UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE ANGICOS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ERHOS SANDERS MACÊDO MEDEIROS
IMPLANTAÇÃO DE SISTEMA DE ENERGIA EÓLICA DE PEQUENA ESCALA EM UMA ESCOLA PARTICULAR NA CIDADE DE CURRAIS NOVOS/RN
ANGICOS/RN 2020
ERHOS SANDERS MACÊDO MEDEIROS
IMPLANTAÇÃO DE SISTEMA DE ENERGIA EÓLICA DE PEQUENA ESCALA EM UMA ESCOLA PARTICULAR NA CIDADE DE CURRAIS NOVOS/RN
Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido – UFERSA, Campus Angicos para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Orientadora: Profª. Drª. Valquiria Melo Souza Correia
ANGICOS/RN 2020
M488i Medeiros, Erhos Sanders Macêdo .
IMPLANTAÇÃO DE SISTEMA DE ENERGIA EÓLICA DE PEQUENA ESCALA EM UMA ESCOLA PARTICULAR NA CIDADE DE CURRAIS NOVOS/RN / Erhos Sanders Macêdo
Medeiros. - 2020.
36 f. : il.
Orientadora: Valquiria Melo Souza Correia.
Monografia (graduação) - Universidade Federal Rural do Semi-árido, Curso de Engenharia Civil, 2020.
1. fontes renováveis. 2. energia eólica. 3.
sistemas eólicos de pequeno porte. I. Correia, Valquiria Melo Souza , orient. II. Título.
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da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (SISBI-UFERSA), sendo customizado pela Superintendência de Tecnologia da Informação e Comunicação (SUTIC) sob orientação dos bibliotecários da instituição para ser adaptado às necessidades dos alunos dos Cursos de Graduação e Programas de Pós-Graduação da Universidade.
DEDICATÓRIA
Dedico esse trabalho a todas as pessoas que contribuíram com a minha formação pessoal. À todas elas que mesmo de longe estavam orando por mim e torcendo pelo meu sucesso. A todos que sem medir esforços me acalmaram com uma palavra amiga e que estiveram ao meu lado. À vocês, meu muito obrigado.
AGRADECIMENTOS
Inicialmente, agradeço à Deus por ter me dado disposição e ser sempre o meu melhor refúgio. Sem ele, nada seria possível.
Agradeço aos meus pais, que durante toda minha vida, me incentivou a sempre buscar pelo conhecimento. E por terem me mostrado o caminho certo a seguir desde o princípio.
Agradeço a todos os professores, principalmente a minha orientadora, Professora Valquiria Melo Souza Correia, por ter aceitado o meu desafio, e que mesmo com a distância conseguiu suprir minhas dúvidas sempre que precisei.
À banca examinadora, que prontamente aceitou o desafio de avaliar o meu trabalho.
Que é de suma importância para a qualidade final do trabalho.
Agradeço aos meus familiares, que sempre me animavam com palavras de apoio e incentivo.
À minha namorada, Kaliane, que incansavelmente ficou no meu pé para que esse trabalho saísse como planejado. Obrigado pelos puxões de orelha, você foi fundamental.
Por fim, agradeço à UFERSA, em especial, ao Campus Angicos, que durante 5 anos foi a minha casa. Local que adquiri muito conhecimento e amigos que terei o prazer de levar comigo para onde eu for.
“Por mais humilde que seja, um bom trabalho inspira uma sensação de vitória.”
JACK KEMP
RESUMO
Diante do cenário no qual estamos inseridos, onde os recursos naturais encontram- se cada vez mais escassos, a busca por alternativas que visam diminuir a degradação ambiental e emissão de gases poluentes tem se tornado algo mais corriqueiro e pesquisado. Potências mundiais tem se preocupado em mostrar para o mundo que é possível ter energia de forma menos impactante. Sendo assim, a utilização de energias renováveis tem se tornado realidade no nosso dia-a-dia.
Durante anos, parques eólicos são instalados cada vez mais perto das civilizações, devido não apresentar um elevado impacto à população que vive no entorno. Porém, sistemas de pequeno porte recentemente começaram a ser implantados em casas e instituições particulares, integrados à rede elétrica, gerando ao consumidor créditos, que são diretamente abatidos na conta de energia. Desse modo, esse trabalho visa realizar um estudo de caso em uma instituição de ensino particular da cidade de Currais Novos/RN, que buscando ter uma economia na sua conta de energia, instalou em suas dependências torres eólicas de pequeno porte. Mas, devido a problemas relacionados ao projeto de instalação, o sistema não respondeu às expectativas do proprietário. Foi desenvolvido um questionário para sanar as dúvidas relacionadas ao projeto, e com o auxílio do mesmo, foi possível desenvolver uma análise dos possíveis problemas do sistema em operação.
Palavras-chave: fontes renováveis; energia eólica; sistemas eólicos de pequeno porte
ABSTRACT
Given the scenario in which we are inserted, where natural resources are increasingly scarce, the search for alternatives that aim to reduce environmental degradation and emission of polluting gases has become something more common and researched. World powers have been concerned with showing the world that it is possible to have energy in a less impactful way. Therefore, the use of renewable energies has become a reality in our daily lives. For years, wind farms have been installed ever closer to civilizations, since they do not have a high impact on the population living in the surroundings. However, small systems have recently started to be implemented in private homes and institutions, integrated into the electricity grid, generating consumer credits, which are directly deducted from the energy bill.
Thus, this work aims to carry out a case study in a private educational institution in the city of Currais Novos / RN, which seeking to save money on its energy bill, installed small wind towers on its premises. However, due to problems related to the installation project, the system did not meet the owner's expectations. A questionnaire was developed to answer questions related to the project, and with the help of it, it was possible to develop an analysis of the possible problems of the system in operation.
Keywords: renewable sources; wind energy; small wind systems
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Porcentagem de fontes energéticas utilizadas mundialmente ... 1
Figura 2 – Capacidade Mundial Anual Instalada ... 2
Figura 3 – Turbina de energia eólica instalada em residência ... 3
Figura 4 – Deslocamento de massas de ar ... 6
Figura 5 – Componentes de uma turbina aerogeradora ... 7
Figura 6 – Torre eólica de eixo vertical ... 7
Figura 7 – Torre eólica de eixo horizontal ... 8
Figura 8 – Potencialidade eólica do Brasil ... 9
Figura 9 – Relação da altura da torre com a velocidade do vento ... 13
Figura 10 – Entrada da escola onde foi instalado os aerogeradores ... 14
Figura 11 – Localização da cidade de Currais Novos/RN ... 15
Figura 12 – Sistema de inversores utilizados no sistema ... 16
Figura 13 – Torre eólica instalada na instituição ... 17
Figura 14 – Primeiro local para instalação da usina solar ... 19
Figura 15 – Segundo local para instalação da usina solar ... 19
Figura 16 – Terceiro local para instalação da usina solar ... 20
Figura 17 – Quadro de distribuição 1 ... 21
Figura 18 – Quadro de distribuição 2 ... 21
Figura 19 – Quadro de distribuição 3 ... 22
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 1
2. OBJETIVOS ... 4
2.1 OBJETIVO GERAL ... 4
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 4
3. REFERENCIAL TEÓRICO ... 5
3.1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ... 5
3.2 ENERGIA EÓLICA ... 5
3.3 SISTEMAS EÓLICOS EM PEQUENA ESCALA ... 11
4. METODOLOGIA DA PESQUISA ... 14
4.1 ANEXO: ... 26
5. RESULTADO E DISCUSSÃO ... 16
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 23
REFERÊNCIAS ... 24
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1. INTRODUÇÃO
Diante do cenário atual no qual se encontra a humanidade, onde os recursos naturais encontram-se cada vez mais escassos, torna-se necessário o estudo e a exploração de outros meios que venham suprir as necessidades básicas do homem, de modo que o ecossistema seja minimamente afetado.
De acordo com Ecotricity (2019), a geração de energia elétrica por energia térmica é mais utilizada no mundo todo – derivada da queima de combustíveis fósseis como o carvão, óleo e gás natural – conforme mostrado na Figura 1. No entanto, devido ao elevado consumo desse material, estima-se quem em torno de 40 anos todas as reservas estarão esgotadas.
Figura 1 - Porcentagem de fontes energéticas utilizadas mundialmente
Fonte: Global Status Report Renewables (2016)
Sendo assim, em meados da década de 1970, visando garantir a segurança e o fornecimento de energia começou a se discutir o conceito de energia renovável, que nada mais é do que a obtenção de energia através de matrizes consideradas inesgotáveis, como por exemplo sol, vento, chuva, marés e energia geotérmicas (CASTRO, 2009).
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Conforme citação,
As fontes alternativas de energias podem se tornar fontes convencionais em alguns casos, geralmente a partir de políticas de governo, posse e acesso à fonte, amadurecimento de tecnologia, amortização de investimentos ou incorporação de subsídios, criação de mercado interno ou externo, como foi o caso do etanol na matriz energética brasileira (RIBEIRO, 2015, p. 13).
A busca pelo avanço da utilização de energias renováveis não deve ser vista apenas como uma obrigação ambiental, visto que é um meio de incentivar o desenvolvimento tecnológico do país, reduzindo, assim, uma possível dependência da tecnologia de ponta estrangeira com custos exorbitantes (COSTA; PRATES, 2005).
Segundo o Recicla Sampa (2018), dentre as inúmeras possibilidades presentes no mercado, a energia eólica é vista como uma das mais promissoras fontes de energia renovável, apresentando um crescimento anual considerável, mostrando que em 2017 foram adicionados 52,57 GW de potência eólica à produção mundial, totalizando 539,58 GW de capacidade instalada. É o que podemos observar na Figura 2.
Figura 2 – Capacidade Mundial Anual Instalada
Fonte: Recicla Sampa (2018).
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Com o considerável avanço das pesquisas e da tecnologia, a implantação desse sistema de energia eólica passou a se tornar viável não apenas em grande escala, mas também em uso residencial e institucional. A Figura 3 mostra bem o sistema implantado em residências. Entretanto, mesmo com inúmeros pontos positivos, a geração de energia através dos ventos não pode ser considerada 100%
confiável. Isso porque o vento não consegue ser constante durante o dia todo.
Sendo assim, ocorrem variações que podem vir a prejudicar de forma considerável a geração de energia. Dessa forma, muitas vezes mostra-se necessário a instalação de baterias, para que as mesmas auxiliem no fornecimento contínuo de energia elétrica.
Figura 3 – Turbina de energia eólica instalada em residência
Fonte: 2quartos (2019).
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2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Realizar um levantamento sobre os impactos ambientais, sociais e econômicos da implantação de um sistema de energia eólica em uma instituição de educação.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar as falhas presentes no projeto de implantação que diminuem a eficiência e o potencial de energia gerado.
Propor futuros projetos ligados à geração de energia de pequeno porte.
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3. REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Durante muito tempo os recursos naturais foram utilizados de forma abusiva.
Um reflexo de tudo isso são os efeitos colaterais notáveis nos dias atuais, temperaturas elevadas, escassez hídrica e até mesmo queimadas em grandes escalas. Porém, a sociedade passou a ter conhecimento da importância do meio ambiente para a humanidade, como também a necessidade de um desenvolvimento mais sustentável (MENKES, 2004).
O conceito de Eficiência Energética se encaixa perfeitamente nesse cenário.
Pois está ligado com a produção de insumos, como iluminação, aquecimento e transporte de mesma intensidade, mas com uma menor utilização de energia para obter o mesmo resultado das alternativas convencionais (US NATIONAL POLICY DEVELOPEMENT GROUP, 2001).
Desta maneira, o termo vem sendo aperfeiçoado com a passar do tempo, para que de forma contundente esteja inserido cada vez mais no cotidiano da sociedade, seja em casa ou no trabalho. Um exemplo disso é a realização de encontros internacionais, como a Conferência Internacional Do Meio Ambiente, que debate e estabelece parâmetros a fim de reduzir a utilização de combustíveis fósseis para geração de energia e a utilização de formas de obter energia de maneira renovável.
Dentre as inúmeras fontes de energia renovável, destacam-se as obtidas através dos ventos, do movimento das águas, do calor interno da terra, do calor fornecido pelo Sol e variação das marés. Ambas desenvolvidas com o avanço da tecnologia após a escassez de petróleo na década de 1970.
3.2 ENERGIA EÓLICA
3.2.1 Origem dos ventos
Os ventos que movimentam as pás são causados devido à variação do aquecimento da atmosfera. Isso quer dizer que, na região Central da Terra, mais precisamente na tropical, a incidência de Sol é maior, logo a temperatura é mais
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elevada, diferentemente da região Polar, onde as temperaturas são mais baixas. O que ocorre é que as massas de ar quente tendem a subir, assim como as massas de ar frio tendem a descer. Essa movimentação constante é o que dá origem às correntes de vento (DUTRA, 2008).
A Figura 4 demonstra com detalhes o deslocamento dessas massas de ar.
Figura 4 – Deslocamento de massas de ar
Fonte: Energia Eólica Princípios E Aplicações (2008, p. 4).
3.2.2 Princípio de geração
A energia eólica nada mais é do que a transformação da energia cinética proveniente dos ventos em energia mecânica e, consequentemente, a geração de energia elétrica. Essa geração se dá pela união de uma série de mecanismos associados, compostos basicamente por uma torre, um conjunto de pás acoplado a um rotor e uma nacele que abriga diversos equipamentos, como gerador elétrico, dispositivos de medição da velocidade e direção dos ventos (MÉNDEZ, 2013). É o que mostra a Figura 5.
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Figura 5 – Componentes de uma turbina aerogeradora
Fonte: Viva Decora Pro (2019).1
Atualmente, dentre as mais utilizadas estão as torres de eixo vertical e horizontal. Onde as duas utilizam-se do mesmo princípio de geração. Nas Figuras 6 e 7 podemos ter noção de como funciona cada sistema.
Figura 6 – Torre eólica de eixo vertical
Fonte: Pinterest (2019).
1 Disponível em: https://www.vivadecora.com.br/pro/curiosidades/energia-eolica/.
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Figura 7 – Torre eólica de eixo horizontal
Fonte: Pinterest (2019).
Para efeito de geração de energia utilizando-se dos ventos, certos pontos devem ser levados em consideração. A variabilidade dos ventos tem que ser estudada com cautela, visto que ela pode variar diariamente, mensalmente ou anualmente (RIBEIRO, 2015). Isso quer dizer que a má interpretação dos dados pode influenciar na viabilidade econômica da instalação do sistema. A Figura 8 mostra um pouco da potencialidade eólica do Brasil. Outro ponto importante é a topografia do local, pois dependendo da localidade o regime dos ventos pode ser alterado ao longo do dia, como também a presença de vegetação de grande porte ou edificações. Com outras palavras, dos pontos importantes a se observar antes da implantação de um sistema desse tipo, destacam-se:
A variação da altura
O tipo do terreno
Vegetação
Presença de obstáculos
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Figura 8 – Potencialidade eólica do Brasil
Fonte: CBEE (1998)
3.2.3 Aspectos ambientais da energia eólica
Conforme Dutra (2012) cita, a energia eólica se caracteriza pelo seu baixo impacto ambiental. Isso porque ela não emite gases poluentes, não gera resíduo e não provoca inundações. Outro ponto conveniente é que com a implantação da energia eólica, não é necessário a migração da população local.
Porém, Custódio (2013) afirma que os impactos gerados pelas torres eólicas vão além dos benefícios citados acima. O autor afirma que o impacto visual é consideravelmente significante, visto que alguns parques têm torres de até 100 metros. Berg (2006) ainda coloca que elas geram ruídos que podem vir a incomodar a população que vive próxima aos locais de operação, atingindo frequências de até 4Hz em condições atmosféricas estáveis.
Tomando como referência os pontos citados acima, nada se compara aos impactos gerados às aves. Segundo dados do Greenpeace de 2006, só em 2001, nos Estados Unidos, cerca de 33000 pássaros foram mortos ao se chocarem com as pás ou corpo das turbinas.
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Outro problema que pode ser citado é que em regiões onde o vento não é constante, ou a intensidade é muito fraca, obtêm-se pouca energia e quando ocorrem chuvas muito fortes, há desperdício de energia.
3.2.4 Cenário eólico mundial
Conforme diz Castro (2009), a energia eólica, dentre as existentes, tem se mostrado como a mais propícia ao desenvolvimento. Visto que apresenta uma tecnologia nova e cada vez menos invasiva. Apresentando números satisfatórios em potência instalada no âmbito mundial, chegando a superar a casa dos 530 GW.
Devido demonstrar ser um caminho bastante promissor, a potência eólica instalada no mundo vem superando marcas que animam até mesmo os menos otimistas. Para se ter noção, em 2013 a potência total gerada em escala mundial chegou à casa dos 318.128 MW, tendo projeção para que em 2050 esses números cheguem a 2.672.231 MW (GWEO, 2014).
Na crise energética que estamos enfrentando, as expectativas dos grandes países é que a energia eólica seja cada vez mais representativa no panorama energético mundial, pois em relação aos outros tipos de energia, o custo para a instalação mostra ser bem reduzido.
Como resultado dos altos investimentos feitos durante anos anteriores, a energia eólica pode chegar a fornecer cerca de 10% da necessidade energética mundial até o ano de 2020. Com uma perspectiva de geração de 1,7 milhões de empregos e uma brusca redução de 10 bilhões de toneladas na emissão de dióxido de carbono na atmosfera (BATISTA; FERREIRA, 2018).
Ainda que a indústria eólica tenha se desenvolvido consideravelmente nos países europeus, na última década esse cenário tem passado por mudanças.
Mostrando que os Estados Unidos e Canadá têm disputado espaço entre os gigantes do ramo, isso devido à abertura de novos mercados investidores na Ásia e América do Sul (GEWEC, 2014).
3.2.5 Cenário brasileiro
Segundo Lage e Processi (2013), o Brasil ainda tem demonstrado uma participação tímida se comparado ao padrão internacional. Porém, esse cenário vem
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mudando, demonstrando avanços significativos. Um exemplo é a fabricação de aerogeradores utilizando-se de tecnologia nacional. Isso se dá devido ao fato de que o país se encontra em uma zona de incidência de ventos bastante relevante, o que atrai os olhares de possíveis investidores.
Para se ter noção, em estudo realizado pela Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEÓLICA) em 2015 mostrava que o Brasil contava com aproximadamente 6,0 GW de potência instalada no ramo da eólica. Porém, o estudo ainda revelou que diante do crescente avanço, a previsão é de que em 2022 o país alcance a marca dos 17 GW de potência instalada. Esses números são reflexos de que o Brasil tem buscado consolidar a energia eólica como uma fonte de energia alternativa.
No Brasil, o Norte e o Nordeste são considerados como sendo os melhores locais para a elaboração de projetos eólicos. isso é constatado com os inúmeros mapeamentos já realizados por instituições empenhadas na causa. Em estudo realizado pela Companhia Hidrelétrica do São Francisco (CHESF) e pela Companhia Elétrica do Ceará (COELCE) foi constatado que a faixa litorânea entre o Rio Grande do Norte e o Ceará apresenta um potencial eólico que supera a casa dos 12.000 MW (ALVES, 2009).
Levando em conta o elevado potencial eólico que existe no Brasil, é correto afirmar que se utilizando de medidas de ventos coletadas, é possível produzir eletricidade suficiente para disputar espaço entre as hidroelétricas, usinas nucleares e centrais termoelétricas.
O crescimento explosivo que ocorreu no Brasil pode ser atrelado aos constantes incentivos por parte do governo federal, como por exemplo, o PROINFA (Programa de Incentivo a Fontes Alternativas de Energia Elétrica); outro motivo seria a incansável busca por conversores de melhor rendimento e o aprimoramento de tecnologias já existentes. Visando aumentar o número de investidores, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) tem trabalhado constantemente na questão de incentivo para difusão dessa tecnologia, criando leis e normas que garantem uma boa rentabilidade para quem investe no ramo.
3.3 SISTEMAS EÓLICOS EM PEQUENA ESCALA
Em meados de 2012 foi instituída pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) a resolução normativa nº 482, que estabelecia as condições gerais para
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geração de energia em escala macro e mini, distribuídas na rede geral e no sistema de compensação de energia elétrica.
Os sistemas de pequena escala são bem menos utilizados do que os de grande escala. No entanto, Farret (2009) afirma que a utilização desse modelo é de grande importância social, uma vez que seria capaz de levar energia elétrica a lugares que não são atendidos pelos centros de distribuição, como zonas rurais e comunidades carentes, dando uma oportunidade a mais para os desfavorecidos.
Posto que a presença de energia elétrica facilitaria a realização de algumas atividades cotidianas.
Os sistemas eólicos de pequeno porte podem trazer inúmeras contribuições parar o fornecimento de energia e faz-se necessário apenas ter vento suficiente e espaço para a instalação. Afinal, a utilização de sistemas eólicos de pequeno porte já ocorre há um bom tempo, porém não com a finalidade direta de fornecimento elétrico. Com o avanço da tecnologia, pequenos geradores já têm preços mais acessíveis, onde o menor exemplar já traz grandes benefícios à economia energética, ainda mais quando a economia tem sido algo fundamental nos dias de hoje.
De acordo com Cleveland (2004), a geração de energia eólica em pequena escala é datada de décadas atrás, por volta de 1900. Para se ter noção, em 1995, nos Estados Unidos estimava-se uma quantidade de 17 mil turbinas em operação para uso pessoal.
Contudo, para obter-se êxito na utilização, é necessário que o ambiente seja favorável, isso quer dizer que a incidência de vento deve ser o máximo constante.
Sendo assim, mostra-se necessário o desenvolvimento de estudos, que visem à obtenção de dados tão importantes (BATISTA; FERREIRA, 2018).
Estudos mostraram que dentre os sistemas utilizados nos dias de hoje, as turbinas de eixo horizontal se mostraram como sendo mais viável. Um ponto importante a ser colocado é que a altura da torre é algo ligado diretamente com a geração de energia. Diferentemente das torres de grande porte, a instalação das torres menores é mais fácil de ser executada e quanto mais altas forem as torres, mais eficientes elas serão. Tudo isso devido ao menor efeito de turbulência (TIBOLA, 2009). A Figura 9 mostra uma relação entre a altura e velocidade do vento.
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Figura 9 – Relação da altura da torre com a velocidade do vento
Fonte: Tibola (2009).
Portanto, torna-se cada vez mais significativo a realização de estudos de caso voltados para a utilização em pequena escala, para que mais pessoas possam tomar conhecimento de tal tecnologia e consequentemente atrair um maior número de investidores.
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4. METODOLOGIA DA PESQUISA
O trabalho trata do estudo de caso de uma escola particular denominada de UNICA Master, localizada no município de Currais Novos (RN) – Figura 10, que compreende uma área de aproximadamente 864,341 km² na região do Seridó, junto à divisa com o estado do Rio Grande do Norte e com a Paraíba, a 180 km da capital estadual, Natal (como mostrado na Figura 11), nas dependências da qual instalou-se torres eólicas de pequeno porte, com potencial de geração de aproximadamente 10,5 MW, a fim de suprir sua necessidade energética. A pesquisa é do tipo exploratória, e nessa perspectiva foi feito um levantamento dos impactos ambientais, econômicos e sociais do sistema em questão.
Figura 10 – Entrada da escola onde foi instalado os aerogeradores
Fonte: Autoria própria
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Figura 11 – Localização da cidade de Currais Novos/RN
Fonte: Google imagens (2019).
O estudo destaca considerações sobre os impactos ambientais relacionados, sugerindo efeitos e causas do projeto de energia eólica na escola. Diante dos impactos discutidos, se observa que a relação entre a área de estudo versus eficiência energética converge para uma relação que requer muita atenção e conhecimento, uma vez que o efeito acumulativo com a implantação dos aero- geradores, acompanhado de ações sem planejamento, podem ser irremediáveis.
As principais fontes presentes neste trabalho são as normas regulamentadas pela NBR, leis vigentes sobre a utilização de recursos naturais, pesquisas em sites voltados para o assunto de energia renovável com foco em energia eólica. Além do levantamento bibliográfico: teses, dissertações, artigos científicos, livros, publicações, dentre outros.
Após o levantamento bibliográfico, foi proposto ao diretor da instituição, o Sr.
Max Rosan, um questionário (Anexo 1) referente ao sistema instalado na escola, na qual foram levantadas as informações pertinentes, como também qual a perspectiva futura da escola, perante as energias renováveis.
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5. RESULTADO E DISCUSSÃO
Tomando como base nas informações do gestor da escola e das discussões sobre a temática é possível proporcionar algumas considerações que refletem ao atual sistema eólico de pequeno porte.
A escola possui um sistema todo monitorado, visto que a própria fabricante dos aerogeradores fornece ao cliente um software próprio, para que o mesmo tenha total autonomia, sendo possível ver detalhadamente o que é gerado diariamente, semanalmente e mensalmente.
O sistema total trouxe a instituição um custo de aproximadamente R$
75.000,00, incluindo custos operacionais e de instalações. Estimava-se que em torno de quatro anos, com a economia na conta de energia, o investimento apresentasse um retorno significativo. Ainda voltado para os custos do sistema, foi repassado que o custo de manutenção fica em torno de R$ 3.000,00 por ano, sendo realizadas visitas periódicas de técnicos especializados. A seguir, a Figura 12 mostra os inversores utilizados.
Figura 12 – Sistema de inversores utilizados no sistema
Fonte: Autoria própria (2019)
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O sistema, com as devidas manutenções, tem uma expectativa de vida útil de 20 anos, com 100% de aproveitamento. Gerando uma economia de até R$ 3.160,00 mensais, o conjunto de aerogeradores produziriam cerca de 4.000 kw/h/mês, visto que o consumo médio mensal da instituição é de 8.591 kWh Porém, esses valores não são constantes devido a inconsistência dos ventos na região, o que acarretou a retirada de duas, das três torres, como mostra a Figura 13, visto que estavam gerando um custo de manutenção muito elevado.
Figura 13 – Torre eólica instalada na instituição
Fonte: Autoria própria (2019)
A potência nominal projetada de cada aerogerador é de aproximadamente 3.5 kw, chegando a um total de 10.5 kw caso as três torres ainda estivessem em total funcionamento. Como dito anteriormente, a geração de energia depende diretamente da continuidade dos ventos no local. O gráfico a seguir mostra a curva de potência dos aerogeradores.
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Gráfico 1 – Curva de potência dos aerogeradores
Fonte: Software da Aurora (2019)
Segundo o diretor da instituição, o projeto não respondeu as expectativas esperadas. Isso ocorreu devido o local escolhido para implantação das torres não ser adequado o suficiente, pois existiam muitos obstáculos que impediam o contato abundante de vento com as pás das torres. Ainda de acordo com o mesmo, o vento no local vem da direção dos Sudoeste, e nessa direção existe um edifício que de certa forma atrapalha as correntes de vento.
Visando ter uma economia na maior, pretende-se instalar na escola uma usina solar, a qual utiliza-se da energia proveniente do sol para transformação em energia elétrica. No local que o estudo foi realizado existem inumeros lugares disponíveis para instalação de placas fotovotaicas, nas Figuras 14, 15 e 16 mostram bem os possíveis lugares para instalação desse projeto, segundo o diretor. O locais seriam em um descampado, próximo a quadra de vôlei de areia. Em cima da estrutura de telhado do quiósque, um ponto recreativo da instituição. Por ultimo, um possível local seria em cima da estrutura de telhado da fachada.
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Figura 14 – Primeiro local para instalação da usina solar
Fonte: Autoria Própria (2019)
Figura 15 – Segundo local para instalação da usina solar
Fonte: Autoria Própria (2019)
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Figura 16 – Terceiro local para instalação da usina solar
Fonte: Autoria Própria (2019)
Por fim, foi verificado se alguma coisa na instituição poderia ser mudada para que o aproveitamento da energia fosse mais eficiente. Como resultado, foi constatado que boa parte da instalação elétrica passou por alterações, sendo dividida em mais de um quadro de distribuição. Porém, levando em consideração ao tamanho do local, seria necessário uma melhor distribuição da energia.
O sistema acumulativo pode gerar sobrecargas, que elevam a temperatura da fiação, gerando perca de energia por dissipação de calor. Ocorreu a troca da maioria da fiação, mas mesmo assim, foi observado que algumas instalações mostravam ser bem antigas. E de acordo com o diretor da instituição, o sistema recebe revisões periódicas, a fim de evitar possíveis acidentes. As Figuras 17, 18 e 19 mostram alguns dos quadros de distribuição da escola.
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Figura 17 – Quadro de distribuição 1
Fonte: Autoria Própria (2019)
Figura 18 – Quadro de distribuição 2
Fonte: Autoria Própria (2019)
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Figura 19 – Quadro de distribuição 3
Fonte: Autoria Própria (2019)
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6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Durante décadas, na esfera internacional vem-se discutindo sobre a degradação do meio ambiente, perceptivelmente avançada, seja pela queima de combustíveis fósseis, desmatamento, ou até mesmo o uso irracional dos recursos naturais. O que gera consequências em todos os ecossistemas, fazendo com que a humanidade sofra os efeitos mais cedo ou mais tarde.
Sendo assim, a busca incessante por algo que venha tentar diminuir esses impactos gerados tem se tornado uma das prioridades dos estados e municípios.
Mas para isso é essencial que haja pesquisa e desenvolvimento na área.
Dessa forma, se faz necessário um estudo de caso da implantação de modelos como o citado anteriormente. Para que em cima dos resultados obtidos, seja possível a elaboração de projetos que venham atender à população com maior eficiência e com o menor prejuízo possível.
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REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA EÓLICA, ABEEÓLICA. Portal ABEEÓLICA, s/d. Disponível em: http://www.portalabeeolica.org.br/. Acesso em: 17 dez. 2019.
ALVES, J.J.A. Análise regional da energia eólica no Brasil. Taubaté/SP, 2009.
BATISTA, T. B; FERREIRA, R. C. Potencial para instalação de aerogeradores residenciais no estado do Rio Grande do Norte. 2018. Trabalho (Conclusão de Curso) - Universidade Federal Rural Do Semiárido, 2018.
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CASTRO, R. M. G. Energias Renováveis e Produção Descentralizada - Introdução à energia eólica. Universidade Técnica de Lisboa; Instituto Superior Técnico, 2009.
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ANEXO 1
Levantamento sobre a área de estudo
1. A instituição utiliza-se de algum software para controle da produção dos aerogeradores? Se sim, qual?
2. Qual o custo de cada aerogerador?
3. Qual o custo médio de manutenção?
4. Qual a vida útil dos aerogeradores?
5. Qual o preço da energia antes e depois da instalação dos aerogeradores?
6. Qual a potência projetada?
7. Qual a potência gerada pelo conjunto de aerogeradores?
8. O sistema responde as expectativas? Se não, por qual motivo?
9. Qual a média de consumo energético anual da instituição?
10. Qual a projeção futura da instituição perante a utilização de energias renováveis?
11. As instalações elétricas da instituição passam por revisões periódicas?
12. Diante do cenário na qual estamos inseridos, onde os recursos energéticos estão cada vez mais escassos, você acha que a instalação de sistemas eólicos de pequeno porte é algo que vale a pena, ou ainda deve passar por um longo período de adaptação e avanços tecnológicos?
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