Energia eólica

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Energia eólica
Estudo da aplicabilidade de um recurso de energia renovável, do tipo eólico, incentivo para a sua
implementação, vantagens e desvantagens relacionadas à fonte alternativa de energia limpa,
apresentação das fórmulas relacionadas ao cálculo da potência e análise econômica.
Prof. Alexandre Vargas Grillo
1. Itens iniciais
Propósito
O incentivo de diferentes governos, podendo ser representado pelo Ministério do Planejamento, Ciência e
Tecnologia para a implementação, incentivo e desenvolvimento de uma geração de energia limpa, substituindo
a queima de combustíveis fósseis, vem sendo cada vez mais difundida e presente na sociedade atual. A
alternativa desse modo de energia é de suma importância para profissionais de engenharia.
Objetivos
Analisar os conceitos fundamentais e preliminares da energia eólica, além da história, das aplicações e 
de seus recursos.
Analisar a implementação de parques eólicos a nível nacional e internacional, o funcionamento de 
aerogeradores e os aspectos econômicos.
Reconhecer a energia eólica quanto às suas aplicações, aos impactos socioambientais e às 
perspectivas futuras.
Introdução
No vídeo a seguir, você entenderá os aspectos e a importância da implantação de um processo de energia
eólica — geração de energia renovável e limpa.
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1. Recursos eólicos e potência de um sistema eólico
Vamos começar!
A importância da energia limpa – eólica
Conheça os principais pontos que serão abordados neste módulo.
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Conceitos fundamentais
História
Diferentes sociedades, principalmente dos países mais industrializados, buscam, ao longo dos últimos
cinquenta anos, diferentes fontes alternativas de energia que apresentem como maior objetivo a diminuição
da camada de ozônio e, consequentemente, a redução do aquecimento global. Diante dessa premissa, vamos
estudar e analisar o panorama de implantação de projetos relacionados à energia eólica?
Vamos começar entendendo como a energia tem sido produzida ao longo do tempo.
A partir de 1001
Calor como fonte de energia
Desde o início do segundo milênio, fontes de energia tais como a água, o
vento e a queima de lenha propiciaram a geração de calor como fonte de
energia na forma calorífica.
A partir de 1760
Revolução Industrial
Desde o início da Primeira e, principalmente da Segunda Revolução
Industrial, essas fontes de energia foram substituídas por outras, tais
como carvão, petróleo e gás natural, e até mesmo houve a ampliação de
redes industriais ligadas à energia nuclear.
A partir de 1973
Crise petrolífera
Mais exatamente a partir de outubro de 1973, ocorreu a primeira grande
crise petrolífera, afetando principalmente os países industriais. Além da
crise socioeconômica, também veio à tona a preocupação ambiental,
devido ao aumento da camada de ozônio e, consequentemente, do
aumento do aquecimento global.
Foi a partir de todas essas circunstâncias e premissas apresentadas acima, que governantes e chefes de
Estado colocaram em pauta a necessidade da utilização de fontes energéticas renováveis, principalmente a
implementação da energia eólica.
A energia eólica se caracteriza por ser uma das fontes de energia renováveis mais promissoras, marcada por
uma tecnologia utilizada tanto na Europa (Alemanha, Holanda) quanto nos Estados Unidos, apresentando
enormes turbinas eólicas, isoladas ou até mesmo em um conjunto de 4 ou 5 e, cada vez mais, configurando
lindas paisagens que são apresentadas como cartão-postal de parques eólicos com até 50 unidades. 
Definição e Aplicações
A energia eólica é uma fonte de energia renovável que consiste na energia cinética contida nas massas ou
correntes de ar em movimento (vento). 
Seu aproveitamento ocorre a partir da conversão da energia cinética de translação em energia
cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas, também definido como aerogeradores, para
a geração e produção de energia elétrica. A conversão da energia cinética dos ventos em energia
mecânica vem sendo utilizada pela humanidade há mais de 3 mil anos. 
A energia eólica é utilizada há milhares de anos com as mesmas finalidades, a saber: bombeamento de água,
moagem de grãos e outras aplicações que envolvem energia mecânica. Na área da geração de energia
elétrica, somente a partir da crise do petróleo, na década de 1970, houve interesse e investimentos suficientes
para viabilizar o desenvolvimento e a aplicação de equipamentos em escala comercial.
Recursos eólicos
Estudando o movimento dos ventos
Um dos primeiros passos para o bom entendimento para a aplicação de um parque eólico refere-se a um
estudo preliminar na obtenção de dados relativo ao movimento dos ventos, a partir de medições no local de
interesse, que devem ser conduzidas da melhor maneira possível para garantir a confiabilidade dos
resultados, uma vez que pequenos erros na medição da velocidade do vento se propagam em grandes erros
na estimativa de produção energética e, consequentemente, podem levar a receitas abaixo da esperada. 
Cabe ressaltar que os ventos são causados por diferenças de pressão ao longo da superfície
terrestre, pelo fato de a radiação solar recebida na Terra ser maior nas zonas equatoriais do que nas
zonas polares. A origem do vento é, portanto, a partir da transmissão de calor do tipo radiação solar.
O movimento de parcelas de ar próxima a atmosfera planetária é definido como vento. Embora, o ar
atmosférico possa se deslocar verticalmente, o termo “vento” é definido e aplicado apenas ao movimento
horizontal, ficando paralelo à superfície terrestre. Na meteorologia, a velocidade e a direção do vento,
juntamente com a temperatura, a umidade e a pressão do ar atmosférico, são importantes variáveis levadas
em consideração meteorológica. A imagem a seguir apresenta o processo de distribuição geral do movimento
dos ventos em diferentes regiões no planeta Terra. 
Movimento convectivo dos ventos devido ao deslocamento das massas de ar
atmosférico.
Os ventos são causados pelo aquecimento diferenciado da superfície da Terra. Essa não uniformidade na
temperatura da superfície da Terra, e consequentemente, na atmosfera, é devida, principalmente, ao fato da
orientação da Terra tanto no espaço como também aos seus movimentos de rotação e translação. Cabe
ressaltar que os movimentos dos ventos são causados pela desigual distribuição de energia solar na
superfície da Terra. (CRESESB/CEPEL, 2010)
Classificação dos Ventos
Para que o planejamento e a instalação de um parque eólico apresentem enorme sucesso, é necessário
estudar e saber o tipo de vento que predomina certa região. A partir disso, serão apresentados os tipos de
ventos para a implementação de um sistema eólico.
Há locais no planeta Terra que os ventos jamais cessam de “soprar”, pois os mecanismos que os produzem
sempre estarão presente na natureza. Esses ventos são chamados de “ventos planetários” e podem ser
classificados da seguinte maneira:
Alísios
Ventos que sopram dos trópicos para o Equador.
Contra-alísios
Ventos que sopram do Equador para os polos a altas temperaturas.
Oeste
Caracterizados por soprarem dos trópicos para os polos.
Polares
Ventos frios que sopram dos polos para as zonas temperadas.
A imagem a seguir apresenta de maneira esquemática a predominância de cada vento no planeta Terra.
Modelo de circulação global atmosférica, indicando as células meridionais e as
direções dos ventos próximos à superfície.
De forma revisional, os ventos surgem a partir da ação da força do gradiente de pressão. Apenas após iniciado
o movimento, tanto as forças de atrito como as de Coriolis passam a atuar, sendo o vento controlado pela
combinação dessas duas forças.
A origem das diferenças de pressão está no aquecimento diferencial da superfície terrestre e do ar
atmosférico pelo processo de transmissão de calor por radiação, de maneira que a energia contida no vento é,
na realidade, uma forma secundáriada energia solar.
Potência de um sistema eólico
A partir deste ponto, vamos apresentar de maneira quantitativa a potência de um sistema eólico. Como são
realizados os cálculos, suas expressões matemáticas e quais são suas variáveis que serão levadas em
consideração para um modelo matemático de implementação de um parque eólico.
Produção da energia eólica
Conforme já mencionado, uma das premissas necessárias para o estudo de um processo eólico trata-se da
energia contida no vento, a partir de um fluxo de ar constante, permanente e razoavelmente forte de vento.
Neste processo de conversão, o conjunto vento + rotor da turbina produz o torque eletromecânico, o qual é
transferido ao gerador, uma vez que a energia eólica é produzida através da energia cinética, apresentada e
podendo ser calculada a partir da equação a seguir:
Dividindo a Eq. 1, pelo tempo decorrido, podemos estimar a potência do torque eletromecânico pela
equação a seguir:
A partir da Eq. 2, é possível relacionar a massa pelo tempo, definido como taxa mássica . Essa taxa pode
ainda ser explicitada pelo produto da densidade do ar ( ) e com a vazão de ar atmosférico, designado pela
letra maiúscula , conforme a equação a seguir:
Eq. 1
Eq. 2
Mas, a vazão pode ser calculada a partir do produto da velocidade do vento pela área do fluxo de ar
atmosférico, que atravessa as pás do rotor da turbina, designado pela letra e a equação fica representada
da seguinte maneira:
Chamando de a área que varre o rotor da turbina do qual é diretamente proporcional ao quadrado do seu
respectivo diâmetro, a partir da Eq. 5 representada a seguir,
A partir das equações Eq. 3, Eq. 4 e Eq. 5, temos a seguinte equação de potência eólica, conforme
apresentado na Eq. 6.
Essa Eq. 6 representa a potência contida no vento, a partir do ar atmosférico. Cabe ressaltar que as turbinas
não capturam 100% da energia disponível nos ventos, ou seja, o rendimento de captura não é total. A partir
das condições ideais, o valor de captura máxima através de um rotor eólico, eficiência de Betz, é de
aproximadamente igual a 16/27 (0,593), o que corresponde a 59,30% da energia contida no fluxo de ar
teoricamente extraída por uma turbina eólica. 
Produção da energia eólica com a presença do coeficiente de potência 
Acima, foi apresentada a expressão matemática que retrata a equação da potência eólica, conforme a Eq. 6.
Não há a menor dúvida de que uma das análises mais importantes para o desenvolvimento de um parque
eólico está fundamentada no conhecimento e no cálculo prévio da potência do vento. 
Esta etapa não sendo realizada com cuidado,
torna o projeto inviável, tanto do ponto de vista
econômico, financeiro e como pode até mesmo
afetar a região com a mudança da paisagem do
local, com a instalação dos parques eólicos, por
meio da poluição sonora e no desequilíbrio de
aves que habitam o local com o choque das pás
mecânicas. 
A Eq. 6 que representa a expressão da potência
eólica apresenta mais um fator em sua
expressão, conhecido como coeficiente de
potência de uma turbina eólica. Esta propriedade vai variar conforme a velocidade do vento, e essa variação
ocorre pelo fato de as pás do rotor da turbina eólica modificarem sua eficiência.
A Eq. 7 apresenta a equação da potência em função do coeficiente de potência, designado pela expressão 
.
Eq. 3
Eq. 4
Eq. 5
Eq. 6
Em resumo, o processo da potência eólica (energia total por unidade de tempo) é diretamente proporcional ao
cubo da velocidade do vento. Contudo, a energia proveniente dos ventos é parcialmente utilizada pelas pás
mecânicas: conforme já mencionado, 59% da potência total é utilizada pelo dispositivo eólico. Somando esse
percentual a perdas existentes com relação à mecânica na turbina e a possíveis fatores relacionados a fatores
ambientais, esse percentual cai para 42% da potência total disponível no vento.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
História, definição e aplicações da energia eólica
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Estudo da potência de um processo eólico
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Verificando o aprendizado
Questão 1
A energia eólica tem sido cada vez mais discutida como fonte de energia renovável. Sobre o processo eólico,
podemos afirmar que
A
a velocidade do vento sobre uma área não é influenciada pelo relevo e pela vegetação do terreno.
B
a potência disponível no vento é proporcional ao cubo de sua velocidade.
C
a medição da direção do vento não é importante para a definição do micrositing de uma central eólica.
D
a intensidade de turbulência é determinada pela relação entre as médias registradas em duas alturas
diferentes.
E
Eq. 7
o cálculo da potência de um processo eólico não está relacionado com a área que varre o rotor da turbina.
A alternativa B está correta.
A potência calculada a partir de um processo eólico é diretamente proporcional ao cubo de sua velocidade,
conforme pode ser observado na equação apresentada a seguir:
Questão 2
Considerando uma massa de ar de densidade que se move à velocidade , atravessando uma área que
varre o rotor, assinale a opção que apresenta a equação que define a taxa mássica de ar que faz o rotor girar:
A
B
C
D
E
A alternativa A está correta.
A taxa mássica é dada por:
A vazão é dada por:
E a área é dada por:
Substituindo tudo em , temos:
2. Energia eólica no Brasil e no mundo
Vamos começar!
Energia eólica: Brasil e mundo
Confira no vídeo os principais pontos que serão abordados neste módulo.
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Energia eólica no Brasil
Características na implementação de fonte eólica no Brasil
A partir deste ponto, daremos maior ênfase a uma abordagem geral tanto à nível nacional como mundial na
utilização e perspectiva da fonte renovável de energia na forma eólica.
No âmbito brasileiro, o progresso e o desenvolvimento do setor elétrico ficaram diretamente relacionados às
usinas hidrelétricas com quantidades absurdas de reservatórios d’água. Mas, com do avanço das pressões
ambientais de diversos grupos ambientalistas diante da diminuição do potencial hídrico, percebe-se o fim da
hegemonia de centrais hidrelétricas.
A partir desse cenário, há uma forte tendência em aumentar e diversificar a matriz elétrica brasileira,
apontando para a expansão e o estudo da fonte renovável de energia na forma eólica.
No Brasil, essa fonte de energia vem crescendo de maneira bastante significativa, veja:
De acordo com a última versão do Plano Decenal de Expansão de Energia (BRASIL, 2021b), principal estudo
realizado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE) sobre a expansão do Setor Elétrico, no ano de 2026,
será de . Diante disso, em 2026, a fonte eólica superará a fonte termelétrica em
termos de potência instalada, ficando atrás apenas da energia hidrelétrica.
A seguir, vamos entender como a história da energia eólica se desenvolveu no Brasil.
1992
Primeiro aerogerador
A história da geração eólica no Brasil começa em 1992, com a instalação
do primeiro aerogerador. Esse projeto, que inicialmente se apresentou de
forma experimental, surgiu por meio de uma parceria entre o Centro
Brasileiro de Energia Eólica e a Companhia Energética de Pernambuco.
2006 
O consumo da energia eólica era de 
 da composição da
matriz energética nacional.
2016 
O consumo da energia eólica era de 
 da composição
da matriz energética nacional.
2001
Crise de abastecimento 
Em 2001, em virtude da baixa no regime de chuvas, o Brasil passou por
esses problemas hídricos provocando uma crise de abastecimento de
energia elétrica. Diante disso, houve a necessidade de estudar e
aperfeiçoar novas formas de geração de eletricidade, para que
diminuísse a real dependência da geração hidrelétrica.
2007
Fonte eólica 
No período de 2007 até 2021, houve um aumento na geração de
eletricidade por fonte eólica de cerca de 100 vezes.Conforme apresentado acima, a faixa de crescimento é bastante relevante. No caso da geração eólica, foram
contratados, no Ambiente de Contratação Regulada, setecentos e cinquenta empreendimento eólicos desde a
realização do segundo leilão de energia de reserva realizado em 2009, totalizando uma capacidade de
aproximadamente 19.127MW. Os locais de contratação ocorreram principalmente na região Nordeste (88%) e
na região Sul (11%) do Brasil que são, notadamente, as regiões com maior potencial desse tipo de fonte
(BRASIL, 2021b).
No ano de 2020, o Brasil chegou a sétima posição no Ranking Mundial do Global Wind Energy
Council, sendo que a produção pode chegar em 2024 na ordem de de capacidade
instalada, levando em consideração possíveis leilões e contratos firmados no mercado livre.
Crescimento e perspectiva de implementação futura à nível Brasil
A energia eólica vem a nível mundial e, principalmente no Brasil, apresentando um crescimento de forma
exponencial desde a primeira implementação do aerogerador em 1992, instalado primeiramente em Fernando
de Noronha. A partir disso, o governo criou o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica
(PROINFA) para incentivar exatamente energias renováveis do tipo eólica, de biomassa.
No ano de 2021, a expansão da capacidade instalada de energia elétrica a partir da fonte eólica no Brasil
chegou a 3 mil x 106W. Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica, o aumento corresponde a 2786 x
106W, desde 2014. Cabe ressaltar que até o presente momento, há uma potência de aproximadamente 20 x
109W, correspondendo a 11% da matriz energética nacional. 
Energia eólica no mundo
Características na implementação de fonte eólica no âmbito mundial
A queima irresponsável de matas e grande destruição de parques ecológicos aumentam consideravelmente a
emissão de carbono na forma de dióxido de carbono na camada de ozônio e, com isso, a energia eólica se
mostra bastante interessante e vantajoso para a redução de emissão. Conforme mencionado no item anterior,
não somente no Brasil, mas esta fonte de energia vem crescendo de forma bastante impactante em todo o
mundo. Em termos mundiais, soluções para a geração de eletricidade a partir de energia eólica têm
apresentado um aumento considerável. 
A China é o país que lidera a geração de eletricidade a partir da energia eólica pelo mundo. 
Esta liderança começa a ser bastante evidente a partir do ano de 2013, e que supera de maneira acentuada o
crescimento dos outros países, tanto em valor absoluto como relativo. Atualmente, a China e os Estados
Unidos lideram a produção mundial, tendo sido responsáveis por 45,2% da produção em 2015, possuindo
quase metade da potência eólica instalada no planeta (IEA, 2017). 
Saiba mais
A capacidade instalada de geração eólica no mundo é estimada em cerca de 743GW, correspondendo a
uma economia de lançamento de 1,10 bilhão de toneladas de CO2 na atmosfera. 
Esta predominância chinesa deve-se ao fato do país desejar zerar o teor de lançamento de carbono na
atmosfera em 2060 e, por isso, seu grande empenho em desenvolver parques eólicos ao longo de sua região. 
Aspectos operacionais 
Operação de turbinas - Funcionamento de um aerogerador
A implantação de projetos eólicos para a geração de energia renovável demanda esforço e estratégia tanto na
área da engenharia de processo quanto na parte econômica, apresentando alta complexidade, uma vez que
são utilizados aerogeradores, equipamentos que realizam a conversão da energia cinética proveniente dos
ventos para energia elétrica.
Neste ponto, apresentaremos as características e princípios de funcionamento desses aerogeradores, além da
análise econômica. 
Forças atuantes aerodinâmicas
Os aerogeradores são acionados por forças de arrasto, uma vez que o vento batendo na superfície da pá
realiza um processo de empurrão, fazendo com que haja uma força acionando a força de sustentação e as pás
com perfil de aerofólio. A equação a seguir apresenta a expressão matemática da foça de arrasto em função
da velocidade do vento incidente, em m/s.
Em que:
F corresponde à força de arrasto.
 corresponde à densidade.
 corresponde ao coeficiente de arrasto.
A corresponde à área superficial das pás.
Eq. 8
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Comentário
Importante ressaltar que essa equação corresponde a um dos princípios básicos da Fluidodinâmica. 
A equação a seguir representa a força de sustentação, designado pela letra L que corresponde à palavra lift
em inglês —, conforme a expressão relacionada ao quadrado da velocidade: 
Em que corresponde ao coeficiente de sustentação.
A imagem a seguir apresenta as forças que atuam em uma das seções de uma pá do aerogerador. 
Forças atuantes nas seções de uma das pás de um aerogerador.
Ao analisar a imagem acima, podemos definir que os vetores atuantes são os seguintes:
 corresponde à velocidade do vento em .
 é a velocidade que tangencia a seção da pá .
 corresponde ao raio do rotor.
 corresponde à velocidade angular do rotor dada em radianos por segundo;
VREFPÁ é a velocidade do vento efetiva vista no referencial em m/s.
Cabe ressaltar que a partir da cinemática vetorial, que a velocidade angular é razão dada por , em que 
corresponde ao período ou e f é a frequência 
Estudo da posição das pás com relação à torre de sustentação
A posição das pás é de suma importância e bastante desafiadora para a engenharia de projetos. Essa posição
pode estar de duas formas: a primeira à jusante da torre ou à montante. Veremos a diferença entre elas a
seguir.
Eq. 9
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Número de pás
Para que haja uma melhor utilização da energia do vento, o aerogerador necessita apresentar uma rotação
mais adequada com relação ao seu peso, à altura e à velocidade do vento.
A engenharia é bastante complexa, uma vez que o rotor girando devagar permite que o vento passe sem
perturbá-lo, porém, em um rotor girando de maneira mais rápida pode também haver pouco aproveitamento
de energia, uma vez que o vento pode incidir sobre a pá como uma parede sólida.
Aerogerador de uma pá
Apresenta em geral elevados índices de ruído e alta vibração.
Aerogerador de duas pás
Apresenta menor número de problemas de vibração e ruído, comparado
aos rotores de uma única pá. 
Aerogerador de três pás
Apresenta menor impacto ambiental, pelo fato de apresentar menor
velocidade, sendo o mais utilizada e aceito nos tempos atuais. 
A imagem a seguir, apresenta de maneira esquemática o funcionamento de um aerogerador, a partir da
entrada de uma fonte de vento.
Conversão de energia eólica em energia elétrica.
Potência
Pá à jusante da torre 
O aerogerador não necessita do mecanismo
de orientação, pois a velocidade do vento
atravessando as pás faz com que o rotor se
alinhe com a direção do vento. 
Pá à montante da torre 
As pás operam ao vento livre e isso
reduz as possíveis vibrações e a emissão
de fadigas e ruídos, provenientes do
movimento das pás. 
A questão da potência de um processo eólico está inteiramente relacionada à velocidade dos ventos. Para
ventos fortes, com alta velocidade, será necessário apresentar um cuidado para não danificar a turbina eólica.
A partir disso, a maioria dos aerogeradores apresentam um controle de potência havendo um disco de freio
para possíveis paradas. 
Tamanho
Os aerogeradores são padronizados a partir de uma comissão eletrotécnica internacional, em que este órgão
controlador padroniza uma área igual a , equivalente a uma altura de aproximadamente igual a .
Em alguns países, os equipamentos mecânicos são padronizados a partir de sua potência, sendo as principais
com uma potência de , muito utilizada em fazendas bastante isoladas do centro industrial, capital, e
potência na faixa entre e , muito utilizado em grandes parques eólicos.
A seguir, veja os principais equipamentos e sua respectiva função.
Pás de rotor
Capturam a energia eólica e convertem em energia rotacional no eixo.
Eixo
Transfere a energia de rotação para o gerador.
Nacele
É a carcaça onde são abrigados os componentes.Caixa de engrenagem
Aumenta a velocidade de rotação do eixo entre o gerador e o cubo do rotor.
Gerador
Usa a energia rotacional para gerar eletricidade utilizando eletromagnetismo.
Unidade de controle eletrônico
Monitora todo o sistema, realiza o desligamento da turbina em caso de falha e ajusta o mecanismo de
alinhamento da turbina com o vento.
Controlador
Alinha o rotor com a direção do vento.
Freios
Detêm a rotação do eixo em caso de falha no sistema ou sobrecarga de energia.
Torre
Sustenta o rotor e a nacele, além de erguer todo o conjunto a uma altura onde as pás possam girar
com segurança e distantes do solo.
Equipamentos elétricos
Sua função é transmitir a eletricidade do gerador pela da torre e controlar os elementos de segurança
da turbina.
Aspectos econômicos 
Análise econômica – custos da turbina eólica moderna
Os principais fatores que governam os custos da geração de energia eólica estão listados a seguir:
1
Custos de aquisição
Considera as turbinas, o estudo do terreno, a construção de acessos e a conexão à rede elétrica.
Essa categoria corresponde a até 80%.
2
Custos de geração de energia
Considera certos custos de operação e manutenção, além do aluguel do terreno e de possíveis
taxas administrativas e de seguro. 
3
Energia produzida
Altamente dependente dos movimentos dos ventos locais e das especificações das turbinas. Cabe
ressaltar que a melhor definição para a capacidade de geração de eletricidade para um parque eólico
é o fator de capacidade, dado em bases percentuais e que aborda o tempo que a fazenda eólica
efetivamente produz energia durante todo ano.
4
Custo de oportunidade e o tempo de vida útil do empreendimento
Ponto de extrema importância e que reflete o risco do projeto, do mercado interno e da
rentabilidade de investimentos alternativos.
Os projetos eólicos requerem um alto capital inicial, sendo necessário um montante a ser investido de no
mínimo 80%, antes do início das obras do parque eólico dar início às obras. 
Após a instalação e considerando que os recursos eólicos são corretamente estimados, o custo de geração de
energia passa a ser previsível e, assim, reduz drasticamente o risco global de uma companhia de um país.
O Brasil apresenta excelentes condições tanto para implementação como para exploração de um
parque eólico, apresentando uma grande extensa área costeira, com solo fértil e favorável, intensa
incidência de ventos durante o todo o ano e uma base sólida quanto à sua indústria hidrelétrica. 
Para o bom aproveitamento da energia eólica, o aerogerador deve conter uma altura de no mínimo 50 metros,
para poder captar ventos em uma velocidade mínima entre 7 e 8m/s. Um outro fator importante, em
consequência desse processo, o fato do preço da energia eólica ser de aproximadamente igual a R$ 99,58/
MWh, mais barato que a energia de termoelétricas a gás natural.
Com a tecnologia consolidada e padronizada em fontes tradicionais, como as hidroelétricas e térmicas,
algumas adaptações são quase sempre realizadas, pois a velocidade de rotação das turbinas é inferior
comparada a geração tradicional, com a velocidade do vento variando na faixa de 5 a 25m/s, para as alturas
das turbinas atuais.
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar.
Panorama das fontes de energia eólica no Brasil e no mundo
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Operação de turbinas
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Verificando o aprendizado
Questão 1
A energia eólica transforma a energia cinética do vento em energia elétrica. Para que isso ocorra, é necessário
atribuir energia mecânica a qual componente do aerogerador?
A
Multiplicador mecânico
B
Pá
C
Transformador elevador
D
Gerador
E
Turbina
A alternativa D está correta.
O aerogerador transforma a energia cinética do vento em energia elétrica por meio da atribuição de energia
mecânica a um gerador elétrico, causando variação de fluxo magnético.
Questão 2
Considere um aerogerador cuja área das pás é de . Ele está localizado em um local cuja densidade do
ar atmosférico é de . Esse ar se move com velocidade de , causando no aerogerador uma
força de arrasto de . Diante desses dados, o coeficiente de arrasto é igual a
A
B
C
D
E
A alternativa C está correta.
A força de arrasto pode ser obtida da seguinte maneira:
Isolando , temos:
Substituindo os dados, temos:
3. Aplicações industriais
Vamos começar!
Aplicações industriais
Veja no vídeo os principais pontos que serão abordados neste módulo.
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Energia eólica em aplicações industriais
Aplicações dos sistemas de energia eólico
Um sistema de fonte de energia com formato eólico pode ser aplicado em três situações:
sistemas isolados;
sistemas híbridos; e
sistemas interligados à rede.
 
A partir deste ponto, serão apresentadas as diferentes formas de sistemas eólicos. Cabe ressaltar que
independentemente do tipo de sistema de energia apresentado, estes obedecem a uma configuração primária
que deve ser utilizada por cada uma das três, abrangendo uma unidade de potência (× 106W) e uma unidade
controladora de armazenamento de energia.
Sistema Isolado de fonte de energia eólica
Os sistemas isolados são caracterizados por apresentarem uma forma de armazenar energia em aplicativos
eletroeletrônicos, como as baterias ou até mesmo através da energia potencial, apresentado pela seguinte
equação.
Em que:
 corresponde à massa.
 corresponde à gravidade.
 corresponde à altura.
 
Para a forma apresentada acima, o armazenamento pode ocorrer por meio do bombeamento da água a partir
de reservatórios que estão a níveis elevados. Esse processo pode ser utilizado para irrigação de parques
agrícolas, para áreas pequenas e médias. O armazenamento em baterias é caracterizado pela necessidade de
um dispositivo eletrônico que controle a carga e a descarga de uma bateria a partir de uma corrente alternada,
e não por uma corrente contínua.
• 
• 
• 
Eq. 10
• 
• 
• 
Sistema híbrido de fonte de energia eólica
Este tipo de sistema apresenta como característica principal as turbinas eólicas, geradores movidos a diesel e
células fotovoltaicas. Em geral, o sistema híbrido é amplamente empregado para um maior e mais complexo
parque industrial, atendendo um maior número de usuários com a utilização de corrente alternada, da mesma
forma apresentada pelo sistema isolado.
Sistema do tipo Rede de fonte de energia eólica
Este tipo não apresenta a necessidade de apresentar um sistema que realize o armazenamento de energia e,
diante disso, 100% da geração é destinada e enviada à rede elétrica. Comparado aos dois primeiros
apresentados, este sistema é mais complexo e maior, não havendo grandes perdas de energia, uma vez que
conforme já mencionado, a geração de energia é entregue diretamente à estação elétrica. 
Impactos socioambientais 
Vantagem e desvantagem da implementação de um parque eólico
Com a promoção de processos alternativos de geração de energia, conforme já mencionado no início do texto,
pela preocupação em substituir a queima de combustíveis fósseis em energia limpa e, no caso da energia
eólica, o sistema torna-se muito mais limpo comparado com a direta produção de energia correlacionada
diretamente a partir do petróleo, pois de antrópica ou natural, ocasiona a liberação de gases altamente
poluentes para o meio externo, poluindo o ambiente.
O objetivo em desenvolver o que é definido como Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, designado pela
sigla MDL, faz com que países desenvolvidos ou emergentes busquem aperfeiçoar empreendimentos e
tecnologias propícias para o seu processo de sustentabilidade. 
Saiba mais
Foi a partir do Protocolo de Quioto que houve um aceleramento na implementação de recursos
financeiros e novas tecnologias para a redução dos gases no mundo, principalmente dos GEEs (Gases
do Efeito Estufa). 
Cabe ressaltara grande potencialidade que o Brasil apresenta em desenvolver estruturas de energia limpa,
pois mesmo estando bem longe dos principais países que se encontram no topo da lista, vários fatores fazem
com que seja um país atrativamente em expandir seu parque eólico. Dentre as vantagens apresentadas,
podemos citar as seguintes:
Ventos fortes
Alto potencial quanto ao movimento dos ventos
fortes.
Irradiação solar
Altos níveis de transmissão de calor por
irradiação solar.
Comercialização
Altos incentivos fiscais e leilões para
comercialização.
Tanto para os altos índices dos movimentos dos ventos e da irradiação, há uma região muito propícia no
estado brasileiro, que se trata da região nordeste. Esses processos citados fazem que o Brasil seja um
excelente local para o desenvolvimento da prática de energia limpa.
A imagem a seguir apresenta um parque eólico no interior do Ceará, na Praia Formosa, com uma potência em
torno de 104 × 106 W.
Parque eólico no interior do Ceará.
Vejamos os impactos socioambientais que um sistema eólico pode proporcionar em um ambiente, a nível
geral. Os principais impactos negativos que um parque eólico traz são da ordens sonora e visual. Veremos
cada um deles a seguir:
Ruídos
Causa a poluição sonora, que está diretamente
relacionada a ruídos dos rotores e das pás da
turbina.
Paisagem
Causa mudança na paisagem natural com a
instalação de conjuntos de torres eólicas e a
presença de aerogeradores.
Interferência eletromagnética
Causa intensas e contínuas interferências na
área da telecomunicação, como rádio e TV.
A energia eólica possui inúmeras vantagens para a sua utilização. A seguir, serão apresentada as principais
vantagens para a sua implementação:
Fonte de energia inesgotável, uma vez que a matéria-prima utilizada é o vento.
Não há emissão de gases poluentes.
Não há consumo de combustível para a geração de energia elétrica.
Tempo para a logística de implementação de um parque eólico gira em torno de um ano.
Custo baixo, pelo fato de os aerogeradores necessitarem ajustes a cada seis meses, ou seja, em média
duas vezes por ano.
Instalação fácil e barata.
Tempo útil de funcionamento dos geradores de aproximadamente 20 anos.
Vejamos agora as desvantagens na utilização da energia eólica.
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Possível mudança na paisagem da região local com a instalação dos parques eólicos.
Poluição sonora, o que causa incômodo à comunidade que vive ao redor.
Choque das pás com as aves que habitam o local.
Olhando para o futuro
Perspectiva futuras de energia eólica
Nos últimos séculos, houve um expressivo aumento populacional, principalmente nos principais e grandes
centros urbanos, ocasionando uma drástica mudança dos padrões de vida e mais ainda, no consumo na
maioria dos países desenvolvidos e em desenvolvimento, apresentando como principal característica a maior
necessidade de energia, principalmente aquela que converte em energia elétrica.
Diante disso, a sociedade moderna mantém uma enorme dependência dos combustíveis fósseis. Os principais
combustíveis fósseis são:
Petróleo Carvão
Gás natural
Saiba mais
Gás natural: proveniente direto do processamento do petróleo, tem como principal hidrocarboneto o
metano, de fórmula molecular CH4. 
• 
• 
• 
Essa utilização direta das fontes fósseis vem alavancando um brutal aumento na emissão de gases do efeito
estufa, contribuindo para um prejuízo letal ao meio ambiente, que apresenta como consequência o aumento
médio da temperatura, o derretimento de geleiras, as secas e as queimadas.
Além disso, com o possível e previsível esgotamento dessas fontes, torna-se um maior desafio estudar
políticas de instalação de torres e parques eólicos, que estão cada vez mais presentes em políticas sociais e
econômicas, além de estarem presentes em cartões-postais, conforme a imagem a seguir.
Exemplo de cartão-postal.
A cada ano, a partir do Atlas do Potencial Eólico Brasileiro lançado em 2001 (AMARANTE; ZACK; SÁ, 2001), o
grande desejo de empresas e de governantes é substituir a queima dos combustíveis fósseis em energia
limpa. No caso brasileiro, há um estudo em que o Brasil pode atingir uma capacidade seis vezes maior de
produção de energia elétrica, decorrentes de uma maior projeção de torres com até cinquenta metros de
altura. O Atlas do Potencial Eólico Brasileiro considerou como estimativa o uso de torres de 50 metros de
altura.
Atualmente, com a utilização de torres eólicas com cem metros de altura, houve uma ampliação do potencial
tecnicamente viável na exploração de energia na terra e no mar, veja:
Na terra
A captação de energia em terra está na ordem
de 146 X 106W para 900 X 106W. 
No mar
A captação de energia em alto mar pode chegar
a 7 X 1012W.
Infelizmente, o Brasil ainda engatinha na exploração dessas fontes de energia, representando apenas 1% da
geração nacional de energia elétrica. Nos últimos 10 anos, porém, o cenário eólico vem mudando: empresas
de pequeno e médio porte e produtores rurais começaram a produzir a sua própria energia, o que diminuiu
gastos e garantiu uma autonomia energética, podendo apresentar um consumo de praticamente zero por um
período entre 18 e 25 anos. 
Em termos de potencial teórico, as fontes eólicas e até mesmo as do tipo solar, que também é uma
fonte renovável de energia limpa, seriam capazes de suprir toda a demanda elétrica nacional, mas há
a necessidade de ultrapassar alguns obstáculos, como o financeiro, a falta de mão de obra
específica e, acima de tudo, a falta de conhecimento. 
Com o crescimento da população, a necessidade por energia cresce a cada ano. A isso, soma-se a
necessidade de preservar as reservas do planeta e se faz necessário economizar recursos. Por isso, a energia
eólica é de suma importância tanto no presente quanto no futuro. 
O Plano Decenal de Energia 2027 prevê um crescimento médio do produto interno bruto (PIB) de cerca de
2,8% ao ano, o que evidencia a necessidade de investimentos, nos próximos 10 anos, de aproximadamente
R$400 bilhões no setor elétrico. Desse total, R$226 bilhões vão para a geração centralizada renovável: R$70
bilhões virão de novos empreendimentos eólicos — com previsão de implantação de mais 12GW em geração
eólica; R$33 bilhões de projetos de energia solar; R$14 bilhões das pequenas centrais hidrelétricas e das
centrais geradoras hidrelétricas; e R$13 bilhões da biomassa (MME, 2019).
Vem que eu te explico!
Os vídeos a seguir abordam os assuntos mais relevantes do conteúdo que você acabou de estudar
Aplicação dos sistemas de energia eólica, suas vantagens e
desvantagens e as questões socioambientais
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O estudo eólico
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Verificando o aprendizado
Questão 1
Assinale a opção correta que apresenta uma desvantagem bastante característica da utilização da energia
eólica:
A
Redução na utilização de combustíveis fósseis
B
Utilização de recursos naturais do ambiente
C
Geração de empregos altamente qualificados
D
Grande produção de ruídos a partir das hélices
E
Ausência de emissão de poluentes atmosféricos
A alternativa D está correta.
Uma das principais desvantagens no processo de geração energia eólica está na produção de poluição
sonora pelas pás mecânicas do equipamento, resultado do barulho do movimento constante das turbinas
eólicas.
Questão 2
Considere que um sistema isolado armazenou uma energia de forma potencial gravitacional de , que a
aceleração gravitacional local é de e que há um reservatório de água a de altura. A massa de
água necessária para gerar essa energia (considerando que não há perdas) é igual a
A
2.045kg.
B
2.000kg.
C
2.022kg.
D
2.019kg.
E
1.998kg.
A alternativa A está correta.
A energia potencial gravitacional é calculada da seguinte maneira:
Isolando , temos:
Substituindo os valores, temos:
4. Conclusão
Considerações finais
A necessidade de desenvolver e estudar novas fontes de geração de energia elétrica,tanto a nível nacional
como internacional, está diretamente relacionada com a diminuição da taxa de emissão de dióxido de carbono
no ambiente, que, por consequência, diminui o elevado aquecimento global, diminuindo o aumento do efeito
estufa. 
Com relação à análise econômica, há uma projeção que já vem acontecendo também a nível nacional. Foi a
partir de 2015 que a área da energia renovável ficou entre os 10 setores que mais receberam recursos,
havendo um aumento de aproximadamente 98% em investimentos no período entre 2005 e 2015.
Diversos fatores levam a um incentivo na introdução dessa fonte de energia, como os aspectos ambientais,
sociais e até mesmo econômicos. No Brasil, a Região Nordeste é a que mais utiliza essa forma de gerar
energia, sendo aplicável em um período próspero e bem próximo quase 90% da matriz eólica brasileira. 
Em pleno século XXI, já é possível afirmar que há um grande avanço na produção de energia tendo o vento
como principal combustível. Nesse sentido, para que o planeta Terra possa ficar estável quanto aos gases do
efeito estufa na atmosfera, será de extrema importância uma maior participação de fontes renováveis de
energia, como as energias solar, hidrelétrica, geotérmica, biomassa e claro, a energia eólica. 
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Agora, o especialista encerra o estudo falando sobre os principais tópicos abordados.
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Aprenda mais sobre os dados de energias por fontes renováveis no relatório síntese do Balanço Energético
Nacional de 2021, ano base 2020, produzido pela Empresa de Pesquisa Energética.
Referências
AMARANTE, O. A. C. do; ZACK, M. B. e J.; SÁ, A. L. de. Atlas do Potencial Eólico Brasileiro. Brasília, DF:
Ministério de Minas e Energia, 2001. Consultado na internet em: 20 abr. 2022.
 
BRASIL. Ministério da Economia. Etiquetagem Veicular. 28 jan. 2016.
 
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Agência Nacional de Energia Elétrica. Resolução normativa 687, de 24
de novembro de 2015. Altera a Resolução Normativa nº 482, de 17 de abril de 2012, e os Módulos 1 e 3 dos
Procedimentos de Distribuição - PRODIST. Diário Oficial da União: seção 1, Brasília, DF, n. 230, p. 4, 2 dez.
2015.
 
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética. BEN 2021: relatório síntese : ano base
2020. Rio de Janeiro: EPE, 2021a.
 
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Empresa de Pesquisa Energética. Plano Decenal de Expansão de
Energia 2030. Brasília, DF: MME/EPE, 2021b.
 
CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS, FUPAI/EFFICIENTIA. Gestão energética. Rio de Janeiro: Eletrobrás, 2005.
 
International Energy Agency. IEA. Renewables 2019 – Market analysis and forecast from 2019 to 2024. Paris:
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International Energy Agency. IEA. World Energy Outlook 2017. Paris: OECD/IEA, 2017. Consultado na internet
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International Renewable Energy Agency. IRENA. Wind energy. 2019.
 
Martins, F. R.; Guarnieri, R. A.; Pereira, E. B. O aproveitamento da energia eólica. Revista Brasileira de Ensino de
Física, v. 30, n. 1, p. 1304, 2008.
 
PAVINATTO, E. F. Ferramenta para auxílio à análise de viabilidade técnica da conexão de parques eólicos à
rede elétrica. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-
Graduação e Pesquisa em Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005.
 
ROCHA, R. V. Simulação de aerogerador em uma bancada experimental. Dissertação (Mestrado em Engenharia
Elétrica) – Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa em Engenharia, Universidade Federal
do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008.
	Energia eólica
	1. Itens iniciais
	Propósito
	Objetivos
	Introdução
	Conteúdo interativo
	1. Recursos eólicos e potência de um sistema eólico
	Vamos começar!
	A importância da energia limpa – eólica
	Conteúdo interativo
	Conceitos fundamentais
	História
	Calor como fonte de energia
	Revolução Industrial
	Crise petrolífera
	Definição e Aplicações
	Recursos eólicos
	Estudando o movimento dos ventos
	Classificação dos Ventos
	Alísios
	Contra-alísios
	Oeste
	Polares
	Potência de um sistema eólico
	Produção da energia eólica
	Produção da energia eólica com a presença do coeficiente de potência
	Vem que eu te explico!
	História, definição e aplicações da energia eólica
	Conteúdo interativo
	Estudo da potência de um processo eólico
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	2. Energia eólica no Brasil e no mundo
	Vamos começar!
	Energia eólica: Brasil e mundo
	Conteúdo interativo
	Energia eólica no Brasil
	Características na implementação de fonte eólica no Brasil
	Primeiro aerogerador
	Crise de abastecimento
	Fonte eólica
	Crescimento e perspectiva de implementação futura à nível Brasil
	Energia eólica no mundo
	Características na implementação de fonte eólica no âmbito mundial
	Saiba mais
	Aspectos operacionais
	Operação de turbinas - Funcionamento de um aerogerador
	Forças atuantes aerodinâmicas
	Comentário
	Estudo da posição das pás com relação à torre de sustentação
	Número de pás
	Aerogerador de uma pá
	Aerogerador de duas pás
	Aerogerador de três pás
	Potência
	Tamanho
	Pás de rotor
	Eixo
	Nacele
	Caixa de engrenagem
	Gerador
	Unidade de controle eletrônico
	Controlador
	Freios
	Torre
	Equipamentos elétricos
	Aspectos econômicos
	Análise econômica – custos da turbina eólica moderna
	Custos de aquisição
	Custos de geração de energia
	Energia produzida
	Custo de oportunidade e o tempo de vida útil do empreendimento
	Vem que eu te explico!
	Panorama das fontes de energia eólica no Brasil e no mundo
	Conteúdo interativo
	Operação de turbinas
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	3. Aplicações industriais
	Vamos começar!
	Aplicações industriais
	Conteúdo interativo
	Energia eólica em aplicações industriais
	Aplicações dos sistemas de energia eólico
	Sistema Isolado de fonte de energia eólica
	Sistema híbrido de fonte de energia eólica
	Sistema do tipo Rede de fonte de energia eólica
	Impactos socioambientais
	Vantagem e desvantagem da implementação de um parque eólico
	Saiba mais
	Ventos fortes
	Irradiação solar
	Comercialização
	Ruídos
	Paisagem
	Interferência eletromagnética
	Olhando para o futuro
	Perspectiva futuras de energia eólica
	Petróleo
	Carvão
	Gás natural
	Saiba mais
	Na terra
	No mar
	Vem que eu te explico!
	Aplicação dos sistemas de energia eólica, suas vantagens e desvantagens e as questões socioambientais
	Conteúdo interativo
	O estudo eólico
	Conteúdo interativo
	Verificando o aprendizado
	4. Conclusão
	Considerações finais
	Podcast
	Conteúdo interativo
	Explore +
	Referências