Uma forma de produzir eletricidade de forma sustentável é aproveitando a força do vento. Os moinhos de vento são um tipo de gerador elétrico que transforma a energia cinética das partículas do vento em eletricidade.
Este tipo de energia limpa é chamada de energia eólica e é considerada uma fonte de energia renovável. As instalações eólicas são frequentemente complementadas com painéis fotovoltaicos para compensar uma das desvantagens da energia solar: a produção de energia quando não há radiação solar.
O que é energia eólica?
A energia eólica é uma fonte de energia que é alimentada pela força do vento. Os sistemas eólicos aproveitam a energia cinética do vento gerada pelo efeito das correntes de ar para transformá-la em eletricidade ou outras formas úteis para as atividades humanas.
Por que a energia eólica é importante?
A energia eólica é importante porque é uma energia renovável que representa uma alternativa aos combustíveis fósseis.
Os sistemas eólicos não emitem gases de efeito estufa, portanto, não contribuem para as mudanças climáticas da Terra. Além disso, esta fonte de energia oferece muitas outras vantagens: é abundante, renovável e limpa. Por esse motivo, é considerada um tipo de energia verde.
A instalação de turbinas eólicas permite reduzir a dependência de usinas a vapor movidas a combustíveis fósseis ou urânio (usinas nucleares), fontes de energia não renováveis.
Origem da energia eólica, como o vento é produzido?
A origem da energia eólica é o vento e o vento é gerado pela radiação solar, o sol.
A energia eólica depende indiretamente da energia solar. Quando o Sol aquece o ar, ele muda a densidade. A diferença de densidade entre as diferentes massas de ar causa um movimento para cima e para baixo dessas massas de ar. O ar denso (frio) pesa mais e tende a baixar.
Quando o ar sobe, ele deixa um espaço vazio que é imediatamente preenchido por outra massa de ar que está ao lado dele, gerando um movimento horizontal. Esse movimento se deve à diferença de pressão, ou seja, quando o ar sobe e sai de um espaço vazio, gera uma depressão.
A soma desses movimentos verticais e horizontais gera correntes de ar, ou seja, o vento. Essas correntes de ar podem ocorrer localmente, mas às vezes de forma mais global. A origem do vento é o calor gerado pelo Sol, mas o Sol só pode aquecer metade da Terra.
A importância dos oceanos no vento
Entre 1 e 2% da energia que vem do Sol se transforma em vento. Durante o dia, as massas de ar sobre os oceanos, mares e lagos permanecem frias em relação às áreas vizinhas nas massas continentais.
Como o vento é transformado em energia?
Para aproveitar a energia eólica de forma eficiente, é conveniente estudar alguns dados. É importante saber:
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As variações diurnas, noturnas e sazonais dos ventos
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A variação da velocidade do vento em relação à altura acima do solo
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Entidade dos bursts em curtos períodos de tempo, sendo os valores máximos ocorridos em séries de dados históricos com duração mínima de 20 anos.
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A velocidade máxima do vento. Para poder utilizar a energia do vento, é necessário que tenha uma velocidade mínima de 12 km / he que não ultrapasse 65 km / h. As turbinas eólicas têm uma capacidade máxima que, se excedida, deve ser parada por segurança.
A energia eólica é utilizada por meio do uso de máquinas eólicas (ou turbinas eólicas). Essas máquinas são capazes de transformar a energia eólica em energia mecânica rotativa.
A energia cinética do vento movimenta uma hélice e, por meio de um sistema de transmissão mecânica, gira o rotor de um gerador, geralmente um alternador, que produz energia elétrica.
Neste último caso, o sistema de conversão, que compreende um gerador cinético com seus sistemas de controle e conexão à rede elétrica, é denominado turbina eólica.
O que são parques eólicos?
Os parques eólicos são constituídos por vários aerogeradores implantados no território ligados a uma única linha de transmissão.
A baixa densidade energética da energia eólica por unidade de área, tem como consequência a necessidade de instalar mais máquinas para aproveitar os recursos disponíveis.
Como podemos aproveitar a energia do vento?
Historicamente, a energia do vento foi aproveitada desde os tempos antigos para mover navios movidos a vela ou operar máquinas de moinho de vento movendo suas pás.
No entanto, o uso mais comum é a geração de eletricidade por meio de turbinas eólicas ou turbinas eólicas que podem ser de eixo horizontal ou vertical.
Pequenas turbinas eólicas
São usinas pequenas com potência nominal entre 20 kW e 200 kW. Esses geradores eólicos são adequados para uso doméstico ou para integrar o consumo de eletricidade de pequenas atividades econômicas.
Essas usinas geralmente consistem em turbinas eólicas de eixo horizontal com um diâmetro de rotor de 3 a 20 metros e uma altura de cubo de 10 a 20 metros.
Turbinas eólicas de eixo horizontal
Uma turbina eólica com eixo de rotação horizontal no solo é composta por uma torre torre de aço com alturas entre 60 e 100 metros. No topo está uma nacela contendo um gerador elétrico acionado por um rotor com pás entre 20 e 60 metros de comprimento.
Este gerador gera uma potência muito variável, que pode variar de alguns kW a 5 a 6 MW, dependendo do vento local e do clima.
Turbinas eólicas de alta altitude
Existe uma relação entre a intensidade do vento e a altura , quanto maior a altura maior a velocidade do vento.
Existem inúmeros projetos para a exploração de energia eólica em grandes altitudes. Esses projetos visam a uma redução nos custos de produção de energia em relação aos sistemas eólicos tradicionais.
Um moinho de vento de alta altitude é um conceito de projeto para uma turbina eólica localizada no ar sem uma torre. Desta forma, a turbina eólica se beneficia da velocidade do vento mais alta e quase constante em grandes altitudes.