E Book Princípios da Energia Eólica

PRINCÍPIOS DA
ENERGIA EÓLICA
PROF. EDSON MEIRELLES

PRINCÍPIOS DA ENERGIA EÓLICA PAG. 02
SUMÁRIO
Introdução
Mensagem do Autor
Estudos Preliminares
Projeto & Construção
Conclusão
Currículo do Autor

Nos últimos anos, em função do aumento relacionado ao uso de combustíveis
fósseis e aos problemas pelo uso dessa fonte ao longo do século XX, as energias
renováveis apresentaram-se como alternativa à geração de energia elétrica.
No Brasil, onde a base energética é basicamente hídrica, observa-se um
esgotamento dessa fonte, sendo cada vez mais difícil encontrar locais para
realização de projetos dessa natureza, no entanto, observa-se que ainda há
potencial hidrelétrico a ser explorado.
Dentro dessa visão, a energia eólica apresenta potencial à geração de energia por
fonte renovável em substituição às fontes fósseis e com contínuo avanço
tecnológico, as turbinas eólicas tiveram grande evolução e hoje apresentam
preços acessíveis ao mercado.
INTRODUÇÃO

Segundo projeções de especialistas, o Brasil estará entre os cinco maiores
produtores de energia eólica do mundo até o ano 2020. Resultado de um conjunto
de incentivos governamentais e da abundância de regiões com ventos propícios
para esse fim. Recentemente, com os ganhos de escala e já sendo competitiva
frente às demais fontes de geração, a energia eólica desponta nos leilões
promovidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL, para venda de
energia no mercado regulado de energia elétrica.

MENSAGEM DO
PROFESSOR
Desejo-lhe aqui, as boas vindas ao Curso Princípios da Energia Eólica. Neste curso,
apresento-lhe as noções básicas para elaboração de um bom projeto de parque
eólico. Em seguida, os elementos que compõem um parque, com detalhes desse
material e a execução da montagem dos mesmos. Daremos aqui também, uma
primeira visão dos componentes básicos dos aerogeradores e como é realizada a
montagem de cada um deles. Você terá a oportunidade de conhecer os
equipamentos mais modernos e com tecnologia mais avançada do setor de forma
interativa e dentro de um planejamento que se adequará à sua disponibilidade de
tempo.

1.0 - Estudos Preliminares para Implantação de Parques Eólicos
No mundo inteiro, os Parques Eólicos surgem cada vez mais rápidos e com
tecnologias que evoluem a cada parque construído. O custo do empreendimento
não é pequeno, justificando assim, todo cuidado no seu planejamento, projeto e
construção.
Apresento aqui, os principais itens, cuidados e procedimentos utilizados na
elaboração de projetos de Parques Eólicos, bem como, na sua construção e ativação.
1.1 - Características do Vento
A energia eólica é gerada através da força do vento que é transformada em energia
mecânica através das pás dos aerogeradores, para em seguida, gerar eletricidade. O
vento influencia diretamente na quantidade e qualidade da energia gerada por um
parque eólico. Sendo assim, é essencial termos alguns dados a respeito do vento no
local onde se pretende instalar um parque eólico.

Existem algumas informações que podem dar um “sinal” a respeito de locais
propícios à geração de energia eólica. A pura e simples observação visual pode
oferecer algum prenúncio, por exemplo, locais que apresentam árvores inclinadas
são indícios de ventos fortes e constantes (fig. 01).
Fig. 01 – Árvores inclinadas, sinalizando
presença de ventos fortes e constantes.
Algumas outras informações mais detalhadas, a
exemplo da velocidade, direção e constância dos
ventos, podem ser adquiridas através de estações
meteorológicas já existentes na região ou em
aeroportos em funcionamento. Outra fonte mais
confiável e detalhada, é o Atlas Eólico,
normalmente elaborado por alguns estados; a
Bahia foi pioneira nesse tipo de estudo que tem
ajudado muito os empreendedores na escolha dos
locais propícios à instalação de parques eólicos.

O estudo detalhado do comportamento do vento ocorre durante dois anos e é
obrigatório para participação em leilões do governo. Tal estudo fundamentará todo
projeto do parque eólico, desde a escolha do tipo do aerogerador, sua altura,
potência, quantidade, total de energia a ser gerada, dimensionamento da
subestação, etc. Nesta fase, são instaladas na área destinada ao parque eólico, torres
anemométricas equipadas com instrumentos que medirão a velocidade do vento
(anemômetros), direção (birutas), temperatura, umidade do ar, pressão atmosférica
dentre outros. Os dados ficarão armazenados em equipamentos propícios e
enviados a uma central coletora, para análise e posterior utilização. Mais adiante, ao
estudarmos o vento, detalharemos tais equipamentos e a forma como é realizado
tais levantamentos.
Elenco como primordial, o conhecimento das características do vento, na
determinação de possíveis locais para instalação de parques eólicos e início dos
estudos de viabilidade técnica e financeira, assim como, o primeiro passo para a
elaboração do projeto e construção do empreendimento.

1.2 - Estudo Climatológico Local
O vento tem como característica, a irregularidade,
ou seja, ocorre variações em sua velocidade e
direção a todo momento, sendo que, essas
variantes tidas como sazonais e influenciadas pela
temperatura, pressão atmosférica, umidade do ar,
dentre outras constantes, concorrem diretamente
para a eficientização ou não de todo o sistema.
O estudo climatológico permite ter
antecipadamente, o conhecimento de momentos
de maior quantidade de geração de energia, assim
como, os de menor geração e consequentemente,
um planejamento eficaz evitando variações que
podem comprometer o sistema energético ao qual
está conectado.
Figura 02 – Torre anemométrica
com seus diversos sensores

1.3 - Relevo Topográfico
Normalmente, os parques eólicos são instalados
em regiões montanhosas ou litorâneas. Mais
adiante estudaremos os tipos de vento e
constataremos que, os ventos lineares são os
melhores quando se trata de geração de energia
eólica. Esses ventos têm como principal
característica a uniformidade, ou seja, são ventos
que não sofreram nenhum impacto ou desvios
ocasionados por barreiras físicas naturais ou
artificiais. O conhecimento do relevo local pode
antecipar e solucionar este problema, ajudando na
elaboração do projeto, posicionando os
aerogeradores em locais e altitudes onde seja
minimizado tal efeito.Figura 03 – Terreno Simples (A), e
terreno Complexo (B).

A caracterização correta da área do projeto determina a área de abrangência da
torre de medição, e consequentemente, o seu número. A análise do terreno, no
entanto, não pode ser simplesmente visual. Uma boa estimativa para classificação
do terreno é obtido por meio da relação existente entre a altura e o comprimento
de um morro, por exemplo. A análise indica que se a relação (H/L) entre altura (H) e
o comprimento (L) for menor ou igual a 0,02, o terreno pode ser caracterizado
como simples e maior que 0,02, é classificado como complexo. (FROST, 1979) (Fig.
03).
1.4 - Acessibilidade
Item de grande importância a ser observado num site. A proximidade de rodovias e
centros urbanos, assim como seu estado de conservação, leva a maior facilidade
no transporte de equipamentos e trabalhadores, redução no tempo de execução
da obra e consequente redução nos custos.

1.5 - Rede de Conexão
Com raras exceções, praticamente todo parque eólico é conectado à rede do
Sistema Interligado Nacional. Normalmente já existe uma linha de transmissão a
qual a nova linha do parque a ser construído, se conectará.
A distância entre o parque e a conexão com a rede existente, tem causado grandes
problemas para usinas eólicas em construção. A legislação dos leilões do governo
realizados até 2015, dizia que era de responsabilidade do governo a realização da
interligação dos sistemas, fato este que não se concretizou, pois, o governo não
construiu algumas linhas de transmissão e parques eólicos foram concluídos e não
puderam entrar em operação, causando grande prejuízo para o estado, pois, o
mesmo, segundo o contrato, deveria pagar pela energia, mesmo que não tivesse
sido entregue. A partir de 2016 a legislação muda e transfere a responsabilidade da
interligação das redes para a contratada, elevando os custos e dificultando a
implantação de alguns projetos.
Atualmente, a observação desse item tem sido responsável pela divisão entre
projetos viáveis e inviáveis (fig. 04).

1.6 – Outros
Devemos também analisar fotos aéreas e
imagens de satélites observando os seguintes
itens:
� Há obstáculos na forma de prédios baixos
ao longo do acesso?
� A área é plana?
� Há lagos ao longo da área?
Fig. 04 – Interligação entre linhas de transmissão de energia.
Figura 05 – Imagem aérea de um site
em estudo.

2.0 - Projeto e Construção de Parques Eólicos
Após os estudos iniciais visando ter certeza da viabilidade técnica e financeira do
empreendimento, as atenções se voltam para informações que servirão como base
norteadora do projeto e elaboração do mesmo.
2.1 - Acessibilidade e Logística
É o primeiro passo de um bom projeto eólico. O acesso ao parque deverá ser
através de boas estradas e pelo caminho mais curto.
Os equipamentos são de alto valor; o peso pode alcançar 100 toneladas e
comprimento de até 60 metros, exigindo cuidados especiais no transporte, motivo
pelo qual seja realizado por empresas especializadas.

As vias de acesso deverão ser largas, sem buracos e com minimização de ângulos
nas curvas.
Transitarão por essas estradas, máquinas pesadas como tratores, guinchos,
carretas, ônibus, além de veículos mais leves que transportarão pequenos
equipamentos e pessoal técnico especializado.
Fig. 06 – Veículos transportando equipamentos eólicos.

Após ser estabelecido o acesso principal ao parque, serão abertos os caminhos
secundários dentro do mesmo e executada a drenagem de águas pluviais, de
acordo com a localização dos aerogeradores previamente estudada e definida
tecnicamente de acordo o layout do parque eólico.
Fig. 07 – Imagens de uma via de acesso, antes, durante e depois da pavimentação.

2.2 - Meio Ambiente
Toda e qualquer obra de construção ocasiona impactos ao meio ambiente. No caso
específico de parques eólicos, podemos dividi-los em duas etapas, a de construção
e a de operação. Um bom projeto deverá prever tais impactos em todas elas.
2.2.1 - A Fauna e a Flora
Como normalmente os parques eólicos são construídos em locais mais remotos,
torna-se corriqueiro o surgimento de animais em estradas e nas próprias
instalações. Esses animais, por vezes acabam sendo capturados por apresentarem
deficiências físicas, fragilidade por falta de alimentação ou avarias físicas por
acidente, e encaminhados a órgãos competentes (IBAMA). De relevante
importância também é o número de acidentes ocorridos com aves que se chocam
com as pás eólicas. Tais fatos têm chamado à atenção de ambientalistas e soluções
têm sido implementadas no sentido de minimizar sua ocorrência.

Algumas empresas proprietárias de parques eólicos têm usado como prática
corriqueira, a implantação de viveiro com plantas nativas, o incluído já na
elaboração do projeto, visando assim, minimizar os impactos provocados pela
construção e operação do parque.
Fig. 08 – Viveiro de plantas nativas
Fig. 09 – Pássaros em meio à torre eólica

2.2.2 - A Água
De posse da informação de que grande parte dos parques eólicos são construídos
em regiões inóspitas e áridas, o estudo hidrológico do local é imprescindível,
quando se trata de projetos nessa área. A pavimentação das estradas demanda
grande quantidade de água, e um volume ainda maior, na concretagem das
fundações das torres que necessitam de aproximadamente 120.000 litros de água
por torre, na fase de cura do concreto. Alguns projetos, após realização de estudos,
optam pela perfuração de poços artesianos para suprir suas necessidades, fato
que pode também ocasionar danos ambientais, pois, está retirando água do lençol
freático e poderá afetar pequenos produtores locais e até mesmo nascentes de
rios. Os levantamentos feitos objetivando a elaboração de um bom projeto, irá
determinar a melhor opção, seja ela através de abertura de poços, captação de
águas em açudes e rios ou até mesmo, a construção de redes adutoras.

2.2.3 - O Ruído
Os ruídos emitidos por um aerogerador têm sua origem no escoamento de ar em
torno das pás ou são causados pela interação dos componentes mecânicos.
Os sons de origem mecânica são geralmente emitidos pelos seguintes
componentes: caixa de engrenagem, gerador, sistema de posicionamento,
ventiladores de arrefecimento e equipamentos auxiliares tais como sistemas
hidráulicos. Os ruídos emitidos pelos componentes do aerogerador podem ser
transmitidos diretamente pelo ar ou através da estrutura do equipamento, como
rotor, cubo e torre que funcionam como uma caixa de som, captando o som
emitido pelo componente dentro da nacele e transmitindo-o diretamente para o ar
com intensidade superior à percebida pela emissão direta do componente. Dentre
os componentes mecânicos, a caixa de engrenagens é normalmente a principal
responsável pela emissão de ruídos.
Ao se projetar um parque eólico, deve-se sempre considerar o fator ruído e locar as
turbinas com distância mínima com relação às casas existentes, de 6 a 10 vezes a
medida do diâmetro do rotor.

2.2.4 – Sombras e Reflexos
A depender da posição onde estiver instalado um aerogerador, bem como de
algumas construções, pode ocorrer em determinados períodos do dia e do ano, o
fenômeno de sombras e reflexos que podem incomodar aos vizinhos se as
turbinas estiverem situadas de maneira inapropriada com relação às construções
vizinhas.
Com relação ao reflexo, as pás fabricadas atualmente, são pintadas com tinta
antirreflexo, o que praticamente elimina este problema.
Quanto às sombras, elas são criadas a partir da rotação do rotor do aerogerador e
este é um efeito que deve ser observado na elaboração de um projeto, pois, as
mesmas podem criar um efeito estreboscópico ao projetar-se sobre uma janela.
Tal fato pode constituir uma dasagradável surpresa se o risco não foi considerado
antecipadamente à montagem dos aerogeradores.
Ao projetar um parque eólico, devemos evitar que os aerogeradores sejam
instalados próximos a residências, buscando eliminar um problema que poderá
não ter solução no futuro. De qualquer forma, devido a normas de emissão
máxima de ruído, a distância mínima à casa mais próxima é de 6 a 10 diâmetros de
rotor.

2.2.5 – O Efeito Esteira
Outro aspecto a se considerar em um
projeto, é o efeito de esteira. Uma vez
que uma turbina eólica produz energia
mecânica a partir da energia do vento
incidente, o vento que “sai” da turbina
tem um conteúdo energético muito
inferior ao do vento que “entrou” na
turbina.
O efeito esteira pode ser definido como a
alteração produzida no vento ao passar
pelo rotor do aerogerador. Depois de
passar pelo rotor, a velocidade do vento
(v) diminui até um terço da velocidade
inicial e se forma uma esteira de vento
turbulento, o diâmetro dessa esteira
aumenta

2.2.6 - Os Diversos Materiais Utilizados na Construção de um Parque Eólico
Na fase inicial de elaboração de um projeto de parque eólico, é muito importante
saber quais materiais serão utilizados em sua construção, bem como sua
disponibilização no local da obra e prováveis impactos ambientais causados pela
sua extração.
� A Água – Como já foi dito, a água na construção de um parque eólico, é utilizada
na pavimentação e conservação de estradas, bem como, na construção das
fundações dos aerogeradores. A demanda por este produto é muito grande, e
como, normalmente nos locais onde são implantados os parques, ela é escassa,
cria-se um problema muito difícil de ser resolvido, havendo casos de intervenção
judicial no sentido de viabilizar a execução da obra, assim como, a utilização da
água para outras finalidades.

� O Gelo – A concretagem da fundação de uma torre eólica exige conhecimento e
técnica a fim de não haver problemas posteriores de rachaduras, infiltrações e
outros que podem comprometer a sustentação da torre. O concreto tem que ser
usinado e aplicado em baixa temperatura, de forma contínua e sem intervalos,
visando a não ocorrência de rachaduras do mesmo, durante o processo de “cura”.
Dessa forma, o gelo entra na composição do concreto, com o objetivo de torná-lo
mais homogêneo e impedir que haja rachaduras. Nem sempre o este produto se
encontra disponível no local do parque, há relatos de empresas fabricantes de gelo
que se deslocam por todo o país acompanhando a execução das obras. É também
importante que o projetista possua estas informações, pois, deve-se evitar
imprevistos visando o máximo de economia na execução da obra.
� O Concreto – A composição do concreto é feita basicamente de areia, brita, cimento,
água e alguns aditivos químicos. A areia e a brita, normalmente são extraídos de locais
próximos ao parque, o que pode vir a trazer problemas com o meio ambiente. O
cimento é transportado á granel para a usina, onde é dosado, misturado e transferido
para os caminhões transportadores, que levarão o concreto diretamente ao local de
instalação da fundação.

� A Ferragem – Esta pode ser disponibilizada de duas formas: vergalhões inteiros,
que serão cortados, moldados e montados na obra, e podem também ser do tipo “pré
fabricada”, onde os vergalhões são disponibilizados já na medida exata, com encaixes
e amarrações que permitem maior agilidade e segurança nesta fase da obra
2.3 - Regulamentações Burocráticas
Ao se pensar em construir um parque eólico, obrigatoriamente, tem-se que estar
preparado para atender às solicitações feitas pelos diversos órgãos públicos. Algumas
específicas para o caso de participações em leilões do governo.
2.3.1 - Arrendamento ou Aquisição de Terras
Muito provavelmente, no local onde se destina a instalação de um parque eólico,
existe um proprietário antes de sua implantação, que, ainda na fase de levantamento
de dados, visando a viabilização do projeto, foi contatado e negociado o
arrendamento ou compra de sua terra.

No caso de arrendamento, é assinado um contrato entre as partes, onde a
empresa se compromete a indenizar o proprietário pelas obras realizadas, bem
como, efetivar pagamentos mensais proporcionais à quantidade de energia gerada
por cada torre eólica instalada em suas terras. È comum encontrarmos problemas
de desentendimentos nesse ponto, principalmente no que diz respeito à circulação
de pessoas e veículos na área do parque, captação de água, extração de brita e
areia e principalmente, “grilagem” de terras que, por terem pouco valor antes do
arrendamento, acaba sendo foco de pessoas mal intencionadas e inescrupulosas.
A outra opção seria a aquisição da terra. Algumas empresas proprietárias de
parques eólicos são também donas das terras onde o mesmo está instalado,
ficando esta, desobrigada de efetuar pagamentos a terceiros ou liberar o transito
dentro do parque.
No caso de leilões de energia do governo, se faz necessário a apresentação de
escritura da terra ou contrato firmado com proprietário da mesma.

2.3.2 - Licenças Ambientais
Partindo do pré suposto de que toda e qualquer obra construtiva ocasiona danos ao
meio ambiente, um parque eólico necessita, antes de iniciar a execução dos projetos,
ter suas licenças ambientais expedidas pelos órgãos competentes. O problema
decorre da própria legislação brasileira que não determina claramente se a
competência é do estado, da união ou do município, criando um impasse que pode
levar até ao embargo das obras. De fato, os três níveis de governo estão habilitados a
emitir a licença ambiental. A base vem da Constituição Federal, no seu artigo 23.
Pode ser necessário que se tenham as três licenças e que a autorização-licença de
apenas uma esfera, mesmo que seja federal, não seja suficiente para aprovar o
empreendimento como um todo. Nesse sentido, são adotados critérios para
identificar qual a competência ideal para o licenciamento. Os critérios analisam:
1) A abrangência do impacto, se ele é regional, estadual ou local;
2) A titularidade-domínio do bem, se é uma UC (unidade de conservação);
3) A localização da atividade, se em terra indígena, mar territorial, APP (área de
preservação permanente), zona costeira etc;
4) O tipo de empreendimento e atividade

2.3.3 - Autorizações de Passagens
Ao se pensar em abertura de vias de acesso e construção de linhas de transmissão, se
torna obrigatório ter a autorização de passagem assinada pelos respectivos
proprietários das terras, correndo-se o risco de, posteriormente, ter que responder
judicialmente pelo erro e até mesmo sofrer o embargo da obra. Tal documento deve
conter todos os dados da empresa e do proprietário, assim como, fazer clara e
evidente referência ao local a que se destina a “passagem”, sem deixar nenhuma
margem de dúvidas. É seguro e recomendável que haja descrição de pontos
geográficos coletados por empresa idônea e independente, e essencial que seja
reconhecido firma de ambas as partes e registrado em cartório.
2.4 - O Projeto
Após o levantamento de todas as informações, os esforços se voltam para a elaboração
do projeto. Nele estarão locados os aerogeradores, as subestações, as linhas de
distribuição e transmissão, as vias de acesso, possíveis moradores e outras
informações que orientarão toda a execução da obra.

Projeto base de um parque eólico

MELHORARÉ
MUDAR;SER
PERFEITOÉ
MUDAR SEMPRE
Winston Churchill
Prof.EdsonMeirelles
Maiode2018
OBRIGADO!

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