6ª aula 12- Energias Renováveis Fontes Alternativas de Energia ENERGIA EÓLICA

1. CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 6ª aula 12- Energias Renováveis Fontes Alternativas de Energia ENERGIA EÓLICA ProfªDrª Maria de Fátima Ribeiro Raia - 2012

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.

3. ENERGIA EÓLICA

4. Principais marcos do desenvolvimento da Energia Eólica no Século XX Fonte: Dutra, 2001

5. Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012

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% 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 2011. Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012 Fonte: Global Wind Energy Council, 2012

7. 0,83 GW 0,95 GW 1 GW 18 GW 1,2 GW 1,3 GW Brasil – 0,587 GW América Latina 1,2 GW 2,1 GW 3 GW 6,8 GW Fonte: Instituto Carbono Brasil/GWEC , 2012

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.

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.

10. CURIOSIDADE “há um efeito ótico chamado motionsmearque 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, 2000

11. Continuação dos Impactos ambientais na geração eólica • 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. • Principais Desvantagens da energia eólica • além dos impactos ambientais; • aintermitência, 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).

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.

14. RESUMINDO

15. OBS: e também sul do Brasil. 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).

16. Partes de um aerogerador padrão com caixa multiplicadora

17. GeradorMultipolos – semcaixamultiplicadora - Enercon

18. Indústrias no Brasilde aerogeradores, pás e torres • WobbenWind 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

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

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.

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.

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);

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

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

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

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.

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.

30. NORMAS: NBR-IEC 61400-1 – requisitos de projetos de aerogeradores; NBR-IEC 61400-21 – requisitos de qualidade de energia de aerogeradores conectados à rede; NBR-IEC 61400-12-1 - medições do desempenho de potência de aerogeradores; e outras ainda não traduzidas, por ex. IEC 61400-2 requerimentos para projetos de pequenos aerogeradores, etc.

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.

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, 2012