ESTUDO SOBRE O POTENCIAL DE UTILIZAÇÃO DA ENERGIA EÓLICA PARA SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADOS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO JAGUARIBE

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1 ESTUDO SOBRE O POTENCIAL DE UTILIZAÇÃO DA ENERGIA EÓLICA PARA SISTEMAS DE IRRIGAÇÃO LOCALIZADOS NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO JAGUARIBE A. C. Praciano 1 ; R. A. de O. Leão 2 ; D. Albiero 3 ; L. de A. Monteiro 3 ; F. J. F. Canafistula 4 ; A. dos S. Teixeira 3 RESUMO: O trabalho apresentado trata dos valores de velocidade do vento favoráveis a geração de energia eólica nas proximidades dos rios perenizados da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe que pode ser convertida em energia elétrica a ser utilizada para o funcionamento de motobombas de irrigação. A metodologia utilizada foi a interface gráfica de programação de sistema de informação geográfica (SIG) através dos softwares ArcGis e ENVI e os mapas do Atlas de Potencial Eólico do Ceará, foram utilizados várias camadas como o mapa anual de velocidade do vento do Ceará, Bacia hidrográfica do Rio Jaguaribe, a hidrografia e os açudes da mesma, a partir do mapa do ceará foi criado um buffer da região que fica a 25 km da margem dos rios perenizados com sete classes de velocidade do vento. A pesquisa mostrou que 67% do território estudado dispõem de uma velocidade média de 4m/s principalmente no Médio e Alto Jaguaribe, porém o Baixo Jaguaribe é beneficiado por brisas terrestres e marítimas do litoral. Isso mostra a necessidade desenvolver turbinas eólicas apropriadas as condições de baixo vento para favorecer a agricultura de regiões distantes do litoral. PALAVRAS-CHAVE: SIG, irrigação, energia eólica STUDY ON THE POTENTIAL FOR USE OF WIND POWER FOR IRRIGATION SYSTEMS LOCATED IN HYDROGRAPHY RIVER BASIN JAGUARIBE ABSTRACT: This paper presented treats of values of wind speed favorable to generation of aeolian energy in the vicinity of the rivers perenizados Jaguaribe River Basin that can be converted into electrical energy to be used for the operation of irrigation pumps. The methodology used was the graphical programming system (GIS) through the ArcGIS and ENVI software and maps from the Atlas of Wind Power Potential of Ceará, were utilized several layers map annual wind speed of Ceará Basin Jaguaribe River watershed, hydrography and dams of the same from the map of Ceará created a "buffer" the region which is 25 km from the 1 Graduando em agronomia. UFC-CE. Universidade Federal do Ceará, DENA-CCA, Av. Mister Hull, Campus do Pici, Bloco 804, CEP: (85) alinecastro_praciano@hotmail.com 2 Doutor em Engenharia Agrícola. UFV-Mg 3 Professor Adjunto/ Departamento de Engenharia Agrícola. UFC-CE 4 Doutorando em Engenharia Agrícola. UFC-CE/ bolsista de apoio técnico a pesquisa do CNPq-1A 5 Professor Associado/ Departamento de Engenharia Agrícola. UFC-CE

2 river banks perenizados with seven classes of wind speed. The survey showed that 67% of the study area have an average speed of 4m / s mainly in Middle and High Jaguaribe, however the Lower Jaguaribe is benefited by terrestrial and maritime breezes from the littoral. This shows the need to develop appropriate wind turbines for low wind conditions to promote agriculture in regions distant from the littoral. KEYWORDS: GIS, irrigation, Wind energy INTRODUÇÃO De acordo com Carvalho (2003), a utilização do vendo como fonte de energia é utilizada há milênios, com o desenvolvimento da agricultura a humanidade sentiu necessidade de encontrar métodos de reduzir o esforço. A eletrificação rural pode propiciar o aumento da produção rural através da possibilidade de uso de pequenas motobombas para irrigação. Além disso, pode contribuir para a melhoria da qualidade de vida em comunidades isoladas. Por este motivo e devido ao fato das cargas rurais serem de pequena demanda é que os custos em linhas de distribuição para atender esses consumidores tornam esses investimentos muitas vezes economicamente inviáveis. Em geral, para pequenas vilas situadas a uma distancia superior a 3 km da rede de distribuição mais próxima, o uso de um aerogerador é mais viável economicamente que os investimentos em linhas de distribuição (DAHER, 1997). A transformação de energia eólica em elétrica é uma tecnologia que se tornou técnica e economicamente viável nos últimos 30 anos e a produção vem crescendo cerca de 20% ao ano. A energia eólica é uma fonte de energia limpa e disponível mundialmente e em lugares com velocidade de vento maiores que 5m/s (V 5m/s) (VOGT, 2010). O comportamento do vento é dinâmico e depende de fatores como os movimentos atmosféricos e efeitos topográficos como o relevo, rugosidade, o gradiente de velocidade do vento, brisas marítimas e terrestres, ventos anabáticos e catabáticos, influenciam localmente a circulação do ar em determinada região, esses efeitos favorecem o litoral, as montanhas e os vales (MOURA, 2007). O objetivo desse trabalho é apresentar o potencial da utilização da energia eólica para fornecer potência elétrica em sistemas de irrigação localizados na Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de eletrônica e mecânica do curso de agronomia da Universidade Federal do Ceará situado no Campus do Pici. A metodologia utilizada foi o SIG (Sistema de Informação Gráfica), para isso foram utilizados os softwares ArcGis Server produzido por ESRI (Environmental Systems Research Institute) e ENVI (Environment for visualizing images) sob a responsabilidade de SulSoft no Brasil e o mapa anual de potencial eólico do Atlas de Potencial Eólico (SEINFRA/GOVERNO/CE, 2001), as velocidades do vento foram medidas a 50m de altura, a partir de dados anemométricos regionais e modelos de relevo e rugosidade, o mapa está em escala: 1: O mapa anual de potencial eólico do Atlas de Potencial eólico do Ceará (SEINFRA/CE, 2001) foi georeferenciado utilizando o software ENVI e convertido n formato TIF, no mesmo

3 mapa foram geradas sete regiões de interesse que representariam classes de velocidade de vento, 3,5 a 4,5 m/s, 4,5 a 5,5 m/s, 5,5 a 6,0 m/s, 6,0 a 7,5 m/s, 7,5 a 8,5 m/s, 8,5 a 9,5 m/s e 9,5 a 10 m/s, cada classe foi representada por cores distintas. No software ArcGis foram criados várias camadas, a primeira camada é o do mapa do Ceará com as sete classes de velocidade do vento, o segundo é o do limite territorial da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe, o terceiro é a hidrografia da Bacia Hidrografia do Rio Jaguaribe obtida através de fotos de satélite, o quarto são os açudes da Bacia hidrográfica do rio Jaguaribe também obtidas a partir de fotos de satélite. A figura 1 mostra o mapa gerado com essas camadas. Utilizando a ferramenta Map álgebra foi feito o cruzamento de duas camadas, as camadas do limite territorial da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe e a camada do mapa do ceará com as sete classes de vento, para obter uma nova camada que é o território Bacia do Rio Jaguaribe com as sete classes de vento. Outro passo foi através da ferramenta de edição foram reduzido o número de açudes, foram selecionados apenas os açudes com bacias hidráulicas 300 há, também foram alterada a través da ferramenta de edição a camada da hidrografia da Bacia Hidrográfica do Rio Jaguaribe, foram excluídos os rios não perenes deixando somente os rios perenizados como pode ser visto na figura 2. Foi criado um buffer a partir da camada dos rios perenizados com distancia de 25 km das margens dos rios, esse buffer foi convertido em um raster que foi cruzado com a camada da Bacia hidrográfica do Rio Jaguaribe com classes de velocidade do vento como mostra a figura 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Para melhor avaliar os dados obtidos foi elaborado um gráfico com a quantidade disponível de cada classe de velocidade de vento. A pesquisa mostrou que 67% do território estudado não dispõem de ventos com velocidade suficiente para gerar energia eólica, pois 67% da área que fica localizada a 25 km das margens dos rios perenizados da Bacia do Rio Jaguaribe possuem uma velocidade média é menor que 5 m/s (V 5 m/s) que não permitindo a geração de energia com os aerogeradores disponíveis no mercado (VOGT, 2010). A figura 2 mostra que o Baixo Jaguaribe possui uma disponibilidade maior de velocidades mais altas, isso ocorre devido às brisas marítimas e terrestres oriundas do litoral, a proximidade do litoral favorece a produção de energia eólica (MOURA, 2007). O desenvolvimento de novas tecnologias de turbinas eólicas apropriadas para condições de baixo vento favorece a agricultura, aumentando a produtividade dos agricultores que poderiam usar a água dos rios bobeada por motobombas movidas por energia elétrica convertida da energia eólica para a irrigação. CONCLUSÃO Considerando os resultados obtidos conclui-se que 33% do território estudado possuem velocidades de vento capaz de gerar energia eólica para atender as necessidades dos agricultores da região, podendo utilizá-la para o bombeamento de água para irrigação.

4 Conclui-se também que a maior concentração de ventos com velocidade capaz de gerar energia eólica se encontra no Baixo Jaguaribe, região mais próxima do litoral. Conclui-se que existe necessidade de se desenvolver novas tecnologias de turbinas eólicas adequadas as condições de baixo vento para atender grande parte dos agricultores da região estudada, 67% não possui condições de ventos satisfatórias para a produção de energia eólica, pois a velocidade media dessa região é menor que 5 m/s. REFERÊNCIAS CARVALHO, P. Geração Eólica. Fortaleza, Impressa Universitária, UFC, p. DAHER, S. Um sistema baseado em gerador de indução para aproveitamento da energia eólica, p. dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) Universidade Federal do Ceará, UFC. MOURA, A. S. Avaliação de metodologia de projetos de fundações superficiais de aerogeradores assentes em areias de duna, p. Tese (Doutorado em Geotecnia) - Universidade de Brasília, UNB. SEINFRA. Atlas do Potencial Eólico do Estado do Ceará. SEINFRA/CE (Disponível em e acessado em 10/02/2012) VOGT, H. H. Análise estrutural de pás de gerador eólico de pequeno porte feita de fibra vegetal brasileira, p. Dissertação (Mestrado em Ciências Físicas Aplicadas) Universidade Estadual do Ceará, UECE. Figura 1- Mapa do Ceará com classes de vento, Bacia hidrográfica e hidrografia do Rio Jaguaribe. Figura 2 Cruzamento de camadas. Figura 3 Buffer convertido em raster da região a 25 km da margem dos rios perenizados.

5 Figura 4 - Representação das classes de velocidade de vento