Aerogeradores precisam cumprir as normas técnicas

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AerogeradorA energia eólica – produzida a partir da força dos ventos – é abundante, renovável, limpa e disponível em muitos lugares. Essa energia é gerada por meio de aerogeradores, nas quais a força do vento é captada por hélices ligadas a uma turbina que aciona um gerador elétrico. A quantidade de energia transferida é função da densidade do ar, da área coberta pela rotação das pás (hélices) e da velocidade do vento.

A avaliação técnica do potencial eólico exige um conhecimento detalhado do comportamento dos ventos. Os dados relativos a esse comportamento – que auxiliam na determinação do potencial eólico de uma região – são relativos à intensidade da velocidade e à direção do vento. Para obter esses dados, é necessário também analisar os fatores que influenciam o regime dos ventos na localidade do empreendimento. Entre eles pode-se citar o relevo, a rugosidade do solo e outros obstáculos distribuídos ao longo da região.

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 metros, o que requer uma velocidade mínima do vento de 7 a 8 m/s . O vento apresenta velocidade média igual ou superior a 7 m/s, a uma altura de 50 m, em apenas 13% da superfície terrestre. Essa proporção varia muito entre regiões e continentes, chegando a 32% na Europa Ocidental.

A utilização dessa fonte para geração de eletricidade, em escala comercial, começou na década de 1970, quando se acentuou a crise internacional de petróleo. Os EUA e alguns países da Europa se interessaram pelo desenvolvimento de fontes alternativas para a produção de energia elétrica, buscando diminuir a dependência do petróleo e carvão.

Quanto à aplicação desse tipo de energia no Brasil, pode-se dizer que as grandes centrais eólicas podem ser conectadas à rede elétrica uma vez que possuem um grande potencial para atender o Sistema Interligado Nacional (SIN). As pequenas centrais, por sua vez, são destinadas ao suprimento de eletricidade a comunidades ou sistemas isolados, contribuindo para o processo de universalização do atendimento de energia. Em relação ao local, a instalação pode ser feita em terra firme (on-shore) ou no mar (off-shore).

De acordo com a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), o Brasil possui 248 MW de capacidade instalada de energia eólica, derivados de 16 empreendimentos em operação. O Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, elaborado pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (Cepel), mostra um potencial bruto de 143,5 GW, o que torna a energia eólica uma alternativa importante para a diversificação da geração de eletricidade no país. O maior potencial foi identificado na região litoral do Nordeste e no Sul e Sudeste. O potencial de energia anual para o Nordeste é de cerca de 144,29 TWh/ano; para a região Sudeste, de 54,93 TWh/ano; e, para a região Sul, de de 41,11 TWh/ano.

Ainda que a principal referência de potencial eólico do Brasil, o Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, não apresente avaliações a respeito da potencialidade energética dos ventos na plataforma continental do vasto litoral brasileiro – que tem nada menos que 7.367 km de extensão e conta com avançado desenvolvimento em tecnologias offshore em função do desenvolvimento e capacitação para a prospecção e produção de petróleo e gás natural neste ambiente – esta alternativa não pode ser ignorada e esta via deve ser ainda cuidadosamente avaliada, tendo em vista que estes projetos apresentam um maior volume específico de energia elétrica gerada ao beneficiarem-se da constância dos regimes de vento no oceano.

As aplicações mais favoráveis desta fonte energética no Brasil estão na integração ao sistema interligado de grandes blocos de geração nos sítios de maior potencial. Em certas regiões, como por exemplo, a região Nordeste, no vale do Rio São Francisco, pode ser observada uma situação de conveniente complementariedade da geração eólica com o regime hídrico, seja no período estacional ou na geração de ponta do sistema – ou seja, o perfil de ventos observado no período seco do sistema elétrico brasileiro mostra maior capacidade de geração de eletricidade justamente no momento em que a afluência hidrológica nos reservatórios hidrelétricos se reduz. Por outro lado, no período úmido do sistema elétrico brasileiro, caracterizado pelo maior enchimento destes reservatórios, o potencial de geração eólica de eletricidade se mostra menor.

Assim, a energia eólica se apresenta como uma interessante alternativa de complementariedade no sistema elétrico nacional. Embora se insira dentro do contexto mundial de incentivo por tecnologias de geração elétrica menos agressivas ao meio ambiente, como qualquer outra tecnologia de geração de energia, a utilização dos ventos para a produção de energia elétrica também acarreta em alguns impactos negativos – como interferências eletromagnéticas, impacto visual, ruído, ou danos à fauna, por exemplo. Atualmente, essas ocorrências já podem ser minimizadas e até mesmo eliminadas por meio de planejamento adequado, treinamento e capacitação de técnicos, e emprego de inovações tecnológicas.

Uma parte muito importante em todo esse processo são os aerogeradores, um dispositivo destinado a converter a energia cinética contida no vento em energia elétrica. A quantidade de energia gerada depende da velocidade do vento; do diâmetro do rotor; e do rendimento de todo o sistema. Ventos com baixa velocidade não têm energia suficiente para acionar as máquinas eólicas, (que só funcionam a partir de uma determinada velocidade), a qual normalmente varia entre 2,5m/s e 4,0m/s.

Com o aumento da velocidade do vento, a potência no eixo da máquina aumenta gradativamente até atingir a potência nominal do aerogerador, a qual varia geralmente entre 9,5 m/s e 15,0 m/s. Para velocidades superiores à nominal, em muitas máquinas, a potência permanece constante até uma velocidade de corte superior, na qual a turbina deve sair automaticamente de operação para evitar que sofra danos estruturais. É importante saber que a energia disponível varia com o cubo da velocidade do vento, de forma que o dobro de velocidade representa um aumento de oito vezes em energia.

Esses equipamentos precisam ser fabricados conforme as normas técnicas para terem um requisito de desempenho compatível com as necessidades de produção de energia. O próprio Inmetro deverá exigir a avaliação de conformidade desses produtos em um futuro bem próximo. Serão adotados o Modelo de Certificação 4 – Ensaio de tipo seguido de verificação através de ensaio em amostras retiradas no comércio ou no fabricante, somente para aerogeradores de potência nominal até 100 kW e o Modelo de Certificação 5 – Ensaio de tipo, avaliação e aprovação do Sistema de Gestão da Qualidade do fabricante, acompanhamento através de auditorias no fabricante, somente para aerogeradores de potência nominal acima de 100 kW.

A NBR IEC 61400-1 de 06/2008 – Aerogeradores – Parte 1: Requisitos de projeto especifica os requisitos essenciais de projeto para assegurar a integridade de engenharia dos aerogeradores. O objetivo é o de disponibilizar um nível adequado de proteção contra danos causados por todo tipo de risco durante toda a vida útil prevista. Aborda todos os sistemas aerogeradores, tais como, mecanismos de controle e proteção, sistemas elétricos internos, sistemas mecânicos e estruturas de suporte. Aplicável a aerogeradores de todos os portes (IEC61400-2 aplicável para agregadores pequenos). Deve ser usada juntamente com as normas adequadas da IEC e ISO mencionadas e que são complementares.

A NBR IEC 61400-12-1 de 03/2012 – Aerogeradores – Parte 12-1: Medições do desempenho de potência de aerogeradores especifica um procedimento para medir as características dedesempenho de potência de um único aerogerador e se aplica ao ensaio de aerogeradores de todos os tipos e tamanhos conectados à rede elétrica. Além disso, esta norma descreve um procedimento a ser usado para determinar as características de desempenho de potência de aerogeradores pequenos (como definido na IEC 61400-2) quando conectados à rede elétrica ou a um banco de baterias. O procedimento pode ser usado para avaliação de desempenho de aerogeradores específicos em locais específicos, mas a metodologia pode ser igualmente usada para fazer comparações genéricas entre diferentes modelos de aerogeradores ou diferentes configurações de aerogeradores.

As características de desempenho de potência do aerogerador são determinadas pela curva de potência medida e pela produção anual de energia (PAE) estimada. A curva de potência medida é determinada pela coleta de medições simultâneas de velocidade do vento e potência gerada no local de ensaio, por um período que seja longo o bastante para estabelecer um banco de dados estatisticamente significativo, para uma faixa de velocidades de vento e sob condições variadas de vento e atmosfera.

A PAE é calculada aplicando-se a curva de potência medida às distribuições de frequência da velocidade do vento de referência, supondo-se 100 % de disponibilidade. A norma descreve uma metodologia de medição que requer que a curva de potência medida e os valores de produção de energia calculados sejam complementados por uma avaliação das fontes de incerteza e seus efeitos combinados.

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