Aula 4 - Energia Eólica - Geotérmica

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Energia Eólica
Histórico
Energia eólica é a transformação da energia do vento em energia útil, tal como na utilização de aerogeradores para 
produzir eletricidade, moinhos de vento para produzir energia mecânica ou velas para impulsionar veleiros.
A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade para mover os barcos impulsionados por velas ou para fazer 
funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover as suas pás. Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em 
energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água. Os moinhos foram usados para fabricação de 
farinhas e ainda para drenagem de canais, sobretudo nos Países Baixos.
Ao longo de milhares de anos, a força do vento tem sido aproveitada de inúmeras formas, desde o impulso de veleiros e 
barcos à vela, até à ventilação natural de edifícios. A utilização do vento para produzir energia mecânica surgiu 
relativamente tarde na Antiguidade. A roda de vento do engenheiro grego Herão de Alexandria, concebida durante o 
século I d.C., é o mais antigo registro do uso de uma ferramenta destinada a captar a força do vento para alimentar uma 
máquina.
Os primeiros moinhos de vento apareceram na Pérsia desde, pelo menos, o século IX, provavelmente desde o século VII. 
O uso de moinhos tornou-se comum no Médio Oriente e na Ásia Central, chegando mais tarde à para a China e Índia. 
Por volta do ano 1000, os moinhos eram usados para bombear água do mar até às salinas na China e na Sicília, e a partir 
do século XI são já usados intensivamente na Europa ocidental na moagem de farinha, e na drenagem de terras alagadas 
para cultivo ou construção. Os primeiros europeus que vieram à América trouxeram a tecnologia consigo do Velho 
Continente. Em 1881, William Thomson propôs o uso da energia eólica na ausência. de carvão.
Em julho de 1887, James Blyth, um engenheiro escocês, construiu uma turbina com pás de tecido no 
jardim e aproveitou a eletricidade produzida para carregar acumuladores que usava para iluminar a sua 
casa. A sua experiência daria origem em 1891 a uma patente. No inverno de 1888, o inventor norte -
americano Charles Francis Brush produziu eletricidade através de um gerador alimentado a energia 
eólica, que fornecia eletricidade à sua residência e laboratório. Na década de 1890, o inventor 
dinamarquês Poul la Cour construiu geradores eólicos para produzir eletricidade, que usava para 
produzir hidrogénio e oxigénio através de eletrólise, guardando uma mistura dos dois gases para usar 
como combustível. La Cour foi o primeiro a descobrir que turbinas que girassem a uma velocidade maior 
e com menos pás eram as mais eficientes para produzir eletricidade. Em 1904 fundou a Sociedade dos 
Eletricistas Eólicos.
Em meados da década de 1920, algumas empresas começaram a fabricar aerogeradores elétricos de 1-3 
quilowatts, os quais tiveram uma ampla aceitação nas regiões rurais da América do Norte. No entanto, a 
instalação de redes elétricas públicas durante a década de 1940 e a necessidade de mais energia tornou 
estes pequenos geradores obsoletos. Em 1931 o engenheiro francês Georges Darrieus obteve uma 
patente para uma turbina eólica que usava aerofólios ao longo de um eixo vertical para criar a rotação. 
Desenhou ainda uma turbina de 100 kW, precursora dos geradores horizontais modernos. Em 1956, 
Johannes Juul, antigo estudante de la Cour, projeta uma turbina com três pás em Gedser, com 200 kW, e 
que viria a influenciar o desenho das turbinas posteriores.
Energia Eólica - Geotérmica
segunda-feira, 5 de setembro de 2022 19:05
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que viria a influenciar o desenho das turbinas posteriores.
Em 1975 o Departamento de Energia dos Estados Unidos financiou um projeto de desenvolvimento de 
turbinas eólicas, gerido pela NASA, com a finalidade de serem incorporadas na rede de distribuição. 
Estas turbinas experimentais abriram o caminho para grande parte da tecnologia que é hoje usada. 
Desde então, as turbinas têm aumentado significativamente de tamanho, sendo as maiores capazes de 
produzir 7,5MW. A potência da turbina é medida em quilowatts (kW) ou megawatts (MW), enquanto 
que a energia produzida é medida em quilowatts-hora (kWh) e respetivos múltiplos.
Potencial
O vento é o movimento de ar ao longo da superfície da Terra, sendo afetado por áreas de altas e baixas 
pressões atmosféricas. O sol não aquece a superfície de forma regular, dependendo de fatores como o 
ângulo de incidência dos raios solares, que difere consoante a latitude e a hora, e se o solo é coberto ou 
não por vegetação. As grandes massas de água, como os oceanos, aquecem e arrefecem mais 
lentamente do que em terra. A energia em forma de calor absorvida pela superfície da Terra é 
transferida para a atmosfera e, uma vez que o ar aquecido é menos denso que o ar frio, sobe acima do 
ar arrefecido para formar áreas de elevada pressão atmosférica criando diferenciais de pressão. A 
rotação da Terra arrasta a atmosfera envolvente, o que provoca turbulência. É a conjugação de todos 
estes fenómenos que provoca a alteração constante do padrão de ventos.
A quantidade total de potência que é em termos económicos é viável explorar a partir do vento é 
consideravelmente maior que o atual consumo humano de energia a partir de todas as fontes. O 
Instituto Max Planck apresentou uma estimativa da quantidade total de energia eólica que existe, 
concluindo que possam ser extraídos entre 18 e 68 TW. Uma outra estimativa, desta vez baseada em 
medições reais da velocidade do vento, concluiu que possa haver 1 700 TW de energia eólica a uma 
altitude de 100 m acima do mar e da terra. Destes, 72 a 170 TW poderiam ser extraídos de forma prática 
e economicamente competitiva. Os mesmos autores mais tarde estimaram ser de 80 TW. No entanto, a 
investigação na Universidade de Harvard estima uma média de 1 Watt/m² e uma capacidade de 2–10 
MW/km² para parques eólicos de grande dimensão, sugerindo que estas estimativas de recursos eólicos 
totais a nível global estejam sobrestimadas por um fator de 4.
Produção de energia elétrica
Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em 
lugares com muito vento. Essas turbinas têm a forma de um catavento ou um moinho que produz com o 
movimento da hélice um campo magnético na turbina. Esse movimento, através de um gerador, produz 
energia elétrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aerogeradores, necessários 
para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar 
localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível ainda a utilização de aerogeradores 
de baixa tensão quando se trata de requisitos limitados de energia elétrica.
Como Funcionam As Turbinas Eólicas?
A energia eólica pode ser considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, 
principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota, limpa, amplamente distribuída globalmente 
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https://www.youtube.com/watch?v=V6lyCuw7VfU
principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota, limpa, amplamente distribuída globalmente 
e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito estufa. Em 
países como o Brasil, que possuem uma grande malha hidrográfica, a energia eólica pode se tornar 
importante no futuro, porque ela não consome água, que é um bem cada vez mais escasso e que 
também vai ficar cada vez mais controlado. Em países com uma malha hidrográfica pequena, a energia 
eólica passa a ter um papel fundamental já nos dias atuais, como talvez a única energia limpa e eficaz 
nesses locais. Além da questão ambiental, as turbinas eólicas possuem a vantagem de poderem ser 
utilizadas tanto em conexão com redes elétricas como em lugares isolados, não sendo necessário a 
implementação de linhas de transmissão para alimentar certas regiões (que possuam aerogeradores).A tecnologia de instalação da geração eólica pode ser onshore (em terra) ou offshore (marítima), na 
tecnologia offshore o custo de instalação é mais elevado comparado com onshore, contudo na offshore 
o potencial de geração é maior. Por este motivo a tecnologia offshore é utilizada em países com 
pequena extensão territorial ou com pouco espaço disponível para as instalações em terra.
O sistema de geração de energia elétrica pode ser ongrid (interligado à rede) ou offgrid (isolado da 
rede). No sistema ongrid a geração de energia é interligada à rede elétrica do Sistema Interligado 
Nacional (SIN) o qual é mais utilizado comercialmente. Já no sistema off-grid a geração é isolada da rede 
convencional trabalhando de forma autônoma, aplicado em regiões rurais ou marítimas afastadas em 
que não é viável traspor linhas de transmissão.
A produção de energia elétrica através de energia eólica tem várias vantagens das quais podemos 
ressaltar as principais. É uma fonte renovável, não emite gases de efeito estufa, gases poluentes e nem 
gera resíduos na sua operação, o que a torna uma fonte de energia de baixíssimo impacto ambiental. Os 
parques eólicos (ou fazendas eólicas) são compatíveis com os outros usos do terreno como a agricultura 
ou pecuária, já que os atuais aerogeradores têm dezenas de metros de altura. O grande potencial eólico 
no mundo aliado com a possibilidade de gerar energia em larga escala torna esta fonte a grande 
alternativa para diversificar a matriz energética do planeta e reduzir a dependência ao petróleo. Em 
2011 na União européia ela já representa 6,3% da matriz energética, e no mundo mais de 3,0% de toda 
a energia elétrica. Finalmente, com a tendência de redução nos custo de produção de energia eólica, e 
com o aumento da escala de produção, deve se tornar uma das fontes de energia mais barata.
No entanto, apesar de todos os pontos positivos se não forem feitos estudos de mapeamento, medição 
e previsão dos ventos, ela não é uma fonte de energia confiável. Não há muitos dados sobre o regime de 
ventos no Brasil, e eles costumam serem aproveitáveis somente durante parte do ano. Além disso, os 
parques eólicos produzem poluição sonora e visual.
https://www.youtube.com/watch?v=PTI2WLK5Hhc
Moradores de Itarema/CE Insatisfeitos com a instalação de torres geradoras de energia eólica.
Também podem interferir na rota migratória de pássaros, e os aerogeradores interferem na paisagem 
do local. Além disso, todo o equipamento é caro, o que pode inviabilizar a criação de parques eólicos. 
Quanto ao impacto visual, gera poluição visual devido à alteração da paisagem do local, não que as 
demais fontes não alterem, como para alguns as pás dos geradores é uma poluição visual, para outros 
pode ser considerado um atrativo turístico como uma bela alternativa às demais fontes de energia. Em 
relação à poluição sonora, apesar de não ter pesquisas conclusivas indicando impacto na fauna, deve-se 
ter cuidado para evitar instalação em corredores de migração de aves ou habitats de reprodução de 
animais silvestres, e se preciso utilizar linhas de transmissão subterrâneas. Como qualquer máquina, 
também exige manutenção interna dos aerogeradores que deve ser realizada de forma preventiva e 
constante. A maior desvantagem é a não regularidade da geração (ou intermitência da geração), pois a 
geração depende do vento que não são sempre constantes, e nem sempre há vento quando a 
eletricidade é necessária. Deste modo, como a disponibilidade de energia diária varia de um dia para 
outro, a geração eólica pode ser menos confiável que as fontes convencionais. Devendo ser alternativa 
complementar e não substituta na matriz energética.
Por país
Em 2012 a capacidade mundial de geração de energia elétrica através da energia eólica foi de 
aproximadamente 282 gigawatts (GW), o suficiente para abastecer as necessidades básicas de dois 
países como o Brasil(o Brasil gastou em média 70 gigawatts em janeiro de 2010). Para se ter uma ideia 
da magnitude da expansão desse tipo de energia no mundo, em 2008 a capacidade mundial foi de cerca 
de 120 GW e, em 2007, 59 GW.
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https://www.youtube.com/watch?v=4O9QwDRVcoA
A capacidade de geração de energia eólica no Brasil vem aumentando ano a ano. Em 2008 era de 341 
MW, em 2009 passou 606 MW, e em 2010 atingiu o valor de 920 MW. O Brasil responde por cerca da 
metade da capacidade instalada na América Latina, mas representa apenas 0,38% do total mundial.
Até 2005 a Alemanha liderava o ranking dos países em produção de energia através de fonte eólica, mas 
em 2008 foi ultrapassada pelos EUA.
Desde 2010 a China é o maior produtor de energia eólica. Em 2020 o total da capacidade instalada nesse 
país ultrapassava os 288 GW, um aumento de 21% comparado aos 230GW instalados até 2019.
Em alguns países, a energia elétrica gerada a partir do vento representa significativa parcela da 
demanda. Em 2020, 48% da eletricidade consumida na Dinamarca foi gerada por turbinas eólicas, 25% 
em Portugal, 22% na Espanha, 38% na Irlanda e 27% na Alemanha. Globalmente, a energia eólica é 
responsável por cerca de 6% da eletricidade gerada. Desde 2011, 83 países usam energia eólica em 
escala comercial.
O custo da geração de energia eólica tem caído rapidamente nos últimos anos. Em 2005 o custo da 
energia eólica era cerca de um quinto do que custava no final dos anos 1990, e essa queda de custos 
deve continuar com a ascensão da tecnologia de produção de grandes aerogeradores. No ano de 2003 a 
energia eólica foi a forma de energia que mais cresceu nos Estados Unidos.
A maioria das formas de geração de eletricidade requerem altíssimos investimentos de capital e baixos 
custos de manutenção. Isto é particularmente verdade para o caso da energia eólica, onde os custos 
com a construção de cada aerogerador podem alcançar milhões de reais, os custos com manutenção 
são baixos e o custo com combustível é zero. Na composição do cálculo de investimento e custo nesta 
forma de energia levam-se em conta diversos fatores, como a produção anual estimada, as taxas de 
juros, os custos de construção, de manutenção, de localização e os riscos de queda dos geradores. 
Sendo assim, os cálculos sobre o real custo de produção da energia eólica diferem muito, de acordo com 
a localização de cada usina.
Apesar da grandiosidade dos modernos moinhos de vento, a tecnologia utilizada continua a mesma de 
há 1000 anos, tudo indicando que brevemente será suplantada por outras tecnologias de maior 
eficiência, como é o caso da turbovela, uma voluta vertical apropriada para capturar vento a baixa 
pressão ao passar nos rotores axiais protegidos internamente. Esse tipo oferece certos riscos de colisões 
das pás com objetos voadores (animais silvestres) mas não interfere na áudiovisão. Essa tecnologia já é 
uma realidade que tanto pode ser introduzida no meio ambiente marinho uma vez que os animais 
aquáticos não correm riscos de colisão como no ambiente terrestre.
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Brasil
O Brasil possui grande potencial em energia eólica. Segundo a Associação Brasileira de Energia Eólica 
(ABEEólica), o território brasileiro tem capacidade para gerar até 522 gigawatts na modalidade onshore 
(em terra), sem contar as usinas eólicas que podem ser instaladas no mar. A capacidade eólica instalada 
vem crescendo em média 2 GW ao ano desde 2013: somou 2,2 GW em 2013, 4,8 GW em 2014, 7,6 GW 
em 2015, 10,1 GW em 2016, 12,3 GW em 2017, 14,8 GW em 2018, 15,4 GW em 2019 e 17,2 GW em 
2020, o que representa cerca de 3,5% do potencial.
A maior fonte de eletricidade do Brasil são as usinas hidrelétricas. Um estudo indica que o país poderia 
substituir a energia térmica pela energia eólica. Isso porque as usinas termoelétricas só são acionadas 
durante os períodos de seca, quando os rios ficam mais baixos e as hidrelétricas são insuficientes para 
produzir toda a energiaconsumida. Porém, é justamente nesse período que o regime de ventos no 
Nordeste é mais intenso.
O maior centro de geração de energia eólica do país é o complexo eólico Alto Sertão I, situado na Bahia, 
com capacidade de gerar até 300 MW, seguido do Parque eólico de Osório, localizado no Rio Grande do 
Sul, com a capacidade de gerar até 150 MW e ainda tem o Parque Eólico Cerro Chato com capacidade de 
gerar 91 MW localizado em Santana do Livramento - RS.
A previsão é que a participação da fonte de energia eólica na matriz energética brasileira continua 
crescendo, como vem acontecendo no resto do mundo, apresentando taxas de crescimento médias de 
potência instalada superiores a 20%.
Energia geotérmica, ou energia geotermal 
(geo: terra; térmica: calor), 
É a energia obtida a partir do calor proveniente do interior da Terra.
O calor da Terra existe numa parte por baixo da superfície do planeta, mas em algumas partes está mais 
perto da superfície do que outras, o que torna mais fácil a sua utilização.
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Em certos locais, fazendo furos de apenas 100 metros é possível alcançar calor útil, assim como existem 
zonas onde contém nascentes de água quente completamente espontâneas. Mas na maior parte do 
mundo é necessário fazer furos de quilómetros de profundidade para encontrar calor significativo. 
(Tipicamente na crosta terrestre a temperatura aumenta 25º a 30º celsius por cada quilómetro de 
profundidade em direção ao centro da Terra.)
A energia geotérmica tem muitas aplicações práticas, pode servir para aquecer habitações, estufas, 
piscinas, estufas de agricultura e Centrais geotérmicas para a produção de energia elétrica.
Devido à necessidade de se obter energia elétrica de uma maneira mais limpa e em quantidades cada 
vez maiores, existe um interesse renovado neste tipo de energia pouco poluente.
Para que possamos entender como é aproveitada a energia do calor da Terra devemos primeiramente 
entender como nosso planeta é constituído. A Terra é formada por grandes placas, que nos mantém 
isolados do seu interior, no qual encontramos o magma, que consiste basicamente em rochas 
derretidas. Com o aumento da profundidade a temperatura dessas rochas aumenta cada vez mais, no 
entanto, há zonas de intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. Essas são as zonas onde 
há elevado potencial geotérmico.
História
Produção histórica de eletricidade por fontes geotérmicas entre os 5 maiores produtores.
A primeira usina geotérmica para a geração eletricidade foi criada em 1904 em Larderello na região da Toscana, na Itália por Piero Ginori Conti, produzindo energia com 
sucesso ligando várias lâmpadas. Já em 1913, uma estação de 250 kW foi construída em Larderello com sucesso e se tornou a pri meira usina geotérmica produzindo 
energia comercialmente e por volta da Primeira Guerra Mundial 100 MW estavam sendo produzidos.
Por volta de 1970, um campo de gêiseres na Califórnia estava produzindo 500 MW de eletricidade. A exploração desse campo foi dramática, pois em 1960 somente 12 MW 
eram produzidos e em 1963 somente 25 MW. México, Japão, Filipinas, Quénia e Islândia também têm expandido a produção de eletr icidade por meio geotérmico.
Na Nova Zelândia o campo de gases de Wairakei, na Ilha do Norte, foi desenvolvido por volta de 1950. Em 1964, 192 MW estavam sendo produzidos, mas hoje em dia este 
campo está acabando.
Portugal conta com três centrais geotérmicas em funcionamento nos Açores. Duas na Ilha de São Miguel, e uma na ilha Terceira, Açores. As centrais de São Miguel foram 
construídas pela multinacional israelita Ormat e a da Terceira or um consórcio Italiano e Português (Exergy -CME).
Fontes de energia geotérmica
Quando não existem gêiseres, e as condições são favoráveis, é possível "estimular" o aquecimento 
d'água usando o calor do interior da Terra. Uma experiência realizada em Los Alamos, Califórnia,[5] 
provou a possibilidade de execução deste tipo de usina. Em terreno propício, foram perfurados dois 
poços vizinhos, distantes 35 metros lateralmente e 360 metros verticalmente, de modo a que eles 
alcancem uma camada de rocha quente. Em um dos poços é injetada água, ela aquece-se na rocha e é 
expelida pelo outro poço e quando esta fusão acontece a água predominante na rocha penetra na 
mesma ocorrendo o processo de metabolização geotérmica.
Esta é a melhor maneira de obter energia naturalmente. É necessário perfurar um poço que já contenha 
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Esta é a melhor maneira de obter energia naturalmente. É necessário perfurar um poço que já contenha 
água e a partir daí a energia é gerada normalmente.
Vapor seco
Em casos raríssimos pode ser encontrado o que os cientistas chamam de fonte de "vapor seco", em que 
a pressão é alta o suficiente para movimentar as turbinas da usina com excepcional força, sendo assim 
uma fonte eficiente na geração de eletricidade. São encontradas fontes de vapor seco em Larderello, na 
Itália e em Cerro Prieto, no México.
Usinas Geotérmicas documentário do NatGeo O que é Energia Geotérmica?
Vantagens e desvantagens
Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, sendo que estes gases 
são enviados a usina de geração de energia junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes 
gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de vapor de água e CO2 não são de séria significância 
na escala apropriada das usinas geotérmicas.
Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do ácido sulfídrico 
(H2S) são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico (H2S) é 
relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode causar sérios 
problemas de saúde e até a morte por asfixia.
É igualmente importante que haja tratamento adequado à água vinda do interior da Terra, que 
invariavelmente contém minérios prejudiciais a saúde. Não deve ocorrer simplesmente seu despejo em 
rios locais, para que isso não prejudique a fauna local.
Quando uma grande quantidade de fluido aquoso é retirado da Terra, sempre há a chance de ocorrer 
subsidência na superfície. O mais drástico exemplo de um problema desse tipo numa usina geotérmica 
está em Wairakei, Nova Zelândia[6] O nível da superfície afundou 14 metros entre 1950 e 1997 e está 
deformando a uma taxa de 0,22 metro por ano, após alcançar uma taxa de 0,48 metros por ano em 
meados dos anos 70. Acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinjeção de água no local.
Há ainda o inconveniente da poluição sonora que afligiria toda a população vizinha ao local de instalação 
da usina, pois, para a perfuração do poço, é necessário o uso de maquinário semelhante ao usado na 
perfuração de poços de petróleo.
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https://www.youtube.com/watch?v=bHZs_eE1TZw
https://www.youtube.com/watch?v=odTByhxsL60
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