Energia Eólica

Vista Parcial do Parque Eólico da Espiga O que é a energia eólica? O que apelidamos de energia eólica significa o processo pelo qual o vento é utilizado para produzir energia mecânica ou energia eléctrica. As turbinas eólicas convertem a energia cinética do vento em energia mecânica. Esta energia mecânica pode ser utilizada para muitas actividades (moer grão, bombear água) ou para alimentar um gerador que a transforma em energia eléctrica que pode ser injectada na rede eléctrica e distribuída ao consumidor A energia eólica também pode ter uma aplicação descentralizada, ou seja, utilizada apenas para fornecer electricidade num determinado local situado longe da rede eléctrica de distribuição aos consumidores. O Vento é uma forma de energia solar. Tem origem no desigual aquecimento da atmosfera pelo sol, associado às irregularidades da superfície terrestre e ao movimento de rotação da Terra. O regime dos ventos é influenciado pela forma do solo, pelos planos de água e pelo coberto vegetal. Desde quando se usa a energia eólica. Desde há alguns milhares de anos. Há registos históricos sobre a sua utilização, há 5000 anos, na navegação no rio Nilo, em bombagem de água na China, muitos séculos antes da Era Cristã. No nosso país vemos com frequência, no cume dos montes, as ruínas de muitos moinhos de vento que deixaram de funcionar há décadas devido ao progresso tecnológico. Contudo, em muitas quintas podemos ainda ver moinhos para bombagem de água para rega. Alguns abandonados e outros que têm sido recuperados e que estão em funcionamento. Estes moinhos são conhecidos por "americanos". Como é capturada a energia do vento? As turbinas éolicas têm pás que são postas em movimento pela acção da passagem do vento sobre elas. Esse movimento, energia mecânica alimenta um gerador eléctrico que produz a electricidade. As turbinas eólicas de hoje são de dois tipos: de eixo horizontal, como os antigos moinhos e de eixo vertical. Estas últimas têm uma forma parecida com um batedor de claras de ovo e são conhecidas por "Darrieus", o cientista francês que as inventou. A tecnologia das turbinas eólicas tem evoluído muito devido aos avanços tecnológicos dos materiais, da engenharia, da electrónica e da aerodinâmica. Em geral os aerogeradores estão agrupados num determinado local, onde as condições do vento são favoráveis, e designam-se por Parques Eólicos. A electricidade por eles produzida é incorporada na rede eléctrica e distribuída aos consumidores da mesma forma que a produzida nas centrais térmicas convencionais. A energia produzida por qualquer aerogerador aumenta substancialmente com a velocidade do vento. Por isso os aerogeradores são instalados nas zonas em que o potencial de eólico é mais elevado, isto é, em zonas ventosas. Como a velocidade do vento é afectada pelo relevo do solo, e aumenta com a altura acima do solo, as turbinas são montadas em torres muito altas. Como são constituídos os aerogeradores Todos os aerogeradores, independentemente da sua dimensão, são constituídos pelos seguintes componentes: o rotor (a parte que roda por acção do vento e onde se fixam as pás), o gerador eléctrico, um sistema de controlo da velocidade e a torre. Os aerogeradores possuem também um sistema de segurança que em caso de avaria de algum componente impede o movimento das pás. Portugal tem um bom potencial de energia eólica? Em Portugal, devido à sua situação geográfica e geomorfologia, apenas nas montanhas a velocidade e a regularidade do vento é susceptível de aproveitamento energético. A maior parte dos locais com essas características situam-se a norte do rio Tejo, e a sul junto à Costa Vicentina e Ponta de Sagres, sendo raros na extensa planície alentejana. O Departamento de Energias Renováveis do INETI produziu uma base de dados do potencial eólico do vento em Portugal - EOLOS2.0 que apresenta as características físicas e energéticas do escoamento atmosférico num conjunto de 57 locais em Portugal Continental e uma folha de cálculo simplificada, que permite, em função do investimento, avaliar a viabilidade económica e o Atlas do Vento em Portugal. A Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto em colaboração com o Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial, o INESC (Porto) e o Research Centre for Wind Energy and Atmospheric Flows (RCWEAF) desenvolveram o "software" VENTOS, que é utilizado para simulação computacional do comportamento do escoamento do vento sobre solos complexos com ou sem arborização. São ferramentas importantes para o conhecimento do potencial energético deste recurso. A disponibilidade e a velocidade do vento são determinantes para a valia económica de um projecto de produção de energia eléctrica a partir deste recurso renovável. Por isso é indispensável proceder a uma avaliação do recurso antes de iniciar o projecto. Em regra um sistema de produção eólica necessita de uma velocidade média anual do vento de 15 km/hora ou seja 4,2 m/s. Outro aspecto importante é a altura da torre que suporta a turbina eólica porque a turbulência do vento é maior junto ao solo do que em altitude. Se a altura da torre aumentar de 10 para 50 metros a quantidade de energia fornecida pelo vento duplica. Quais as vantagens da electricidade de origem eólica? A opinião pública reflecte uma maior apetência pela utilização de fontes de energia renovável do que pelas energias ditas convencionais. A energia eólica é uma energia renovável e gratuita, por isso não importa quanta se utilize hoje porque ela estará igualmente disponível no futuro. Por outro lado energia eólica é uma fonte de energia limpa e não poluente. Não produz gases com efeito de estufa nem outros agentes de poluição. A energia eólica tem um papel de complementaridade na produção de energia eléctrica e contribui para a diversificação dos modos de produção e para diminuir a nossa dependência energética do exterior, materializada na importação de combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão). A energia eólica é, pelas razões anteriormente referidas um contributo para atingir os compromissos internacionais, nomeadamente o Protocolo de Quioto e a directiva comunitária que impõe que a sua participação na produção de electricidade corresponda a 39%, até 2010. Por cada MWh de energia eléctrica de origem eólica são reduzidas entre 0,8 a 0,9 toneladas de emissões de gases com efeito de estufa que seriam produzidas pela utilização dos combustíveis fósseis na produção de energia eléctrica. A produção eólica deverá ser acompanhado de medidas eficazes de redução do consumo de energia através do aumento da eficiência energética e da utilização racional da energia. Quais os custos da energia eólica? Os custos da energia eléctrica produzida pelos aerogeradores é fundamentalmente determinado por: custo do investimento (aerogerador, fundações, ligação à rede, rendas etc.) Tempo de vida útil do aerogerador Taxa de juro do montante investido Custos de exploração e manutenção Quantidade de energia produzida/ velocidade média do vento Qualquer aerogerador instalado numa zona de muito vento produz electricidade mais barata do que se estivesse situado numa zona com menos vento. Por esta razão é importante fazer uma avaliação do recurso no local onde se pretende instalar um aerogerador. Quais são as barreiras económicas à utilização da energia eólica? Apesar dos custos dos aerogeradores ter vindo a decrescer nos últimos anos, esta tecnologia requer um investimento inicial mais elevado por kW de potencia instalada do que a produção de electricidade baseada em derivados de petróleo. A redução no custo dos aerogeradores tem vindo a verificar-se ao longo do tempo e em 2004 esses custos variaram entre 650 a 900 euros por kW instalado, dependendo do fabricante e da capacidade de produção da turbina. Contudo, em Portugal, a redução dos custos não foi tão acentuada devido à tendência na instalação de aerogeradores de grandes dimensões motivada pelas características dos locais podem ser instalados e o elevado custo dos terrenos. Estima-se que os custos dos aerogeradores se situem entre 1000 e 1200 Euros/kW instalado. Quais os impactes ambientais da energia eólica? Embora os parques eólicos tenham pequeno impacte sobre o ambiente quando comparados com as centrais convencionais há alguns aspectos a considerar como sejam o ruído provocado pela deslocação as pás e o impacte visual na paisagem. No entanto os parques eólicos estão localizados em locais desabitados por isso não afectam a população. Em muitos casos estão localizados em áreas com estatuto de protecção, porque esses locais são aqueles em que as condições de vento são melhores (a velocidade para que o aerogerador funcione tem de ser superior a 9 Km/h). Nestas zonas o vento é muito incómodo para as pessoas e portanto para o desenvolvimento da maioria das actividades humanas, daí que o património natural subsista sem as alterações que a actividade humana lhe introduziria se ali pudesse habitar. Segundo as conclusões de diversos estudos referentes a parques eólicos no estrangeiro, segundo os quais: a maior parte das aves evitam a colisão com os aerogeradores. Que desvantagens tem a energia eólica? O maior desafio que se põe à utilização deste recurso renovável relaciona-se com a sua intermitência. Nem sempre o vento sopra quando a electricidade é necessária. Não podemos armazenar a energia a não ser em baterias o que é dispendioso. A energia eólica é boa para a economia? A energia eólica evita importar petróleo ou gás natural e por isso contribui para aliviar a dependência e a factura energética do país. Por outro lado evita as emissões de CO2 e os custos associados à poluição (custos ambientais e de saúde pública) bem como o esgotamento dos recursos energéticos não renováveis. A energia eólica é um recurso nacional, fiável e que gera cinco vezes mais emprego por Euro investido do que as tecnologias associadas ao carvão ou ao nuclear. Um indicador das vantagens económicas da energia eólica é o valor do retorno económico correspondente ao seu desenvolvimento que inclui os custos do trabalho, os custos de matérias-primas para o fabrico e instalação, transportes, exportações e o valor da electricidade produzida. Podem os particulares vender a energia produzida à Rede Eléctrica Nacional? Os produtores de energia eléctrica em regime especial, anteriormente designados por produtores independentes entregam à Rede Eléctrica Nacional toda a energia produzida. O valor da tarifa praticada depende da tecnologia utilizada sendo o mesmo estabelecido pelo Decreto-Lei nº 225/2007 de 31 de Maio. A  evolução da energia eólica em Portugal Nos últimos anos tem-se verificado um crescimento substancial do número de aerogeradores implantados no país, representando a produção de energia eléctrica de origem eólica cerca de 4% do consumo final de electricidade e é expectável que até 2010 represente 15%. Sites com interesse http://www.wind-works.org/books/elettricita.html http://www.wwindea.org/ http://www.eolien.org/ http://www.awea.org http://www.nrel.gov/wind http://www.eren.doe.gov/windpoweringamerica http://www.ewea.org

Fonte: http://www.dgge.pt/

Energia Solar

O Sol é a nossa principal fonte de energia, responsável pela manutenção das várias formas de vida existentes na Terra. Trata-se de um recurso praticamente inesgotável e constante, quando comparado com a nossa escala de existência neste planeta.

No centro do Sol, mais propriamente numa região denominada fotosfera solar (camada muito ténue com aproximadamente 300 km de espessura e temperatura superficial da ordem dos 5800 ºK), a energia resultante das reacções de fusão dos núcleos dos átomos de hidrogénio, originando núcleos de hélio, é radiada para o espaço sobre a forma de energia electromagnética, a uma velocidade próxima dos 300.000 km por segundo. Esta energia, ao atingir a atmosfera terrestre pode ser absorvida ou reflectida pelos seus diferentes componentes. Dados recentes da WMO (World Metereological Organization) indicam que a radiação solar incidente sobre uma superfície perpendicular ao eixo Terra-Sol, situada no topo da atmosfera, é de 1367 W/m².

A distribuição espectral desta radiação é constituída por radiação na gama dos raios ultra-violetas (7%), luz visível (47%) e raios infra-vermelhos (46%).

Após atravessar a atmosfera, num dia de céu relativamente limpo, a radiação solar atinge a superfície terrestre com uma potência inferior em cerca de 30% da registada no topo da mesma, ou seja, aproximadamente, de 1000 W/m².

Esta radiação que atinge o solo é constituída por três componentes:

• Radiação directa – atinge directamente a superfície
• Radiação difusa – desviada em diferentes direcções pelos componentes da atmosfera
• Radiação reflectida – proveniente da reflexão no solo e objectos circundantes

Potencial

O Sol  fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, uma quantidade enorme de energia (avaliada em 1,5 x 10¹⁸ kWh), correspondente a cerca de 10.000 vezes o consumo mundial de energia verificado nesse mesmo período. No entanto, esta fonte é considerada demasiado dispersa, com as vantagens e os inconvenientes dai decorrentes. Entre os inconvenientes refira-se sem dúvida, a necessidade de importantes superfícies de captação para o seu aproveitamento (a central fotovoltaica de Moura, por exemplo, para uma potência instalada de 62 MW_p, ocupa uma superfície aproximada de 114 hectares). A sua grande vantagem reside no facto de se tratar de uma fonte de energia repartida equitativamente.

Em Portugal, o potencial disponível é bastante considerável, sendo um dos países da Europa com melhores condições para aproveitamento deste recurso, dispondo de um número médio anual de horas de Sol, variável entre 2200 e 3000, no continente, e entre 1700 e 2200, respectivamente, nos arquipélagos dos Açores e da Madeira. Na Alemanha, por exemplo, este indicador varia entre 1200 e 1700 horas.

Para Lisboa, num plano inclinado de cerca de 40º e orientado a Sul, o valor médio diário de potência da radiação solar global (radiação directa e radiação difusa) é de 414 W/m².

Utilizações

A grande vantagem da energia solar reside sobretudo em:

• Utilizações finais directas;
• Aplicações distribuídas;
• Disponibilidades geográfica, sobretudo em locais onde outras fontes de Energia são escassas ou não estão presentes.

A energia solar pode ser utilizada directamente para aquecer e iluminar edifícios, aquecer água de piscinas, sobretudo em equipamentos sociais, para fornecimento de água quente sanitária nos sectores doméstico, serviços, indústria e agropecuária.

A energia solar também possibilita a produção de elevadas temperaturas para produção de vapor de processo ou geração de electricidade, através de tecnologias de concentração da radiação.

Através do efeito fotovoltaico converte-se a radiação solar em energia eléctrica.

O aquecimento solar é uma tecnologia já dominada e, em 2002, existiam já instalados na UE cerca de 12,3 milhões de m² de colectores solares térmicos. Cerca de 60% destes encontram-se na Alemanha (com mais de 50% das vendas de colectores solares da UE), Grécia e Áustria.

O Chipre possui aquecimento solar instalado em 50% dos hotéis e em 92 % das habitações particulares. É o líder mundial em m² de colector per capita. No continente europeu é a Grécia que está no topo com 0,26 m² per-capita seguida pela Áustria com 0,20 m² por pessoa.

A meta da UE visa a instalação de 100 milhões de m² de colectores até 2010.

Algumas cidades já estabelecem regulamentos municipais, como é o caso de Barcelona, que exige a instalação de sistemas solares que garantam 60% do consumo de água quente das habitações e de edifícios de serviços. Em consequência desta postura verificou-se, em ano e meio, um aumento de 750% neste tipo de instalações. Este procedimento está a ser também implementado em outras cidades, como Sevilha e Madrid.

Na Alemanha, o governo estabeleceu um aumento dos incentivos de 92 para 125 euros por m² de superfície colectora instalada, o que teve como consequência imediata o relançamento do mercado em 2003. Comparativamente com a China, os números europeus são modestos. Em 2000 existiam na China 26 milhões de m² de colectores solares e mil fabricantes de componentes e sistemas e a meta do governo chinês para 2005 foi de 65 milhões de m².

Os colectores concentradores constituem uma importante tecnologia para a produção de energia eléctrica e a meta mundial prevê a instalação de 100 mil MW até ao ano 2025.

Algumas projecções económicas prevêem a viabilidade de construção de centrais deste tipo na Grécia, Itália, Portugal, Áustria, Brasil, Libéria, Tunísia e China, o que representará um potencial mundial de 100 mil MW de produção eléctrica nos próximos 25 anos.

A Energia de origem fotovoltaica (FV) tem sido a opção mais económica em muitas aplicações de pequena potência em locais afastados da rede.Contudo o elevado preço destes sistemas tem sido uma barreira à sua disseminação em outras aplicações, nomeadamente em áreas urbanas, desde logo servidas pela rede de distribuição eléctrica.

Presentemente essa tendência vem sendo contrariada devido ao decréscimo dos custos dos módulos fotovoltaicos.

Os preços de fábrica para os módulos FV variam entre 2 e 3 dólares por watt pico, e os sistemas operacionais completos podem ascender, nos Estados Unidos, a valores entre 5 e 7 dólares/Watt, dependendo da dimensão dos sistemas, e sem subsidio. A tecnologia fotovoltaica associada à eficiência energética e à arquitectura bioclimática, integrada na rede eléctrica pode constituir um contributo substancial para as necessidades energéticas mundiais.

O valor social da energia FV vai além dos meros kWh produzidos pois pode induzir o desenvolvimento local e consolidar a economia local, melhorar o ambiente e aumentar a fiabilidade do abastecimento de energia eléctrica, diminuindo os custos ao nível das infraestruturas de produção centralizada, transporte e distribuição de electricidade

Situação em Portugal

Em Portugal, a utilização de sistemas solares térmicos ou fotovoltaicos está ainda longe de corresponder ao potencial deste recurso, disponível nos país. Estima-se que, em 2003, a capacidade instalada de sistemas solares fotovoltaicos era cerca de 2 MW, dos quais apenas 20% se referem a instalações ligadas à rede pública. Não obstante,  foram já aprovados pedidos de informação prévia que totalizam cerca de 128 MW, o que deixa uma capacidade não comprometida de 22 MW face à meta de 150 MW,  para o horizonte temporal até 2010.

Radiação Solar em Portugal

O grupo espanhol de construção Acciona vai investir 200 milhões de euros na maior central fotovoltaica do mundo, situada em Moura, actualmente em construção, o negócio implica a compra de 100% da Amper Solar, até agora controlada pelo município. O investimento será de 250 milhões de euros destina-se a construir a central solar fotovoltaica com 62 MWp de potência instalada e uma produção anual de 88 GWH.  A central ficará instalada na Freguesia da Amareleja no concelho de Moura . Em contrapartida, a "holding" espanhola irá construir uma fábrica de painéis fotovoltaicos no município de Moura, com uma capacidade de produção mínima de 24 MW/ano",  comprometerá um montante estimado em 3,5 milhões de euros para um fundo social de desenvolvimento de infra-estruturas, propriedade do município. Quando concluída, em 2010, a central de Moura será a maior do mundo. Na sequência do programa E4 - Eficiência Energética e Energias Endógenas, foi lançado o Programa "Agua Quente Solar para Portugal" que previa a instalação, até 2010, de um milhão de metros quadrados de colectores solares. Embora os resultados alcançados estarem muito distantes daquele objectivo, os resultados do último inquérito realizado pelo Observatório para o Solar Térmico, com vista a determinar a área instalada no nosso país em 2004, foi possível apurar a instalação de 16 088 m2 de colectores solares, dos quais 44% em pequenos sistemas domésticos e o restante em grandes sistemas.

Evolução da área de colectores solares instalados em Portugal O Custo das Instalações Solares Térmicas de Aquecimento de Água em Portugal para os pequenos sistemas situa-se entre os 600/800 €/m2, enquanto que nos grandes sistemas esse valor desce para 350/600 €/m2.  Fonte: http://www.dgge.pt/