Energia Eólica

1. Energia Eólica Princípios

2. História • Bombeamento de água • Moagem de grãos • Cataventos – 200 AC – baixa eficiência • Moinho de vento “holandês” – eixo horizontal • 1888 – Cataventos para geração elétrica – 12 kW DC • II Guerra Mundial (1941) – EUA – 1250 kW AC • 1955 – 1968 – Alemanha – 100 kW (ventos 8 m/s) – pás de material compósito (mais leves – menores esforços) • 2008 – Potência gerada no mundo – 121.188 MW 338,5 MW (Brasil)

3. Recurso Eólico • 2% da energia incidente do Sol é transformada em ventos • Ventos – aquecimento não uniforme da superfície – influenciados pelo relevo (topografia) e obstáculos – inclinação do eixo da Terra – distância do solo – velocidade e intensidade pode variar a curtas distâncias

4. Comportamento do vento

5. Energia extraída do vento Considerando o cilindro imaginário, através do qual o vento se movimenta, temos, que a potência disponível do vento é:

6. Energia extraída do vento • A potência disponível não pode ser totalmente aproveitada. • A fração da potência disponível transformada em energia elétrica é representada por cp • Como a redução da pressão ao passar pelas hélices é mínima e a densidade do ar permanece constante, a potência extraída do vento é

7. Energia extraída do vento • A massa de ar é dada por • E, a relação entre v1, v2 e v3 é: • Substituindo esses valores na equação da potência extraída e resolvendo a equação obtém-se um gráfico como esse:

8. Energia extraída do vento Esse gráfico relaciona cp com a razão v3/v1 O coeficiente de potência será máximo e igual a 0,59, quando v3/v1 for igual a 1/3.

9. Tipos de Aerogeradores • Rotor de eixo vertical

10. Tipos de Aerogeradores • Rotor de eixo vertical • Mais comuns e mais utilizados • Movidos por forças aerodinâmicas (forças de sustentação e forças de arraste) • Os rotores giram predominantemente pela ação de forças de sustentação • Os rotores são constituídos de uma pá e contra-peso, duas, três pás ou múltiplas pás.

11. Tipos de Aerogeradores

12. Tipos de Aerogeradores • Componentes de um aerogerador de eixo horizontal.

13. Processo de produção de energia elétrica a partir de ventos

15. Aplicação dos Sistemas Eólicos • 3 aplicações: • Sistemas isolados • Sistemas híbridos • Sistemas integrados à rede • Tamanhos dos aero geradores • Pequeno porte (< 10 kW) • Intermediário (entre 10 e 250 kW) • Grande porte ( entre 250 kW e 2 MW) – Fazendas eólicas

16. Sistemas isolados • Armazenamento de energia – baterias • As baterias necessitam de controladores de carga para evitar danos às baterias • Inversor – uso em equipamentos eletrodomésticos convencionais

17. Sistemas Híbridos • Apresentam outros tipos de geradores de energia • Necessário uso de controle de todas as fontes para otimização de entrega de energia.

18. Sistemas Interligados à Rede • Utilizam um grande número de aerogeradores e não necessitam de sistemas de armazenamento de energia • Toda a geração é entregue diretamente à rede elétrica

19. Sistemas Interligados à Rede • Arranjo otimizado para a disposição de aerogeradores em uma fazenda eólica

20. Energia Eólica no Brasil • 51 parques em operação • 18 parques em construção • 109 parques em projeto • Maioria dos parque eólicos no Brasil se localizam no litoral nordestino (ventos entre 8 e 9,5 m/s) • 20 parques projetados para o Rio Grande do Sul • 23 parques projetados para a Bahia • 23 parques projetados para o Ceará e • 30 parques projetados para o Rio Grande do Norte