aproveitamento do vento, é importante manter distâncias mínimas entre o gerador eólico e eventuais obstáculos no entorno. Uma regra geral é que o microgerador seja instalado a uma altura de pelo menos 10 metros a mais que o obstáculo mais alto dentro de um raio de 150 metros, como ilustra a figura acima. Obstáculos de mesma altura ou mais altos que o microgerador localizados a partir de um raio de 150 metros terão pouca influência na geração de energia.

-O profissional deverá verificar se existe uma corrente de ar livre – pelo menos na direção principal do vento – e uma saída de ar atrás do aerogerador. Caso não haja, ele terá de analisar se é possível aumentar a torre, para que o obstáculo não atrapalhe, ou, ainda, afastá-la do local.

-Se você considera instalar um microgerador sobre um telhado, peça ajuda a um profissional qualificado para fazer um laudo estrutural e garantir que ele fique firme e bem fixado à superfície. Também não subestime a emissão de ruídos nesse caso, pois o próprio edifício poderá atuar como uma caixa de ressonância.

-Verifique sempre se o microgerador não irá fazer barulhos ou causar sombreamentos que possam incomodar os vizinhos. Torres de sustentação com cabos de suporte tensionados, por exemplo, podem fazer barulho, dependendo da intensidade do vento, e as pás do aerogerador podem fazer sombras ou mesmo reflexos na vizinhança. Ao escolher o modelo do aerogerador, preste atenção ao nível de ruído em ;diferentes distâncias: 5, 10, 20 metros, e assim por diante.

-O instalador deverá verificar se existe entrada para os caminhões com os equipamentos e espaço para o transporte das ferramentas de montagem.

Figura 13.Distância

O sistema de compensação de energia

Você deve estar se perguntando: mas se meu sistema vai gerar energia somente quando há vento, então eu precisarei ter baterias para armazenar essa energia? A resposta é não. Você continuará conectado à rede elétrica, que lhe fornecerá energia quando não houver vento. Se seu sistema gerar eletricidade quando não há ninguém em casa para consumi-la, por exemplo, ela será automaticamente injetada na rede, e você receberá uma compensação, em kWh, de sua distribuidora por essa energia. Em outras palavras, você pagará, a cada mês, somente o valor da diferença entre a energia consumida da rede pública e o que foi gerado e injetado por você na rede, mais a incidência de impostos (PIS, COFINS e ICMS) sobre toda a energia consumida 2. Essa possibilidade surgiu em abril de 2012, quando a ANEEL publicou a Resolução Normativa 482/2012. Internacionalmente, esse sistema é conhecido como net metering. Para maiores informações, acesse o Caderno Temático Micro e Minigeração Distribuída disponível na Biblioteca do site da ANEEL.

exitem três tipos de Sistemas Eólicos:

Sistemas isolados – São todos os sistemas que se encontram privados de energia elétrica proveniente da rede pública. Estes sistemas armazenam a energia do aerogerador em baterias estacionárias, que permitem consumir energia quando não ventar, evitando que falte energia elétrica quando o aerogerador parar. Porém, para poder consumir a energia que o aerogerador produz é necessário alterar a corrente elétrica. As tensões produzidas não são compatíveis com os aparelhos domésticos ou industriais, visto que a corrente produzida é contínua e a corrente pretendida é alternada. Para isso é usado um inversor senoidal de corrente que transforma a corrente contínua em corrente alterna. Este aparelho designa-se por senoidal porque a energia consumida (na Europa) refere-se a 230 V 50 Hz (para baixa tensão) ou 400 V 50 Hz (para alta tensão). Estes 50 Hz, quando analisados no osciloscópio, revelam um gráfico com uma forma de seno. Essa é a função de um inversor, converter para estes 50 Hz de forma a obtermos energia elétrica igual à dos requisitos dos equipamentos.

Figura 14.Sistema Isolado

Sistemas híbridos – São todos os sistemas que produzem energia elétrica em simultâneo com outra fonte eletroprodutora. Esta fonte poderá ser de origem fotovoltaica, de geradores elétricos de diesel/biodiesel, etc. Nestes sistemas temos o mesmo funcionamento que nos sistemas isolados, a única alteração é que o carregamento das baterias estacionárias é feito por mais de um gerador.

Figura 15.Sistema Hibrido

Sistemas de injeção na rede – São todos os sistemas que inserem a energia produzida por eles mesmos na rede elétrica pública. Neste caso, a maioria dos aerogeradores são os de alta tensão.

Figura 16.Sistema de Injeçao na rede

Conclusão

A energia eólica se encaixa perfeitamente na demanda atual pois é limpa, renovável e não causa grandes efeitos para o meio ambiente. Por isso deve haver investimentos dos países,muitos, como Brasil, tem grande potencial e não o utilizam e acabam investindo em fontes não tão ecologicamente corretas que agridem o meio ambiente. Apesar disso a energia eólica não é garantida pois é dependente da velocidade dos ventos que podem cessar a qualquer instante causando uma instabilidade na média de energia produzida. Portanto ela deve ser uma das opções de matriz energética utilizadas por países preocupados com o meio ambiente, complementando as matrizes já utilizadas, como nos meses de chuva em que o rendimento das hidrelétricas é menor, mas por outro lado a uma maior quantidade de ventos.

Figura 18 -Eficiencia energéica em edificios.
Fonte: ...

Referências

• http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/06-energia_eolica(3).pdf
• https://evolucaoenergiaeolica.wordpress.com/historico-da-energia-dos-ventos/
• http://jornalggn.com.br/fora-pauta/como-instalar-energia-eolica-em-casa

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