A energia eólica, também conhecida como energia eólica, é o meio de aproveitar o vento e transformá-lo em eletricidade. A eficiência eólica média das turbinas está entre 35-45%.
Produção de Energia Eólica
O vento é produzido na atmosfera terrestre devido à diferença nas temperaturas terrestres localmente ou em escala regional e global. Quando o calor aquece ele sobe deixando o local com baixa pressão de ar; o ar de regiões mais frias com pressões mais altas se move para equalizar a pressão do ar.
Moinhos e turbinas eólicas aproveitam a energia cinética ou "energia de movimento" que move o ar ou o vento de um lugar para outro e o converte em eletricidade. As turbinas eólicas são erguidas em locais com muito vento, para que o vento possa mover as pás das turbinas. Essas lâminas giram um motor e as engrenagens aumentam as rotações o suficiente para produzir eletricidade. Diferentes projetos de turbinas são adequados para diversas condições.
Eficiência Eólica e Fator de Capacidade Eólica
Eficiência eólica não é o mesmo que fator de capacidade eólica, que é o que se discute quando se pensa em eficiência energética. Wind Watch explica a diferença entre os dois fenômenos.
Eficiência do vento e seu limite
Eficiência eólica é a quantidade de energia cinética do vento que é convertida em energia mecânica e eletricidade. As leis da física descritas por Betz Limit afirmam que o limite teórico máximo é de 59,6%. O vento requer que o resto da energia passe pelas pás. Na verdade, isso é bom. Se uma turbina retivesse 100% da energia, o vento pararia de soprar e as pás de uma turbina não poderiam girar para produzir eletricidade.
No entanto, atualmente não é possível para nenhuma máquina converter todos os 59,6% da energia cinética capturada do vento em eletricidade. Existem limites devido à forma como os geradores são fabricados e projetados, o que diminui ainda mais a quantidade de energia que é finalmente convertida em energia. A média actual é de 35-45%, conforme referido acima. O desempenho máximo no pico pode chegar a 50% de acordo com Wind Watch. Um documento do governo australiano (NSW) também concorda que 50% é a eficiência eólica máxima que pode ser obtida (pág. 3).
A eficiência energética não varia tanto quanto o fator de capacidade eólica, que depende em grande parte da localização e das condições climáticas.
Fator de capacidade do vento
O fator de capacidade eólica é a quantidade de energia produzida por um gerador em comparação com o que ele poderia produzir se funcionasse o tempo todo em capacidade máxima, de acordo com a Green Tech Media. O fator de capacidade eólica tende a variar de local para local e em diferentes épocas do ano, mesmo com as mesmas turbinas, pois depende da velocidade do vento, da sua densidade e da área varrida que depende do tamanho do gerador aponta Open EI. O fator de capacidade eólica pode ser otimizado escolhendo locais onde prevalecem condições de vento ideais durante todo ou grande parte do ano. Portanto, é importante considerar o fator de capacidade do vento e as condições que o influenciam para maximizar a produção de energia.
- Velocidade do ventoabaixo de 30 milhas por hora produz pouca energia de acordo com o Wind Watch. Mesmo pequenos aumentos na velocidade podem traduzir-se num aumento substancial na potência gerada de acordo com a Open EI. A eletricidade gerada é o cubo da velocidade do vento, explica Wind EIS.
- A densidade do ar é maior nas regiões mais frias e ao nível do mar do que nas montanhas. Portanto, os locais ideais com alta densidade de vento são mares com temperaturas mais frias, de acordo com a Open EI. Esta é uma das razões para a expansão em grande escala da geração eólica offshore.
- Turbinas maiores e mais altas podem aproveitar mais vento mais alto acima do solo e pela maior envergadura de suas pás. Considerações econômicas, portanto, tornam-se importantes aqui.
O fator de capacidade está sendo constantemente aumentado com o aprimoramento da tecnologia. As turbinas eólicas construídas em 2014 atingiram um fator de capacidade de 41,2%, em comparação com 31,2% das turbinas construídas entre 2004-2011, segundo a Green Tech Media. No entanto, o fator de capacidade do vento é afetado não apenas pela tecnologia, mas também pela própria disponibilidade do vento. Assim, em 2015, o fator de capacidade das turbinas ficou abaixo da média dos anos anteriores devido à “seca eólica”, explica Green Tech Media.
Comparação com outras fontes de energia
A eficiência energética do vento é melhor que a eficiência energética do carvão. Apenas 29-37% da energia do carvão é convertida em eletricidade e o gás tem quase a mesma eficiência que o vento, pois 32-50% da energia do gás pode ser convertida em eletricidade.
No entanto, em termos de fatores de capacidade, os combustíveis fósseis tiveram melhor desempenho do que o vento nos EUA em 2016, de acordo com a Administração de Informação de Energia dos EUA (EIA).
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renováveis vs fábricas As usinas de carvão nos EUA operavam com 52,7% de sua capacidade.
- O fator de capacidade para usinas de gás foi de 56% nos EUA.
- A energia nuclear tinha um fator de capacidade de 92,5%, de acordo com dados da EIA para combustíveis não fósseis.
- O fator de capacidade da energia hidrelétrica era de 38%.
- O fator de capacidade da energia eólica foi de 34,7%.
Ao comparar a potência de diferentes fontes de energia, é melhor considerar não apenas o fator de capacidade, mas também sua eficiência energética. Isto é o que torna o aumento da geração de energia eólica competitivo e viável em comparação com os combustíveis fósseis, que também são prejudicados pelos problemas de poluição que causam.
A intermitência afeta a produção de energia eólica
A energia eólica sofre de intermitência, pois o vento nem sempre está disponível e pode soprar em velocidades variadas, o que significa que a energia é gerada em níveis inconsistentes. Intermitência energética é o fenômeno em que a energia não está disponível continuamente devido a muitos fatores que as pessoas não podem controlar. Portanto há variação na oferta.
Soluções para Intermitência
Como a geração de energia a partir de turbinas eólicas flutua de hora em hora, ou mesmo de segundo em segundo, os fornecedores de energia precisam ter reservas de energia maiores para atender e manter níveis consistentes de fornecimento de energia, explica o cientista americano. Intermitência significa não apenas deficiências, mas também períodos de excessos; isso também fornece uma solução possível. O cientista americano explica que à medida que o número de fontes de energia eólica aumenta, as diferenças locais nas condições climáticas e de vento podem equilibrar as deficiências e os excessos.
Melhores previsões meteorológicas e modelagem também tornam mais fácil levar em consideração até mesmo mudanças de curto prazo na energia eólica. Uma combinação de fontes também é necessária para equilibrar as diferenças diurnas ou sazonais na geração de energia eólica.
Independentemente da intermitência, novos parques eólicos generalizados nos EUA ajudaram a estabilizar o fornecimento de energia, especialmente durante condições climáticas extremas no Texas, de acordo com a Clean Technica.
Custo
Em 2017, o The Independent anunciou que a produção de energia a partir do vento era mais barata do que a partir de combustíveis fósseis. A produção de um megawatt-hora (MWh) custou 50 dólares em 2017. Com a melhoria da tecnologia, os custos continuam a cair, tornando-a mais atractiva do que as fontes de energia poluentes convencionais. Os EUA esperam estimular este movimento fornecendo incentivos governamentais, para aumentar a quota de energia eólica que forneceu 6% da sua eletricidade em 2016, de acordo com a EIA.
Wind EIS observa que 80% dos custos são custos de capital envolvidos na instalação das turbinas e 20% são operacionais. No entanto, como não envolve custos de combustível e considerando a energia gerada em todo o seu ciclo de vida, a energia eólica é competitiva.
Energia Livre de Carbono
A energia eólica é uma das alternativas mais eficientes à energia de combustíveis fósseis. Prevê-se que, até 2050, 139 países que actualmente utilizam 99% da energia mundial poderão utilizar 100% de energia renovável. A energia eólica e solar poderiam, em conjunto, fornecer até 97% desta energia, de acordo com um relatório do Fórum Mundial de 2017. Isto pode ajudar a conter o aumento do aquecimento global para menos de 1,5ºC. Quer se trate de um parque eólico numa encosta ou ao longo da costa, a tecnologia de turbinas eólicas oferece uma forma muito mais eficiente de gerar eletricidade utilizável do que as fontes tradicionais não renováveis.
