Energia Eólica

A Energia Eólica é obtida a partir do vento através dos aerogeradores que transformam a energia cinética das massas de ar em movimento, em energia elétrica. A energia eólica é uma energia intermitente, ou seja, depende de uma variável que é o vento e esse por sua vez depende de condições meteorológicas de cada local ou região. Devido a esta característica, a energia eólica será sempre complementar ao sistema elétrico na qual estará interligada ou conectada. Ao preço de R$ 6 milhões/MW instalado, é o segmento da indústria de energia que mais cresceu no Brasil nos últimos anos acompanhando os números dos mercados mundiais de energia renovável.

Parque eólico brasileiro (Crédito: O Autor)

 Os ventos e a energia eólica

Dependente do vento, a energia eólica tem origem nas primeiras manifestações humanas de aproveitamento energético para facilitar suas tarefas no planeta, como moagem de grãos ou deslocamento na superfície da água. Fonte inesgotável de energia, os ventos apresentam diferentes condições de velocidade nos locais onde se apresenta e ainda varia de intensidade verticalmente, obedecendo a Lei de Deslocamento de Fluidos de Bernoulli (Hidrodinâmica, 1738) e as condições de escoamento conforme sua massa volumétrica, a rugosidade da superfície e suas propriedades reológicas.

Na verdade os ventos tem sua origem no aquecimento desigual da atmosfera pelo sol, o que ocasiona o deslocamento das massas gasosas de regiões mais quentes (linha do equador) para regiões mais frias (os polos) e vice versa. Como a velocidade angular (w) na superfície da Terra chega a 1600 km/h pelo fenômeno da rotação, foram observados por Coriolis (1792-1843) fenômenos de deslocamentos atmosféricos permanentes que são fundamentais para o entendimento e aprofundamento no estudo da energia eólica.

 Diferentes terrenos para a energia eólica

As condições para um bom projeto de energia eólica começam no conhecimento do local do empreendimento. Primeiramente devemos realizar uma campanha de medição da velocidade do vento, instalando estrategicamente torres com equipamentos de medição da qualidade dos ventos (anemômetros) e medidores de direção dos ventos (biruta ou Wind Vane) em diferentes alturas a fim de se determinar a equação matemática da variação de velocidade do vento em função da altura e a partir daí realizarmos as estatísticas e o histórico das medições. Esse processo leva em média dois anos para ser concluído e seus custos são menores de 1% dos investimentos, mas constituem a base de dados do sítio eólico.

Rosa dos ventos

A chamada Rosa dos Ventos em energia eólica é a representação gráfica das velocidades dos ventos e de sua frequência de ocorrência em um determinado período. De posse dessas informações é possível estimar o total da energia elétrica que poderá ser gerada (MWh) por um aerogerador instalado nesse local ou uma dezena deles em todo o terreno da fazenda eólica. Sabendo do valor do MWh e dos investimentos (R$), vamos ao próximo passo.

O estudo de viabilidade de um parque eólico

É preciso fazer um esforço muito grande para se encontrar um bom local para a instalação da Usina Eólica, onde a logística de transporte de material e estruturas gigantescas seja favorecida e os custos com a rede elétrica de escoamento da energia gerada não sejam muito altos, obtendo valores favoráveis de energia em função dos investimentos realizados (R$/MWh).

O projeto de um parque eólico será viável se conseguirmos produzir energia elétrica a um preço competitivo. Normalmente quando temos um produto para vender, agregamos a ele os custos e os lucros até chegarmos ao preço que será pago pelo cliente (consumidor). No caso da energia eólica isto é feito ao contrário: temos um preço final para o valor da energia produzida (R$/MWh – nos leilões de energia da ANEEL) e este valor deverá ser suficiente para cobrir nossos custos e dar lucratividade ao nosso negócio. Quem fizer a melhor oferta, leva a concessão. O preço médio dos leilões são de R$ 164,9/MWh (agosto/2015) e segundo a ABEEÓLICA que os próximos leilões deverão estar em torno de R$ 210/MWh.

 Para quem podemos vender a energia eólica

Dependendo da modalidade de geração, podemos vender a energia eólica para consumidores livres, para o Sistema Interligado ou para a Distribuidora a qual está conectada o parque eólico. Para isto precisamos de um PPA (Power Purchase Agreement), um contrato de longo prazo que garanta o pagamento dos financiadores do projeto através da venda de energia.

Financiadores do Setor Eólico

Aqui no Brasil quem financia o Setor Eólico é o BNDES, com taxas anuais de 6,5% (TJLP) e participações de no máximo 70%. Em 2014 foram financiados R$ 6,6 bilhões e em 2015 foram previstos R$ 7,6 bilhões. O FEN – Fundo de Energia do Nordeste deverá disponibilizar R$ 2,5 bilhões geridos pela CHESF através de SPE’s. Tem-se utilizado também debêntures de longo prazo para projetos de infraestrutura como os de energia renovável, chamados “Títulos Verdes”.

Fator de capacidade da geração eólica

Fator de capacidade indica qual o percentual de tempo que um parque eólico gera energia em um determinado período, normalmente em um ano. A média mundial está em torno dos 20% o que significa que em 80% do tempo os aerogeradores estão parados ou em manutenção. No Brasil o fator de capacidade médio em 2014 foi de 38,4% praticamente o dobro da média mundial sendo detentor dos melhores ventos do globo pelas características de serem constantes, unidirecionais e sem rajadas, apresenta fator de capacidade superiores a 50% em determinados meses e de até 80% em picos diários.

 Os melhores lugares para os parques eólicos

O melhor lugar para instalar um parque eólico é no oceano (offshore). Ali não existe restrição de espaço, baixo impacto ambiental, os ruídos e impactos visuais ficam distantes da costa, e longe das críticas. Porém, não podem interferir na pesca nem nas rotas de navios. É a tendência mundial, pois os melhores sítios no continente (onshore) se esgotaram e o mar era a única opção. Utilizando as mesmas tecnologias de perfuração de petróleo, as torres são fixadas na superfície rochosa do oceano. Os custos são superiores aos custos da energia produzida em terra, mas pela baixa rugosidade do oceano, e ventos de melhor qualidade, os aerogeradores podem ser maiores e mais potentes.

No Brasil, o filé está no Nordeste e no Sul do país com mais de 280 parques eólicos (em 2014) distribuídos em 11 estados, mais de 100 mil empregos e 12 milhões de residências abastecidas com a energia eólica. A perspectiva atingir a uma potência instalada de 10 GW no final de 2015.

Desafios tecnológicos da energia eólica

Os aerogeradores que o Brasil importa passam por uma tropicalização para se adaptarem aos ventos nacionais, empregando materiais mais leves e resistentes nas pás e utilização de sistemas de controle e monitoramento mais modernos, como detectar a velocidade do vento antes que ele chegue ao aerogerador através de uma sonda a laser. A busca é por mais eficiência para as condições de vento nos novos sites em construção e em outorga (futuro).

O potencial brasileiro de energia eólica é de 500GW (DEWI, 2015), portanto temos um longo caminho a percorrer. Essa é uma indústria de transformação social e ambiental. Evitou-se em 2014 a emissão de 6 Milhões de toneladas de CO₂, equivalente á emissão anual de cerca de três milhões de automóveis.

Existem mais de 300 empresas atuando em toda a cadeia da energia eólica no Brasil. Dos fabricantes nacionais, a Tractebel e a WEG estão desenvolvendo um aerogerador nacional de 3,3 MW. A etapa anterior do projeto já conseguiu nacionalizar 90% de um aerogerador de 2,1 MW.

Gargalos brasileiros da energia eólica

Nem tudo são flores nesse segmento. Na expansão da geração, a cadeia produtiva esbarra em materiais (aço), componentes diversos (flanges, rolamentos, carcaça do cubo) e mão de obra especializada. Os custos de logística constituem outra preocupação do setor, além das dificuldades de credenciamento junto ao BNDES e licenças ambientais atrasadas. Sem falar no quadro de instabilidade política e fiscal brasileira que afastou os investidores externos.

Entrada da torre do aerogerador com o técnico de manutenção.         (Crédito: O Autor)

Algumas soluções estão sendo traçadas como arranjos produtivos locais, aumento da nacionalização de componentes e a entrada de novas empresas fornecedoras de equipamentos e materiais como torres de concreto, tecido de fibras para as pás, geradores elétricos, sistemas de controle, sensores, etc.

Brasil no TOP 10 em energia eólica

Com a instalação, em 2014, de 2,5 GW de energia eólica no Sistema Interligado Nacional (SIN) o Brasil se tornou o 10º país do mundo em capacidade instalada de energia eólica e o 4º que mais acrescentou potência no ano. Esperamos que esses bons ventos continuem a mover a energia eólica no Brasil.

Referências

1. Hydrodynamics, de H. Lamb;
2. Cenários Energia Eólica – Anuário 2015/2016 – Editora Brasil Energia;
3. WALKER, J. O grande circo da Física. Lisboa: Gradiva, 1990;
4. BIG – Banco de Informações de Geração – ANEEL, 2015.