Evolução Histórica

Historicamente não é clara a data da primeira aplicação nitidamente identificada como um sistema de conversão da energia eólica, apontando-se a máquina pneumática e órgão accionado pelo vento, por Heron de Alexandria há mais de 2000 anos, conforme se visualiza na Figura 10 (Drachmann, 1961).

Figura 10 - Órgão accionado por roda de vento de Heron, adaptado (Hassan et Hill, 1986) No entanto, a primeira referência de aplicação prática dos moinhos de vento teve a sua origem em Sistan no Irão no século VII (Hassan et Hill, 1986). Com o mesmo princípio fundamental de funcionamento, surgem no século VIII os moinhos de eixo vertical chineses para moagem e bombagem de água. Na Europa, aparecem os primeiros moinhos de vento no final do século XII, igualmente para a moagem e para a bombagem da água, com base em tecnologia diferente da aplicada no Oriente, caracterizando-se por máquinas de eixo horizontal e velas (pás de tecido), propriedades fundamentais e patentes até hoje. Foi este o método primário, usado para os sistemas de drenagem de largas áreas de terras “pôlders” na Holanda, desde o século XIII (Vadot, 1957).

Na segunda metade do século XIX aparece uma das mais populares máquinas, o moinho “americano” multipá (12 a 18), com diâmetros entre os 2 a 5 metros, usado em larga escala e que no nosso país é conhecido por “moinho-de-tirar-água”, que serviu para bombear água subterrânea para a actividade agrícola, quer para irrigação, quer para fornecimento de água (Perry, 1899).

Data do fim do século XIX (1888), a primeira tentativa de aplicação diferente da moagem e da bombagem, tendo-se produzido energia eléctrica a partir de um rotor accionado pelo vento, merecendo especial atenção uma turbina de 144 pás, 17 metros de diâmetro, suportada por uma torre com 18 metros de altura e com capacidade de 12 [kW] de potência, para carregar uma bateria de acumuladores, conhecida como turbina de C. Brush. Inventada em 1925, pelo engenheiro francês F. M. Darrieus, a turbina Darrieus, é igualmente designada por turbina eólica de Eixo vertical (VAWT’s Vertical Axis Wind Turbines). A turbina Darrieus (como em geral as turbinas eólicas de eixo vertical), não é sensível à direcção do vento, e por isso (ao contrário das turbinas de eixo horizontal) não necessita de um sistema de orientação.

As modernas turbinas eólicas de eixo horizontal tiveram o seu advento nas primeiras décadas do século XX associando-se ao desenvolvimento da aerodinâmica dos aviões, especialmente, das hélices para a sua propulsão. Assim, apareceram pequenas turbinas eólicas para carregamento de baterias e outros fins, que se assemelhavam já, às modernas turbinas eólicas de eixo horizontal e pequeno número de pás, e.g., Figura 11.

Figura 11- Turbina eólica 2 [kW], http://www.fao.org/docrep, (08/02/2010)

A primeira grande turbina eólica de eixo horizontal foi construída na Rússia em 1931, junto ao Mar Negro. Tinha um rotor de três pás, com um diâmetro de 30 metros e uma potência nominal de 100 [kW], e funcionou durante cerca de dois anos ligada à rede. Nos EUA, foi construída em 1941, a primeira turbina eólica com potência nominal superior a 1 [MW]: a chamada turbina de Smith-Putnam (Falcão, 2006). A maior turbina eólica até à década de 70 foi projectada e construída pelo engenheiro Palmer Putnam e pela M. Smith Co., dando origem, na década de 80, à Putnam-Smith Wind Turbine, com um rotor de 53,3 metros de diâmetro, duas pás com variação de passo em toda a envergadura, que accionava um gerador síncrono de 1,25 [MW], comparando-se com os modelos actuais. As primeiras turbinas eólicas comerciais, foram instaladas no início dos anos 80, tendo tipicamente entre 10 a 20 metros de diâmetro e potências de 50 a 100 [kW]. A maioria tem um design de três pás, no entanto é possível, e existem, turbinas com duas pás, sendo estas menos estáveis.

“O aumento da dimensão das turbinas é vantajoso do ponto de vista económico e ambiental. Em geral, para um determinado local, quanto maior for a potência unitária mais energia é produzida, e melhor aproveitadas são as infra

outro lado, a redução do número de rotores em movimento diminui o impacto visual”

2009).

A Figura 12 evidencia a relação, em média, instalada nos geradores eólicos.

Figura 12 - Relação entre o diâmetro típico do rotor e a potência nominal da turbina, adaptado

http://www.windpower.org/en

Em 1987, a potência instalada em sistemas de conver [MW] fornecidos por cerca de 15

entre 15 a 25 metros. No início dos anos 90, a capacidade ordem de 300 [kW] e actualmente (2010) já se situa

[MW] como se pode visualizar através d

Figura 13 - Evolução da dimensão ao longo do tempo,

Pode afirmar-se que a tecnologia dos sistemas de conversão de energia eólica atingiu já um estado de maturidade apreciável.

na nossa sociedade (Castro, 2009)

das turbinas é vantajoso do ponto de vista económico e ambiental. Em geral, para um determinado local, quanto maior for a potência unitária mais energia é produzida, e melhor aproveitadas são as infra-estruturas eléctricas e de const

outro lado, a redução do número de rotores em movimento diminui o impacto visual”

evidencia a relação, em média, obtida entre o diâmetro do rotor e a potência instalada nos geradores eólicos.

Relação entre o diâmetro típico do rotor e a potência nominal da turbina, adaptado

http://www.windpower.org/en acedido em 19/02/2010

a potência instalada em sistemas de conversão de energia eólica era de fornecidos por cerca de 15000 turbinas eólicas, a maior parte delas com diâmetros

No início dos anos 90, a capacidade standard das turbinas era da e actualmente (2010) já se situa, comercialmente,

r através da Figura 13.

Evolução da dimensão ao longo do tempo, http://www.ewea.org acedido em 05/01/2010 se que a tecnologia dos sistemas de conversão de energia eólica atingiu já um ado de maturidade apreciável. É hoje claramente visível a penetração d

(Castro, 2009).

das turbinas é vantajoso do ponto de vista económico e ambiental. Em geral, para um determinado local, quanto maior for a potência unitária mais energia é estruturas eléctricas e de construção civil. Por outro lado, a redução do número de rotores em movimento diminui o impacto visual” (Castro,

obtida entre o diâmetro do rotor e a potência

Relação entre o diâmetro típico do rotor e a potência nominal da turbina, adaptado são de energia eólica era de 1500 000 turbinas eólicas, a maior parte delas com diâmetros das turbinas era da na gama de 3 a 5

acedido em 05/01/2010 se que a tecnologia dos sistemas de conversão de energia eólica atingiu já um