Energia eólica: uso de aerogeradores compactos em edificações

Energia eólica: uso de aerogeradores compactos em edificações

Energia eólica: uso de aerogeradores compactos em edificações.

(PINI Blogs – Mauricio Bernardes)

A autogeração de energia elétrica a partir de aerogeradores compactos tem se tornado uma alternativa viável em outros países. O aprimoramento técnico dos modelos atuais tem reparado a imagem negativa que foi criada em décadas anteriores pela falta de confiabilidade na eficiência e na vida útil de projeto deste tipo de equipamento.

Os modelos usuais de geradores eólicos compactos são os de eixo horizontal (normalmente com 2 ou 3 pás) com orientação fixa ou móvel (capaz de acompanhar a direção dos ventos, funcionando como uma “biruta”); e os geradores de eixo vertical, sendo estes dois últimos modelos os mais eficientes quando não há uma direção predominante de ventos.

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Há países que incentivam a conexão dos aerogeradores compactos à rede elétrica permitindo que o medidor de consumo “gire ao contrário” quando a autoprodução de energia supera a demanda instantânea da edificação, fazendo da rede a sua grande “bateria”.

As hélices dos rotores desses dispositivos são produzidas com materiais que combinam flexibilidade e resistência mecânica. Normalmente adotam a fibra de vidro e a fibra carbono com reforço em aço, dependendo do tamanho das pás e da solicitação a que estarão submetidas.

Ressalta-se que os estudos para implantação dos aerogeradores compactos devem privilegiar regiões de menor turbulência do vento (afastadas de obstáculos) para conseguir maior eficiência e ao mesmo tempo não sobrecarregar o equipamento.

Ao estudar a viabilidade de qualquer modelo deve-se observar a sua curva de eficiência, calculando-se o retorno sobre o investimento com base na velocidade média a que estará submetido (função da velocidade do vento e sua frequência provável de ocorrência ao longo ano). Além disto, questões como a durabilidade e a facilidade de troca de componentes são fundamentais para comparação de diferentes equipamentos.

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Exemplo de curva de eficiência de produção de energia elétrica em função da velocidade do vento de um aerogerador compacto

No Brasil, apesar de algumas regiões possuírem regime de ventos favorável à aplicação de aerogeradores compactos (ventos com velocidade média próxima à 6 m/s), a forte depreciação do Real frente às outras moedas, se coloca como um entrave na viabilização da importação de mecanismos ou mesmo de equipamentos completos.

O modelo Excel 10 da empresa Americana Bergey Wind Power, por exemplo, tem um custo aproximado de US$ 33.000 (fora taxas de importação). Imaginando-se uma instalação em região com ventos de velocidade média de 5,5 m/s, teríamos:
• Geração por ano: 10336 kWh (de acordo com o gráfico de eficiência do equipamento);
• Custo aproximado de energia elétrica no Brasil: R$0,44/kWh
• Custo estimado de manutenção ao longo da vida útil: 30% do investimento inicial
• 1 US$ = R$3,30
• Payback: (1,30 x US$33000 x R$3,30) / (10336 kWh x R$0,44/kWh) = 31 anos.

Com uma vida útil de projeto de 20 anos, a empresa Americana Urban Green Energy (UGE) possui quatro modelos básicos de aerogeradores compactos de eixo vertical, com as seguintes características:

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O portfólio da empresa inclui aplicações em 90 países, entre elas a recente instalação de dois aerogeradores de eixo vertical na Torre Eiffel – Paris. Localizadas no segundo nível da Torre (à aproximadamente 115 m do solo), as turbinas respondem pela produção de cerca de 10 mil kWh de eletricidade por ano, o suficiente para atender a demanda dos estabelecimentos comerciais do primeiro nível da torre.

Outra instalação da UGE, agora no topo de edifícios, aconteceu na cidade de Nova Iorque. Com capacidade para atender a demanda de energia das áreas de uso comum do edifício, a instalação indica que em certas cidades onde o regime de ventos é favorável, a utilização deste tipo de gerador de energia é viável. Nesta aplicação, o vento que passa pelas turbinas não sofre interferências, uma vez que o entorno do edifício é livre de construções de mesma altura o que poderia causar turbulência e a perda de eficiência.

Ainda tratando de aplicações no topo de edifícios, o hotel Hilton em Fort Lauderdale, Florida, EUA instalou 6 aerogeradores da UGE. Para ventos com velocidade de até 12 m/s a geração de ruído é bastante baixa – cerca de 38 dB(A). Instaladas com absorvedores de vibração, as peças têm componentes que permitem a sua movimentação (descendente) para manutenção anual ou mesmo para preservar o sistema no caso de existir a previsão de furacões.

Outros modelos:

Windspire

Características:
• Operação 3,5 m/s a até 12 m/s;
• 283 kg;
• D=1,20m; H= 10m;
• Produz 1000 W com ventos de 10 m/s;
• Produz 2000 kWh/ano com um vento de velocidade média de 5 m/s;
• Custo: ~US$15.000 (FOB);
• Eixo vertical.