TCC_ATIVIDADE1 (1) geração de energia eólica

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FÁBIO NADAB SILVA DE ASSIS
ENERGIA EÓLICA:
O IMPACTO NA MATRIZ ENERGÉTICA NACIONAL
Osasco
2021
FÁBIO NADAB SILVA DE ASSIS
ENERGIA EÓLICA:
O IMPACTO NA MATRIZ ENERGÉTICA NACIONAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Instituição Universidade Anhanguera de São Paulo – Unidade Osasco, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
Orientador: Patrich Magro
Osasco
2021
FÁBIO NADAB SILVA DE ASSIS
ENERGIA EÓLICA:
O IMPACTO NA MATRIZ ENERGÉTICA NACIONAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Instituição Universidade Anhanguera de São Paulo – Unidade Osasco, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Elétrica.
BANCA EXAMINADORA
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Osasco, ____ de ________________ de ____.
Dedico este 
15
AGRADECIMENTOS
ASSIS, Fábio Nadab Silva de. Energia eólica: o impacto na matriz energética nacional. 2021. xx folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Instituição Universidade Anhanguera, Osasco, 2021. 
RESUMO
Palavras-Chave: 
ASSIS, Fábio Nadab Silva de. Energia eólica: o impacto na matriz energética nacional. 2021. xx folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Instituição Universidade Anhanguera, Osasco, 2021. 
ABSTRACT
Keywords: xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT	Associação Brasileira de Normas Técnicas
NBR	Norma Brasileira
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	11
2.	SURGIMENTO DA ENERGIA EÓLICA	12
2.1. TURBINAS	13
3.	IMPACTOS DIRETOS DA ENERGIA EÓLICA	16
4.	PRODUÇÃO DE ENERGIA EÓLICA VANTAGENS E DESVANTAGENS	17
5.	CONSIDERAÇÕES FINAIS	18
REFERÊNCIAS	19
1. INTRODUÇÃO
O consumo da energia elétrica é um elemento indispensável para o crescimento econômico de um país. Recentemente depara-se com uma nova situação em que os recursos convencionais para a geração de energia elétrica ou se tornaram escassos ou as consequências de sua utilização passaram a ser discutidas pelo seu efeito negativo quanto às questões ambientais. A energia renovável é obtida através de fontes naturais que podem se regenerar. A energia embutida nas ligações moleculares que compõem os vegetais e denomina da bioenergia, que, por sua vez, pode ser definida como a energia química acumulada mediante processos fotossintéticos recentes.
Justificou-se a pesquisa, pois apresentou suas contribuições para a sociedade e para comunidade acadêmica ao fomentar reflexões sobre a energia eólica e a capacidade instalada e crescimento recente no Brasil. Haja vista que a exploração dessa fonte de energia renovável pode reduzir os impactos causados, por exemplo, pela instalação de hidrelétricas, entre os quais se podem citar, os impactos sociais, ambientais, entre outros.
Considerando que o Brasil possui um grande potencial na produção de energias renováveis e que estas alternativas são fundamentais para a diversificação da produção energética nacional. Como a geração de energia eólica impacta a produção de energia elétrica no país?
O objetivo geral apresentar as fontes de energia eólica e seu impacto na matriz energética nacional. Os objetivos específicos foram: estudar o funcionamento da energia eólica e compreender a forma deste tipo de geração; demonstrar os impactos da energia eólica na matriz energética nacional; explicar as vantagens e desvantagens da geração de energia por fonte eólica.
O tipo de pesquisa realizada foi a revisão de literatura, no qual foram consultados: livros, dissertações e artigos científicos. As bases de dados usadas foram: SciELO–Scientific Electronic Library Online; Google Acadêmico. Os principais autores foram: Martins (2014), Miguel (2015), Morelli (2016), entre outros. Os artigos pesquisados foram publicados entre os anos de 2013 a 2019. As palavras-chave utilizadas na busca foram: Energia eólica; Geração de Energia; Setor elétrico brasileiro.
2. SURGIMENTO DA ENERGIA EÓLICA
O funcionamento da energia eólica apresenta de variadas formas (energia química, mecânica, térmica, elétrica e nuclear), e os fluxo energéticos, caracterizados pela conversão de um tipo de energia em outro, são essenciais em qualquer processo ou transformações, seja natural ou promovido pelo homem. De maneira geral, as fontes renováveis de energia são diretas ou indiretamente provenientes do Sol, como: o uso direto da energia solar para aquecimento e geração de eletricidade, o uso dos recursos hídricos o uso dos ventos e a energia acumulada na biomassa mediante processos fotossintéticos.
A conversão da energia mecânica obtida pelos ventos em eletricidade não é recente, e cada vez mais tem sido alvo de interesse no desenvolvimento de tecnologias para seu desenvolvimento e exploração tanto pelas empresas privadas quanto pelos governos. A energia eólica é a forma de energia que mais cresce, aumentando de 30% a 40% ao ano em muitas áreas do mundo (MORELLI, 2016).
A priori, as fontes naturais de energia foram as primeiras a serem exploradas pela humanidade, de modo que se descobriu a existência de dos moinhos de vento datados entre 2000 e 1700 a.C. na China, e seriam usados como principal ferramenta coleta de água e moer grãos (GRANERO, 2016). Em conformidade com a Figura 1
Figura 1 – Moinho de vento
Fonte: Granero (2016, p. 23).
Portanto o vento movimenta as pás que transmite rotação ao mecanismo interno de moagem, sendo estruturado pelo mastro (1) que apoia oito varas (6) que sustentam quatro velas (7) em formato triangular, o movimento de rotação é transmitido ao mastro e à entrosga (3), roda dentada situada no interior do moinho. A moagem de cereais ocorre com a rotação da entrosga (3) e do carreto (5) apoiados no veio (13) cuja extremidade sustenta e faz girar a mó andadeiras (16) obre o pouso (17) que tritura os cereais (BRASIL, 2016). 
Os moinhos de vento começaram a ser usados na Europa no início do século XII e até o final do ano de 1750, a Holanda usava-os como principal recurso de modo que tinha instalado aproximadamente 8 mil, por sua vez a Inglaterra em disparada possuía 10 mil nas palavras de Brasil (2016). 
Contudo, após a descoberta da máquina a vapor de watt os moinhos de ventos deixaram de ser usados, especialmente no começo do século XX quando houve o movimento de uso dos combustíveis fósseis, que foram compreendidos na época como sendo mais baratos e confiáveis (MARTINS, 2014). 
Cabe destacar que os moinhos de vento continuam sendo importantes para o desenvolvimento econômico dos países haja vista que permite o bombeamento e fornecimento de água especialmente nas zonas rurais, de fazendas, sendo um excelente abrangendo distancias elevadas. Além disso, nas décadas de 30 e 40para gerarem eletricidade (SILVA, 2018).
Não obstante, o desenvolvimento de energia eólica teve início nos Estados Unidos (EUA) devido à grande crise de energia que acometeu o país no ano de 1973, a qual foi necessária a criação da Administração Nacional da Aeronáutica e Espaço (NASA) que buscaram as melhores técnicas para criar equipamentos capazes de gerar muitos quilowatts de energia (MIGUEL, 2015). 
As primeiras máquinas de produção de energia eólica foram construídas no ano de 1975, com a capacidade de produzir 100 kW, as principais características são: o eixo horizontal que sustentava duas lâminas e 125 pés de diâmetro de 125 pés, com capacidade rotacional de 18 mph conforme a velocidade do vendo (GRANERO, 2016).
Na cidade de Grandpas Knobs, Vermont, estava localizado o maior moinho de vendo, conhecido como Portman-Smith, poderia produzir 1.2 MW com baixo custo, ou seja, de US$ 1.000 por kW; as pás eram feitas de aço e diâmetro de 175 pés, além de pesar 8t (MORELLI, 2016).
Nessa época houve crescente incentivo por parte do governo norte americano em criar isenções fiscais para estimular o desenvolvimento e o uso da energia eólica (PREHODA; PEARCE; SCHELLY, 2016).Contudo, apesar do incentivo inicial, nas décadas de 80 e 90 houve drástica diminuição no investimento, devido à redução dos preços do barril do petróleo, da elevação da quantidade de usinas geradoras a gás natural e do fim dos incentivos fiscais (MIGUEL, 2015).
1. 
2. 
TURBINAS
A turbina eólica transforma a energia cinética do vento em energia mecânica diante da movimentação do eixo, que finalmente a converte em energia elétrica devido à conversão do gerador. A máxima energia disponível é obtida quando a velocidade do vento pode ser reduzida a zero. O fluxo de massa através do rotor, a velocidade do vento, a densidade de ar e a área onde a velocidade do vento foi reduzida (SILVA, 2018).
A equação para a potência máxima disponível é muito importante, pois indica que a potência aumenta com o cubo da velocidade do vento e de forma linear com a densidade e a área. A velocidade do vento disponível em um determinado local é medida primeira em um período antes de um projeto de criação do parque eólico ser iniciado (VASCONCELOS, 2017). E assim as turbinas consistem em várias pás rotativas que se parecem com hélices lâminas. 
Figura 2 – Modelo de turbina eólica de eixo horizontal (HAWT)
Fonte: Vasconcelos (2017)
O Modelo de turbina eólica de eixo horizontal (HAWT) apresentado na Figura 2 é descrito em termos de diâmetro do rotor, o número de pás, a altura do cubo, a potência nominal e a estratégia de controle. A altura do cubo é importante, pois a velocidade do vento aumenta com a altura acima do solo, e o diâmetro do rotor é importante, pois isso dá à área Ana fórmula do poder disponível (PIRES; OLIVEIRA, 2016). Se as pás estiverem conectadas a um eixo vertical, a turbina é chamada de turbina eólica de eixo vertical, VAWT, e se o eixo for horizontal, a turbina será chamada de turbina eólica de eixo horizontal, HAWT. Para turbinas eólicas comerciais, a maioria são HAWTs e, portanto, o texto a seguir se concentra principalmente nesse tipo de máquina (MIRANDA; NASCIMENTO, 2014).
A relação entre o diâmetro do rotor D e a altura do cubo H costuma ser aproximadamente 1. A potência nominal é a máxima energia permitida para o gerador instalado, e o sistema de controle deve garantir que esse poder não seja excedido em ventos fortes. O número de lâminas é mais geralmente dois ou três. As turbinas eólicas de duas pás são mais baratas, pois têm uma lâmina a menos, mas eles giram causam mais tremulações nos olhos (PEREIRA, 2016). 
Considerando que as turbinas eólicas de três pás parecem mais calmas e, portanto, menos perturbadora sem uma paisagem. A eficiência aerodinâmica é menor em duas pás do que em uma turbina eólica de três pás. Uma turbina eólica de duas pás é frequentemente, mas não sempre, uma máquina a favor do vento, isto é, o rotor é colocado a favor do vento da torre (SANTOS, 2017).
Figura 3 – Pás eólicas
Fonte: Santos (2017)
Portanto a Figura 3 apresenta uma construção é mais flexível que o rotor rígido de três pás, e alguns componentes podem ser construídos de maneira mais leve e menor, reduzindo assim o preço da turbina de vento. A estabilidade do rotor mais flexível deve, no entanto, ser garantida. As turbinas a favor do vento são mais ruidosas que as turbinas a montante, uma vez que a passagem de cada lâmina atrás da torre a cada revolução causa baixa frequência (GRANERO, 2016). Além disso, a conexão ao eixo não é rígida, o rotor sendo montado no eixo através de uma dobradiça. Isso é chamado de mecanismo teeter e o efeito é que nenhum momento fletor é transformado do rotor para o eixo mecânico (MORELLI, 2016).
As turbinas de vento são seus curtos períodos de construção, o tamanho reduzido de suas unidades em relação ao de outros tipos de geradores de eletricidade (e, dessa forma, têm maior adaptabilidade em respondera as demandas elétricas) e sua capacidade de adaptação, sob medida, a usos e localizações específicas (PIRES; OLIVEIRA, 2016). Os aerogeradores são compostos por pás, gôndola e torre. As gôndolas abarcam o gerador elétrico, o mecanismo de giro das turbinas. O rotor é composto por três pás que é movimentado a partir do contato com o vento. A torre sustenta todo o conjunto (MORELLI, 2016\0.
Ainda cabe mencionar que nos últimos anos (1990 – 2017), foram desenvolvidas tecnologias mais eficientes para aquecimento de água em residências. Para aplicações em temperaturas relativamente baixas, inferiores a 100 C, a energia solar pode ser utilizada empregando coletores solares planos com bons resultados, principalmente no setor residencial ou de serviços. Nesses coletores, a água aquecida pelo Sol tem sua densidade diminuída e desloca-se pelas tubulações, sendo armazenada em um reservatório térmico (MARQUES, 2016).
Estudou-se nesse capítulo que é possível verificar a crescente evolução das fontes de energia renováveis no país, o que leva a pensar nas possibilidades futuras. Bem como a demanda crescente da população; a escassez de recursos não-renováveis; a poluição do meio ambiente; todos estes fatores levam a necessidade de aperfeiçoamento do fornecimento de energia por fontes renováveis como a eólica (GRANERO, 2016). Ainda Granero (2016) afirma que de sorte que o Brasil tem crescido no investimento em fontes renováveis de energia, e um grande avanço energético nacional está centralizado na região Nordeste onde se tem a maior fonte de potencial eólico do país, e também a maior carência per capita por desenvolvimento socioeconômico e tecnológico 
3. IMPACTOS DIRETOS DA ENERGIA EÓLICA
4. PRODUÇÃO DE ENERGIA EÓLICA VANTAGENS E DESVANTAGENS
5. CONsiderações finais
REFERÊNCIAS
BRASIL. Matriz Energética e Elétrica. Empresa de Pesquisa energética (EPE). 2016. Disponível em:<http://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/matriz-energetica-e-eletrica#ENERGETICA>. Acesso em: 22 fev. 2021.
GRANERO, Fernando Lamas. Viabilidade de turbinas eólicas de pequeno porte no Brasil. 2016. 56 folhas. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2016. Disponível em:<https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/119344/granero_fl_tcc_guara.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acesso em: 22 fev. 2021. 
MARQUES, Maison de; BRAGANÇA, Pedro de. Conversão de Energia – eficiência energética de equipamentos e instalações – 3 ed. Itajubá: FUPAI, 2016.
MARTINS, Santiago. Energia: Uma Breve História. São Paulo: Expressão e Cultura, 2014.
MIGUEL, KacioGiardyly. Proinfa incentiva fontes alternativas de energia. São Paulo: Artliber Editora, 2015
MIRANDA,Jorge Augusto; NASCIMENTO,José Carlos. Portugal, Terra de Moinhos. Lisboa: Etnoideia Lda, 2014.
MOREIRA, Roseilda Nunes; BIZARRIA, Fabiana Pinto de Almeida; MARINHO, 
MORELLI, Francis de Souza. Panorama Geral da Energia eólica no Brasil. 2016. 77 folhas. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica). Universidade de São Paulo, São Paulo, 2016. Disponível em:<http://www.tcc.sc.usp.br/t
ce/disponiveis/18/180500/tce-04022015-101829/?&lang=br>. Acesso em: 22 fev. 2021.
PEREIRA, Felipe Borges. Pré-despacho incorporando fontes de energia eólica, maremotriz e sistemas de armazenamento de energia. 2016. 76 Folhas. Dissertação (Pós-Graduação) em Engenharia de Eletricidade. Universidade Federal do Maranhão, 2016. Disponível em:<http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede
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PREHODA, Emily; PEARCE, Joshua M.; SCHELLY, Chelsea. Policies to overcome barriers for renewable energy distributed generation: A Case study of utility structure and regulatory regimes in Michigan. Energies, v. 12, n. 4, p. 674, 2016. Disponível em:<https://www.semanticscholar.org>. Acesso em: 26 fev. 2021
SANTOS, Francisco Aldene. Uma abordagem metodológica do ensino sobre Energia Eólica no Ensino Médio. Scientia Plena, v. 13, n. 1, 2017. Disponível em:<https://scientiaplena.org.br/sp/article/view/3502>. Acesso em: 25 fev. 2021.
SILVA, Claudemir da. Atuação da energia eólica no Brasil e no mundo. 2018. 2018. 28 folhas. Monografia (Graduação em Engenharia Eletricista) – Faculdade Anhanguera, Sumaré, 2018. Disponível em:<https://repositorio.pgsskroton.com.br/bitstream/123456789/21307/1/Claudemir%20da%20Silva.pdf >. Acesso em: 27 fev. 2021.
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