Manoel Ribeiro Borges Junior- TCC

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CENTRO UNIVERSITARIO DO PLANALTO DE ARAXÁ
MANOEL RIBEIRO BORGES JUNIOR
ENERGIA EÓLICA FONTE ALTERNATIVA INESGOTÁVEL
Araxá – MG
2018
MANOEL RIBEIRO BORGES JUNIOR
ENERGIA EÓLICA FONTE ALTERNATIVA INESGOTÁVEL
Dissertação apresentada à Centro Universitário Planalto de Araxá para o cumprimento dos requisitos à obtenção do grau de Engenharia civil. Realizado sob a orientação técnica da orientadora Carla Miriam de Menezes e Silva , Professora de Projetos Elétricos do Centro Universitário do Planalto de Araxá
Araxá – MG
2018
MANOEL RIBEIRO BORGES JUNIOR
Dissertação apresentada à Centro Universitário do Planalto de Araxá para o cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Engenharia Civil. Realizado sob a orientação técnica da orientadora Carla Miriam de Menezes e Silva, Professora de Projetos Elétricos do Centro Universitário do Planalto de Araxá
Araxá, ____ de ___________________ 2018.
BANCA EXAMINADORA
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______________________________
DEDICATÓRIA
Dedicamos esse trabalho para todas as pessoas que nos apoiaram, aos nossos familiares, pai, mãe, esposa e nossos filhos e gerações futura.
AGRADECIMENTO
Agradecemos a Deus, nossos professores, colegas, professores,coordenadores a direção do Centro Universitário do Planalto de Araxá pelos seus apoios e disponibilidade para ampliar nossos conhecimentos, e aos nossos pais pelas condições que nos criaram a realizar este projeto, a minha esposa e filhos, pela compreensão e apoio para realizamos mais está jornada em nossas vidas. 
RESUMO
Energia Eólica Fonte Alternativa Inesgotável, Junior, Manoel Ribeiro Borges, sendo a Orientadora: Silva, Carla Miriam de Menezes e.
Com o crescimento e desenvolvimento global as energias vêm sofrendo um aumento de demanda considerável, e com isto as usinas que utilizam fontes não renováveis precisam aumenta a produção de energia para o atendimento da demanda, e assim ela provocam um impacto ambiental cada vez maior e sem contar o aumento preço dos combustíveis e lembrando que os mesmo são de origens fosseis. Com o aumento do consumo destes combustíveis, eles se tornaram escassos. Por outro lado a procura por energias alternativas surgem às energias renováveis com grande potenciais e amigas do meio ambiente; com grande destaque para a energia eólica, que é uma energia limpa e inesgotável. Este trabalho procura apresentar um novo conceito de energia limpa e inesgotável, que através do aproveitamento do vento, possa atender pequenas populações e grandes centros sem provocar maiores impactos ambientais. Mostra também que elas são soluções para o futuro. 
Palavras-chaves: Energia eólica, energia renovável, aero geradores, turbinas eólicas, ventos, usinas eólicas e meio ambiente. 
ABSTRACT
Alternative Energy Inexhaustible Alternative Source, Junior, Manoel Ribeiro Borges, being the Advisor: Silva, Carla Miriam de Menezes e.
With global growth and development, energy has been increasing considerably, and with this, plants that use non-renewable sources need to increase energy production to meet demand, and thus cause an increasing environmental impact and without count the rising price of fuels and remembering that they are of fossil origins. With the increased consumption of these fuels, they have become scarce. On the other hand the demand for alternative energies arise to the renewable energies with great potentials and friends of the environment; with great emphasis on wind energy, which is a clean and inexhaustible energy. This work seeks to present a new concept of clean and inexhaustible energy, which through the use of wind, can serve small populations and large centers without causing major environmental impacts. It also shows that they are solutions for the future.
Keywords: Wind energy, renewable energy, aero generators, wind turbines, wind, wind power plants and the environment.
SUMÁRIO
QUADROS E FIGURAS
GRÁFICOS E TABELAS
1. INTRODUÇÃO
Na atualidade a energia elétrica é um assunto de extrema importância no desenvolvimento de uma nação ou da própria humanidade. O aproveitamento energético ainda é muito pouco,está longe de atingir um nível satisfatório, tendo em conta que depende na sua grande maioria da energia de origem não renovável e poluente, seja de fonte mineral, atômica, fóssil, etc. 
O desenvolvimento implica, não só a independência de recursos que possam vir a esgotar, como também a proteção do meio ambiente, de modo a assegurar a qualidade de vida das gerações futuras. 
A energia pode ser utilizada de forma mais civilizada e menos dispendiosa, por meios de fontes renováveis como a energia eólica, solar, hídrica, das marés, geotérmica e de outras mais. 
Conforme sita Gouveia; Vitor Miguel Frango de, em sua tese a utilização de sistemas capazes de gerar energia de forma “limpa” e sustentável está em crescimento, devido em boa medida aos problemas a nível climático e ao esgotamento dos recursos do nosso planeta, quando confrontados com a crescente procura de energia, por exemplo, prevê-se que em 2030 a procura de energia irá crescer em cerca de 29% relativamente ao ano 2000. Estes sistemas tenderão a ganhar ainda maior relevância devido à decisão da Comunidade Européia e outros países, de aceitar as obrigações de redução de emissões que provoquem alterações no clima, segundo o exposto no Protocolo de Kyoto. 
1.1 - O que é Energia Eólica?
A energia eólica é a energia cinética obtida do deslocamento de massas de ar, é uma abundante fonte de energia, renovável, limpa e disponível em todos os lugares, os ventos são gerados pelas diferenças de temperatura na superfície do planeta. 
A quantidade de energia disponível no vento varia de acordo com as estações do ano e as horas do dia. Resultado da associação da radiação solar incidente no planeta com o movimento de rotação da terra, fenômenos naturais que se repetem. Por isso é considerada energia renovável.
 Conforme sita Gouveia; Vitor Miguel Frango de, em sua tese a topografia e a rugosidade do solo também têm grande influência na distribuição de freqüência de ocorrência dos ventos e de sua velocidade em um local. Além disso, a quantidade de energia eólica extraível numa região depende das características de desempenho, altura de operação e espaçamento horizontal dos sistemas de conversão de energia eólica instalados.
1.2 – Origem
Figura 1 - Primeira usina eólica, em 1888, de Charles Brush
A história não consegue apontar o precisamente momento na história, que o homem deixou de ser nômade e começou a refletir sobre as forças da natureza que governavam a sua existência e como poderia tirar proveito delas? Sua primeira tentativa de entender o meio ambiente tornou-se a base da ciência. 
“Infelizmente não eram inclinados para a autocrítica e não praticavam a experimentação. A humanidade nunca saberá se existiu qualquer postulado por esses ancestrais, talvez muitas informações sobre a ciência natural foram perdidas devido a negligencia e ignorância que ocorria naquele tempo”. Ferreira; Ricardo e Bruno Moreira da Costa
Os moinhos de ventos foram inventados na Pérsia no século V, para serem usados como bombas para irrigação, o mecanismo básicos do moinho de vento não mudaram ate hoje, o vento e o combustível básico dos moinhos, vento atinge a hélice que ao movimentar-se gira um eixo do aero gerador.
“Parece ser difícil afirmar com segurança a época em que surgiram os primeiros moinhos de vento, há indicações sobre tais motores primários já no século X. Este assunto é bem dissertado no livro “Uma História das invenções Mecânicas” de Abbot Payson Usher, editado pela primeira vez em 1929, o livro cita relato de geógrafos descrevendo moinhos de ventos utilizados no Oriente Médio para bombeamento d água. O mesmo aponta ainda referencias diversas como historias e crônicas – mas, neste caso, considerando sua veracidade incerta – que mencionam o uso dos moinhos de ventos já em 340 d.C”
Energia de cata ventos criada no século XIX, eletricidade gerada a partir do vento ganha impulsono mundo, é Charles Brush, cria a primeira usina eólica em 1.888. A energia eólica vai de vento em popa. Por tantos anos considerados apenas uma decoração na paisagem, com seus cata ventos gigantes fincados na areia, esse tipo energia ganha importância em tempo de procura frenética por fontes limpas. ”E um mercado que cresce no mundo a uma taxa de 35% ao ano”, diz Everaldo Feitosa, diretor do Centro Brasileiro de Energia Eólica (CBEE) e pesquisador da Universidade Federal de Pernambuco. 
1.3 – Turbinas Eólicas
A turbina eólica, conhecida também como aero gerador, é uma maquina composta pelo rotor, torre, transmissão e gerador. Esta máquina tem como função converter parte da energia cinética contida no vento em energia mecânica através do rotor, que por sua vez é transmitida ao gerador através da transmissão e é finalmente convertida em energia elétrica .
Gouveia; Vitor Miguel Frango de, em sua tese ele mostra que a eficiência do modelo, a área varrida pelo rotor circular (π. r²) é um fator crucial na determinação da energia entregue pela turbina eólica. A energia cinética bruta por unidade de tempo, designada potência, do vento passando por uma área. A perpendicular ao seu vetor velocidade instantânea V, é dada por:
 P= 1/2Cp.ρ.A.v³[W]. 
Onde:
 ρ Densidade do ar, que varia com a latitude e as condições atmosféricas;
(ρ ≈ 1,2 Kg/m³)
 Cp É o coeficiente do desempenho que relaciona com a energia cinética de saída e depende do modelo e da relação entre a velocidade do vento (idealmente Cp =0,593)
 v velocidade do vento em m/s² 
O rendimento global do sistema eólico baseia-se na relação entre a potência disponível do vento e a potência final entregue pelo sistema. ”Os rotores ao extraírem a energia do vento reduzem a sua velocidade, fazendo com que haja um diferencial entre a velocidade frontal ao rotor (velocidade não perturbada) e a velocidade atrás do rotor (velocidade na esteira do rotor).” Este diferencial não deverá ser muito grande, porque caso o vento sofra uma diminuição de velocidade muito acentuada, pode dar-se o fenômeno do vento circundar em volta do rotor ao invés de passar através do mesmo”. 
“Numa situação ideal, a extração máxima de energia verifica-se para uma velocidade do vento na esteira do rotor aproximadamente igual a 1/3 da velocidade não perturbada. O vento máximo de energia captado por um aero gerador é limitado pela eficiência de Betz, que é dada pelo fator 16/27 ou 0,593, que significa que em condições ideais apenas 59,3% da energia contida no fluxo de ar pode ser teoricamente extraída pela turbina eólica. Já na pratica, é comum encontrar eficiências do rotor a oscilar entre 35 e 45%, para os modelos mais eficientes”.
“Existem ainda outros fatores que reduzem o valor do rendimento do aero gerador, tais como, o rendimento aerodinâmico, a eficiência do rotor, da transmissão, da caixa multiplicadora e do gerador. Além disso, o fato do rotor funcionar numa faixa limitada de vento, também irá contribuir para reduzir a energia por ele captada”.
O rendimento global de um sistema eólico simples encontra-se geralmente entre os 10 e 30% dependendo do modelo em questão.
1.3.1 – Análises do Vento
A energia potencial da turbina eólica depende do cubo da velocidade do vento, o que demonstra uma grande sensibilidade da energia em relação à velocidade do vento. Sendo assim obvia a importância da precisão na obtenção de dados relativos ao vento no local a instalar a turbina, de modo a estimar com algum rigor a energia disponível. 
A velocidade média anual é um bom parâmetro para analisar o vento. No se for pretendida uma avaliação mais rigorosa e que permita ter uma idéia da sazonidade do vento, ter-se-á que recorrer a médias mensais da velocidade do vento. 
O vento apresenta um perfil de velocidade decrescente na vertical à medida que se aproxima da superfície da terra, devido à fricção entre ar e o solo. O decréscimo é maior, quando maior for rugosidade do solo.
Por exemplo, no perfil da figura 2, Ferreira; Ricardo e Bruno Moreira da Costa;
nos mostra que regiões que possuem construções elevadas como prédios, só atingem velocidade razoáveis de vento a altura relativamente elevadas. Já nas áreas em que só existem pequenas casas e pequenas construções, esta taxa diminui e assim, em altitudes medianas já temos ventos satisfatórios. No ultimo caso mostrado, ao nível do mar, vê que os ventos já são muito mais rápidos em altitudes menores que nos exemplos anteriores. 
Figura: 2 perfil de velocidade do vento em diferentes zonas. 
“Assim, a conversão de energia eólica em regiões com muitos obstáculos fica prejudica. Porem mesmo nestas regiões é possível o aproveitamento, mesmo que já em escalas menores. O que é preciso saber é se nestas regiões onde há um aproveitamento restrito é ainda viável economicamente construir tais equipamento para se converter a energia eólica para eletricidade Ferreira; Ricardo e Bruno Moreira da Costa.
Gouveia; Vitor Miguel Frango de, nos mostra que também medir-se a velocidade do vento a uma determinada altura do solo e depois estimar a velocidade a outra altura, através da seguinte equação: 
 v2 =v1 x ( h2 / h1 )n [m/s] 
Onde: 
v1 → velocidade conhecida; 
v2 → velocidade que se pretende calcular; 
h1 → altura a que foi medida a velocidade 1; 
h2 → altura a que se pretende estimar a velocidade 2; 
n → coeficiente que depende da rugosidade da superfície, na tabela 2, apresenta-se alguns valores referência para n. 
Tabela 1.: Coeficiente “n” dependente da rugosidade da superfície 
	Tipo de Superfície 
	n 
	 Superfície do oceano, areia 
	0,10 
	Terra, mato baixo 
	0,16 
	Pequenos arbustos, mato alto 
	0,18 
	Arbustos grandes, pequenas árvores, aldeias 
	0,20 
	Arvores grandes, cidades 
	0,30 
1.4 - Geradores Eólicos
Um aero gerador consiste num gerador elétrico movido por uma hélice, que por sua vez é movido pela força do vento. A hélice pode ser vista como um motor a vento, cujo único combustível é o vento. A quantidade de eletricidade que pode ser gerada pelo vento depende de quatro fatores: da quantidade de vento que passa pela hélice, do diâmetro da hélice, a dimensão do gerador e o rendimento de todo o sistema.
As turbinas são, em principio, instrumentos razoavelmente simples. O gerador é ligado através de um conjunto acionador a um motor constituído de um cubo e duas ou três pás. O vento aciona o rotor que faz girar o gerador e produz eletricidade. 
Figura:3 Sistema de eletricidade eólico 
Os geradores são constituídos essencialmente por duas partes, rotor e o estator.
Rotor – Parte girante da máquina, montada sobre o eixo da máquina, construído de um material ferromagnético envolto num enrolamento chamado enrolamento de armadura, este enrolamento suporta uma alta corrente e o anel comutador.
 
Estator – Parte estática da máquina, montada em volta do rotor, de forma que o mesmo possa girar internamente, também constituído de material ferromagnético envolto de baixa potência chamado de em rolamento de campo, que tem função apenas de produzir um campo magnético fixo para interagir com o campo da armadura. O Estator poderá ser constituído por imãs permanentes que produzirão o campo magnético fixo em lugar do enrolamento de campo segundo Ferreira; Ricardo e Bruno Moreira da Costa.
1.4.1. Geradores de Corrente Continua
O gerador de corrente continua funciona convertendo a energia mecânica contida na rotação do eixo do rotor em energia elétrica na forma de corrente continua.
A rotação do rotor faz com que a intensidade de um campo magnético produzido por um imã permanente ou pelo em rolamento de campo, que atravessa um conjunto enrolamento no rotor varie no tempo, o que pela lei de Faraday leva a indução de tensões nos terminais dos mesmos. 
Este tipo de gerador é mais indicado para aplicações isoladas, em que o objetivo é carregar baterias, sendo principalmente utilizados para baixas potências e necessitam de um regulador de tensão acoplado ao campo, sendo também necessária manutenção periódica.1.4.2. Gerador Síncrono 
O nome Síncrono deve-se ao fato desta máquina operar com uma velocidade de rotação constante sincronizada com freqüência da tensão elétrica alternada nos terminais da mesma. 
Para que a máquina síncrona seja capaz de efetivamente converter energia mecânica aplicada no seu eixo, é necessário que o enrolamento de campo localizado no rotor da máquina seja alimentado por uma fonte de tensão continua de forma que ao girar o campo magnético gerado pelos pólos do rotor tenham um movimento relativo aos condutores dos enrolamentos do estator. 
Devido a esse movimento relativo entre o campo magnético dos pólos do rotor, a intensidade do campo magnético que atravessa os enrolamentos do estator irá variar no tempo, e assim ter-se-á pela lei de Faraday uma indução de tensões nos terminais do enrolamento do estator. Devido à distribuição e disposição espacial do conjunto de enrolamento do estator, as tensões induzidas nos seus terminais sinusoidais. A maior parte dos sistemas de energia eólica construídos até hoje, de média e grande escala de produção, usam geradores síncronos, visto que estes apresentam um elevado nível de desenvolvimento tecnológico. 
Gouveia; Vitor Miguel Frango de, em sua tese ele mostra que os geradores síncronos permitem dois tipos de excitação de campo, sendo eles a excitação independente, por baterias, com carregamento e excitação acoplada à rotação do eixo com campo de imã permanente. 
As vantagens dos geradores síncronos:
· Não há virtualmente limitação de potência para a sua fabricação; 
· Podem ser ligados diretamente à rede; 
· Alta eficiência (η = 0,98); 
· Permitem melhor controle do fator de potência da carga. 
As desvantagens dos geradores síncronos:
· Se estiver ligado à rede, é necessário manter a velocidade de rotação constante no sistema, visto que a estabilidade da freqüência depende diretamente da velocidade de rotação; 
· Necessita de regulador de tensão acoplado ao campo 
1.4.3. Geradores Assíncronos ou de Indução
Gouveia; Vitor Miguel Frango de, segundo sua tese As máquinas assíncronas ou de indução são normalmente utilizadas como motores e menos como geradores.
Este tipo de geradores não possui campos de excitação, no entanto, comparativamente aos geradores síncronos, estes necessitam de mais binário de arranque para o acoplamento. Os geradores de indução permitem variações limitadas de notação dentro da margem de “escorregamento” do gerador, o que permite uma maior elasticidade em rotação do que o gerador síncrono, reduzindo assim as tensões mecânicas e as flutuações de potência gerada, quando se verificam rajadas de vento. 
As vantagens dos geradores assíncronos:
· Grande durabilidade e manutenção mínima, devido à sua simplicidade, robustez, fiabilidade e economia; 
· Podem ser ligados diretamente à corrente, sem a necessidade de sincronização ou de regulação de tensão.
As desvantagens dos geradores assíncronos:
· Absorve energia reativa da rede, o que obriga à utilização de bateria de condensadores para compensação do fator de potência. 
· Eficiência inferior aos geradores síncronos, devido à energia perdida no escorregamento existente entre o rotor e o campo girante 
1.5 – Rotor Eólica
O rotor é um componente destinado a captar energia cinética dos ventos e convertê-la em energia mecânica no eixo. Se eixo do rotor for posicionado horizontal ou verticalmente, ter-se-á um rotor de eixo horizontal (rotor hélice, multipás, rotor holandês, etc.) ou um rotor de eixo vertical (rotor Savonius, rotor Darrieus, etc.) 
1.5.1 – Rotor de Eixo Horizontal
Rotores de eixo horizontal são movidos por forças aerodinâmicas chamadas forças de sustentação (“lift”) e forças de arrasto (“drag”). Um corpo que obstrui o movimento do vento sofre a ação de forças perpendiculares ao fluxo de vento relativo (força de sustentação) e de forças paralelas ao fluxo de vento relativo (força de arrasto).
Ambas as forças são proporcionais ao quadro velocidade relativa do vento.
As forças de sustentação dependem fortemente da geometria do corpo e do ângulo entre a velocidade relativa do vento e o eixo do corpo, chamado o “ângulo de ataque”.
Os sistemas de eixo horizontal são movidos predominantemente por forças de sustentação e devem ser montados sobre uma base giratória provida de movimento em torno de um eixo vertical (“yaw”), para que o rotor esteja sempre alinhado com a direção do vento.
Existem dois tipos de disposição do disco varrido pelas pás do rotor, a jusante do vento ou a montante do vento. Cada uma destas duas disposições apresenta vantagens e desvantagens.
No caso do disco varrido pelas pás do rotor estar montado a jusante, ter-se-á a vantagem de que o rotor se consegue alinhar sozinho com a direção do vento e a desvantagem da influência da nave que suporta o rotor e da torre no escoamento do vento, retirando assim alguns rendimentos à máquina.
Por outro lado quando instalado a montante do vento, a vantagem será um maior rendimento devido a não perturbação do escoamento do vento, no entanto implica um equipamento que permite alinhar o rotor com direção do vento, que poderá ser uma “cauda” ou um sistema de orientação com um motor elétrico comandado eletronicamente por um circuito que determine a direção do vento.
Este tipo de rotores consegue eficiências na ordem dos 40%, que é um valor bastante bom, em conta o máximo teórico de 59%.
1.5.2 – Rotor de Eixo Vertical 
Os rotores de eixo vertical apresentam à partida da vantagem de não precisarem de mecanismos de orientação relativamente à direção do vento. Desde logo este fato reduz a complexidade do projeto e os esforços devidos a força derivadas da aceleração de “Coriolis”. Este tipo pode também ser movido por forças de arrasto ou por força de sustentação.
Os principais tipos de rotores de eixo vertical são:
· Savonius;
· Darrieus;
Os rotores do tipo Savonius foram inventados pelo Engenheiro Finlandês S. J . Savonius em 1929.
 
Figura: 4 Representação de um rotor tipo Savonius tipo Sem sobreposição 
 
Figura: 5 Representação de um rotor Savonius com sobreposição 
São predominantemente as forças de arrasto que fazem mover este tipo de rotor, que originalmente foi concebido com duas espécies de “taças”. “Taças” estas que podem estar dispostas de duas formas, uma será em que as “taças” estão presas pela extremidade ao centro do rotor e outra com as “taças” fixadas a se sobreporem uma à outra.
Os rotores Savonius têm na sua principal característica o elevado binário de arranque, mas em contrapartida funcionam a velocidade reduzida. Outra característica deste tipo de rotores é a sua baixa eficiência relativamente a outros tipos, que está normalmente entre aos 15 e os 25%.
Já os rotores tipo Darrieus desenvolvidos em 1927 pelo Engenheiro Francês G.J.M. Darrieus são os mais fortes concorrentes às turbinas convencionais de eixo verticais. Sendo dois tipos de rotores de modelos diferentes, sendo mais conhecido o de pás curvas e o outro rotor de pás retas.
Figura: 6 Rotor tipo Darrieus de pás curvas 
Figura:7 Rotor tipo Darrieus de pás retas
Os rotores de pás curvas são movidos por forças de sustentação, constituídos por lâminas (duas ou três) curvas de perfil aerodinâmico atadas pelas duas pontas ao eixo vertical. Quando em rotação, as lâminas são curvadas por força centrifuga até um diâmetro aproximadamente igual à distância entre as pontas, assumindo uma forma arredondada.
Já os rotores de pás retas são compostos por pás fixas, e devido à sua construção simples e barata, têm vantagens no mercado de pequenas turbinas em relação aos de pás curvas.
Contrariamente aos rotores tipo Savonius, estes apresentam o binário de arranque aproximadamente nulo, mas conseguem atingir grandes velocidades de rotação. Devido à limitação do arranque estes rotores podem ser combinados com outro tipo de rotor, de modo a aumentar o binário de arranque.
 
Figura:1.8 Rotor de Darrieus com rotor deSavonius, para auxilio no arranque.
A eficiência deste tipo de rotor é alta, sendo comparáveis aos tipos convencionais de eixo horizontal, ou seja, com eficiências a chegarem aos 40%.
De seguida apresentas-se um quadro resumo com as vantagens e desvantagens de cada um dos três tipos de rotores mencionados.
Tabela: 2 Vantagens e desvantagens das turbinas de eixo vertical e horizontal
	Desenho 
	Vantagens 
	Desvantagens 
	Turbina de eixo horizontal
	 * É o tipo de turbina mais utilizado, pelo que o seu funcionamento e manutenção são melhor compreendidos ; 
* A mais barata, devido à sua utilização em massa. *Alta eficiência, aproximadamente 40%, que se situa próximo do máximo teórico de 59%; 
*Baixo custo com material (tamanho relativo das pás reduzido). 
	* O alternador deve estar junto ao eixo da turbina, pelo que implica estar no topo da torre, contribuindo para o difícil acesso na manutenção; 
* Necessita sistema de orientação; 
*Apresenta maior sensibilidade à instabilidade direcional do vento.
	Turbina de eixo vertical tipo Savonius
	* Fácil de construir 
* Poucas partes em movimento;
* Baixa velocidade de rotação; 
* O alternador esta perto do nível do solo;
* Menor ruído de funcionamento, devido à sua reduzida velocidade de rotação; 
*Insensível à instabilidade do vento; 
* Não necessita sistema de orientação, visto funcionar com vento proveniente de qualquer direção; 
* Não necessita de mecanismos de proteção por sobre velocidade, visto que se auto controla aerodinamicamente. 
	* Baixa eficiência, entre 15% e 25%; 
* É necessário muito material na sua construção (grande área de material nas pás do rotor); 
* Custo de aquisição algo elevado devido a não ser muito utilizada. 
1.6 – Transmissão
Normalmente a velocidade angular dos rotores varia entre 15 a 220 RPM, devido a restrições da velocidade na ponta da pá (velocidade tangencial), que variam entre os 50 e 110 m/s.
Como os geradores trabalham com velocidade de rotação mais elevadas, sendo comum encontrar velocidade entre 1200 e 1800 RPM, logo torna-as necessário a instalação de sistemas de multiplicação entre o eixo do rotor e o eixo do gerador.
Para pequenos aero geradores, com rotor de diâmetro inferior a 3 metros e potências inferiores a 1KW, é possível construir geradores especiais que funcionam a rotação mais baixa, podendo atingir assim diretamente ligado ao motor.
De referir ainda que geradores com diâmetro do rotor inferior a 1 metro podem atingir velocidades até 2000 RPM, dispensando assim qualquer tipo de transmissão e tornando o sistema mais simples e barato.
1.7 – Torre
As torres que permitem elevar os rotores à altura desejada estão sujeitas a inúmeros esforços.
Nomeadamente esforços horizontais, devido à força de arrasto exercida no rotor e na própria torre, esforços de torção, impostos pelo mecanismo de controle de rotação da nave giratória e esforços verticais, devido ao peso do próprio equipamento.
Devido a todos estes esforços, o material a utilizar, assim como os cálculos rigorosos da estrutura tornam-se fundamentais. Normalmente a torre é em aço, sendo possível a utilização de outros materiais em torres menores dimensões, como seja a madeira, o alumínio e até o plástico.
É importante durante o projeto da torre calcular a sua freqüência natural, que deve ser desacoplada das excitações para evitar o fenômeno de ressonância.
1.8 – Regras gerais da energia eólica
Ferreira; Ricardo e Bruno Moreira da Costa, nos mostra que existe uma regra que dá a potência gerada pelos cata-ventos e turbinas de vento. É importante ressaltar que esta regra é teórica e na prática, não conseguimos converter toda essa potência (teórica) em potência útil. 
A taxa de conversão é de aproximadamente de 59%, quando o sistema funciona de maneira otimizada. 
Tentaremos apresentar de forma sucinta e demonstração desta fórmula: 
Potência é igual ao trabalho (Energia) dividido pelo tempo: , mas o trabalho realizado pelo vento – que neste caso é igual a sua energia cinética – é: , então: , mas como, temos: , onde ρ é a densidade do ar, V é a velocidade do vento e A é a área varrida pelas hélices do rotor. Talvez seja esta a fórmula mais importante para se conhecer o aproveitamento da energia eólica. 
Como exemplo gostaríamos de ilustrar que um vento passa de 10 km/hora para 11 km/hora (aumenta de 10%) a potência se eleva em 33%, o que mostra como é importante a escolha de um lugar com vento mais veloz para o melhor aproveitamento da energia eólica. Outro exemplo é sobre a área varrida pelo rotor. Com uma hélice de 3 metros de diâmetro e um vento de 32 km/hora teríamos uma potência de 1000 W; se dobramos o diâmetro da hélice para 6 metros e mantivermos o vento em 32 km/hora a potência irá para 4000 W. Isto ocorre, pois a área varia com o quadrado do raio, ou seja, dobrando-se a área do rotor aumentamos a potência em quatro vezes. 
A eletricidade pode energizar quase tudo e desta forma sua produção através da força do vento será substancialmente maior que as outras formas de conversão. Nós podemos bombear água, aquecer ambientes, ligar máquinas diversas, moer grãos, e realizar muitas outras tarefas, apenas usando a energia na formas de eletricidade, o que mostra ser a eletricidade, uma forma muito cômoda de distribuição de energia. 
Gostaríamos de mostrar agora um esquema envolvendo os passos envolvidos no planejamento e desenvolvimento de um sistema de energia eólica com sucesso.
Este organograma pode ser muito útil para aqueles que realmente queiram montar seu próprio sistema de aproveitamento da energia dos ventos, 
2—METODOLAGIA
Projeto em desenvolvimento.
3 – DISPONIBILIDADE DE RECURSOS EÓLICOS
A avaliação do potencial eólico de uma região requer trabalhos sistemáticos de coleta e análise de dados sobre a velocidade e o regime de ventos.
Para que a energia eólica seja considerada tecnicamente aproveitável, é necessário que sua densidade seja maior ou igual a 500 W/m², a uma altura de 50 m, o que requer uma velocidade mínima do vento de 7 a 8 m/s. Segundo a Organização Mundial de Meteorologia, em apenas 13% da superfície terrestre o vento apresenta velocidade media igual a 7 m/s, a uma altura de 50 m. Essa proporção varia muito entre regiões e continentes, chegando a 32% na Europa Ocidental, como indicado na tabela: 2.1.
Mesmo assim, estima-se que o potencial eólico mundial seja da ordem de 500.000TWh por ano. Devido, porem restrições socioambientais, apenas 53.000 TWh (cerca de 10%) são considerados tecnicamente aproveitáveis(tabela: 2.2). Ainda assim, esse potencial liquido corresponde a cerca de quatro vezes o consumo mundial de eletricidade. No Brasil, os primeiros aeromógrafos computadorizados e sensores especiais para energia eólica foram instalados no Ceará e em Fernando de Noronha (PE), no inicio dos anos 1990. Os resultados dessas medições possibilitaram a determinação do potencial eólico local e a instalação das primeiras turbinas eólicas do Brasil.
Tabela: 3 Distribuição da área de cada continente segundo a velocidade média do vento
	Velocidade do Vento (m/s) a 50 m de Altura
	 
	 
	Região/Continente
	 
	 6,4 a7,0
	 7,0 a 7,5
	 7,5 a 11,9
	 
	 
	 
	 (10³km²)
	 (%)
	 (10³km²)
	 (%)
	 (10³km²)
	 (%)
	África
	 
	 
	3.750
	12
	3.350
	11
	200
	1
	Austrália
	 
	 
	850
	8
	400
	4
	550
	5
	América do Norte
	 
	2.550
	12
	1.750
	8
	3.350
	15
	América Latina
	 
	1.400
	8
	850
	5
	950
	5
	Europa Ocidental
	 
	345
	8,6
	416
	10
	371
	22
	Europa Ocidental & ex-URSS
	3.377
	15
	2.260
	10
	1.146
	5
	Ásia (excluindo ex-URSS)
	1.550
	6
	450
	2
	200
	5
	Mundo
	 
	 
	13.650
	10
	9.550
	7
	8.350
	6
fonte: WWW.ambientebrasil.com.br/composer.php3...=/energia/.../energia/.../eolica...-
Tabela: 4 Estimativas do potencial eólico mundial
	 
	 
	 
	Porcentagem
	Potencial
	Densidade 
	Potencial
	Região/Continente
	 
	de terra
	Bruto
	Demográfica
	Liquido
	 
	 
	 
	Ocupada*
	(Twh/ano)
	(hab./km²)(Twh/ano)
	África
	 
	 
	24
	106.000
	20
	10.600
	Austrália
	 
	 
	17
	30.000
	2
	3.000
	América do Norte
	 
	35
	139.000
	15
	14.000
	América Latina
	 
	18
	54.000
	15
	5.400
	Europa Ocidental
	 
	42
	31.400
	102
	4.800
	Europa Ocidental & ex-URSS
	29
	106.000
	13
	10.600
	Ásia (excluindo ex-URSS)
	9
	32.000
	100
	4.900
	Mundo**
	 
	 
	23
	498.400
	 
	53.000
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(*) Em relação ao potencial bruto;
(**) Excluindo-se Groenlândia, Antártida, a maioria das ilhas e os recursos offshore.
3. 1 – Capacidade Instalada no Mundo
Em 1990, a capacidade no mundo era inferior a 2.000MW. Em 1994, ela subiu para 3.734 MW, dividido entre Europa (45,1%). América (48,4%) Ásia (6,4%) e outros países (1,1%). Quatro anos mais tarde, chegou a 10.000 MW e no final de 2002 a capacidade total instalada no mundo ultrapassou 32.000 MW. O mercado tem crescido substancialmente nos últimos anos, principalmente na Alemanha, EUA, Dinamarca e Espanha onde a potência adicionada anualmente supera 3.000 MW . 
Esse crescimento de mercado fez com que a Associação Européia de Energia Eólica estabelecesse novas metas, indicando que, até 2020, a energia eólica poderá suprir 10% de toda a energia elétrica do mundo. De fato, em alguns países e regiões, a energia eólica já representa uma parcela considerável de eletricidade produzida. Na Dinamarca, por exemplo, a energia eólica representa 18% de toda eletricidade gerada e a meta é aumentar essa parcela para 50% até 2030. Na Alemanha cerca de 25% do parque de energia elétrica instalado e de energia eólica. Na região de Navarra, na Espanha essa parcela é de 23%. Em terrenos de capacidade instalada estima-se que, até 2020, a Europa já terá 100.000 MW .
A tabela 2.3 apresenta a evolução da capacidade instalada em vários países e regiões do mundo. Alemanha, EUA, Espanha e Dinamarca são responsáveis por quase 80% da capacidade instalada no mundo.
Sendo que 35% Alemanha, 19% EUA, 15%Espanha, 9%Dinamarca e 22% O resto do mundo.
Tabela: 5 Energia eólica – capacidade instalada no mundo (MW)
	Pais/região
	1997
	1998
	1999
	2000
	2001
	2002
	Alemanha 
	2080
	2874
	4445
	6113
	8734
	12001
	Estados Unidos
	1590
	1927
	2492
	2555
	4245
	4645
	Dinamarca
	1116
	1450
	1.742
	2.297
	2.456
	2.889
	Espanha
	512
	834
	1530
	2.402
	3550
	4.830
	Brasil
	3
	7
	20
	20
	20
	22
	Europa (exceto Alemanha,
	1058
	1411
	1.590
	2.610
	2760
	3.637
	Dinamarca e Espanha
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	Ásia
	1116
	1194
	1.287
	1.574
	1.920
	2.184
	Continente americano
	52
	128
	194
	223
	302
	353
	(exceto EUA e Brasil)
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	Austrália e Pacifico
	33
	63
	116
	221
	410
	524
	África e Oriente Médio
	24
	26
	39
	141
	147
	149
	Total
	7584
	9914
	13455
	18156
	24544
	31234
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3. 2 - Potencial Eólico Brasileiro 
O conselho Global de Energia Eólica (GWEC, na sigla em inglês) divulgou em fevereiro de 2018 suas estatísticas do mercado anual do setor. Em 2017, o mundo instalou um total de 52,57 gigawatts(GW) de potência à produção mundial, totalizando 539,58 GW de capacidade instalada global.
Líder mundial em instalações, a China adicionou quase 20 GW em projetos eólicos a sua matriz energética. Na seqüência aparecem os Estados Unidos, que tiveram outro ano forte, com 7,1 GW instalados, e boas perspectivas para os próximos anos, em grande medida favorecidas pela compra corporativa de energia renovável por gigantes domésticas, como Google, Apple, Nike, Facebook, Walmart e Microsoft.
Apesar das crise políicas e econômicas, o Brasil instalou mais de 2 GW em capacidade de energia eólica no ano passado. No ranking dos dez países com capacidades de energia eólica no acumulado, o país subiu uma posição e aparece agora em oitavo na lista, com 12,76 GW, ultrapassando o Canadá, que está com 12,39 GW.
 “Temos hoje uma capacidade instalada que está quase chegando aos 13 GW, com mais de 500 parques eólicos, e chegando a abastecer 11% do país e mais de 60% do nordeste, na época que chamamos de safra dos ventos, que vai mais ou menos de junho a novembro. Nos últimos anos, e especialmente no ano passados, as eólicas salvaram o nordeste de um racionamento em tempos de reservatórios baixos e com bandeira vermelha”, diz em comunicado a presidente da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEólica), Elbia Gannoum.
Ela destacas alguns fatores que tornam vantajoso o uso dessa fonte renovável por aqui, como o fator de capacidade do país (medida de produtividade do setor), que passa do dobro da média mundial, e a cadeia produtiva 80% nacionalizada, que no ano passado gerou 30 mil postos de trabalho.
“Ate 2020, considerando apenas os contratos assinados e leilões já realizados, vamos chegar a 18,63 GW. Com novos leilões, esse número ainda vais crescer. Importante lembrar que, hoje, as eólicas são a opção mais competitiva de contratação, conforme resultado do último leilão, realizado em dezembro de 2017” analisa Elbia.
No cenário mundial, a energia eólica avança com força no alto-mar. Análise recente da consultoria Navigamt Research indica que a indústria eólica global instalou 3,3 gigawatts(GW) de capacidade offshore em 2017, elevando o total mundial para quase 17 GW no acumulado. Na Alemanha, o setor teve seu primeiro leilão “sem Subsídio” este ano, com propostas para mais de 1 GW de nova capacidade. Nos próximos cinco anos, o mercado global de energia eólica offshore deve instalar mais de 24 GW de nova capacidade, atingindo no acumulado mais de 40 GW até o final de 2022.
Confira abaixo os principais números do mercado eólico em 2017, segundo o estudo do Conselho Global de Energia Eólica:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
– Aproveitamento de energia eólica, Ricardo Ferreira e Bruno Moreira da Costa, 
http//www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/eólica/eólica/htm
 – Erik Son Forjan. Jornalista, Fonte revista eco 2º ano XI, Edição 2 julho 2004. [www.eco 2º.com]
– Pagina pessoal Ciência
[www.eolica.com.br/users/ladislau/eólica
– Site do CBEE.
 www.eolica.com.br
– Documento tese Vitor Miguel Frango de Gouveia
 http//www.universidadeaveiro.com.br
– Máquinas Síncronas – 2ª Ed. 2013
Rubens Guedes Jordão
– Energia Eólica 3
http/www.anel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf
– Revista Aquecimento Global 2009– Online editora
 www.revistaonline.com
– Portal Ambiental
www.ambientebrasil.com.br 
_ Revista Exame 17/02/2018