Como gerar energia eólica

Provavelmente a fonte de energia elétrica mais limpa de todas é a eólica. Além de não causar poluição, como é o caso do carvão ou do petróleo, ela é completamente renovável, e todos os dias.

Além disso, estudos demonstram que o vento gera 35 vezes mais energia cinética do que precisamos para nosso consumo diário. Porque, então, não usamos apenas esse tipo de energia em nosso planeta? Entenda a ciência por trás das turbinas eólicas.

Como funciona a energia eólica

O princípio básico da energia eólica é muito simples. Uma série de velas ou lâminas, atreladas a um rotor, captam o vento e transformam a energia cinética em energia rotacional.

Essa mesma técnica já era utilizada pelos moinhos de vento, que utilizavam a energia rotacional para moer o trigo ou bombear a água. Já as modernas turbinas de vento movem um gerador que cria energia elétrica a partir da energia rotacional.

São três fatores principais que determinam a quantidade de energia que uma turbina é capaz de gerar. A orientação das lâminas, seu formato aerodinâmico e a quantidade de vento onde elas se encontram.

Importância da orientação das turbinas

Quanto à orientação das turbinas, elas podem ser projetadas com seu rotor num eixo vertical ou horizontal. As lâminas verticais captam o vento vindo de qualquer direção, mas com menos eficiência do que os rotores de eixo horizontal.

O eixo na horizontal permite que as lâminas captem toda a força do vento, acompanhando a direção dele e até virando em sua direção. Esse processo de “virada” é chamado de Sistema de Guinada.

Os antigos moinhos de vento faziam isso apenas com monitoramento manual. Atualmente, as turbinas contam com sensores de vento e sistemas de computador que ajustam as lâminas de modo automático e com grande precisão, captando a maior quantidade possível de energia.

Formato aerodinâmico muito específico

Mas a direção das lâminas não é tudo. Seu formato aerodinâmico também é muito importante para maximizar sua eficiência, e as turbinas modernas evoluíram muito nesse aspecto em relação aos velhos moinhos de vento.

Os modelos antigos utilizavam lâminas planas. Os modernos contam com lâminas curvadas, parecidas com as asas de um avião. Assim, o vento passa mais rápido pela superfície curva, criando um bolsão de baixa pressão acima da lâmina, forçando-a para cima.

Como a elevação depende do ângulo em que o vendo se move em relação à lâmina, as lâminas modernas têm uma torção que otimiza o quanto a lâmina pode cortar o vento. Hoje elas são construídas de fibra de vidro e revestidas com uma camada de resina, tornando-as fortes o bastante para trabalharem debaixo de chuva e sol por mais de 20 anos.

Onde devem ser colocadas as turbinas?

Toda essa tecnologia não seria útil se as turbinas não fossem colocadas em locais com muito vento. Por isso, quanto mais altas elas estiverem, mais vento receberão. Esse é o motivo de as turbinas, hoje, estarem sempre a mais de 10 metros de altura, com rotores de diâmetro proporcional.

Só assim essas modernas turbinas conseguem captar uma grande quantidade de vento, podendo gerar por ano energia suficiente para abastecer até 750 casas. Se pensarmos em uma “fazenda” de turbinas como estas, com 200 turbinas, seria possível abastecer mais de 150 mil casas durante um ano inteiro.

Fazendas de turbinas nas regiões costeiras

As fazendas de turbinas para geração de energia eólica são muito frequentes e regiões costeiras. Não é difícil imaginar o motivo. O vento que costuma ter nessas regiões é muito mais intenso do que em outros lugares.

Em 2019, a maior turbina eólica já construída começou a ser utilizada na costa holandesa. O diâmetro do seu rotor tem impressionantes 220 metros. Com apenas uma dessas turbinas é possível fornecer energia elétrica para 16 mil casas por ano.

Desafios da energia eólica

Mas aqui vem a grande questão: porque não utilizamos mais desse tipo de energia? Apesar do incrível potencial, a energia eólica ainda traz grandes desafios a serem superados.

Se por um lado o vento é um combustível gratuito e ilimitado, e por maior que seja a turbina, existe um limite matemático para a quantidade de vento que ela pode transformar em eletricidade.

O físico alemão Albert Betz fez um estudo e chegou à conclusão de que, como parte do vento precisa manter as lâminas girando, uma turbina só pode transformar cerca de 60% do vento em eletricidade. Mas isso não é o mais complicado, bastaria aumentar o número de turbinas.

Há outro problema mais complexo. Como a energia gerada pelas turbinas é intermitente, uma vez que depende do vento, torna-se difícil integrar essa energia às redes elétricas.

Mesmo com esses desafios, as turbinas modernas tornaram a energia eólica a fonte de eletricidade mais eficiente e mais barata que temos hoje. As fazendas de energia eólica já fornecem a eletricidade essencial para diversas comunidades ao redor do Globo.

Com o avanço da tecnologia, que permite prever as condições do vento, a modernização contínua na infraestrutura da rede elétrica e armazenamento de eletricidade, poderemos ter para o futuro uma fonte de energia limpa e barata em nossas crianças.