Como Fazer um Projeto de Energia Eólica: Um Guia para Iniciantes

Com o crescimento da busca por fontes de energia limpa e renovável, muitos brasileiros têm se interessado em como fazer um projeto de energia eólica. Essa modalidade de geração elétrica, que utiliza a força dos ventos, apresenta diversas vantagens tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico. Neste artigo, vamos mostrar como fazer um projeto de Energia Eólica. Vamos explorar as etapas do projeto, os materiais necessários, custos, vantagens e desvantagens, viabilidade técnica e econômica, além de compará-la com outras fontes de energia e analisar sua realidade atual no Brasil.

 

A história da energia eólica começa quando civilizações utilizavam a força do ventos, por meio de cata-ventos, para moer grãos, bombear água e transportar mercadorias em barcos a vela.

Com o avanço da agricultura, o homem necessitava cada vez mais de ferramentas que o auxiliassem nas diversas etapas do trabalho. Muitas tarefas como a moagem dos grãos e o bombeamento de água exigiam cada vez mais esforço braçal e animal.

Isso levou ao desenvolvimento de uma forma primitiva de moinho, que possuía um eixo vertical acionado por uma longa haste presa a ela.

 

Idade Média e a Energia Eólica

Na Europa surgiram, por volta de 1430, os MOINHOS DE VENTO.

Com a função de moer grãos e também capazes de controlar e drenar o excesso de água em regiões abaixo do nível do mar.

Os moinhos de bombeamento Holandeses possuíam desenhos bastante detalhados. A base era construída em pedra, torre em madeira e pás que formavam um diâmetro de até 30 m.

As máquinas primitivas persistiram até o século XII quando começaram a ser utilizados moinhos de eixo horizontal na Inglaterra, França e Holanda, entre outros países. Os moinhos de vento de eixo horizontal do tipo “holandês” rapidamente disseminados em vários países da Europa.

Esta construção aparece documentada em registros alemães no século XIII e em desenhos de Leonardo da Vinci entre 1452 e 1519.

Durante a Idade Média, na Europa, a maioria das leis feudais incluía o direito de recusar a permissão à construção de moinhos de vento pelos camponeses, o que os obrigava a usar os moinhos dos senhores feudais para a moagem dos seus grãos.

Bem como, existiam leis que proibiam a plantação de árvores próximas ao moinho assegurando, assim, o “direito ao vento”.

Os moinhos de vento na Europa tiveram uma forte e decisiva influência na economia agrícola por vários séculos.

Com o desenvolvimento tecnológico das pás, sistema de controle, eixos etc, o uso dos moinhos de vento propiciou a otimização de várias atividades utilizando-se a força motriz do vento.

Progresso ao longo dos anos

As únicas máquinas de tração não animal capazes de fornecer energia mecânica eram os moinhos de vento, até o aparecimento da máquina à vapor no século XIX.

Ao final do século XVIII eram facilmente encontrados em campos europeus, no entanto, os moinhos de vento eram raros em países de toda América.

Na segunda metade do século XIX nos EUA as turbinas eólicas foram adaptadas aos avanços científicos e as novas necessidades.

Acredita-se que na época, mais de 6 milhões de MOINHOS MULTI-PÁS AMERICANO (como conhecidos) tinham sidos fabricados e instalados somente nos Estados Unidos para o bombeamento d’água em sedes de fazendas isoladas e para abastecimento de bebedouros para o gado em pastagens extensas.

Toda a estrutura era feita de metal e o sistema de bombeamento era feito por meio de bombas e pistões, favorecidos pelo alto torque fornecido pela grande número de pás.

Os cata-ventos de múltiplas pás foram usados também em outras regiões como a Austrália, Rússia, África e América Latina.

Na atualidade ainda se utiliza este tipo de bomba guardada devidas proporções. Existem também, até o momento, fabricantes deste tipo de máquina na intenção de produzir máquinas com custo de manutenção cada vez menor.

Aerogerador para Energia Elétrica

O início da adaptação dos cata-ventos para geração de energia elétrica teve início no final do século XIX. Em 1888, Charles F. Bruch, um industrial voltado para eletrificação em campo, ergueu na cidade de Cleveland, nos EUA, o primeiro cata-vento destinado à geração de energia elétrica. Que, agora, podemos chamar de aerogerador não é mesmo?

Era um aerogerador que fornecia 12kW em corrente contínua para carregamento de baterias, as quais eram destinadas, sobretudo, para o fornecimento de energia para 350 lâmpadas incandescentes.

A roda principal, possuía 144 pás, 17 m de diâmetro em uma torre de 18 m de altura. Todo o sistema era sustentado por um tubo metálico central de 36 cm que possibilitava o giro de todo o sistema acompanhando, assim, o vento predominante. Por 20 anos o sistema esteve em operação, sendo desativado em 1908.

Aliás, esse invento foi o primeiro e mais ambicioso teste de combinação de aerodinâmica, estrutura dos moinhos de vento e as recentes inovações tecnológicas na produção de energia elétrica.

Na Europa, por volta do ano de 1890, houve o interesse na ENERGIA EÓLICA COMO FONTE DE ENERGIA ELÉTRICA. Surgiu então o primeiro programa governamental incentivando o desenvolvimento eólico.

Entre 1897-1904 foram construídas mais de 70 turbinas com potências em torno de 25 kW. Porém ainda não havia conexão com a rede elétrica.

Tecnologia aeronáutica também havia sido testada. Através do desenvolvimento de PÁS PARECIDAS COM AS ASAS DOS AVIÕES.

Essa tecnologia, por volta dos anos vinte, foi utilizada na Turbina Jacobs, com um sistema eólico, produzido nos EUA.

Foram produzidas mais de 100.000 unidades, para uma velocidade de ventos de mais ou menos 5,5 m/s, e com 1 kW de potência aproximadamente.

Em, 1927, na França, Darrieus desenvolveu sua TURBINA DE EIXO VERTICAL.

Um dos primeiros passos para o desenvolvimento de aerogeradores de grande porte para aplicações elétricas foi dado na Rússia em 1931.

O aerogerador Balaclava, era um modelo avançado de 100 kW conectado, por uma linha de transmissão de 6,3 kV de 30 km, a uma usina termelétrica de 20 MW. Essa foi a primeira tentativa bem sucedida de se conectar um aerogerador de corrente alternada com uma usina termelétrica.

O gerador e o sistema de controle ficavam no alto da torre de 30 metros de altura, e a rotação era controlada pela variação do ângulo de passo das pás. Sendo ao todo medido uma energia de 280.000kWh.ano, o que significa um fator médio de utilização de 32%.

Portanto, energia eólica na geração de energia elétrica não pode ser considerado uma tecnologia moderna porque surgiu exatamente com o desenvolvimento da eletricidade.

Evolução da Energia Eólica

A Segunda Guerra Mundial contribuiu para o desenvolvimento dos aerogeradores de médio e grande porte, uma vez que os países se empenhavam para economizar combustíveis fósseis.

Os Estados Unidos, em 1941, desenvolveu um projeto de construção do maior aerogerador até então projetado.

O aerogerador Smith-Putnam, apresentava 53,3 m de diâmetro, uma torre de 33,5 m de altura e duas pás de aço com 16 toneladas. Além do mais, foi usado um gerador síncrono de 1.250 kW com rotação constante de 28 rpm, que funcionava em corrente alternada, conectado diretamente à rede elétrica local.

Em 1952 (Dinamarca) ocorreu um marco primordial, que foi a elaboração do MAPA EÓLICO.

Também, na década de cinquenta, foi desenvolvido um raro modelo de aerogerador de 100kW com as pás ocas e com a turbina e gerador na base da torre. Porém, foram abandonados por problemas operacionais e principalmente por desinteresse econômico.

Em 1957 (Dinamarca) surgiu o aerogerador Gedser, com potência de 200 kW com 24 m de diâmetro de rotor. Uma planta altamente instrumentada, apresentava três pás e era sustentado por uma torre de concreto.

O sistema forneceu energia em corrente alternada para a companhia elétrica SEAS, no período entre 1958 e 1967, quando o fator de capacidade atingiu a meta de 20% em alguns dos anos de operação.

Anos depois surgiu o AEROGERADOR MOD-I, com potência de 2 MW. E em 1987 (Hawai), o AEROGERADOR MOD-5B já possuía uma potência 3,2 MW e pás de 100 m de diâmetro.

Você percebeu que ao longo dos anos a altura dos aerogeradores e suas pás vão ficando cada vez maiores? Qual tamanho de pás teremos no futuro?

Siga agora as Etapas de um Projeto de Energia Eólica

Análise de viabilidade do local

Antes de qualquer coisa, é necessário avaliar a velocidade e a constância dos ventos na região. Idealmente, a média anual deve ser superior a 6 m/s. Para isso, é comum o uso de anemômetros durante 6 a 12 meses de monitoramento.

Estudo técnico e dimensionamento

Aqui se define a capacidade do sistema (em kW ou MW), o número e tipo de aerogeradores, altura das torres e layout das turbinas, sempre considerando normas técnicas e regulamentações locais.

Projeto executivo e licenciamento

Envolve a criação dos desenhos técnicos, memorial descritivo, e o encaminhamento da documentação aos órgãos ambientais e reguladores.

Instalação e testes

Com os materiais comprados e a infraestrutura pronta, parte-se para a montagem do sistema e posterior fase de testes operacionais.

Manutenção e monitoramento contínuo

Após a instalação, é fundamental manter uma rotina de inspeções para garantir o bom funcionamento e a longevidade do projeto.

Materiais Necessários

Para entender como fazer um projeto de energia eólica, é preciso conhecer os principais componentes:

Turbina eólica (aerogerador)

Torre de sustentação

Sistema de ancoragem

Controlador de carga

Inversor

Banco de baterias (em sistemas off-grid)

Cabos, conectores e infraestrutura elétrica

Custos Envolvidos

Os custos podem variar bastante, mas para projetos residenciais, estima-se um investimento inicial entre R$ 15 mil a R$ 80 mil, dependendo da potência desejada. Em projetos maiores (comerciais ou industriais), o custo pode ultrapassar R$ 1 milhão por MW instalado.

Apesar do alto custo inicial, o retorno pode vir entre 5 a 10 anos, especialmente em regiões com boa incidência de ventos.

Ao aprender como fazer um projeto de energia eólica, é importante estar ciente de alguns desafios:

Licenciamento ambiental pode ser demorado

Alto investimento inicial

Necessidade de área livre e elevada

Ruídos gerados pelas turbinas

Impacto visual e, em alguns casos, sobre aves

Vantagens e Desvantagens

Vantagens:

Energia limpa e renovável

Baixa emissão de carbono

Custo operacional reduzido

Vida útil longa (até 25 anos)

Pode ser combinada com energia solar (híbrido)

Desvantagens:

Intermitência (produção depende do vento)

Investimento inicial elevado

Ruído e impacto visual

Dificuldade de descarte das pás (fibra de vidro de difícil reciclagem)

Preservação Ambiental

Um bom projeto de energia eólica deve considerar a fauna e flora local. Estudos de impacto ambiental são obrigatórios em projetos maiores. O ideal é instalar os aerogeradores longe de rotas migratórias de aves e em áreas com menor sensibilidade ecológica.

Viabilidade Técnica e Econômica

A viabilidade técnica depende da análise dos ventos e do tipo de sistema (on-grid ou off-grid). Já a viabilidade econômica está relacionada ao consumo de energia, incentivos fiscais, financiamento e payback.

Atualmente, o Brasil oferece boas condições para a energia eólica, com incentivos do BNDES, linhas de crédito específicas e políticas estaduais de estímulo à geração distribuída.

Problemas com o Descarte

Um dos grandes desafios da energia eólica é o descarte das pás eólicas, que geralmente são feitas de fibra de vidro ou compósitos que dificultam a reciclagem. Algumas soluções vêm sendo estudadas, como reutilização em obras civis ou reaproveitamento para outros fins, mas ainda são limitadas.

Comparativo com Outras Fontes

Conclusão

Entender como fazer um projeto de energia eólica é o primeiro passo para quem busca independência energética e sustentabilidade. Apesar dos desafios, trata-se de uma alternativa viável, especialmente em regiões com bom potencial eólico. Com o avanço da tecnologia e maior conscientização ambiental, a tendência é que essa fonte ganhe ainda mais espaço nas próximas décadas.

Se você está pensando em investir em energia limpa, a energia eólica pode ser uma excelente escolha!

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