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Quais as vantagens e desvantagens da energia eólica?



A energia eólica é uma das fontes alternativas de energia incentivadas por acordos ambientais, devido aos seus impactos menores ao meio ambiente. Mas será que vale a pena utilizar essa energia? Quais as vantagens e desvantagens da energia eólica?

Neste post, vamos detalhar os prós e contras dessa fonte de energia, explicar seu funcionamento e sua participação na matriz energética do Brasil.

Boa leitura!


Energia eólica

Primeiro, vamos explicar o que é energia eólica, como ela surgiu e como ela é produzida.

O que é?

A energia eólica é a força do movimento das massas de ar, ou seja, é a força do vento. Ela é convertida em energia elétrica na usina eólica, por meio de um sistema de turbinas que explicaremos daqui a pouco.

A energia eólica representa 11% de toda a energia produzida no Brasil e 6% da matriz energética mundial, segundo o Global Electricity Review 2022. Apesar do percentual pequeno, a utilização dessa fonte tem aumentado rapidamente em vários países desde 2010.

Origem

Segundo historiadores, a energia eólica já era aproveitada pela humanidade desde 3.000 A.C, nas velas das navegações para transporte marítimo e nos moinhos de vento, para moer grãos.

No entanto, a transformação da força dos ventos em eletricidade só começou no final do século XIX, na cidade de Cleveland, nos Estados Unidos. O desbravador foi Charles F. Bruch, que ergueu um cata-vento capaz de fornecer 12kW para carregamento de baterias.

Na década de 70, a energia eólica vivenciou um crescimento incentivado pela crise do petróleo e a alta dos preços do combustível. Vários governos e agências internacionais investiram na diversificação de fontes de energia a partir de então.

Como consequência, os modelos onshore e offshore de energia eólica se desenvolveram e as turbinas eólicas aumentaram em número e potência.

Como funciona?

A energia dos ventos é convertida em eletricidade nas usinas eólicas. O sistema é composto pelos seguintes equipamentos:

  • Torre: suportes de longa estatura que posicionam os geradores eólicos em uma altura suficiente para aproveitar os ventos.

  • Gerador eólico, turbina eólica ou aerogerador: gerador com hélices que capta a energia cinética dos ventos e a transforma em energia elétrica.

  • Transformador: equipamento que eleva a voltagem da energia elétrica produzida pelo aerogerador para evitar perdas e tornar a transmissão viável economicamente.

  • Inversor: transforma a corrente contínua das baterias em corrente alternada para utilização dos equipamentos (110 V ou 220 V) e também sincroniza, nos sistemas conectados de energia eólica (grid-Tie), a energia gerada com a energia da rede elétrica local.

  • Bateria: em sistemas off-grid, armazena a energia elétrica produzida para ser utilizada quando não houver ventania.

  • Controlador de carga: em sistemas off-grid, controla a carga das baterias para evitar sobrecargas ou descargas exageradas e aumentar a vida útil das baterias.

Para gerar eletricidade a partir da energia eólica, o aerogerador precisa estar fixado a uma altura de aproximadamente 50 metros, em um local com velocidade média anual de vento superior a 7 m/s.

Diante dessas condições, as pás ou hélices do aerogerador vão se mover conforme a velocidade do vento e girar o rotor - uma peça do aerogerador conhecida como “nariz” do equipamento, no centro das pás.

Dentro do aerogerador, será gerada energia cinética a partir do movimento do rotor. Essa energia será aumentada na caixa de engrenagens e transmitida ao gerador, onde será transformada em eletricidade.

Depois disso, a energia elétrica passa pelo transformador, que eleva sua tensão. Então, ela é encaminhada pela linha de transmissão para a subestação, que vai distribuir a energia para os consumidores.


Fonte: https://www.neoenergia.com/pt-br/te-interessa/meio-ambiente/PublishingImages/aerogerador/Info_Aerogerador_Neoenergia.jpg


Gerador eólico

Como mencionamos há pouco, o gerador eólico é o principal instrumento da usina eólica, responsável por transformar a energia cinética dos ventos em energia elétrica. Vamos entender melhor como ele funciona e quais os tipos de aerogerador.



Como funciona

Basicamente, o gerador eólico funciona da seguinte forma:

  1. O vento passa e gira as hélices e o rotor do aerogerador, produzindo energia cinétrica

  2. O rotor gira o eixo interno do equipamento e produz energia mecânica

  3. A energia mecânica passa pelo multiplicador, também chamado de caixa de engrenagens

  4. A energia mecânica vai para o gerador interno, onde é transformada em eletricidade

  5. A eletricidade passa pelo sistema de fiação situado no interior da torre e chega no transformador

  6. O transformador adapta a corrente elétrica e transporta a energia para a subestação

Tipos de aerogerador

Há dois tipos de aerogeradores: de eixo horizontal e eixo vertical. Confira as diferenças entre eles:

Aerogerador de eixo horizontal



Suas hélices estão posicionadas no eixo horizontal, lembrando um ventilador. Ele é o modelo mais eficiente e geralmente possui 3 pás. Seu tamanho é menor que o do aerogerador de eixo vertical.

Aerogerador de eixo vertical



Com hélices posicionadas no eixo vertical, esse modelo é maior e menos eficiente. No entanto, ele suporta uma quantidade maior de pás, sem dificuldade para balancear o sistema. Quanto maior o número de pás, maior a eficiência energética.

Tipos de energia eólica por local de instalação

O parque eólico pode ser instalado em regiões continentais (onshore) ou marítimas (offshore). Veja as características de cada tipo:

Costeira (onshore)

A energia eólica onshore é aquela que ocupa espaços de terra para instalar parques eólicos. A maioria das usinas eólicas do Brasil seguem esse modelo. Para instalar a usina nesse caso, é preciso realizar um estudo topográfico e orográfico para verificar se há uma circulação livre dos ventos.

Marítima (offshore)

Já a energia eólica offshore é aquela que instala o parque eólico no mar, sem ocupação de espaços de terra. Sobre o oceano, os ventos não encontram barreiras naturais e os impactos ambientais são minimizados.

Este modelo ainda não é utilizado no Brasil, mas a Shell Brasil deu início ao processo de licenciamento ambiental para instalar 6 parques offshore no território nacional.

Tipos de instalações em relação à rede de distribuição

Outra classificação pertinente à energia eólica é se o sistema de energia está conectado ou não à rede de distribuição elétrica tradicional. Vejamos os dois tipos de sistema:

Sistemas isolados (off-grid)

Os sistemas isolados (off-grid) são os parques eólicos não conectados à rede de distribuição regional. Geralmente, são usinas de pequeno porte, situadas em locais remotos, que não dispõem de outras fontes de energia, ou em lugares onde o custo para se conectar à rede elétrica é muito alto.

Sistemas conectados (grid-tie)

Já os sistemas conectados (grid-tie), como o próprio nome diz, são as usinas eólicas ligadas à rede de distribuição da cidade. Nesse caso, a energia elétrica da concessionária pode complementar ou substituir a eletricidade gerada pelo sistema eólico, em períodos com pouca incidência de ventos.

Vantagens da energia eólica

Depois deste panorama geral, é hora de comparar as vantagens e desvantagens da energia eólica. Nossa principal referência será o artigo da Universidade Federal do Tocantins, “Avaliação da energia eólica no Brasil utilizando a análise SWOT e PESTEL”.

Vamos aos pontos:

  • Energia limpa: não emite gases poluentes e por isso não colabora com o aquecimento global

  • Fonte renovável e sustentável: utiliza o vento, que é um recurso natural de rápida regeneração na natureza, para geração de energia elétrica.

  • Grande potencial energético no Brasil: uma pesquisa do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais mostrou que o potencial de geração energética eólica no Brasil é quatro vezes maior que a geração de energia total do país atualmente. As regiões com maior potencial são o norte e o nordeste.

  • Pouca necessidade de manutenção: as turbinas eólicas não precisam de manutenções muito frequentes, apenas de 6 em 6 meses.

  • Baixo custo a longo prazo: o custo médio de instalação de uma usina eólica, considerando a longa vida útil do sistema e os poucos gastos necessários com manutenção, é o segundo mais baixo da matriz energética no Brasil, perdendo apenas para o custo da hidrelétrica, segundo dados de 2015 da Associação Brasileira de Energia Eólica.

  • Tempo curto de construção: uma usina eólica leva somente 18 meses para ser construída, aproximadamente.

  • Compatibilidade com a agricultura: as usinas eólicas podem ser instaladas em áreas agrícolas sem nenhum problema, ocupando pouco espaço, diferentemente de outras fontes de energia (hidrelétricas e usinas nucleares) que utilizam espaços de terra exclusivamente para a produção de energia.

Desvantagens da energia eólica

  • Custo inicial alto: embora o custo médio de instalação da energia eólica seja competitivo com o mercado energético, o investimento inicial para a instalação de uma usina eólica é bem alto.

  • Dependência climática: a intermitência dos ventos impossibilita a continuidade ininterrupta da geração de energia eólica. Por isso, ela geralmente é complementada com outras fontes de energia.

  • Dependência estrangeira: o Brasil ainda depende de outros países tecnologicamente para adquirir partes da turbina eólicas e outras peças.

  • Eficiência energética: a eficiência energética da usina eólica é relativamente menor que a eficiência de uma usina hidrelétrica. Enquanto o rendimento da primeira gira em torno de 32%, o rendimento da segura é aproximadamente 65%.

  • Poluição sonora e visual: os aerogeradores podem emitir ruídos de até 50 dB. Assumindo a distância recomendada de 500 metros entre residências e geradores eólicos, o volume será de 35 dB, equivalente ao som de um sussurro, mas podem trazer desconforto para algumas pessoas. Além disso, as torres e os aerogeradores alteram a paisagem natural.

Impacto ambiental: as turbinas eólicas interferem no fluxo migratório das aves e causam a morte de alguns pássaros por colisão nas hélices.


Então, resumindo:


​VANTAGENS DA ENERGIA EÓLICA

DESVANTAGENS DA ENERGIA EÓLICA

É fonte de energia limpa e renovável

​Atrapalha o fluxo migratório das aves

Grande potencial energético no Brasil, principalmente no norte e nordeste

Depende da velocidade dos ventos para funcionar

Construção rápida de usina eólica

Gera poluição sonora e visual

Exige poucas manutenções, de baixo custo

O Brasil depende de tecnologias estrangeiras para instalar usinas eólicas

Tem baixo custo de operação a longo prazo

​Tem custo inicial de instalação elevado

Não inutiliza terras; é compatível com a agricultura

Possui eficiência energética menor que a hidrelétrica


Energia eólica no Brasil

Como citamos mais cedo, a energia eólica é responsável por 11% da matriz energética brasileira. Como as regiões de maior potencial energético eólico no Brasil são o norte e o nordeste, a maioria das usinas estão concentradas nesses locais.

De acordo com dados de 2022 do Ministério de Minas e Energia, há 828 parques eólicos em operação no Brasil, sendo que 725 parques estão no nordeste. Os estados que mais produziram energia eólica de 2021 para 2022 foram a Bahia, o Rio Grande do Norte, o Piauí e o Ceará.

Conclusão

Agora você já sabe quais as vantagens e desvantagens da energia eólica. Essa fonte de energia é limpa e renovável, com baixos custos de operação a longo prazo, mas requer um alto investimento inicial e traz impactos ambientais para a fauna e poluição sonora.

Outra fonte de energia limpa e renovável é a energia solar. Veja as vantagens e desvantagens da energia solar aqui.

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