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Introdução
A energia elétrica gerada pelo vento existe através do aproveitamento da energia eólica com turbinas. Para entender completamente a energia elétrica gerada pelo vento, é preciso entender como a eletricidade gerada pelo vento é produzida; recursos necessários para utilizar a energia eólica; tipos e tamanhos de turbinas eólicas; construir uma turbina eólica; potenciais impactos positivos e negativos da tecnologia; onde a eletricidade eólica pode ser efetivamente gerada; e, compensando os custos da tecnologia elétrica eólica.
Como a eletricidade eólica é feita
A tecnologia de energia elétrica gerada pelo vento funciona criando eletricidade através do uso de vários estilos de turbinas eólicas. Inicialmente, pode-se perguntar: “Então, como as turbinas eólicas produzem eletricidade?” Simplificando, uma turbina eólica funciona ao contrário de um ventilador. Em vez de usar eletricidade para produzir vento, como um ventilador, as turbinas eólicas usam o vento para produzir eletricidade. O vento gira as pás, que giram um eixo, que se conecta a um gerador e produz eletricidade.
Recursos necessários para utilizar a energia eólica
O principal recurso da tecnologia eólica é, obviamente, o vento. O vento é muito abundante em muitas partes dos Estados Unidos e em outras partes do mundo. Os recursos eólicos são classificados por classes de densidade de energia eólica, variando da classe 1 (a mais baixa) à classe 7 (a mais alta). Bons recursos eólicos (por exemplo, classe 3 e acima, que têm uma velocidade média anual do vento de pelo menos 13 milhas por hora) são encontrados em muitas áreas. A velocidade do vento é um fator crítico dos recursos eólicos, porque a energia do vento é proporcional ao cubo da velocidade do vento. Em outras palavras, um vento mais forte significa mais potência.
O desenvolvimento de recursos eólicos requer terra e pode competir com outros usos dessa terra, e esses usos alternativos podem ser mais valorizados do que a geração de eletricidade. No entanto, as turbinas eólicas podem ser posicionadas em terrenos que também são usados para pastagem ou mesmo agricultura. Onde quer que um parque eólico seja construído, estradas são cortadas para dar lugar ao transporte de peças. Em cada localização de turbina eólica, o terreno é nivelado e a área do bloco é nivelada. A energia eólica também requer a construção de turbinas eólicas.
Tipos e tamanhos de turbinas eólicas
As turbinas eólicas modernas se dividem em dois grupos básicos: a variedade de eixo horizontal e o projeto de eixo vertical, como o modelo Darrieus estilo batedor de ovos, em homenagem ao seu inventor francês. As turbinas eólicas de eixo horizontal normalmente têm duas ou três pás. Essas turbinas eólicas de três pás são operadas “a favor do vento”, com as pás voltadas para o vento. Os modelos Darrieus, ou turbinas eólicas de eixo vertical, têm duas pás orientadas verticalmente girando em torno de um eixo vertical.
Além de diferentes tipos, existem muitos tamanhos diferentes de turbinas eólicas. Turbinas em escala de utilidade variam em tamanho de 100 quilowatts a vários megawatts. Turbinas maiores são agrupadas em parques eólicos, que fornecem energia em massa para uma rede elétrica. Pequenas turbinas simples, abaixo de 100 quilowatts, são usadas para residências, telecomunicações ou bombeamento de água.
Pequenas turbinas são às vezes usadas em conexão com geradores a diesel, baterias e sistemas fotovoltaicos. Esses sistemas são chamados de sistemas eólicos híbridos e normalmente são usados em locais remotos e fora da rede, onde uma conexão com a rede elétrica não está disponível.
Construindo uma turbina eólica
O primeiro passo na construção de uma turbina eólica é a montagem da torre onde está instalada a nacela de fibra de vidro. A nacele é uma caixa forte e oca que contém o funcionamento interno da turbina eólica. Geralmente feita de fibra de vidro, a nacela contém o eixo de acionamento principal e a caixa de engrenagens. Seu funcionamento interno também contém controles de inclinação e guinada da lâmina. A nacela é montada e fixada em uma estrutura de base na fábrica.
O uso mais diversificado de materiais e a maior experimentação com novos materiais ocorrem com as lâminas. Embora o material mais dominante usado para as pás em turbinas eólicas comerciais seja a fibra de vidro com núcleo oco, outros materiais em uso incluem madeiras leves e alumínio. As lâminas de madeira são sólidas, mas a maioria das lâminas consiste em uma pele ao redor de um núcleo que é oco ou preenchido com uma substância leve, como espuma plástica ou favo de mel ou madeira de balsa. As turbinas eólicas também incluem uma caixa de utilidades, que converte a energia eólica em eletricidade e está localizada na base da torre. O gerador e os controles eletrônicos são equipamentos padrão cujos principais componentes são aço e cobre. Vários cabos conectam a caixa de utilidades à nacele, enquanto outros conectam toda a turbina às turbinas próximas e a um transformador.
Potenciais Efeitos Positivos e Negativos da Eletricidade Eólica
Há uma variedade de potenciais impactos positivos e negativos da tecnologia eólica.
Os impactos positivos potenciais incluem:
• A energia eólica é amigável ao meio ambiente, pois nenhum combustível fóssil é queimado para gerar eletricidade a partir da energia eólica.
• As turbinas eólicas ocupam menos espaço do que uma central elétrica média. Os moinhos de vento só precisam ocupar alguns metros quadrados para a base; isso permite que a terra ao redor da turbina seja usada para muitos propósitos, por exemplo, agricultura.
• As tecnologias mais recentes estão tornando a extração de energia eólica muito mais eficiente. O vento é gratuito e podemos lucrar com essa fonte gratuita de energia.
• As turbinas eólicas são um grande recurso para gerar energia em locais remotos, como comunidades montanhosas e áreas rurais remotas.
• As turbinas eólicas podem ter uma variedade de tamanhos diferentes para dar suporte a diferentes níveis populacionais.
• Quando combinada com eletricidade solar, esta fonte de energia é ótima para países desenvolvidos e em desenvolvimento para fornecer um fornecimento estável e confiável de eletricidade.
Os impactos negativos potenciais incluem:
• As turbinas eólicas geralmente produzem menos eletricidade do que a média das usinas de energia movidas a combustíveis fósseis, exigindo a construção de várias turbinas eólicas.
• A construção de turbinas eólicas pode ser muito cara e cara.
• As turbinas eólicas podem ter um impacto negativo na vida selvagem circundante durante o processo de construção.
• A poluição sonora de turbinas eólicas comerciais às vezes é semelhante a um pequeno motor a jato.
• Protestos e/ou petições geralmente confrontam qualquer proposta de desenvolvimento de parque eólico. As pessoas sentem que o campo deve ser deixado intacto para que todos possam desfrutar de sua beleza.
Onde a eletricidade eólica pode ser efetivamente gerada
Lugares do mundo onde o vento sopra forte e muitas vezes, pessoas e empresas podem aproveitar o vento como uma opção para usar na geração de energia elétrica. Globalmente, esses lugares incluem grande parte da América do Norte, sul da América do Sul, Groenlândia, maior parte da Europa, norte da África, leste da Ásia, maior parte da Austrália e qualquer lugar onde existam montanhas ou grandes colinas. Os 5 principais países produtores de energia eólica elétrica em 2007 foram: Alemanha, Estados Unidos, Espanha, Índia e China, respectivamente.
Velocidades de vento consideráveis também ocorrem em oceanos e grandes massas de água. Como a maioria da população mundial vive perto dos oceanos, os parques eólicos com fortes brisas marítimas e terrestres podem produzir uma quantidade abundante de eletricidade. Em terra nos EUA, o principal corredor eólico é a Grande Planície, que inclui os estados de Dakota do Norte, Dakota do Sul, Nebraska, Kansas, Oklahoma e Texas. O corredor de vento também se estende para os estados a oeste até as grandes montanhas a oeste, incluindo o leste de Montana, Wyoming, Colorado e Novo México. Há também recursos eólicos consideráveis no leste e sul de Minnesota e em todo o estado de Iowa, diminuindo ao sul pelo Missouri e ao leste pelo sul de Wisconsin e norte de Illinois, Indiana e Ohio. Partes dos estados de Nova York e da Nova Inglaterra também têm ventos consideráveis.
O Departamento de Energia (DOE) estima que a energia eólica poderia fornecer aos EUA 100% de sua eletricidade, apenas do corredor eólico das Grandes Planícies ou apenas de parques eólicos offshore. De acordo com o “Plano Pickens”, um parque eólico de US$ 10 bilhões com 2.500 geradores pode fornecer energia suficiente para 1,3 milhão de residências e, por US$ 1 trilhão, o corredor eólico das Grandes Planícies poderia fornecer 20% da eletricidade dos Estados Unidos. Seriam cerca de 250.000 geradores para abastecer 130 milhões de residências.
Em um relatório publicado pelo Departamento de Energia dos EUA, “20% Wind Energy até 2030: Aumentando a contribuição da energia eólica para o fornecimento de eletricidade dos EUA”, esse relatório concluiu que:
• Atingir 20% de energia eólica exigirá infraestrutura de transmissão aprimorada, localização e regimes de licenciamento simplificados, confiabilidade e operacionalidade aprimoradas dos sistemas eólicos e maior capacidade de fabricação eólica nos EUA.
• Alcançar 20% de energia eólica exigirá que o número de instalações de turbinas aumente de aproximadamente 2.000 por ano em 2006 para quase 7.000 por ano em 2017.
• A integração de 20% de energia eólica na rede pode ser feita de forma confiável por menos de 0,5 centavos por kWh.
• Alcançar 20% de energia eólica não é limitado pela disponibilidade de matérias-primas.
• Enfrentar os desafios de transmissão, como localização e alocação de custos de novas linhas de transmissão para acessar os melhores recursos eólicos do país, será necessário para atingir 20% de energia eólica.
Compensando os custos da tecnologia elétrica movida a energia eólica
Embora a energia elétrica gerada pelo vento pareça ser um recurso ilimitado, e os melhores sites eólicos pareçam ser competitivos com os preços da eletricidade de mercado na maioria das regiões dos EUA, existem vários fatores que a tornam uma fonte de energia alternativa menos atraente em termos de custo econômico. Em primeiro lugar, o vento não é um recurso com preço uniforme. Seus custos variam muito dependendo da escala do projeto, velocidade do vento, região e outros fatores. Em segundo lugar, a referência para comparação da energia eólica com outros combustíveis varia regionalmente. Terceiro, é necessária uma receita extra para tornar um projeto viável, os custos irrecuperáveis são consideráveis.
Para compensar os fatores que tornam a eletricidade eólica uma fonte de energia alternativa menos atraente e promover seu crescimento contínuo, a energia eólica em muitas áreas recebe algum apoio financeiro ou outro para incentivar o desenvolvimento. A energia eólica se beneficia de subsídios para aumentar sua atratividade ou compensar subsídios recebidos por outras formas de produção, como carvão e nuclear, que têm impactos negativos significativos. Nos Estados Unidos, a energia eólica recebe um crédito fiscal para cada quilowatt-hora produzido; que era de 1,9 centavos por quilowatt-hora em 2006. O imposto sobre o crédito tem uma correção inflacionária anual. Muitos estados americanos também oferecem incentivos, como isenção de impostos sobre propriedade, compras obrigatórias e mercados adicionais para “créditos verdes”. A Lei de Melhoria e Extensão de Energia de 2008 contém extensões de créditos para energia eólica, incluindo micro-turbinas.
As forças secundárias do mercado também fornecem incentivos para as empresas usarem a energia eólica, mesmo que haja um preço premium para a eletricidade, fabricantes socialmente responsáveis pagam às empresas de serviços públicos um prêmio que vai subsidiar e construir novas bases de energia eólica. As empresas usam energia gerada pelo vento e, em troca, podem alegar que estão fazendo um esforço “verde”.
Sem dúvida, mais créditos fiscais, subsídios e incentivos também serão necessários para atingir a meta de 20% de energia eólica até 2030. Hoje, a energia eólica representa aproximadamente 2% da eletricidade gerada nos Estados Unidos.
Resumo
A tecnologia de energia elétrica gerada pelo vento funciona criando eletricidade através do uso de vários estilos de turbinas eólicas é uma energia alternativa muito viável. Embora a energia elétrica gerada pelo vento tenha alguns impactos negativos, este autor considera que em termos de custo e benefício a longo prazo em comparação com outros tipos de energia, como a queima de combustíveis fósseis, usando um recurso renovável como a energia elétrica gerada pelo vento economicamente , ambiental e socialmente está fazendo cada vez mais sentido.
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