PI 2019 2-gerador eolicoo

Prévia do material em texto

1 
 
1. INTRODUÇÃO 
A energia e o movimento são considerados os principais componentes para o 
desenvolvimento progressivo da humanidade, mas com o aumento significativo da 
população, a demanda por mais energia provocou sérias implicações ao meio 
ambiente. Desde o século passado, afirma-se que a exploração de qualquer fonte de 
energia, renovável ou não, acarreta impactos ambientais. Portanto, deve-se adotar 
medidas estratégicas para a proteção ambiental, incluindo o setor energético, para 
que haja redução na emissão de poluentes, como o CO2, minimização da utilização 
de combustíveis fósseis na matriz energética, aumento da eficiência da produção e 
distribuição de energia, sistemas de produção menos agressivos e introdução de 
fontes sustentáveis de energia (CALIJURI; CUNHA, 2013). 
As fontes de energia limpa relacionam-se com a captação de energia obtida 
por fontes naturais, reduz a emissão de carbono em seu ciclo de vida e são 
praticamente inexauríveis, ou seja, apesar do seu constante uso, não acabará, mas 
se renovará. Essas apresentam reduzidos impactos ao meio ambiente, sem afetar o 
balanço térmico ou a composição atmosférica do planeta (GOLDEMBERG, LUCON, 
2007; NASCIMENTO, ALVES, 2016; NANDI, 2019). 
Tabela 01 – Exemplos de fontes renováveis de energia. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
Exemplos Descrição 
Eólica Obtidas através das massas de vento. 
Solar Adquirida por meio da radiação solar. 
Biomassa Matéria orgânica que pode ser utilizada na produção de energia. 
Oceânica Energia gerada através da força das ondas do mar. 
Geotérmica Proveniente do calor, no interior do planeta Terra. 
Hidráulica Aproveitamento da energia cinética contida no fluxo de massas da 
água dos rios. 
 
Em 2016 a matriz energética mundial, de acordo com o Internatinal Energy 
Agency (2018), consumiu menos de 30% atribuído às energias sustentáveis, oriunda 
de biomassa, hidráulica, solar, eólica, maré e geotérmica.No Brasil, a matriz elétrica 
é um pouco diferente da mundial, pois consome-se cerca de 65% de energia por 
2 
 
fonte hidráulica, e somados energias eólica, solar e de biomassa, totalizam mais de 
80% de energia renovável consumida e produzida no país (SANTOS, 2018). 
A energia eólica é definida pela energia cinética composta pelo movimento 
das massas de ar (ventos), de acordo com a ANEEL (2006). Esse tipo de energia 
vem sendo utilizada pelos homens, há mais de 300 anos, iniciado no século XIX, era 
aplicada para moer grãos, transportar mercadorias e bombear água. 
 Ela está em crescente evolução, tornando-se referência como alternativa de 
energia sustentável, fortemente ligada às questões de mudanças econômicas, 
fatores naturais favoráveis e interesses governamentais, em vista disso, ela vem 
sendo empregada na matriz elétrica em diversos países (GAVIOLI, 2018; 
CICHELERO,2019). 
A capacidade instalada de produção e consumo de energia eólica vem 
aumentando consideravelmente. Com base em dados da GWEK (2016), a potência 
mundial alcançou a marca de 54,6 GW. No contexto nacional, o Brasil, possui 14,7 
GW instalados, sendo o quinto país que mais instalou energia eólica em 2017. 
 
Figura 01 – Evolução da energia eólica no Brasil. 
Fonte: SANTOS, 2018. 
 
Os primeiros estudos foram feitos no Nordeste, principalmente, nos estados 
do Ceará e Pernambuco. Em 1998 a primeira versão do Atlas Eólico da Região 
Nordeste foi realizada.De acordo com os estudos da ANEEL (2003), os ventos são 
mais predominantes nas praias, nas plantações, morro, campo aberto, entre outros. 
O crescimento da fonte eólica no Brasil tem sido expressivo, mas se analisarmos 
seu potencial, ainda temos muito a explorar, pois o país tem potencial de 300 GW de 
3 
 
geração eólica, o que corresponde a 2,2 vezes a matriz elétrica brasileira (GAVIOLI, 
2018). 
Portanto, é incontestável o crescimento da fonte eólica no país nas últimas 
décadas, sendo hoje uma fonte consolidada e estima-se que até 2023 o Brasil atinja 
algo em torno dos 20GW de capacidade instalada (CICHELERO, 2019). 
A energia eólica não se limita apenas a grandes parques eólicos, nem a 
imensas estruturas de metal, mas pode ser também projetada para pequenas 
residências ou para propriedades em local afastado, feitos com materiais 
reaproveitados, como ocorreu em The Boy Who Harnessed the Wind (O menino que 
descobriu o vento), filme de 2019. 
 
1.1 AEROGERADORES 
Os aerogeradores (turbina eólica ou Sistema de Geração Eólica), são 
utilizados para converter a energia cinética do vento em energia elétrica (SILVA, 
2019).Nele encontram-se partes essenciais para o seu funcionamento,como descrito 
na tabela a seguir. 
Tabela 02 – Componentes Básicos de um Aerogerador. 
Fonte: ATLANTIC – Energias Renováveis S.A., 2016. 
Componentes Utilidades 
Pás Captam o vento, convertendo sua potência ao centro do rotor. 
Rotor Elemento de fixação das pás que transmite o movimento de 
rotação para o eixo de movimento lento. 
Torre Elemento que sustenta o rotor e a nacele na altura apropriada ao 
seu funcionamento. 
Nacele Compartimento instalado no alto da torre composto por caixa 
multiplicadora, freios, embreagem, mancais, controle eletrônico e 
sistema hidráulico. 
Caixa de 
transmissão 
Tem a função de transformar as rotações que as pás transmitem 
ao eixo. 
Gerador Converte a energia mecânica do eixo em energia elétrica. 
Anemômetro Mede a intensidade, a velocidade e a direção do vento. 
 
4 
 
Possui também dois tipos básicos de turbinas eólicas, as de eixo vertical e as 
de eixo horizontal, explicitado na Fig. 02. 
 
Figura 02 – Modelos de turbinas eólicas. 
Fonte: DUPONT; GRASSI; ROMITTI; 2015. 
 
Na tabela a seguir estão descritos os exemplos de hélices de um 
aerogerador, respectivamente. No estudo de caso, será aplicado o Rotor Savonius, 
visto que, possui o melhor aproveitamento da energia para o sistema de menor 
escala. 
Tabela 03 – Modelos de turbinas eólicas. 
Fonte: DUPONT; GRASSI; ROMITTI; 2015; SILVA, 2019. 
Modelo Descrição 
Rotor 
Savonius 
Aerogerador de eixo vertical composto por duas pás onduladas, em 
formato de “S” (figura 2a). Gerar energia com pouco vento e suporta 
ventos turbulentos. Silencioso, é ideal para áreas urbanas, porém 
possui baixa eficiência. 
Rotor 
Darrieus 
Aerogerador de eixo vertical com pás arqueadas (figura 2b). 
Também aplicável em áreas urbanas, utilizado em níveis de 
potência maior e a necessidade de um sistema de aceleração 
inicial, por conta de ruídos. 
Rotor 
horizontal 
Aerogerador de eixo horizontal com hélices tripá, são alinhados com 
a direção do vento e o modelo mais utilizado (figura 2c). Em 
aplicações de pequeno porte, não existe controle ativo das pás ou 
mecanismos de frenagem, tornando-o ruidoso e inadequados para 
locais com ventos turbulentos. 
 
5 
 
2. OBJETIVOS 
2.1 OBJETIVO GERAL 
Avaliar um sistema de aproveitamento de energia eólica, constituído por 
materiais recicláveis em sua estrutura, para acionar os dispositivos das luzes de 
emergência. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
1. Realizar o estudo de viabilidade econômica, através de levantamento dos 
preços unitários de todo material utilizado. 
2. Reutilizar materiais das embalagens de tetra pak e pallets. 
3. Identificar a velocidade e direção dos ventos da região, através de site 
meteorológico. 
4. Identificar prováveis impactos ambientais, mediante as consequências pré-
estabelecidas nos estudos bibliográficos. 
5.Projetar a maquete na escala de 1:125. 
 
3. METODOLOGIA 
3.1 LOCALIZAÇÃO 
A faculdade São Salvador localiza-se Rua Prof.a Guiomar Florence, R. da 
Polêmica, 191/192 - Parque Bela Vista, Salvador - BA, 40279-030, na qual 
apresenta as condições necessárias para a implantação do projeto, assim como, 
também diminui o impacto visual gerado. 
 
Figura 03 – Localização da Faculdade São Salvador. 
Fonte: Google Earth, 2019. 
6 
 
O aerogerador será instalado no telhadoe o controlador de carga, bateria e 
inverso, ficara dentro da instituição, com suas respectivas estruturas de proteção. 
 
 
Figura 04 –Vista superior da 
área de instalação do aerogerador. 
Fonte: Elaboração dos autores, 
2019. 
 
 
Figura 05 – Área de instalação 
do sistema do aerogerador. 
Fonte: Elaboração dos autores, 
2019. 
 
3.2 ESTUDO DOS VENTOS 
De acordo com os sites, Weather Spark e Windfender, baseadas em 
observações feitas entre 07/2012 a 08/2019, diariamente das 7 a.m. às 7 p.m., na 
região soteropolitana, a velocidade média dos ventos variam de 12,8 km/h a 14,9 
km/h. 
 
Figura 06 –Velocidade média dos ventos em Salvador. 
Fonte: Weather Spark, 2019. 
7 
 
Obtendo direção, predominantemente, leste. Com ocorrência de maior 
intensidade, nos meses de maio a dezembro, tendo 8 de agosto, como o dia de 
maior intensidade dos ventos no ano. 
 
Figura 07 – Direção média dos ventos em Salvador. 
Fonte: Weather Spark, 2019. 
 
No entorno da instituição, na qual a turbina eólica será implementada, 
apresenta uma média de 18 km/h (5 m/s) dos ventos, com direção lés-sudeste 
(WINDFENDER, 2019). 
 
 
Figura 08 – Tempo (vento dia 22/09/2019). 
Fonte: Windfender, 2019. 
 
 
8 
 
3.3 ESTRUTURA FÍSICA 
 
Figura 09– Desenho 2D do aerogerador e sistema. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
9 
 
 
Figura 10 – Torre de sustentação. 
Fonte: Tecnobird, 2019. 
Hastes de aço, responsável pela sustentação e ligação das pás ao motor, 
com 3,20 m de altura e 16 cm de circunferência. 
 
 
Figura 11– Modelo das pás. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
Para captar a energia contida nas massas de ar e converte-las em energia 
mecânica, serão utilizadas pás baseadas no modelo Rotor Savonius, de eixo 
vertical, pois conseguem gerar energia com pouco vento, ao mesmo tempo que 
suporta ventos turbulentos; silencioso, ideal para áreas urbanas. Construída com 6m 
de comprimento, 2m de largura, 135° de inclinação e 6mm de espessura. E 
confeccionada, fundamentando-se processo utilizado na fabricação das telhas 
ecológicas de tetra pak, as hélices do aerogerador segue a mesma ideia. As caixas 
serão recolhidas através de reciclagem, separado as partes de plástico e papel, 
restando apenas o fragmento de alumínio, que constituirá todas as pás. 
 
 
Figura 12 – Parafuso. 
Fonte: Obramax, 2019. 
10 
 
Parafuso de cabeça sextavada e rosca inteira de aço, com 8mm, responsável 
pela fixação das pás na torre. 
 
 
Figura 13 – Caixa multiplicadora. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
Caixa multiplicadora produzida a partir da junção da engrenagem cônica e da 
engrenagem brother hl 7050n, permitirá a aplicação da energia mecânica ao motor 
para produzir energia elétrica. 
 
 
Figura 14 – Motor. 
Fonte: Mercado livre, 2019. 
Motor, modelo sugar, com medida de 37mm. Equipamento de corrente 
continua, com eixo adaptado para conexão com a hélice, é responsável por receber 
a energia mecânica e converte-la em energia cinética, que posteriormente será 
armazenagem em uma bateria. 
 
 
Figura 15 – Fio. 
Fonte: Leroy Merlin, 2019. 
11 
 
Fio de cobre de 2,5 mm², ideal para condução de energia, separado em duas 
cores para facilitar identificação, seguindo a Norma Brasileira – NBR 5410:2008, de 
Instalações elétricas de baixa tensão. 
 
 
Figura 16 – Controlador de carga. 
Fonte: Neo Solar, 2019. 
Controlador de carga 30a 12e24vPwm C/ Lcd Usb, apresentando mediadas 
de 205 x 119 x 67 mm. É responsável pelo controle de entrada e saída das cargas, 
proteger a bateria de sobrecarga ou que sejam descarregadas profundamente, 
garantindo que toda a energia produzida pelo motor, seja armazenada com maior 
eficácia nas baterias. 
 
 
Figura 17– Bateria. 
Fonte: Reis Baterias, 2019 
Bateria estacionaria DF500, medindo 175 x 175 x 175 mm. Fonte adequada 
para o armazenamento da energia produzida. Nela a energia será direcionada a um 
inversor de carga. 
 
Figura 18 – Inversor de carga. 
Fonte: Lojasamericanas, 2019. 
12 
 
Inversor de energia 1500w altera A Cc 12v paraCa 110 / 220v, medindo 255 x 
110 x 60 mm. Equipamento dc/ac, converte a energia armazenada na bateria, de 
corrente continua para corrente alternada. 
 
Figura 19 – Dispositivo de emergência. 
Fonte: Mercado Livre, 2019. 
Lâmpada padrão para sistemas elétricos, responsável pela sinalização de 
segurança (saídas de emergência), de 2 watts de potência, composto por um 
conjunto de 30 leds, com medidas de 200X50X30mm. 
 
3.4 ESTRUTURA DE PROTEÇÃO 
Todos os equipamentos utilizados na construção do aerogerador necessitará 
de estruturas protetoras, para salvaguardar a interinidade física dos materiais, 
impedir que molhe, devido às chuvas, e evitar contado de pessoas não autorizadas 
a tocar nos equipamentos. As estruturas serão montadas de materiais recicláveis 
como: embalagens tetras pak, latas de alumínio e pallets de madeira, expostos nas 
figuras a seguir. 
 
 
Figura 20– Estrutura de proteção do aerogerador. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
A primeira proteção possui um formato de caixa, com 4m³, feito com 
embalagens tetras pak e latas de alumínio. Responsável pela proteção da torre, das 
hélices, da caixa multiplicadora e do motor, localizara-se no telhado a instituição. 
13 
 
 
Figura 21 – Estrutura de proteção do sistema. 
Fonte: Elaboração do autor, 2019. 
A segunda proteção será feita a partir da reutilização de pallets industrial e 
comercial, feito a partirda madeira de Pinusspp ou Eucalyptussppque,do modelo 
PBR2,com 1,00 x 1,20 cm de cumprimento. Responsável pela proteção do 
controlador de carga, da bateria e do inversor. 
 
3.5 VIABILIDADE ECONÔMICA 
O estudo de viabilidade econômica é essencial para minimizar o risco em 
qualquer tipo de investimento. Ele é de fundamental na criação de um projeto, pois 
tem como objetivo apresentar a viabilidade ou não do projeto, ou seja, realizar o 
cálculo do tempo de retorno, comparação entre o resultado obtido e o quanto vai ser 
economizado ao longo de um determinado tempo (NANDI, 2019). 
No que se refere às alternativas renováveis de energia, o Brasil dificuldades 
no quesito de implementação dessas novas tecnologias e fontes. Isso acontece a 
fonte está em desenvolvimento no país e, na maioria das vezes encontra-se um 
mercado limitado junto a essas tecnologias, influenciando diretamente no custo e no 
preço final. Atualmente, nos grandes parques eólicos, a implementação da energia, 
custa em torno de 3.350.00(R$/KW), com tendência de diminuir nos próximos 10 a 
15 anos (NASCIMENTO; ALVES, 2016). 
Em vista de se obter um projeto economicamente viável, foram analisados 
dois orçamentos prévios, através do e-commerce, dos materiais necessários para a 
implementação do aerogerador, dispostos nas tabelas abaixo. 
 
 
14 
 
Tabela 04 – Orçamento 1. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
MATERIAL FORNECEDOR QUANT. VALOR (R$) 
Tubo cilíndrico Struturar 1 688,00 
Parafuso 8mm Mega Lojista 35 2,50 um. 
Embalagem tetra pak Reciclagem 28.500 0,00 
Engrenagem cônica Azanelli 1 67,90 
Engrenagem brother hl 
7050 n 
Mercado Livre 1 30,00 
Motor Baú da eletrônica 1 539,91 
Fio 2,5 mm Santil 600 m 88,00(100m) 
Controlador de carga Neo Solar 1 519,00 
Bateria estacionaria Lojas Americanas 1 430,50 
Inversor de energia Banggood 1 176,77 
Lâmpadas de 
emergência 
Mercado Livre 20 45,80 un. 
Lata e alumínio Reciclagem 32 0,00 
Pallets Reciclagem 5 0,00 
Alicate LojadoMecanico 1 17,92 
Martelo LojadoMecanico 1 19,23 
Prego 22x48 Extra 1 Kg 12,38 
Chave de fenda Lojas Americanas 1 9,60 
Fita isolante Lojas Americanas 10 4,95 um. 
TOTAL (R$) 3.552,30 
 
Obs.1: Todas as quantidades dos matérias foram definidas através de uma 
média. 
Obs. 2: A cada 1,8m² são utilizadas 1.900 embalagens tetra pak, no total 
serão 3 pás com 9m² cada uma, resultando em 27m², ou seja, 28.500 caixas de 
leite. 
 
 
 
 
 
15Tabela 05 – Orçamento 2. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
MATERIAL FORNECEDOR QUANT. VALOR (R$) 
Tubo cilíndrico Metaltec 1 532,00 
Parafuso 8mm CCP Parafusos e 
Ferragens 
35 1,40 um. 
Embalegam tetra pak Reciclagem 28.500 0,00 
Engrenagem cônica Mercado Livre 1 58,00 
Engrenagem brother hl 
7050 n 
Satec 1 20,66 
Motor Lojas Americanas 1 139,00 
Fio 2,5 mm Amazona 600 m 82,90 (100m) 
Controlador de carga Lojas Americanas 1 74,48 
Bateria estacionaria Braspower Comercial 1 379,90 
Inversor de energia Lojas Americanas 1 134,79 
Lâmpadas de 
emergência 
Shopfire 20 23,50 un. 
Lata e alumínio Reciclagem 32 0,00 
Pallets Reciclagem 5 0,00 
Alicate Lojas Americanas 1 15,90 
Martelo Magazine Luiza 1 10,90 
Prego 22x48 CCP Parafusos e 
Ferragens 
1 Kg 11,54 
Chave de fenda Casadomecanico 1 7,12 
Fita isolante C&C Casa e 
Construção 
10 2,99 um. 
TOTAL (R$) 2.430,59 
 
Após a análise dos valores obtidos, constatou-se que o segundo orçamento é 
o mais viável economicamente. 
 
3.6 VIABILIDADE AMBIENTAL 
Apesar da energia eólica ser sustentável, assim como outras fontes de 
energia, naturais ou não, apresenta falhas no quesito de gerar algum tipo de impacto 
ao meio ambiente, dentre essas falhas estão: 
16 
 
Tabela 06– Energia eólica e seus impactos ambientais. 
Fonte: TERCIOTE, 2002. 
IMPACTO DEFINIÇÃO 
Impacto sobre a 
fauna 
Os pássaros, principalmente, podem vir a colidir com a estrutura 
devido à dificuldade de visualização, o que pode ocasionar o 
desaparecimento ou até mesmo a extinção de algumas 
espécies. 
Ruídos Barulho, som ou poluição sonora não desejada ocasionada pelo 
sistema eólico (turbina). 
Interferência 
eletromagnética 
Os grandes parques eólicos podem causar interferência nos 
sinais de comunicações. 
Uso da terra (ou 
espaço) 
As turbinas e torres eólicas ocupam um amplo espaço, mas 
atividades agrícolas podem ser mantidas em seu entorno. 
Quando aplicado a espaços limitados, o uso do espaço pode 
ser um fator agravante. 
Impacto visual Os parques eólicos devem ser instalados em áreas livres, pois 
podem provocam reações positivas ou negativas. 
 
No estudo de viabilidade ambiental apresenta-se os impactos ambiental 
causados pela implementação do projeto e como minimiza-los. Dessa maneira, 
constatou-se que: é ambientalmente viável, pois constitui-se por partes de 
embalagem tetra pak, pallet e lata de alumínio, que são matérias recicláveis; e o 
principal impacto causado pelo aerogerador é o impacto visual, provocado, 
principalmente, pela estrutura de proteção do sistema que ficará dentro da 
instituição, pois pode causar reações negativas por parte dos estudantes, 
professores e funcionários. 
Dessa forma, para minimizar o problema gerado, será montado um jardim 
vertical nos pallets utilizados na estrutura (exemplificado na figura abaixo), podendo 
utilizar plantas como: cactos, jiboia e suculentas, pois seu desenvolvimento é 
favorável em ambientes semi-sombreados (internos ou externos) e não precisam de 
muita irrigação, é necessário apenas regar uma vez por semana. 
17 
 
 
Figura 22– Jardim vertical em pallets. 
Fonte: Decor Fácil, 2019. 
 
4 RESULTADOS 
4.1 ENERGIA PRODUZIDA 
A energia recuperável do vento está associada a energia cinética do vento ao 
atravessar uma determinada superfície (S), obtida através da formula de potência do 
vento. Na qual: P – Potência (W); p – densidade do ar; S – área varrida pelo rotor 
(m); v – velocidade do vento (m/s). 
𝑃 𝑣𝑒𝑛𝑡 =
1
2
× 𝑝 × 𝑆 × 𝑣3 
Obtendo 675 W, como resultado da potência do vento. Porém a energia não 
pode ser inteiramente recuperada pelo aerogerador, pois há evacuação do ar 
turbinado, introduzindo-se assim, o coeficiente de Cp do cálculo de potência. 
𝐶𝑝 =
𝑃𝑡
𝑃𝑣
=
𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑟𝑣𝑖𝑛𝑎
𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙 𝑛𝑜 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜
 
0,4 =
𝑥
670
= 670 × 0,4 ≅ 270 𝑊 
 Sendo assim, 270W o valor real da energia recuperada do vento. O 
coeficiente de potência (Cp) foi introduzido pela teoria de Betz, no qual indica que, 
mesmo para os melhores aproveitamentos eólicos (turbinas de 2 ou 3 pás de eixo 
horizontal) recupera-se no máximo 59% da energia do vento. Para aplicação real, o 
coeficiente é de ordem 0,1 a 0,4, mínimo e máximo respectivamente. 
𝑃 𝑑𝑖𝑠𝑝. 𝑚𝑖𝑛. =
1
2
× 0,1 × 1,2 × 9 × 53 = 67,5𝑊 (0,07𝐾𝑊) 
𝑃 𝑑𝑖𝑠𝑝. 𝑚𝑎𝑥. =
1
2
× 0,4 × 1,2 × 9 × 53 = 270𝑊 (0,27 𝐾𝑊) 
18 
 
Tabela 07 – Aplicação do coeficiente de potência. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
 Cp=0,1 Cp=0,2 Cp=0,3 Cp=0,4 
67,5 W 1,6m 1,1m 1,9m 0,8m 
270 W 3,3m 2,3m 0,9m 1,6m 
 
 Utilizando as seguintes formulas para se obter os resultados da tabela acima, 
possuindo então, 1,6 metros como o melhor resultado, pois capitará a energia tanto 
com intensidade mínima quanto máxima. 
𝐶𝑝 =
𝑃
1
2
× 𝑝 × 𝑠 × 𝑣3
 
𝑅 = √
𝑆
𝑟
 
Portanto, a produção tem a capacidade de acender uma média de 200 
lâmpadas, visto que cada uma consome 2W e o aerogerador produz até 270W, mas 
para o início do projeto serão utilizadas apenas 20 lâmpadas de emergência. 
Considerando o valor de energia que o aerogerador produz e que pode ser 
utilizado, converte-se o W para KW/h, utilizando a seguinte equação, na qual o valor 
de P= exponenciais mínimo e máximo,em relação ao tempo, em dia, mês e ano. 
𝐸 (
𝐾𝑤
ℎ
) = 𝑃 (𝑊) ×
𝑡(ℎ)
1000
 
Obtendo os resultados da produção de energia em KW/h, representados no 
gráfico abaixo. 
Gráfico 01 – Produção da energia em KW/h. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
 
19 
 
Com o intuito de saber o valor (em reais) do kwh produzido no período, 
multiplica-se o valor produzido do kwh por R$0,6011283, preço cobrado pela 
Coelba, apresentando assim, os resultados explicitados no gráfico a seguir. 
Gráfico 02 – Produção em reais por período. 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
 
 
4.2 ECONOMIA 
Considerando dados extraídos do site da Coelba - Companhia de Eletricidade 
do Estado da Bahia, foram analisados o valor cobrado pelo kwh e o consumo de 
energia da instituição, para criar uma base média do consumo e dos valores pagos. 
Tabela 08 – Média de consumo. 
Fonte: Coelba, 2019. 
TEMPO KWH VALOR (R$) 
Dia 2.103 1.263,70 
Mês 63.070 37.913,18 
Ano 756.840 454.958,16 
 
O valor cobrado pelo kwh é de R$ 0,6011283, para se obter o resultado diário, 
mensal e anual, tira-se a média dos valores pagos e divide ou multiplica pelo tempo. 
Com o valor em reais divide pelo valor do KWH. Assim se obtém os KWH 
consumidos em cada período. Como resultado, a porcentagem de economia será 
de: 0,3% por dia 0,51% por mês e 0,51% ao ano. 
20 
 
Gráfico 03 – Economia de energia em relação ao tempo (%). 
Fonte: Elaboração dos autores, 2019. 
 
 
4.3 RETORNO DO INVESTIMENTO 
Com o objetivo de analisar o investimento, considera-se o Pay-back, que 
consiste em calcular o tempo de retorno do investimento inicial, em anos, meses, 
semanas ou dias. Tendo o segundo orçamento como o mais viável 
economicamente, com o valor de R$ 2.430,59, o tempo de retorno desse 
investimento será de 1 ano e 7 meses. 
𝑃𝑎𝑦𝐵𝑎𝑐𝑘 = 
𝑖𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑔𝑎𝑛ℎ𝑜 𝑛𝑜 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 
 
 
4.4 DURABILIDADE DOS MATERIAIS 
As partes do aerogerador é em sua maioria formada por equipamentos 
elétricos, sendo assim, eles requerem manutenção periodicamente, com o propósito 
de durar mais de 10 anos. Na parte em que são utilizados materiais recicláveis, 
como as hélices e as estruturas de proteção, as feitas com a embalagem de tetra 
pak duram em média 30 anos, assim como os pallets de mateira e as latas de 
alumínio. 
 
5 DISCUSSÕES 
Os raios solares abrangem toda a superfície terrestre, tornando-se 
responsável pela derivação de fonte direta da energia, a solar, e de fontes indireta, 
21 
 
em quase todas as outras formas de energia (hidráulica, biomassa, eólica, 
combustíveis fósseise energia dos oceanos) (NASCIMENTO, ALVES, 2016). 
Quando se trata das fontes sustentáveis mais populares, a energia solar e a 
eólica estão no topo do ranking, pois podem ser facilmente introduzidas na matriz 
energética. O Brasil apresenta grande vantagem para a implementação dessas 
energias, pois em todo seu território possui grande incidência solar e movimento 
constante das massas de ar, principalmente nas regiões costeiras e de serra. Mas a 
energia solar ainda é pouco utilizada comparada a seu potencial de expansão, 
sendo apenas 0,1% da matriz elétrica. Enquanto a eólica chega a 6,8%da matriz 
elétrica nacional, de acordo com a SANTOS, 2018. 
Ainda que sejam obtidas pela mesma origem, as energias eólicas e solares, 
possuem características diferentes. A energia solar pode ser aproveitada de duas 
formas: sistemas de altas temperaturas e sistemas de coletores solares. No segundo 
sistema, para se produzir a energia, converte-se a luz direta em eletricidade 
utilizando uma célula fotovoltaica, fabricada com material semicondutor, que em sua 
maioria é feito de silício. Na eólica, a energia é obtida através de aerogeradores, 
formado por estruturas de grande, médio e pequeno porte. (NASCIMENTO; ALVES, 
2016; NANDI, 2019). 
Para construir seus sistemas, a solar utiliza-se apenas placas fotovoltaicas e 
um inversor, para transformar a tensão e frequência para valores específicos do 
aparelho. E a eólica, exige uma serie de componentes para o seu funcionamento, 
como hélices, rotor, torre, nacele, caixa de transmissão, gerador e anemômetro. Por 
isso, elas apresentam custo elevado para a produção, as placas são o que deixa a 
fonte de energia solar mais cara, chegando a custa 5.100,00 (R$/KW), em 
contrapartida a energia eólica custa em média 3.350,00(R$/KW), mas ambas 
possuem tendência a diminuir nos próximos 10 a 15 anos (SHAYANI; OLIVEIRA; 
CAMARGO, 2006; NASCIMENTO; ALVES, 2016; NANDI, 2019). 
Dentre essas diferenças, elas dispõem de pontos positivos e negativos, 
apresentados na tabela abaixo. 
 
 
 
 
22 
 
Tabela 09 – Energia solar e eólica, pontos positivos e negativos. 
Fonte: SHAYANI; OLIVEIRA; CAMARGO, 2006; NANDI, 2019. 
ENERGIAS PONTOS POSITIVOS PONTOS NEGATIVOS 
SOLAR Não libera gases poluentes, 
necessidade mínima de 
manutenção, não emite ruídos, 
pode ser utilizado de maneira 
remota e em lugares de difícil 
acesso, possui vida útil longo, 
passando mais de 30 anos. 
Emite substancias tóxicas durante 
a produção de insumos 
necessários para a construção das 
placas, não podem ser utilizados 
durante a noite e nem em períodos 
chuvosos. 
EÓLICA Pode ser usado em situações 
extremas com muito ou pouco 
vento, retorno financeiro a curto 
prazo, utilizado de dia ou de 
noite. 
Se for de médio a grande porte 
produz ruídos e pode ameaçar as 
aves caso implantado em rotas 
migratórias, modificam a 
paisagem, gera impacto visual. 
 
Em vista dos pontos apresentados sobre a energia solar e a energia eólica, 
na instituição Faculdade São Salvador (estudo de caso), percebeu-se que a melhor 
fonte de energia a ser utilizada para acender os dispositivos de emergência, é 
através da energia eólica. Visto que, essa fonte de energia, pode ser reproduzida 
em pequena escala e em qualquer lugar, a custo acessível e aproveitando materiais 
recicláveis, além de conseguir ser utilizada em qualquer hora do dia. 
 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Atualmente, a relação entre o crescimento populacional e o meio ambiente 
está em constante colapso. São necessárias mudanças do paradigma social para 
amenizar os danos ambientais causados. Para isso vem sendo adotadas medidas 
de redução na emissão dos gases poluentes, como CO2, incluindo, principalmente, 
o setor elétrico, usando como medida alternativa as energias sustentáveis. 
Uma das fontes mais utilizadas quando se pensa em energias renováveis, é a 
energia eólica. No Brasil ela representa mais que 6% da matriz elétrica, com o 
potencial de crescimento nos próximos anos. 
23 
 
Com o objetivo de avaliar um sistema de aproveitamento de energia eólica, foi 
elaborado um aerogerador constituídos por embalagens de tetra pak, para acionar o 
sistema de emergência da instituição de ensino, Faculdade São Salvador. 
Localizada na Rua da Polêmica Nº 192, Parque Bela Vista, no entorno da instituição 
apresenta-se ventos de 18 km/h (5 m/s) com direção lés-sudeste, no qual é 
favorável para o movimento das hélices. 
A estrutura física do aerogerador é composta por: torre de sustentação, pás, 
caixa multiplicadora, motor, controlador de carga, bateria e inversor de energia, com 
estrutura de proteção para salvaguardar o aerogerador e seu sistema. Esse sistema 
aproveitará em média de 270 W, baseando-se no coeficiente de potência que foi de 
1,6m correspondente ao valor mínimo e máximo do CP, 01 e 0,4, respectivamente. 
A viabilidade econômica e ambiental são pontos significativos e fundamentais 
para a elaboração do projeto. O investimento necessário ficou com um valor 
aproximado de R$ 2.430,60 e o tempo de retorno do investimento fica em torno de 1 
ano e 7 meses, de acordo com o método Pay-back simples. A vida útil do sistema 
terá em média 10 anos conforme a manutenção periódica dos materiais elétricos, e 
os materiais reciclados duram em média 30 anos. Com a implementação do sistema 
terá uma redução na conta de energia de 0,3% por dia e 0,51% por mês e por ano. 
Na viabilidade ambiental constatou-se que há pontos positivos, pois as hélices 
serão constituídas com embalagens tetra pak e a estrutura de proteção com pallet 
de madeira. Mas apresenta o impacto visual como ponto negativo, gerado pela 
estrutura de proteção que ficará dentro da instituição, para minimizar esse impacto, 
será feito um jardim vertical com cactos, jibóias e suculentas. 
Dessa forma, conforme a análise de custos e ecossistêmica, junto aos 
resultados pertinentes, o sistema torna-se eficiente e constituirá positivamente para 
o meio ambiente. A energia eólica é uma fonte natural e renovável, ou seja, 
inesgotável, não emitente de gases poluentes do efeito estufa e aquecimento global, 
pode ser reproduzida em pequena escala e em qualquer lugar que tenha pouco ou 
muito vento, alem de poder ser utilizada a qualquer hora do dia, com ou sem chuva. 
 
 REFERÊNCIAS 
ATLANTIC – Energias Renováveis S.A. Saiba como funciona o aerogerador, que 
transforma vento em eletricidade. 2016. Disponível em: 
24 
 
<http://atlanticenergias.com.br/saiba-como-funciona-o-aerogerador-que-transforma-
vento-em-eletricidade/>. Acesso em: 16/09/2019. 
 
CALIJURI, M. do C.; CUNHA, D. G. F. Engenharia ambiental: conceitos, 
tecnologia e gestão. Rio de Janeiro. Elsevier. 2013. 
 
CICHELERO, N. B. Tecnologia, estado e mercado: um estudo sobre a energia 
eólica no Brasil. Porto Alegre. 2019. Disponível em: 
<https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/198040/001099304.pdf?sequenc
e=1&isAllowed=y>. Acesso em: 02/09/2019. 
 
DUPONT, F. H.; GRASSI, F.;ROMITTI,L.Energias Renováveis: buscando por 
uma matriz energética sustentável.Revista Eletrônica em Gestão, Educação e 
Tecnologia Ambiental Santa Maria, v. 19, n. 1, Ed. Especial, p. 70 – 81. 2015. 
Disponível em: <https://periodicos.ufsm.br/reget/article/viewFile/19195/pdf>. Acesso 
em: 12/09/2019. 
 
FREITAS, G. S.; DATHEIN, R. AS ENERGIAS RENOVÁVEIS NO BRASIL: uma 
avaliação acerca das implicações para o desenvolvimento socioeconômico e 
ambiental.V. 7, n.1, jan. /jun. 2013. 
 
GAVIOLI, F. M. Estudo de caso da fundação de uma unidade aerogeradora. 
Campinas, 2018. Disponível em: 
<file:///C:/Users/aluno/Downloads/Gavioli_FernandaMaciel_M%20(1).pdf>. Acesso 
em: 12/09/2019. 
 
GOLDEMBERG, J.; LUCON, O.Energias renováveis: um futuro sustentável. 
REVISTA USP, São Paulo, n.72, p. 6-15, dezembro/fevereiro 2006-2007. 
 
NASCIMENTO,R. S. do; ALVES,G. M.Fontes alternativas e renováveis de energia 
no brasil: métodos e benefíciosambientais.XX Encontro Latino Americano de 
Iniciação Científica, XVI Encontro Latino Americano de Pós-Graduação e VI 
Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba. 2016. 
25 
 
Disponível em: 
<http://www.inicepg.univap.br/cd/INIC_2016/anais/arquivos/0859_1146_01.pdf>. 
Acesso em: 12/09/2019. 
 
NANDI, B. B. Investigação de viabilidade de projeto de sistema de iluminação 
pública com tecnologia eficiente e sustentável.Universidade Do Sul De Santa 
Catarina. Tubarão, 2019. Disponível em: 
<https://www.riuni.unisul.br/bitstream/handle/12345/7337/TCC%20Bianca%20%20Pr
onto%20-%2027.06.2019%20-%20RIUNI.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acesso 
em: 12/09/2019. 
 
SANTOS,R. B. dos.EPE. Empresa de Pesquisa Energética. Balanço Energético 
Nacional. Rio de Janeiro – RJ, 2018. Disponível em: <http://epe.gov.br/sites-
pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-
303/topico-397/Relat%C3%B3rio%20S%C3%ADntese%202018-ab%202017vff.pdf>. 
Acesso em: 12/09/2019. 
 
SHAYAN, R. A,; OLIVEIRA, M. A. G. de; CAMARGO, I. M. de T. Comparação do 
custo entre energia solar fotovoltaica e fontes convencionais.Brasília –DF. 
2006. Disponível em: 
<https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/3427159/mod_resource/content/1/solar.pdf
>. Acesso em: 30/10/2019. 
 
SILVA, E.P.F. da. Análise da viabilidade técnico-econômica da implementação 
de um sistema de microgeração eólico residencial na cidade de Mossoró – RN. 
Mossoró, 2019. Disponível em: 
<http://repositorio.ufersa.edu.br/bitstream/prefix/1482/1/ElainePFS_MONO.pdf>. 
Acesso em: 03/10/2019. 
 
TERCIOTE, R.A energia eólica e o meio ambiente.UNICAMP - Faculdade de 
Engenharia Mecânica - Departamento de Energia. Campinas-SP. 2002. Disponível 
em: 
26 
 
<http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=MSC000000002
2002000100002&lng=en&nrm=iso>. Acesso em: 12/09/2019. 
 
WEATHERSPARK. Condições meteorológicas médias de Salvador. 2019. 
Disponível em: <https://pt.weatherspark.com/y/31054/Clima-caracter%C3%ADstico-
em-Salvador-Brasil-durante-o-ano>. Acesso em: 11/09/2019. 
 
WINDFINDER.Disponível em: <https://pt.windfinder.com/>. Acesso em: 11/09/2019.