Estudo de viabilidade para aplicação de energia eólica em residências populares
Feasibility study for application of wind energy in popular residences
DOI:10.34117/bjdv6n3-362
Recebimento dos originais: 10/02/2020 Aceitação para publicação: 24/03/2020
Samuel Silva Batista Cordeiro
Estudante de Engenharia Civil pela UniEVANGÉLICA Instituição: Unievangélica Centro Universitário
Endereço: Av. Universitária, Km 3,5 Cidade Universitária - Anápolis - GO, Brasil
E-mail: samuca_gyn@hotmail.com Maria Isadora Fernandes Braga
Estudante de Engenharia Civil pela UniEVANGÉLICA Instituição: Unievangélica Centro Universitário
Endereço: Av. Universitária, Km 3,5 Cidade Universitária - Anápolis - GO, Brasil
E-mail: mariaisadora.eae@gmail.com Rhogério Correia de Souza Araújo
Mestre em Ciências Ambientais pela UniEVANGÉLICA Instituição: Unievangélica Centro Universitário
Endereço: Av. Universitária, Km 3,5 Cidade Universitária - Anápolis - GO, Brasil
E-mail: rhogerioc@gmail.com RESUMO
O aumento pela demanda elétrica nos últimos anos é notado e a busca por alternativas menos nocivas ao meio ambiente fez-se necessária, sendo os recursos sustentáveis um importante fator na construção civil, uma vez que busca a interação saudável entre o ser humano e a natureza. O objetivo deste estudo é constatar a viabilidade da aplicação de energia eólica em residências populares e as variáveis que envolve o custo benefício do empreendimento, além de difundir a ideia por meio da disseminação de informações sobre este tipo de produção de energia elétrica. A metodologia usada para atingir o objetivo proposto trata-se do estudo bibliográfico em livros, revistas acadêmicas, artigos e dissertações. Pode-se constatar que o projeto eólico para residências é denominado como microgeração/minigeração e difere-se em alguns aspectos dos parques eólicos, dentre as principais diferenças destaca-se o modelo do aerogerador que são projetados de acordo com as especificações e melhor adequação ao meio urbano, a fim de proporcionarem eficiência e conforto acústico e visual. Por meio da pesquisa pode-se concluir que a implantação de formas de energia sustentável é possível, sendo regulamentada pela Resolução Normativa – REN nº 687/2015, que possibilita ao cidadão gerar a própria energia elétrica e condições para o sistema de compensação do sistema de micro e minigeração distribuída.
ABSTRACT
The increased in electric demands in the past years is remarkable and the source of alternatives that are less harmful to the environment becomes necessary, because all sustainable resources are an important factor in construction, since it seeks healthy interaction between the human being and nature. The goal of this study is to verify the viability of wind energy application in popular houses e the variables the involves the cost benefit of the building, and spread the idea through dissemination of information about this kind of electricity production. The methodology used to achieve this proposed goal is the bibliography study by book, academics magazines, article and dissertations. It can verify that the wind energy project for residences is called microgeneration/minigeneration and differs in some aspects of the wind energy parks, among the main differences is the model of wind turbine the are projected in agreement with the specifications and better adequations to the urban area, in order to provide efficiency and acoustic and visual comfort. Through the research it can be concluded that the implementation of forms of sustainable energy it's possible, being regulated by the Resolução Normativa – REN nº 687/2015, which make it possible for citizen to make their own electricity and conditions for the system of compensation of the system of micro and minigeneration distributed.
Key Words: Sustainability, Energy, Wind, Technology
1 INTRODUÇÃO
Diante da crescente demanda por energia elétrica nos últimos anos a busca por alternativas mais baratas e menos nocivas ao meio ambiente fez-se necessária. Dentre diferentes fatores analisados a sustentabilidade tornou-se um importante aspecto na escolha da matriz energética.
O setor elétrico mundial busca voltar-se para a diversificação das matrizes, diante da necessidade de estabelecer segurança energética e garantir a preservação ambiental através da utilização de recursos renováveis. No Brasil, país marcado pela utilização de energia das hidrelétricas, a crise hídrica representou nos últimos anos um risco para o abastecimento elétrico. Além da escassezdo recurso hídrico outro fator importante a ser considerado nesta fonte de energia é os impactos ambientais causados na implantação, uma vez que há alteração na fauna e flora, alagamentos de grandes áreas afetando com isso populações ribeirinhas e tribos indígenas e o aumento da matéria orgânica na água represada.
Em contrapartida as eólicas surgem como alternativa com menos impactos ambientais e corresponde a uma energia mais barata. Segundo dados apresentados pela Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL – o custo para geração da energia eólica apresenta redução de 14% para cada duplicação da capacidade instalada nos parques eólicos.
A energia eólica é considerada a energia proveniente da conversão da energia cinética de translação, contida nas massas de ar, em energia cinética de rotação. O movimento das pás é transferido para as turbinas eólicas, denominadas aerogeradores, e aproveitado para a geração de eletricidade. (ANEEL, 2003)
De acordo com os dados, nos últimos anos houve o aumento da geração e do consumo de energia da fonte eólica. Em 2017, de acordo com a Associação Brasileira de Energia Eólica – ABEEólica – o Brasil registrou o valor de 13 GWs de capacidade instalada de energia eólica, o que equivale ao aumento de 26,5% da geração em operação comercial no Sistema Interligado Nacional – SIN. Segundo a Câmara de Comercialização de Energia Elétrica – CCEE – foram contabilizadas, em 2017, 494 usinas eólicas em funcionamento comercial no país. Isto representa cerca de 7,4% na representatividade de energia eólica no Brasil.
Os parques eólicos estão divididos entre os estados do Rio Grande do Norte (RN), Bahia (BA), Ceará (CE), Rio Grande do Sul (RS), Piauí (PI), Pernambuco (PE), Santa Catarina (SC), Paraíba (PB), Maranhão (MA), Sergipe (SE), Rio de Janeiro (RJ), PR (Paraná). Segundo o Boletim anual de Geração de Energia Eólica a energia gerada pelas eólicas é responsável por abastecer mais de 10% do País nos meses chuvosos e mais de 60% do Nordeste, região quepossui o maior potencial no território nacional. (ABBEólica, 2018)
2 SISTEMA DE MICRO E MINIGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
A micro e minigeração distribuída possibilita ao cidadão brasileiro gerar a energia elétrica que irá consumir, por meio de fontes renováveis ou cogeração qualificada. Com a Resolução Normativa nº 482/2012 foram estabelecidas as condições gerais para o sistema de compensação de energia elétrica. Esse sistema consiste na geração de energia elétrica por fontes renováveis pelas unidades consumidoras e conectadas à rede.
A revisão da Resolução Normativa nº 482/2012 resultou na publicação da Resolução Normativa nº 687/2015 e objetivou reduzir o tempo de aprovação da Micro e minigeração, tornar as informações na fatura mais concisas e objetivas e compatibilizar o Sistema de Compensação de Energia Elétrica com as Condições de Fornecimento.
Para a classificação e diferenciação do sistema eólico de produção de energia entre Microgreadoes e Minigeradores pode-se considerar os seguintes aspectos: os Microgeradores possuem a potência instalada menor ou igual a 75 quilowatts, enquanto os minigeradores possuem a potência instalada superior a 75 quilowatts e menor ou igual a 5 megawatts. Todos os micro e minigeradores eólicos possuem um rotor, responsável por converter a energia mecânica dos ventos e transmitir para o gerador.
3 TIPOS DE GERADORES EÓLICOS
Os Micros e minigeradores podem ser divididos em aerogeradores de eixo horizontal ou de eixo vertical. Os rotores de eixo horizontal são os mais comumente usados no Brasil em parques
eólicos, montados na posição horizontal, possui mecanismos de ajustes que movem o rotor a fim de captar melhor a energia cinética do vento. A área de ocupação do solo é pequena, uma vez que, a torre eleva os componentes e altura pode ser determinada de acordo com as condições do vento e dos obstáculos próximos ao sistema. Os rotores de eixo horizontal não são adequados para ventos turbulentos, já que perde a eficiência em condições de ventos com muitas mudanças de direção. Também podem ser mais ruidosos sem o sistema de controle das pás.
Os rotores de eixo vertical podem ser divididos em: Rotor Savonius, Rotor Darrieus e Rotor H-Darrieus. Em geral, são rotores que não possuem mecanismos para acompanhamento da direção do vento. Devido à baixa complexidade do projeto são indicados para ambientes urbanos e possuem rendimento inferiores se comparados ao rotor de eixo horizontal. Em geral, são aplicados a projetos pequenos em meio urbano, por emitirem poucos ruídos e funcionarem com ventos turbulentos, característico em alturas baixas em decorrência dos obstáculos, como árvores, prédios entre outros. Em geral, a caixa de dispositivos de conversão de energia pode ser instalada na base da torre, facilitando as operações de manutenção.
De acordo com o Instituto Ideal, no guia eólico, ao realizar a escolha do mecanismo de geração de energia deve-se considerar a velocidade mínima de vento para o funcionamento adequado do sistema, a velocidade do vento para o alcance da potência nominal e a velocidade máxima de vento que ocasiona o desligamento do aerogerador.
3.1 COMPONENTES DOS MINIGERADORES EÓLICOS DE EIXO HORIZONTAL
Recomendado para produção em maiores escalas, compõe os principais parques eólicos do Brasil. Apresenta como característica maior eficiência entre os aerogerdores eólicos, contudo está característica ocorre apenas em condições de ventos constantes, sem muitas mudanças de direção. Apresenta a necessidade do sistema de controle de direção, que é responsável em posicionar o rotor na direção do vento mais adequada, sem este sistema torna-se mais ruidoso do que os demais aerogeradores.
Em geral, é composto pelo rotor, o nacele e a torre. O rotor é o elemento de fixação das pás. No nacele ficam o gerador elétrico, mancais,caixa multiplicadora de velocidades, sistemas de freios, mecanismo de giro de turbina,eixos esistemas de controle. A torre é responsável por elevar os componentes para obter o maior aproveitamento das massas de ar.
3.2 TIPOS DE MINIGERADORES EÓLICOS DE EIXO VERTICAL 3.1.2 ROTOR SAVONIUS
Concebida pelo arquiteto Sigurd Johannes Savonius, em 1929, a turbina do tipo Savonius é movida pela força de arrasto e considerado um dos mais simples modelos de rotores. É constituída por uma seção transversal em forma de S com duas meias-canas opostas apoiadas pelo eixo vertical, sendo uma pá com lado côncavo e a outra com lado convexo. O designer original passou por diferentes modificações buscando a melhor eficiência e aproveitamento da energia mecânica do vento.
Apesar da baixa potência, o modelo é considerado o mais barato e ideal para áreas urbanas, por ser muito silencioso e funcionar com ventos no estado turbulento ou em condições de pouco vento.
Figura 1. Modelo de rotor Savonius Fonte: http://institutoideal.org/guiaeolica/
3.2.2 ROTOR DARRIEUS
Criada pelo francês Georges Jean Marie Darrieus, em 1931, a turbina Darrieus em comparação a turbina Savonius apresenta maior potência. Pode apresentar diferentes modelos de pás e a escolha pode variar de acordo com o projeto.
No conceito da turbina Gorlov as pás têm uma torção de aproximadamente 60 graus, podendo utilizar baixas velocidades na geração de energia. Este modelo é mais silencioso que suas variantes e por conta de seu formato ele é mais resistente a altos ventos e tem menores vibrações. A única desvantagem seria a complexidade do projeto devido ao seu designer, elevando assim os custos de sua aplicação.
Figura 2. Modelo de rotor Darrieus Fonte: http://institutoideal.org/guiaeolica/
3.2.3 ROTOR H-DARRIEUS
Constitui-se de um modelo mais simplificado do modelo Darrieus, contudo mais eficiente. Possui pás retas e em posições paralelas, caracteriza-se por ser muito silencioso e não necessitar de aceleração inicial promovida por motores.
Figura 3.Modelo de rotor H-Darrieus Fonte: http://institutoideal.org/guiaeolica/
4 ETAPAS PARA VIABILIZAÇÃO DO PROJETO
Para a instalação de aerogeradores são necessários uma série de processos para a análiseda viabilidade de implantação do projeto. Para a central geradora, classificada como micro ou minigeradora distribuída incentivada, as etapas de solicitação de acesso e o parecer de acesso são
obrigação do acessante. A solicitação de acesso trata-se de um requerimento realizado pelo consumidor, sendo dispensada a apresentação do Certificado de Registro no momento da solicitação.
O envio dos dados à ANEEL para fins de Registro é responsabilidade da distribuidora. Na solicitação de acesso deve conter:
O projeto das instalações com o memorial descritivo, localização do aerogerador, além do arranjo físico e diagramas relativos aos estudos do veto na localidade.
Documentos e informações solicitados pela distribuidora.
Como o processo é analisado de acordo com a ordem cronológica a regularização das pendências deve ser solucionada no prazo estabelecido, caso contrário, o acessante perde o processo.
A segunda etapa, em resposta à solicitação de acesso, é o Parecer de acesso, documento emitido pela acessada, onde consta as condições do projeto, além dos requisitos técnicos para a conexão das instalações e os respectivos prazos. Deve conter:
Definição do ponto de conexão com apresentação das alternativas, acompanhadas dos respectivos custos globais.
Características do sistema de distribuição e conexão, apresentação dos requisitos técnicos e padrões de desempenho.
Relação de obras de responsabilidade do acessante.
Relação das obras de responsabilidade da distribuidora, com cronograma de implantação. Informações gerais relacionadas ao ponto de conexão.
Os modelos de contratos. As tarifas.
Informações sobre equipamentos que possam provocar danos no sistema.
Para minigeração de energia o prazo para encaminhamento do parecer de acesso é de quinze dias, enquanto que para a microgeração o prazo é de trinta dias. Em casos de obras de melhorias no sistema de distribuição os prazos são dobrados. As informações das unidades geradoras são enviadas à ANEEL, para registro, pela distribuidora.
4.1 SISTEMA DE MEDIÇÃO
O sistema de medição trata-se de dispositivos responsáveis por mensurar o consumo ou produção de energia elétrica. Neste caso, se a necessidade do cliente exigir os dois parâmetros, então a medição será bidirecional, isto é, a medição será feita por dois medidores unidirecionais,
Para o sistema de Micro e minigeração distribuída o sistema de medição se caracteriza como bidirecional. Para as conexões de microgeradores é responsabilidade da distribuidora instalar o sistema sem gerar nenhum custo ao acessante. Enquanto que para os casos de minigeração o consumidor é responsável por providenciar o pagamento de todos os custos gerados para a implementação do sistema.
4.2 CONTRATAÇÃO
Não é necessário a assinatura dos contratos de uso e conexão para os acessantes do sistema de compensação. Neste caso, é considerado a emissão do Relacionamento Operacional para a microgeração e o Acordo Operativo para os minigeradores. Em casos de melhorias na rede para conexão do sistema de micro/minigeração distribuída, deve-se ser assinado um contrato específico com o interessado, sendo dispensado as condições vinculadas ao atendimento, como os prazos de implementação da obra e pagamento da parte do consumidor.
5 ANÁLISE DA RELAÇÃO CUSTO/BENEFÍCIO
A ANEEL não disponibiliza financiamentos para este tipo de tecnologia, devendo assim a iniciativa ser do consumidor. Deste modo, o interessado deve buscar de acordo com a realidade sócio-economica fazer a análise do custo/beneficio de acordo com alguns fatores como: localização, tamanho da central geradora e da unidade consumidora, formas de pagamento projeto, a viabilidade e eficiência do sistema de acordo com a fonte e incidência dos impostos.
Dentre as vantagens visa-se a economia a longo prazo, uma vez que a conta pode estar sujeita apenas ao custo de disponibilidade, e ser possibilitada a troca de créditos. Além dos benefícios econômicos, pode-se citar a redução de impactos ambientais por se tratar de uma energia limpa e renovável.
Dentre as desvantagens pode-se citar o valor dos micros e minigeradores que são importados. Em 2016 foi inaugurada no Brasil, uma fábrica de aerogeradores, no Ceará. A empresa dinamarquesa Vestas volta-se para a prestação de serviços e produtos para a alta geração de energia elétrica, isto é, são estruturas para os parques eólicos, que não se aplicam a projetos residenciais.
REFERÊNCIAS
ABEEólica – ASS. OCIAÇÃ BRASILEIRA DE ENERGIA EÓLICA. BOLETIM ANUAL DE GERAÇÃO EÓLICA 2016.
ANEEL – AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA. CADERNOS TEMÁTICOS ANEEL: MICRO E MINIGERAÇÃO DISTRIBUÍDA, SISTEMA DE COMPENSAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA. 2016, 2º edição.
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