Como funciona a Geração Eólica?

A geração elétrica funciona convertendo a energia cinética contida nas massas de ar em movimento (vento) em energia mecânica com uma turbina eólica, também denominadas aerogeradores. A energia mecânica da rotação da turbina aciona um gerador de energia elétrica por um eixo, sendo então convertida em eletricidade por meio de indução eletromagnética que gera a corrente alternada.

No uso em escala industrial e comercial de maior porte, o modelo de aerogerador mais popular é o de rotores de três pás sobre uma torre em forma de cata-vento. As peças principais usadas por estes aerogeradores, que em conjunto são considerados parte de parques eólicos, podem ser esquematizadas de maneira simplificada pela Figura 1. Apesar de rotores com duas pás serem mais eficientes, são mais instáveis e propensos a turbulências, trazendo risco a sua estrutura, o que não acontece nos rotores de três pás que, são muito mais estáveis.

Figura 1: Esquema de partes de Aerogeradores

Fonte: Reprodução Internet com Elaboração CBIE

As hélices, ou pás, são geralmente construídas de plástico ou fibra de vidro. O design das pás para rotação utiliza características semelhantes a asas de avião ou hélices de helicópteros, capturando a força/energia do vento e girando o rotor. Por sua vez, o rotor principal, através de um eixo e um sistema de frenagem, leva a energia cinética rotatória até uma caixa de engrenagem que tem a função de transformar as rotações que as pás transmitem ao eixo de baixa velocidade (dezenas de rotações por minuto), de modo que chegue ao eixo de alta velocidade as rotações que o gerador precisa para funcionar (mais de mil rotações por minuto). O anemômetro mede a intensidade e a velocidade do vento, enquanto a biruta (ou cata-vento) mede a direção do vento e é responsável por transmitir ao sistema de controle, permitindo que o aerogerador se mantenha bem orientado em relação ao vento.

Todo o equipamento funciona sobre uma torre fixa em uma fundação sólida, por onde passa uma linha de transmissão conectando o gerador ao transformador, que vai alterar a voltagem e enviar a energia para os sistemas de transmissão e distribuição de eletricidade.

Os aerogeradores podem ser instalados individualmente para pequena escala ou em conjunto, em parques eólicos, um espaço, terrestre ou marítimo, onde estão concentradas várias unidades, como visto nas fotos da Figura 2. Quanto mais distante da costa, maior é a capacidade de geração eólica no mar. A tecnologia disponível permite projetos em águas rasas, inferiores a 50 metros de profundidade. Para parques eólicos de maior potência e mais distante da costa, estão em fase final de desenvolvimento diversos projetos de aerogeradores flutuantes.

Figura 2: Parques Eólicos Terrestres e Marítimos (Offshore)

Os parques eólicos podem ser conectados a um sistema isolado. O mais comum hoje em dia são parques eólicos conectados a um sistema integrado de distribuição elétrica, como observado na Figura 3.

Figura 3: Infraestrutura desde Parques Eólicos para Rede de Distribuição Elétrica

Fonte: Wärtsilä e Petrobras

As grandes vantagens da geração termoelétrica são o fato de que não emitem gases de efeito estufa ou tóxicos, nem material particulado em suspensão ou lixo radiativo que poderiam contaminar terras e águas. Deste modo, os parques eólicos são considerados excelentes fontes de energia renovável, reduzindo a queima de combustíveis fósseis.

Em termos de flexibilidade, há um problema de sazonalidade e intermitência nos ventos. Alguns locais no mundo têm grande potencial de geração e outros, nem tanto. Há a questão de que as baterias de armazenamento da geração em períodos de maior geração não são grandes o suficiente para proporcionar segurança de abastecimento a consumidores de larga escala. Nas proximidades dos parques eólicos é detectada poluição sonora, devido ao ruído produzido. Alguns também consideram a poluição visual, além de grandes parques eólicos necessitarem de grandes áreas para gerarem muita energia elétrica.

Apesar de aerogeradores terem sido inventados ainda no século XIX, o setor elétrico utiliza usinas eólicas apenas recentemente, desde a década de 1980, com a adoção dos parques com turbinas eólicas em forma de cata-vento. Em 2010, a produção de energia eólica era responsável por mais de 2,5% da eletricidade consumida globalmente, com crescimento de mais de dois dígitos percentuais por ano. A preocupação com o meio ambiente crescente tem feito a energia eólica fazer parte da infraestrutura elétrica em mais de oitenta países. Em alguns países, como a Dinamarca, representa mais de um quarto da produção de energia. Os principais produtores de energia eólica do mundo são, em ordem: China, Estados Unidos e Alemanha.

Nos últimos anos, registra-se um crescimento dos parques eólicos, especialmente nas regiões Nordeste e Sul, aumentando a importância dessa fonte para o atendimento da demanda. Atualmente, as usinas eólicas estão integradas ao sistema de geração elétrica brasileira. Um dia, poderemos produzir toda a nossa eletricidade de uma maneira completamente eficiente e limpa por meio da Transição Energética. Até então, as usinas eólicas terão que conviver com fontes mais poluentes de geração.

(Fonte: CBIE)