Devido ao formato esférico-achatado do planeta Terra, a radiação solar provoca um aquecimento não uniforme em sua superfície que, por sua vez, libera na atmosfera, de forma contínua e não uniforme, o calor recebido pelo sol.

Dessa forma, nas regiões polares – zonas de menor incidência da radiação solar – a superfície terrestre libera menos calor para a atmosfera, fazendo com que a região se torne mais fria e, consequentemente, possua maior pressão. Em contrapartida, nas regiões tropicais – zonas de maior incidência de radiação solar – mais calor é liberado para a atmosfera, tornando a região aquecida e com menor pressão. Isso explica porque o Nordeste do Brasil, por exemplo, possui o maior potencial eólico e, consequentemente, o maior número de usinas eólicas do Brasil, como detalhamos em Energia eólica no Brasil: entre potências.

Energia eólica no mundo: a origem do recurso vento

De acordo com Hansen, Blaabjerg e Iov (2004), os ventos mais fortes e constantes encontram-se a alturas superiores a um quilômetro da superfície terrestre, porém não é possível e/ou viável que turbinas eólicas tenham tamanha altura e, por isso, estas são instaladas a algumas dezenas de metros da superfície terrestre. Por estarem próximas à superfície terrestre, a qualidade do vento e, consequentemente, da energia gerada é influenciada pelo relevo, pela rugosidade e pelos obstáculos presentes nos locais de instalação.

Devido à influência do relevo, da rugosidade e de obstáculos presentes no local onde se pretende construir uma usina eólica, faz-se necessário o estudo das características do vento no local e, para a validação e aceitação deste estudo para efeitos de participação de leilões de energia, exigem-se medições por determinado tempo, por meio de torres anemométricas.

O eixo da Terra possui determinada inclinação em relação ao plano de sua órbita em torno do sol e, por esse motivo, a intensidade de radiação solar recebida – e consequente intensidade e duração dos ventos – varia durante todo o ano. Quanto mais próximo à linha do Equador, menor será esta variação (GIPE, 2012). Ainda de acordo com o autor, a velocidade do vento aumenta – até determinado ponto – à medida que a distância em relação ao solo aumenta, pois a rugosidade do solo, com o aumento da distância, passa a influenciar cada vez menos na velocidade do vento.

Energia eólica no mundo: potencial do recurso vento

O aproveitamento de uma turbina depende basicamente de quatro variáveis:

• Velocidade do vento, que é a grandeza que contém energia cinética e a transmite à turbina eólica;
• Características construtivas, que dependem de cada fabricante das máquinas eólicas, fazendo parte do projeto da turbina eólica;
• Velocidade angular da turbina, que é a grandeza que se almeja controlar, com o intuito de otimizar ao máximo a extração de energia cinética do vento, ou seja, com maior qualidade e menor stress mecânico e/ou elétrico possível;
• Potência mecânica, que é o resultado da conjugação das variáveis supracitadas. A potência mecânica é regulada a partir do controle de aspectos construtivos ou estados – como inclinação das pás, que será mais minuciosamente descrito posteriormente – da turbina eólica, afetando diretamente a velocidade angular da turbina que, por sua vez, depende da velocidade do vento.

Referência

A. Hansen, F. Blaabjerg, F. Iov, L. Hansen. Review of contemporary wind turbine concepts and their market penetration. Wind Engineering, vol. 28, p. 247-263, 2004;

Gipe, P. Wind Energy Comes of Age. Wiley, New York, 1995;

Gipe, P. Wind-Works, 2012.