Como funciona a energia eólica
Autor: Ditador Nicastro | Publicado: 2012-05-09T16:13:00-03:00



Introdução



Pode ser
difícil considerá-lo assim, mas o ar é um fluido como qualquer outro, exceto
que suas partículas estão na forma gasosa em vez de líquida. Quando o ar se
move rapidamente, na forma de vento, essas partículas também movem-se
rapidamente. Esse movimento significa energia cinética, que pode ser capturada
como a energia da água em movimento é capturada por uma turbina em uma usina
hidrelétrica. No caso de uma turbina eólica, as pás da turbina são
projetadas para capturar a energia cinética contida no vento. O resto é
praticamente idêntico ao que ocorre em uma hidrelétrica: quando as pás da
turbina capturam a energia do vento e começam a se mover, elas giram um eixo
que une o cubo do rotor a um gerador. O gerador transforma essa energia
rotacional em eletricidade.
Fundamentalmente, gerar eletricidade a partir do vento é só uma questão de
transferir energia de um meio para outro. 

 

  


 


Toda a
energia eólica começa com o sol. Quando o sol aquece uma determinada
área de terra, o ar ao redor dessa massa de terra absorve parte desse calor. A
uma certa temperatura, esse ar mais quente começa a se elevar muito
rapidamente, pois um determinado volume de ar quente é mais leve do que um
volume igual de ar mais frio. As partículas de ar que se movem mais rápido
(mais quentes) exercem uma pressão maior do que as partículas que se movem mais
devagar, de modo que são necessárias menos delas para manter a pressão normal
do ar em uma determinada elevação (veja Como
funcionam os balões de ar quente para aprender mais sobre a temperatura e
pressão do ar). Quando este ar quente mais leve se eleva subitamente, o ar mais
frio flui rapidamente para preencher o espaço vazio deixado. Este ar que
velozmente preenche o espaço vazio é o vento. Se você colocar um objeto - como
uma pá de rotor - no caminho desse vento, o vento irá empurrá-la, transferindo
parte de sua própria energia de movimento para a pá. É assim que uma turbina
eólica captura a energia do vento. A mesma coisa acontece com um barco à vela.
Quando o ar se move empurrando a barreira da vela, faz o barco se mover. O
vento transferiu sua própria energia de movimento para o barco à vela. 

A turbina
de energia eólica mais simples possível consiste em três partes fundamentais: 

pás do rotor: as pás são, basicamente, as
     velas do sistema. Em sua forma mais simples, atuam como barreiras para o
     vento (projetos de pás mais modernas vão além do método de barreira).
     Quando o vento força as pás a se mover, transfere parte de sua energia
     para o rotor; 
eixo: o eixo da turbina eólica é
     conectado ao cubo do rotor. Quando o rotor gira, o eixo gira junto. Desse
     modo, o rotor transfere sua energia mecânica rotacional para o eixo, que
     está conectado a um gerador elétrico na outra extremidade; 
gerador: na essência, um gerador é
     um dispositivo bastante simples, que usa as propriedades da indução
     eletromagnética para produzir tensão elétrica - uma diferença de
     potencial elétrico. A tensão é, essencialmente, "pressão"
     elétrica: ela é a força que move a eletricidade ou corrente elétrica de um
     ponto para outro. Assim, a geração de tensão é, de fato, geração de
     corrente. Um gerador simples consiste em ímãs e um condutor. O condutor é
     um fio enrolado na forma de bobina. Dentro do gerador, o eixo se conecta a
     um conjunto de imãs permanentes que circunda a bobina. Na indução
     eletromagnética, se você tem um condutor circundado por imãs e uma dessas
     partes estiver girando em relação à outra, estará induzindo tensão no
     condutor. Quando o rotor gira o eixo, este gira o conjunto de imãs que,
     por sua vez, gera tensão na bobina. Essa tensão induz a circulação de
     corrente elétrica (geralmente corrente alternada) através das linhas de
     energia elétrica para distribuição. Veja Como funcionam os
     eletroimãs para aprender mais sobre a indução eletromagnética e Como
     funcionam as usinas hidrelétricas para aprender mais sobre geradores
     acionados a turbina. 


Observe
que até agora vimos um sistema simplificado, porém veremos a moderna tecnologia
que você encontra em fazendas eólicas e quintais de propriedades rurais de
hoje. Ela é um pouco mais complexa, mas os princípios fundamentais são os
mesmos. 


 

  
História da energia eólica

   

    

    Foto
    cedida por GNU.org / Michael Reeve
    Moinho
    de vento Pitstone, que se acredita ser o mais antigo moinho de vento das
    Ilhas Britânicas

   


Já há
  quatro milênios as pessoas usavam a energia eólica na forma de barcos à vela
  no Egito. As velas capturavam a energia no vento para empurrar um barco ao
  longo da água. Os primeiros moinhos de vento, usados para moer grãos,
  surgiram entre 2 mil a.C., na antiga Babilônia, e 200 a.C. na antiga Pérsia,
  dependendo de para quem se pergunta. Estes primeiros dispositivos consistiam
  em uma ou mais vigas de madeira montadas verticalmente, e em cuja base havia
  uma pedra de rebolo fixada ao eixo rotativo que girava com o vento. O
  conceito de se usar a energia do vento para moer grãos se espalhou
  rapidamente ao longo do Oriente Médio e foi largamente utilizado antes que o
  primeiro moinho de vento aparecesse na Europa. No início do século XI d.C.,
  os cruzados europeus levaram o conceito para casa e surgiu o moinho de vento
  do tipo holandês com o qual estamos familiarizados. 

O
  desenvolvimento da tecnologia da energia eólica moderna e suas aplicações
  estavam bem encaminhados por volta de 1930, quando estimados 600 mil moinhos
  de vento abasteciam áreas rurais com eletricidade e serviços de bombeamento
  de água. Assim que a distribuição de eletricidade em larga escala se espalhou
  para as fazendas e cidades do interior, o uso de energia eólica nos Estados
  Unidos começou a decrescer, mas reviveu depois da escassez de petróleo no
  início dos anos 70. Nos últimos 30 anos, a pesquisa e o desenvolvimento
  variaram com o interesse e incentivos fiscais do governo federal. Em meados
  dos anos 80, as turbinas eólicas tinham uma capacidade nominal máxima de 150
  kW. Em 2006, as turbinas em escala de geração pública comercial têm potência
  nominal comumente acima de 1 MW e estão disponíveis em capacidades de até 4
  MW.

 



A moderna tecnologia de
geração eólica 

Quando se
trata de turbinas eólicas modernas, há dois projetos principais: as de eixo
horizontal e as de eixo vertical. Turbinas eólicas de eixo vertical (TEEVs)
são bastante raras. A única em produção comercial atualmente é a turbina
Darrieus, que se parece um pouco com uma batedeira de ovos. 


 

  

  Fotos
  cedidas por NREL (esquerda) e Solwind Ltd
  Turbinas
  eólicas de eixo vertical;&nbsp;a da&nbsp;esquerda é uma turbina Darrieus

 



Em uma
TEEV, o eixo é montado na vertical, perpendicular ao solo. Como as TEEVs estão
permanentemente alinhadas com o vento (ao contrário das de eixo horizontal),
nenhum ajuste é necessário quando a direção do vento muda. Entretanto, uma TEEV
não pode começar a se mover por si mesma: ela precisa de um impulso de seu
sistema elétrico para dar partida. Em vez de uma torre, ela geralmente usa
cabos de amarração para sustentação, pois assim a elevação do rotor é menor.
Como menor elevação significa menor velocidade do vento devido à interferência
do solo, as TEEVs geralmente são menos eficientes que as TEEHs. Como vantagem,
todos os equipamentos se encontram ao nível do solo para facilidade de
instalação e serviços. Mas isso significa uma área de base maior para a
turbina, o que é uma grande desvantagem em áreas de cultivo. 


 

  

  TEEV de
  projeto Darrieus

 



As TEEVs
podem ser usadas para turbinas de pequena escala e para o bombeamento de água
em áreas rurais, mas todas as turbinas de escala de geração pública produzidas
comercialmente são turbinas eólicas de eixo horizontal (TEEHs). 


 

  

  Foto
  cedida por GNU / Kit Conn
  Fazenda
  eólica na Califórnia

 



Como o
nome indica, o eixo da TEEH é montado horizontalmente, paralelo ao solo. As
TEEHs precisam se alinhar constantemente com o vento, usando&nbsp;um mecanismo
de ajuste. O sistema de ajuste padrão consiste de motores elétricos e caixas
de engrenagens que movem todo o rotor para a esquerda ou direita em pequenos
incrementos. O controlador eletrônico da turbina lê a posição de um dispositivo
cata-vento (mecânico ou eletrônico) e ajusta a posição do rotor para capturar o
máximo de energia eólica disponível. As TEEHs usam uma torre para elevar os
componentes da turbina a uma altura ideal para a velocidade do vento (e para
que as pás possam ficar longe do solo) e ocupam muito pouco espaço no solo, já
que todos os componentes estão a até 80 metros de altura. 


 

  


 



Componentes
de uma grande TEEH: 

pás do rotor: capturam a energia do
     vento e a convertem em energia rotacional no eixo; 
eixo: transfere a energia
     rotacional para o gerador; 
nacele: é a carcaça que abriga: 

caixa de engrenagens: aumenta a velocidade do
      eixo entre o cubo do rotor e o gerador; 
gerador: usa a energia rotacional
      do eixo para gerar eletricidade usando eletromagnetismo; 
unidade de controle
      eletrônico
      (não mostrada): monitora o sistema, desliga a turbina em caso de mau
      funcionamento e controla o mecanismo de ajuste para alinhamento da
      turbina com o vento; 
controlador (não mostrado): move o
      rotor para alinhá-lo com a direção do vento; 
freios: detêm a rotação do eixo
      em caso de sobrecarga de energia ou falha no sistema. 

torre: sustenta o rotor e a
     nacele, além de erguer todo o conjunto a uma&nbsp;altura&nbsp;onde as pás
     possam girar com segurança&nbsp;e distantes&nbsp;do solo; 
equipamentos elétricos: transmitem a eletricidade
     do gerador através da torre e controlam os diversos elementos de segurança
     da turbina. 


Do início
ao fim, o processo de geração de eletricidade a partir do vento e distribuição
de eletricidade para os consumidores&nbsp;se parece com isto: 

Ao
contrário do antigo projeto de moinho de vento holandês, que
dependia&nbsp;muito da força do vento para colocar as pás em movimento, as
turbinas modernas usam princípios aerodinâmicos mais sofisticados para
capturar a energia do vento com mais eficácia. As duas forças aerodinâmicas
principais que atuam sobre os rotores da turbina eólica são o empuxo,
que atua perpendicularmente&nbsp;ao fluxo do vento, e o arrasto, que
atua paralelamente ao fluxo do vento. 


 

  


 



As pás da
turbina têm uma forma parecida com asas de avião: elas usam um desenho de aerofólio.
Em um aerofólio, uma das superfícies da pá é um pouco arredondada, enquanto a
outra é relativamente plana. O empuxo é um fenômeno bastante complexo e pode de
fato exigir pós-graduação em matemática ou física para ser completamente
entendido. Mas, simplificando, quando o vento se desloca sobre uma face
arredondada e a favor da pá, ele precisa se mover mais rápido para atingir a
outra extremidade da pá a tempo de encontrar o vento que se desloca ao longo da
face plana e contra&nbsp;a&nbsp;pá (voltada na direção de onde sopra o vento).
Como o ar que se move mais rápido tende a se elevar na atmosfera, a superfície
curvada e contra o vento gera um bolsão de baixa pressão acima dela. A área de
baixa pressão puxa a pá na direção a favor do vento, um efeito conhecido como
"empuxo". Na dirreção contra o vento da pá, o vento se move mais
devagar e cria uma área de pressão mais elevada que empurra a pá, tentando
diminuir sua velocidade. Como no desenho de uma asa de avião, uma alta relação
de empuxo/arrasto é essencial no projeto de uma pá de turbina eficiente. As pás
da turbina são torcidas, de modo que elas possam sempre apresentar um ângulo
que tire vantagem da relação ideal da força de empuxo/arrasto. Veja Como funciona o avião para aprender
mais sobre empuxo, arrasto e a aerodinâmica de um aerofólio. 

A
aerodinâmica não é a única consideração de projeto em jogo na criação de uma
turbina eólica eficaz. O tamanho importa: quanto maiores as pás da
turbina (e, portanto, quanto maior o diâmetro do rotor), mais energia uma
turbina pode capturar do vento e maior a capacidade de geração de energia
elétrica. Falando de modo geral, dobrar o diâmetro do rotor quadruplica a
produção de energia. Em alguns casos, entretanto, em uma área de menor
velocidade do vento, um rotor de menor diâmetro pode acabar produzindo mais
energia do que um rotor maior. Isso ocorre&nbsp;porque uma&nbsp;estrutura menor
consome menos energia do vento para girar o gerador menor, de modo que a
turbina pode&nbsp;operar a plena capacidade quase o tempo todo. A altura da
torre também é um fator importante na capacidade de produção. Quanto mais
alta a turbina, mais energia ela pode capturar, visto que a velocidade do vento
aumenta com a altura (o atrito com o solo e os objetos ao nível do solo
interrompem o fluxo do vento). Os cientistas estimam um aumento de 12% na
velocidade do vento cada vez que se dobra a elevação. 

Para
calcular a real quantidade de potência que uma turbina pode gerar a partir do
vento, você precisa conhecer a velocidade do vento no local da turbina e a capacidade
nominal da turbina. A maioria das turbinas grandes produz sua potência máxima
com velocidades do vento ao redor de 15 m/s (54 km/h). Considerando velocidades
do vento estáveis, é o diâmetro do rotor que determina&nbsp;a quantidade
de&nbsp;energia que uma turbina pode gerar. Tenha em mente que, à medida que o
diâmetro de um rotor aumenta, a altura da torre também aumenta, o que significa
maior acesso a ventos mais rápidos. 


 

  
Tamanho do rotor e geração máxima de potência

 

  
Diâmetro do rotor (metros)

  
Geração de potência (kW)

 

  
10

  
25

 

  
17

  
100

 

  
27

  
225

 

  
33

  
300

 

  
40

  
500

 

  
44

  
600

 

  
48

  
750

 

  
54

  
1000

 

  
64

  
1500

 

  
72

  
2000

 

  
80

  
2500

 

  
Fontes:
  Associação Dinamarquesa da Indústria Eólica, Associação Americana de Energia
  Eólica 

 



A 54
km/h, a maioria das grandes turbinas gera sua capacidade nominal de potência, e
a 72 km/h (20 m/s), a maioria das grandes turbinas se desliga. Existem diversos
sistemas de segurança que podem desligar a turbina se a velocidade do
vento ameaçar a estrutura, incluindo um&nbsp;simples sensor de vibração usado
em algumas turbinas, que consiste basicamente&nbsp;de uma esfera metálica presa
a uma corrente e equilibrada sobre um minúsculo pedestal. Se a turbina começar
a vibrar acima de um certo limite, a esfera cai do pedestal e puxa a corrente,
ativando o mecanismo de desligamento. 

Provavelmente,
o sistema de segurança mais comumente ativado em uma turbina é o sistema de
"frenagem", que é ativado por velocidades do vento acima do
limite. Esse arranjo usa um sistema de controle de potência que,
essencialmente, aciona os freios quando a velocidade do vento se eleva em
demasia e depois "libera os freios"&nbsp;quando o vento diminui
abaixo de 72 km/h. Os modernos projetos de grandes turbinas usam diversos tipos
diferentes de sistemas de frenagem. 

Controle de passo:&nbsp;o controlador
     eletrônico da turbina monitora a geração de potência. Com velocidades do
     vento acima de 72 km/h, a geração de potência será excessiva, a ponto de o
     controlador ordenar que as pás alterem seu passo de modo que fiquem
     desalinhadas com o vento. Isto diminui a rotação das pás. Os sistemas de
     controle de passo requerem que o ângulo de montagem das pás (no rotor)
     seja ajustável. 
Controle passivo de perda de
     eficiência aerodinâmica: as pás são montadas no rotor em um ângulo
     fixo, mas são projetadas de modo que a torção das próprias pás aplique a
     frenagem quando o vento for excessivo. As pás estão dispostas em ângulo,
     assim os ventos acima de uma certa velocidade causarão turbulência no lado
     contrário&nbsp;da pá, induzindo à perda da eficiência aerodinâmica. Em
     termos simples, a perda da eficiência aerodinâmica ocorre quando o ângulo
     da pá voltado para a chegada do vento se torna tão acentuado que começa a
     eliminar a força de empuxo, diminuindo a velocidade das pás. 
Controle ativo de perda de
     eficiência aerodinâmica: as pás neste tipo de sistema de controle de
     potência possuem passo variável, como as pás do sistema de controle de
     passo. Um sistema ativo de perda de eficiência aerodinâmica lê a geração
     de potência do mesmo modo que um sistema de passo controlado, mas em vez
     de mudar o passo das pás para desalinhá-las com o vento, ele&nbsp;as
     altera para gerar perda de eficiência aerodinâmica. 


Veja Petester's
Basic Aerodynamics&nbsp;(em inglês)&nbsp;para uma excelente explicação de
empuxo e perda de eficiência aerodinâmica. 

Globalmente,
pelo menos 50 mil turbinas eólicas geram um total de 50 bilhões de
quilowatt-hora (kWh) anualmente. Na próxima seção, vamos examinar a
disponibilidade de recursos eólicos e quanta eletricidade as turbinas eólicas
podem produzir realmente. 

Recursos eólicos e fatores
econômicos

Em uma
escala global, as turbinas eólicas geram atualmente tanta eletricidade quanto 8
grandes usinas nucleares. Isso inclui não somente as turbinas de
escala de geração pública, mas também as pequenas turbinas que geram
eletricidade para casas ou negócios individuais (às vezes, usadas em conjunto
com fontes de energia solar fotovoltaica). Uma pequena turbina com capacidade
de 10 kW pode gerar até 16 mil kWh por ano, sendo que&nbsp;uma típica
residência americana consome cerca de 10 mil kWh anuais. 


 

  

  Fotos
  cedidas por NREL (à esquerda) e stock.xchng
  Turbina
  eólica residencial (à esquerda) e turbina eólica em escala de geração pública

 



 

  
Quantos Watts?

·&nbsp; Watt
  (W) - capacidade de geração de eletricidade 

1 megawatt (MW, 1 milhão de
  watts) de energia eólica pode produzir de 2,4 a 3 milhões de quilowatt-hora
  de eletricidade em um ano.

·&nbsp; Quilowatt-hora
  (kWh): um quilowatt (kW, 1 mil watts) de eletricidade gerada ou consumida em
  uma hora. 

Veja Como funciona a eletricidade
  para aprender mais. 

 


Uma
grande turbina eólica típica pode gerar até 1,8 MW de eletricidade ou 5,2
milhões de kWh anualmente, sob condições ideais, o suficiente para energizar
quase 600 residências. Ainda assim, as usinas nucleares e&nbsp;de carvão podem
produzir eletricidade mais barato do que as turbinas eólicas. Então, usar
energia eólica para quê? As duas maiores razões para usar o vento para gerar
eletricidade são as mais óbvias:&nbsp;a energia do vento é limpa e renovável.
Ela não libera gases nocivos como CO2 e óxidos de nitrogênio na atmosfera como faz o carvão (veja Como funciona o aquecimento
global) e não corremos, tão cedo,&nbsp;o risco de uma escassez de ventos.
Também existe a independência associada&nbsp;à energia eólica, já que qualquer
país pode gerá-la em casa sem necessidade de recorrer a importações. E uma
turbina eólica pode trazer eletricidade para áreas remotas não atendidas pela
rede elétrica central. 

Mas há
inconvenientes, também. As turbinas eólicas nem sempre funcionam com 100% da
potência, como muitas outras fontes energéticas, já que a velocidade do vento é
variável. As turbinas eólicas podem ser barulhentas se você viver próximo a
elas, além de serem&nbsp;perigosas para aves e morcegos. Em áreas desérticas de
solo compactado existe o risco de erosão da terra se você cavar para instalar
as turbinas. Além disso, como o vento é uma fonte de energia relativamente
pouco confiável, os operadores de usinas eólicas precisam ter um sistema de
reserva com uma pequena quantidade de energia confiável e não-renovável, para
as vezes em que a velocidade do vento diminui. Algumas pessoas argumentam que o
uso de energia poluente para sustentar a produção de energia limpa anula os
benefícios, mas a indústria eólica clama que a quantidade de energia poluente
necessária para manter um fornecimento estável de eletricidade em um sistema
eólico é insignificante. 

Colocando
as desvantagens potenciais de lado, os Estados Unidos possuem um bom número de
turbinas eólicas instaladas, totalizando mais de 9 mil MW de capacidade de
geração em 2006. Essa capacidade gera cerca de 25 bilhões de kWh de
eletricidade, o que parece muito, mas na verdade é menos de 1% da energia
gerada no país a cada ano. Em 2005, a geração de eletricidade nos EUA se
dividia deste modo: 

carvão: 52% 
nuclear: 20% 
gás natural: 16% 
hidrelétricas: 7% 
outras (incluindo o vento,
     biomassa, geotérmica e solar): 5% 


Fonte:&nbsp;Associação
Americana de Energia Eólica 

Atualmente,
a geração total de eletricidade nos Estados Unidos está próximo a 3,6 trilhões
de kWh a cada ano. O vento tem o potencial de gerar muito mais do que 1% dessa
eletricidade. De acordo com a Associação Americana de Energia Eólica, o
potencial estimado dessa energia&nbsp;no país&nbsp;é de cerca de 10,8 trilhões
de kWh por ano, algo próximo à quantidade de energia em 20 bilhões de barris de
petróleo (a produção global anual de petróleo). Para tornar a energia eólica
viável em uma determinada área são necessárias velocidades do vento de 11 km/h
(3 m/s) para turbinas pequenas e de 22 km/h para grandes turbinas. Essa
velocidade do vento é comum nos Estados Unidos, apesar dessa fonte não ser bem
aproveitada. 


 

  


 



Quando se
trata de turbinas eólicas, a localização é tudo. Saber quanto vento existe em
uma área, qual sua velocidade e duração são fatores decisivos fundamentais para
a construção de uma fazenda eólica eficiente. A energia cinética do vento
aumenta exponencialmente em proporção à sua velocidade, de modo que um pequeno
aumento na velocidade do vento representa na verdade um grande aumento do
potencial de energia. A regra geral é que, dobrando a velocidade do
vento,&nbsp;obtém-se um aumento de oito vezes no potencial de energia.
Teoricamente, uma turbina em uma área com velocidade média do vento de 40 km/h
irá gerar, na verdade, oito vezes mais eletricidade do que a mesma turbina onde
a velocidade média do vento é de 20 km/h. Esse fator é "teórico" porque
em condições reais há um limite para a quantidade de energia que uma turbina
pode extrair do vento. Ele é chamado de limite de Betz e é de cerca de 59%. Mas
um pequeno aumento na velocidade do vento ainda leva a um aumento significativo
da geração de energia. 

 

  

  Foto
  cedida por General Electric Company
  Fazenda
  eólica de Raheenleagh

 


Como na
maioria das outras áreas de produção de energia, quando se trata de capturar a
energia do vento, a eficiência apresenta números significativos. Grupos de
grandes turbinas, chamadas fazendas eólicas ou usinas eólicas,
representam o uso mais vantajoso em termos econômicos da capacidade de geração
de energia eólica. As turbinas eólicas de escala de geração pública mais comuns
têm capacidades entre 700 kW e 1,8 MW, e são agrupadas para obter a
máxima&nbsp;potência dos recursos eólicos disponíveis. Elas estão localizadas
em áreas rurais com alta incidência&nbsp;de vento, e a pequena área da base das
TEEHs significa que o uso da terra para a agricultura quase não é afetado. As
fazendas eólicas têm capacidades que variam de uns poucos MW a centenas de MW.
A maior usina eólica do mundo é a Fazenda Eólica de Raheenleagh, localizada no
litoral da Irlanda. Em plena capacidade (atualmente opera com capacidade
parcial), ela terá 200 turbinas, uma capacidade de geração nominal de 520 MW,
totalizando um custo de cerca de US$ 600 milhões para a construção. 

O custo
da energia eólica em escala pública&nbsp;foi reduzido drasticamente nas últimas
duas décadas devido aos avanços tecnológicos e de projeto na produção e
instalação da turbina. No início dos anos 80, a energia eólica custava cerca de
US$ 0,30 por kWh. Já em 2006, a energia eólica custava de US$ 0,03 a 0,05 por
kWh nas áreas de vento abundante. Quanto&nbsp;maior a regularidade&nbsp;dos
ventos&nbsp;em uma determinada área de turbinas, menor o custo da eletricidade
gerada pelas mesmas. Em média, o custo da energia eólica é de cerca de US$ 0,04
a 0,10 nos Estados Unidos. 


 

  
Comparação de custos da energia

 

  
Tipo de
  recurso

  
Custo médio (centavos de US$ por kWh)

 

  
Hidrelétrica

  
2-5

 

  
Nuclear

  
3-4

 

  
Carvão&nbsp;(em
  inglês)

  
4-5

 

  
Gás
  natural&nbsp;(em inglês)

  
4-5

 

  
Vento

  
4-10

 

  
Geotérmica&nbsp;(em
  inglês)

  
5-8

 

  
Biomassa&nbsp;(em
  inglês)

  
8-12

 

  
Célula
  combustível a hidrogênio&nbsp;

  
10-15

 

  
Solar

  
15-32

 

  
Fontes: Associação Americana de Energia Eólica, Wind Blog, Stanford
  School of Earth Sciences. 

 



Diversas
grandes companhias energéticas oferecem programas de "tarifas
ecológicas" que permitem que os consumidores paguem mais por kWh para
usar energia eólica em vez de energia do "sistema elétrico
convencional", que é o resultado de toda a eletricidade produzida na área,
renovável e não-renovável. Caso você escolha adquirir energia eólica
e&nbsp;more na vizinhança de uma fazenda eólica, a eletricidade que usa em sua
casa poderá na verdade ser gerada pelo vento. Com freqüência, o preço mais
elevado que você paga se destina a manter o custo da energia eólica, mas a
eletricidade que usa em sua casa ainda vem do sistema elétrico. Nos Estados
americanos&nbsp;onde o mercado energético foi desregulamentado, os consumidores
podem adquirir "eletricidade verde", diretamente de um fornecedor de
energia renovável, caso em que a eletricidadeutilizada nas casas
definitivamente provém, certamente,&nbsp;do vento ou de outras fontes renováveis.


Implementar
um pequeno sistema de turbina eólica para suas próprias necessidades é uma
maneira de garantir que a energia que você usa é limpa e renovável. Uma
configuração de turbina residencial ou empresarial pode custar algo entre US$ 5
mil a US$ 80 mil. Uma turbina de geração pública custa bem mais. Uma única
turbina de 1,8 MW pode custar até US$ 1,5 milhão instalada, e isso não inclui o
terreno, linhas de transmissão e outros custos de infra-estrutura associados
com o sistema de geração eólica. No total, o custo de uma fazenda eólica está
ao redor de US$ 1 mil por kW de capacidade, de modo que uma fazenda eólica com
sete turbinas de 1,8 MW custa aproximadamente US$ 12,6 milhões. O tempo de
retorno do investimento para uma grande turbina eólica, ou seja, o tempo
necessário para gerar eletricidade suficiente para compensar a energia
consumida na construção e instalação da turbina, é de cerca de três a oito
meses, de acordo com a Associação Americana de Energia Eólica. 

Os
incentivos governamentais para os produtores de pequena e larga escala
contribuem para a viabilidade econômica de um sistema de geração eólica. Alguns
dos programas de incentivo incluem:&nbsp; 

Crédito do Imposto de
     Produção:
     basicamente, os produtores de energia eólica, geralmente empresas, recebem
     US$ 0,018 (valor de dezembro de 2005) por kWh de energia eólica produzido
     para distribuição no atacado durante os primeiros 10 anos de funcionamento
     da fazenda eólica. 
Medição bidirecional: neste sistema, os
     produtores individuais e empresas que produzem energia renovável recebem
     créditos para cada kw/h produzido além de suas necessidades. Quando alguém
     produz mais eletricidade do que necessita, seu medidor de energia gira ao
     contrário, enviando aquele excesso de eletricidade para a rede elétrica.
     Ele recebe créditos pela eletricidade que envia para a rede, que vale como
     um pagamento pela eletricidade que ele venha a consumir da rede quando sua
     turbina não puder fornecer energia suficiente para sua casa ou empresa
     (diversas companhias de energia ignoram esse arranjo, já que elas
     essencialmente estão comprando a energia eólica do produtor individual a
     preço de varejo em vez do preço de atacado que pagariam a uma fazenda
     eólica). 
Créditos de energia
     renovável:&nbsp;muitos
     Estados agora têm cotas de energia renovável para as companhias
     energéticas, pelas quais essas companhias devem comprar certa porcentagem
     de sua eletricidade a partir de fontes renováveis. Se alguém com sua
     própria turbina vive em um Estado que possua o "programa de crédito
     verde", ele receberá créditos negociáveis para cada megawatt-hora de
     energia renovável gerada por ele em um ano. Então ele poderá vender esses
     créditos para as grandes companhias energéticas convencionais que tentam
     cumprir a cota de energia renovável federal ou estadual. 
Créditos do imposto de
     instalação:&nbsp;o
     governo federal e alguns Estados oferecem créditos fiscais para os custos
     de instalação de um sistema energético renovável. O Estado de Maryland,
     por exemplo, oferece para empresas e proprietários de terras um crédito de
     25% do custo de aquisição e instalação de uma turbina eólica se o edifício
     suprido com a energia atender a determinados "critérios
     ecológicos". 


Apesar da energia eólica ainda ser subsidiada pelo governo, ela é
atualmente um produto competitivo e, por todos os critérios, pode caminhar por
si mesma como uma fonte viável de energia. O Battelle Pacific Northwest
Laboratory, um laboratório de ciência e tecnologia do Departamento de Energia
dos EUA, estima que a energia eólica sozinha é capaz de suprir 20% da
eletricidade do país. A Associação Americana de Energia Eólica coloca esse
número em um teórico 100%. Seja qual for a estimativa correta, os Estados
Unidos provavelmente não atingirão essas porcentagens tão cedo. A Associação
Americana de Energia Eólica avalia que por volta de 2020, o vento fornecerá 6%
de toda a eletricidade nos EUA. Embora os Estados Unidos possuam uma das
maiores bases instaladas de energia eólica no mundo em termos de potência total&nbsp;em
watts, a participação porcentual se encontra bem atrás de outros países
desenvolvidos. O Reino Unido possui meta estabelecida de 10% de geração eólica
em 2010. A Alemanha gera atualmente 8% de sua energia do vento, enquanto a
Espanha&nbsp;6%. A Dinamarca, líder mundial em consumo de energia limpa, obtém
mais de 20% de sua eletricidade do vento.




No Brasil
O potencial eólico brasileiro é de 143,5 GW (GigaWatts),
segundo um estudo da Centro de Pesquisa em Energia Elétrica (Cepel) do
Ministério de Minas e Energia feito em 2005. O estudo levou em conta geradores
de energia eólica de até 50 metros. Com o avanço tecnológico no setor, que
permite geradores de até 80 metros atualmente no Brasil, o potencial cresceria
mais ou menos 50%. 


 

  


 




“Quanto mais alto, mais potencial eólico, já que vão diminuindo os problemas
com relevo e rugosidade do solo”, afirma o pesquisa da Cepel Antônio Leite. 
Esse potencial de 143,5 GW representaria a geração de energia de 146 milhões de residência. Essa
conta, no entanto, é só ilustrativa. A energia eólica não é energia firme, ou
seja, com fornecimento constante. Assim, sua energia é armazenada em baterias
ou trabalha em conjunto com as hidrelétricas,
ajudando, por exemplo, no abastecimento dos reservatórios dessas usinas. O
potencial instalado no Brasil é atualmente de 247,5 MW (MegaWatts), ou seja,
0,25% dos 99,7 GW gerados no país, segundo dados de dezembro de 2007. A tabela
abaixo mostra dados de seis meses antes. 


 

  
Usinas Eólicas em Operação

 

  
Usina 

  
Potência (kW) 

  
Município 

  
 

  
Eólica de
  Prainha

  
10.000

  
Aquiraz -
  CE

  
 

  
Eólica de
  Taíba

  
5.000

  
São
  Gonçalo do Amarante - CE

  
 

  
Eólica-Elétrica
  Experimental do Morro do Camelinho

  
1.000

  
Gouveia -
  MG

  
 

  
Eólio -
  Elétrica de Palmas

  
2.500

  
Palmas -
  PR

  
 

  
Eólica de
  Fernando de Noronha

  
225

  
Fernando
  de Noronha - PE

  
 

  
Mucuripe

  
2.400

  
Fortaleza
  - CE

  
 

  
RN 15 -
  Rio do Fogo

  
49.300

  
Rio do
  Fogo - RN

  
 

  
Eólica de
  Bom Jardim

  
600

  
Bom Jardim
  da Serra - SC

  
 

  
Eólica
  Olinda

  
225

  
Olinda -
  PE

  
 

  
Parque
  Eólico do Horizonte

  
4.800

  
Água Doce
  - SC

  
 

  
Macau

  
1.800

  
Macau - RN

  
 

  
Eólica
  Água Doce

  
9.000

  
Água Doce
  - SC

  
 

  
Parque
  Eólico de Osório

  
50.000

  
Osório -
  RS

  
 

  
Parque
  Eólico Sangradouro

  
50.000

  
Osório -
  RS

  
 

  
Parque
  Eólico dos Índios

  
50.000

  
Osório -
  RS

  
 

  
Total: 15
  Usina(s) 

  
Potência
  Total: 236.850 kW 

  
 





O crescimento da capacidade instalada no país se deve em grande parte pelos
incentivos que o governo federal tem dado para o assunto. O Programa de Incentivo a Fontes Alternativas
de Energia Elétrica (Proinfa), administrado pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES),
trata-se de uma linha de crédito prevê financiamento de até 70% do
investimento, excluindo apenas bens e serviços importados e a aquisição de
terrenos. As condições do financiamento são TJLP mais 2% e até 1,5% de spread
de risco ao ano. A carência de seis meses, após a entrada em operação
comercial, amortização por dez anos e não-pagamento de juros durante a construção
do empreendimento.