A Importância da Análise dos Ventos para Energia Eólica

1. Introdução

Com o horizonte de possibilidades que incluem a previsível e crescente escassez de recursos fósseis não-renováveis, em associação com as cumulativas descobertas dos diversos efeitos colaterais em âmbito ambiental, socioeconômico e geopolítico da dependência destas fontes como principal motor de sustentação do desenvolvimento da sociedade atual, faz-se necessária a ampliação e diversificação da matriz energética para que seja garantida a segurança de providência de eletricidade e calor, assim como o bem-estar humano e ecológico. Nestas condições que despontam as fontes renováveis de energia, em especial a energia elétrica gerada pela conversão da energia cinética dos ventos, como uma forma mais limpa e mais sustentável de geração de potência.

A energia proveniente dos ventos vem sendo usada há milênios no decorrer da história da humanidade. Desde os primitivos moinhos de vento para moagem de grãos e bombeamento de água, passando pela propulsão das grandes embarcações que trouxeram a civilização européia ao Novo Mundo até o boom da produção de turbinas eólicas para geração alternativa de energia elétrica o vento vem deixando cada vez mais de ser um vilão causador de grandes destruições nas cidades e devastações nos campos para ser um grande aliado do crescimento socioeconômico e desenvolvimento da civilização humana.

A partir do início da década de 80, o previamente citado boom teve seu inicio nos países da Europa, principalmente na Dinamarca. Desde então, as tecnologias de conversão eólica tem recebido mais e mais investimento das iniciativas públicas e privadas, resultando num aumento quase faraônico de eficiência e viabilidade econômica destes sistemas, assim como da capacidade instalada nos países desenvolvidos e já começa a crescer exponencialmente nos países em desenvolvimento, ainda mais necessitados desta expansão energética. Deste aprimoramento de matéria tecnológica e considerando o cenário favorável de conscientização quanto à fundamentalidade das energias limpas, surge um nicho excelente para o crescimento da geração de energia elétrica por meio dos parques eólicos.

Perante a situação previamente citada, é então necessária a fomentação de uma base de dados muito completa para que se possa ter conhecimento das características locais de perfis de parâmetros atmosféricos, sendo estes essenciais quando da escolha de local ótimo, projeção e análise dos sistemas de geração eólica. Para tanto, precisa-se de uma malha de sensoriamento destes parâmetros, que se dá por meio de estações meteorológicas locais e sensoriamento remoto via satélite e balões sensoriais. Este trabalho trata então da importância da análise dos dados de vento para a produção da energia eólica, a começar pela coleta e processamento destes dados

1. Geração Eólica de Eletricidade

.A geração de energia elétrica por conversão de energia cinética dos ventos é uma tecnologia bastante trivial porém não tão simples de ser controlada ou estimada. Da sua dependência primordial da velocidade instantânea dos ventos vem um caráter variável em pequena e grande escala.

De uma maneira simplificada, a conversão de energia se dá pela transferência de momento do fluxo de ar dos ventos às pás do rotor, que, estando este acoplado à um gerador, acarreta na geração de um sinal de corrente alternada, dependente da velocidade do vento que gira as pás, assim como da sua área de varredura e da densidade do fluido, neste caso o ar. A potência total disponível no vento é dada pela fórmula:

                     

                                                 [pic 1]                                                   (1)

Onde:       ρ = densidade do ar (função da pressão atmosférica e da temperatura)

                A = área de interceptação das hélices

                u  = velocidade do vento que flui perpendicular às pás

Todavia, a conversão de energia tem limitações, não somente tecnológicas como teóricas. Estima-se que a máxima potência extraída do vento por um gerador eólico seja de até 59%, valor conhecido como limite de Betz. Somam-se a isso às perdas mecânicas e elétricas tem-se um valor aproximado de 42% de aproveitamento total de potência.

Cabe frisar que o fato de a potência total disponível no vento depender da terceira potência da sua velocidade a existência de erros ainda que ínfimos nas bases de dados de vento acarreta em propagações grandes e podem afetar a previsibilidade do sistema como um todo.

1. Bases de Dados de Vento Aplicadas à Modelagem e Previsão Eólica

A implementação de redes de sensoriamento atmosférico locais e remotas, associada ao crescimento exponencial do aparelhamento computacional de processamento numérico e simulatório possibilita que tenhamos hoje em dia modelos bastante eficazes de previsão do comportamento mecânico e termodinâmico da atmosfera terrestre. Este conhecimento nos confere um potencial de análise mais completo dos parâmetros locais e consequentemente uma acurácia maior quando do cálculo e estimação da viabilidade de geração de potência por conversão eólica.