Geração de energia elétrica Capítulo 5 Sistemas eólicos de geração de energia elétrica Lineu Belico dos Reis
O vento, movimento do ar na atmosfera terrestre, é principalmente gerado pelo maior aquecimento da superfície da Terra perto do Equador do que perto dos polos. Isso faz com que ventos das superfícies frias circulem dos polos para o Equador para substituir o ar quente que sobe nos trópicos e move-se pela atmosfera superior até os polos, fechando o ciclo. Com medidas de direção e intensidade, normalmente realizadas com anemômetros instalados a 10m do solo, obtêm-se estimativas do comportamento dos ventos por meio de tratamento estatístico. O resultado do processamento desses dados é representado por meio de mapas cartográficos com isolinhas de velocidade média, isolinhas de calmaria, isolinhas de velocidade máxima e isolinhas de fluxo de potência média ou potência média bruta (w/m2).
O conhecimento da velocidade média do vento é fundamental para a estimativa da energia gerada. Primeiro, porque os aerogeradores começam a gerar em uma determinada velocidade de vento de partida (cut-in) e param de gerar quando a velocidade ultrapassa determinado valor (cut-out), estabelecido por questões de segurança, sendo portanto importante registrar a frequência de duração das calmarias e ventos fortes. Isso também se faz necessário para o correto dimensionamento do sistema de armazenamento. No Brasil, o Atlas do Potencial Eólico constitui o único documento onde há um levantamento global do potencial eólico brasileiro. Em termos regionais, a Distribuição Estatística da Energia Eólica do nordeste, volume editado pela Chesf em 1989, apresenta uma boa consistência e utiliza dados mais confiáveis.
Sistema eólico autônomo Os principais componentes de um sistema eólico autônomo são: rotor, transmissão, controle, conversor e sistema de armazenamento. Essa é a configuração básica dos sistemas eólicos autônomos para produção de eletricidade. O aerogerador consta do rotor (e hélices), transmissão e do conversor de energia mecânica em elétrica, que é o gerador propriamente dito. O rotor é o componente destinado a captar a energia cinética dos ventos e convertê-la em energia mecânica no eixo. Pode-se ter um rotor de eixo horizontal (rotor hélice, rotor multipá, rotor holandês etc.) ou rotor de eixo vertical ( rotor Savonius, rotor Darrieus etc.). A transmissão é o mecanismo que transmite a energia mecânica do eixo do rotor ao eixo do conversor (gerador).
A transmissão mais eficiente e amplamente utilizada é a transmissão por engrenagens que tem como finalidade multiplicar a velocidade angular, com o intuito de melhor aproveitar as características do gerador. O conversor( gerador) é o componente que tem a finalidade de converter a energia mecânica do eixo em energia elétrica. Diversos tipos de geradores podem ser utilizados dependendo da aplicação: gerador de corrente contínua (CC) - o menos utilizado; gerador síncrono e gerador de indução. O sistema de controle é constituído por uma série de sensores (sensor de vento, rotação do rotor, carga da bateria etc.), que irá fornecer dados que permitirão o funcionamento harmônico e seguro de todo o sistema, com o melhor aproveitamento possível do vento.
O suporte estrutural é constituído, principalmente, pela torre e a gávea giratória. O sistema de armazenamento da energia é formado pelas baterias, cuja finalidade é armazenar energia nas horas em que a potência disponível for maior que a necessária, para ser utilizada quando a situação for inversa.
Impacto ambiental da utilização da energia eólica: Ruído; Colisão de pássaros; Impacto visual e aceitação pública; Limitação de uso do espaço ocupado.