O que é energia eólica? Entenda como turbinas geram energia elétrica a partir dos ventos

Energia eólica: entenda as vantagens e as desvantagens dessa fonte de energia renovável e limpa

A energia eólica é a energia cinética que existe no vento (massas de ar em movimento) e tem sua origem no aquecimento causado pela energia eletromagnética do sol (energia solar).

A energia cinética do vento normalmente é convertida em energia mecânica por moinhos e cataventos, ou em energia elétrica por turbinas eólicas (ou aerogeradores).

A aplicação da energia eólica em trabalhos mecânicos por moinhos e cataventos, como a moagem de grãos e o bombeamento de água, remonta à origem da utilização dessa fonte de energia pela humanidade, a qual só passou a ser considerada uma alternativa para a geração de energia elétrica a partir da crise do petróleo, na década de 70.

Funcionamento de uma turbina eólica

A energia cinética do vento é produzida quando o aquecimento das camadas de ar criam uma variação de gradientes de pressão nas massa de ar.

As turbinas eólicas transformam essa energia cinética em energia mecânica através do movimento de rotação de suas turbinas - por meio de um gerador, ela se transforma em energia elétrica.

As turbinas eólicas são compostas por:

  • Anemômetro: mede a intensidade e a velocidade do vento. Funciona em média de dez em dez minutos;
  • Biruta (sensor de direção): capta a direção do vento. A direção do vento deve sempre estar perpendicular à torre para o maior aproveitamento;
  • Pás: captam o vento, convertendo sua potência ao centro do rotor;
  • Gerador: item que converte a energia mecânica do eixo em energia elétrica;
  • Mecanismos de controle: adequação da potência nominal à velocidade do vento que ocorre com mais frequência durante um período determinado;
  • Caixa de multiplicação (transmissão): responsável por transmitir a energia mecânica do eixo do rotor ao eixo do gerador;
  • Rotor: conjunto que é conectado a um eixo que transmite a rotação das pás para o gerador;
  • Nacele: compartimento instalado no alto da torre composto por: caixa multiplicadora, freios, embreagem, mancais, controle eletrônico e sistema hidráulico;
  • Torre: elemento que sustenta o rotor e a nacele na altura apropriada ao funcionamento. A torre é um item de alto custo para o sistema.

Prós e contras da energia eólica

A principal vantagem da energia eólica é que se trata de uma fonte de energia renovável e "limpa", pois não emite os gases do efeito estufa que contribuem para a o aquecimento global, e não produz resíduos ao gerar eletricidade.

Além disso, a fonte é considerada inesgotável e não há custos associados à obtenção de uma matéria-prima, diferentemente do que ocorre também com combustíveis fósseis.

Os custos de implantação são relativamente baixos. A necessidade de manutenção é baixa e são criadas novas oportunidades de emprego em áreas que normalmente recebem pouco investimento.

Uma crítica muito comum à energia eólica é referente a sua intermitência. A energia eólica depende da ocorrência de vento em densidade e velocidade ideais, e esses parâmetros sofrem variações anuais e sazonais.

Portanto, para a energia eólica ser considerada aproveitável do ponto de vista técnico, a usina eólica (ou parque eólico) deve ser implantado em um local em que a densidade da massa de ar seja maior ou igual a 500 watts por metro quadrado (W/m²) a uma altura de 50 metros, e a velocidade do vento seja de sete a oito metros por segundo (m/s).

No entanto, a construção de um parque eólico não pode partir apenas do atendimento a fatores técnicos relacionados à disponibilidade dos ventos. O procedimento também requer a realização de Estudos de Impacto Ambiental (EIA) e do Relatório de Impacto Ambiental (RIMA), que servem para definir a melhor localização não somente do ponto de vista estratégico, mas também em termos socioambientais.

Parques eólicos (ou usinas eólicas) são espaços em que há ao menos cinco turbinas eólicas (aerogeradores) que podem produzir energia elétrica. Essa concentração de aerogeradores em um mesmo local provoca uma série de externalidades negativas.

Um dos impactos ambientais negativos recai sobre as populações de aves. Ao voarem muito perto das turbinas, muitos pássaros são atingidos pelas pás e sofrem ferimentos graves e até morrem. A implantação de parques eólicos pode influenciar a mudança nas rotas de fluxos migratórios de populações de aves.

Além disso, parques eólicos também podem impactar negativamente o ecossistema local e as populações humanas do entorno devido ao alto ruído que as turbinas produzem ao operarem. A poluição sonora é considerada um problema de saúde pública, pois está associada ao aumento do estresse, agressividade e transtornos psíquicos, dentre outros impactos à saúde. O ruído também pode provocar o afastamento de populações de animais, afetando o ecossistema local.

A comunidade do entorno pode ser afetada pela poluição visual. A construção de parques eólicos provoca significativas mudanças na paisagem.

Outro impacto relacionado às turbinas é a interferência que causam em radares meteorológicos. Esses radares são usados para prever o volume de chuva, risco de queda de granizo e outras ações no tempo. Para serem capazes de executar tais atividades, devem ser equipamentos muito sensíveis. Essa sensibilidade os torna suscetíveis a interferências externas. Uma única turbina eólica que esteja em funcionamento em uma área próxima a um radar meteorológico pode afetar as suas previsões. Como radares são ferramentas importantes na prevenção de eventos críticos em períodos chuvosos, e usados pela Defesa Civil para basear medidas de emergência, foram estabelecidas distâncias mínimas que devem ser atendidas entre radares e aerogeradores.

Segundo o relatório do Ministério da Ciência Tecnologia e Inovação, nenhuma turbina eólica deve ser instalada a distância menor que 5 km de radares de banda C (frequência entre 4 GHz e 8 GHz) e 10 km de banda S (frequência entre 2 GHz e 4 GHz). Ao se tratar da implantação de parques eólicos, as distâncias a serem consideradas são de 20 km e 30 km para cada tipo de radar, respectivamente.

Apesar da energia eólica não produzir resíduo durante a geração de eletricidade, é preciso atentar que há resíduos oriundos do processo de fabricação das as pás das turbinas, que costumam ser confeccionadas com fibra de vidro. A fibra de vidro em si não é tóxica, no entanto, os aditivos que são usados para reforçar o material podem ser, como a resina epóxi. Uma pá tem um tempo de vida médio equivalente a 20 anos e, devido aos materiais dos quais é feita, requer o descarte correto (veja aqui onde descartar produtos feitos a partir de fibra de vidro).

Ainda não existe uma tecnologia que torne a reciclagem de pás economicamente viável devido à alta complexidade do material com o qual qual ela é feita.

Aplicabilidade da energia eólica

Segundo o relatório da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), apenas 13% da superfície terrestre mundial se adequa a esse fator, o que já impõe um limite para a sua aplicabilidade na maior parte das regiões.

No caso do Brasil, mais de 71 mil km² do território nacional apresentam velocidade de vento superior a 7 m/s ao nível de 50 m de altura. Este potencial proporcionaria ao país o equivalente a 272 terawatt-hora por ano (TWh/ano), o que representa aproximadamente 64% do consumo nacional de energia elétrica, que gira em torno de 424 TW/ano. Esse potencial está concentrado sobretudo na região nordeste do país, seguido da região sul, como podeser observado no Atlas do Potencial Eólico Brasileiro.

A energia eólica é uma alternativa para diversificar a matriz elétrica do país e assim aumentar a segurança neste setor. É interessante que frente ao aumento da demanda por eletricidade, o país se mantenha no caminho das tecnologias limpas em vez de optar por fontes não renováveis, que provocam impactos socioambientais ainda mais agressivos.

Uma alternativa aos impactos da poluição sonora e visual é a instalação de parques eólicos off-shore, ou seja, no mar. Além disso, avanços tecnológicos podem ser feitos no sentido de minimizar outros impactos, como por exemplo o desenvolvimento de turbinas menos prejudiciais aos pássaros (veja aqui uma matéria sobre um modelo que já está sendo desenvolvido) e no desenvolvimento de tecnologias para a reciclagem do material que compõe as turbinas.


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