A exploração da energia cinética do vento para produção de
electricidade está sujeita a vários condicionalismos relativos
à localização dos equipamentos de conversão, nomeadamente,
possibilidade de ligação à rede de distribuição de energia
eléctrica em condições económicas, disponibilidade de ventos
com os regimes e velocidade média que permitam a obtenção de
rentabilidade adequada, condições orográficas e morfológicas
não perturbadoras.
Numa primeira fase faz-se a identificação do terreno no qual
se quer implantar o parque eólico. Esta identificação tem como
base o reconhecimento do terreno, se é baldio ou não, a
disposição dos ventos e a pertença do terreno. Na observação
directa da natureza pode-se idealizar uma possível localização
de um parque eólico. a localização de um parque eólico é,
provavelmente, o factor mais importante para a economia do
projecto.
A natureza do solo é um factor a considerar uma vez que este
terá de permitir a realização das fundações para as turbinas.
O local deverá ainda permitir o acesso de camiões e/ou gruas
com o material necessário para a construção do Parque.
A aquisição dos terrenos é feita na Câmara Municipal ou na
Junta de freguesia à qual o terreno pertence, caso haja
omissão sobre o proprietário do mesmo.
Em seguida, solicitam-se as licenças de estabelecimento e de
exploração do parque na Direcção Geral de Energia. A licença
de estabelecimento permite iniciar os trabalhos de instalação.
Assim que as obras estejam concluídas, o explorador deverá,
segundo o Artº.41º e seguintes do Regulamento aprovado pelo
Decreto-Lei nº 26852, de 30 de Julho de 1936 e outros,
requerer a respectiva vistoria, em carta dirigida ao Director
Regional do Ministério da Economia, a fim de ser autorizada a
sua exploração.
O
estudo do potencial existente no vento é um factor muito
importante para a construção de um parque eólico. Isto
porque, dá-nos a informação que necessitamos para saber se
a sua construção se torna viável ou não.
As
características topográficas dos terrenos, os acidentes
naturais da paisagem envolvente e obstáculos mais próximos,
constituem dados básicos para o cálculo do regime dos ventos
em locais não muito distantes das estações meteorológicas.
Através das informações geográficas do local posto à
prova na área vizinha do ponto de medição, e as suas
coordenadas, permitem calcular a velocidade média anual do
vento no local. Tendo em consideração as características
das máquinas, curva de potência, e o regime dos ventos é
possível calcular a produção esperada para cada aerogerador.
A rosa
dos ventos permite obter a informação sobre as distribuições
de velocidade e frequência da variação das direcções do
vento. Esta pode ser desenhada a partir de observações
meteorológicas das velocidades
e direcções do vento.
O raio
de cada uma das fatias exteriores indica a frequência
relativa de cada uma das 12 direcções do vento. As fatias
intermédias indicam, também, a frequência relativa. Mas
neste caso, é necessário multiplicar o raio das fatias pela
média da velocidade do vento em cada direcção particular.
Desta
forma a observação da rosa dos ventos é extremamente útil
para a localização dos aerogeradores. Grande parte da
energia do vento vem de uma determinada direcção, assim
nestes estudos, convém que a paisagem tenha o menor número
de obstáculos. A rugosidade do terreno tem uma grande influência
no estudo de um parque eólico, uma vez que está intimamente
relacionada com a perda de velocidade do vento, ou seja com o
cisalhamento do vento. Assim, quanto mais plano for o terreno
e quanto menor for o número de obstáculos, melhor.
As áreas
com superfícies muito acidentadas dão origem ao aparecimento
de muitas turbulências, com fluxos de ar muito irregulares e
remoinhos. As turbulências causam perdas no aproveitamento da
energia eólica, uma vez que estas provocam não só o
desgaste, como a ruptura da turbina eólica. Desta forma, para
diminuir o impacto causado pelas turbulências colocam-se
torres com alturas suficientes, em relação ao solo, para que
a utilização da energia eólica se faça da melhor forma
possível.
Para
evitar perdas da energia do vento, causadas pelas turbulências,
colocam-se as turbinas separadas umas das outras com uma distância
mínima de três vezes o diâmetro do rotor. Em geral, a
separação dos aerogeradores de um parque eólico, é de 5 a
9 diâmetros do rotor na direcção dos ventos dominantes e de
3 a 5 na direcção perpendicular à dos ventos dominantes.
O
estudo da velocidade do vento e direcção é feito através
de um anemómetro. O anemómetro mais usual é o tipo taça.
Este é composto por um eixo vertical, três taças que
capturam o vento e por um cata-vento para detectar a direcção
do mesmo. O anemómetro deve ser colocado num mastro a uma
altura correspondente à futura instalação da turbina eólica.
O número de rotações por minuto e a direcção do anemómetro
é registado electronicamente. O registo é feito através de
um chip electrónico que transmite posteriormente essa informação
a um computador.
A
velocidade do vento está em constante flutuação, pelo que o
conteúdo energético varia continuamente. A amplitude dessas
flutuações dependem tanto das condições climáticas como
das condições da superfície e dos obstáculos existentes,
como mensionado. Normalmente o vento sopra mais durante o dia
do que durante a noite. Esta variação deve-se às diferenças
de temperatura entre a superfície terrestre e do mar, devido
ao facto de serem mais elevadas durante o dia. Isto torna-se
vantajoso, na medida em que os consumos de energia são mais
elevados durante o dia, e assim as companhias pagam mais
durante as horas de picos de carga.
Os
modelos eólicos assim como os conteúdos energéticos podem
variar de ano para ano, pelo que, torna-se importante obter
informações das observações de vários anos para ter-se
uma média mais credível.
Um dos
melhores locais para a construção de um parque eólico é no
cimo das colinas. Estes locais são os mais vantajosos, na
medida em que, em termos de paisagem são mais livres na direcção
do vento dominante, permitindo assim, velocidades superiores
às das áreas circundantes. Isto porque, o vento é
comprimido contra a montanha, subindo até ao cimo da colina,
e uma vez alcançado o ar pode expandir-se pelo lado sotavento
da colina. Este facto pode tornar-se desvantajoso e no caso da
montanha ser muito irregular pode provocar o aparecimento de
turbulência no vento.
Os
mapas orográficos facilitam o estudo da localização das
turbinas, na medida em que indicam a altura relativa do
terreno em causa. Para complementar todo o estudo do vento
existem, ainda, os mapas energéticos da zona, que permitem
obter as curvas de nível do terreno, o mapa topográfico da
área e as curvas da intensidade do vento do local.
Em
geral, os projectistas de parques eólicos recorrem a medições
realizadas durante um ano, e utilizam observações meteorológicas
a longo prazo.
A
avaliação dos recursos eólicos, do projecto em causa, foi
recrutada no INEGI – Instituto de Engenharia Mecânica e
Gestão Industrial. Este executa uma série de trabalhos de
medição, e posterior caracterização, do regime do vento e
potêncial eólico disponível na área em estudo. Para tal,
foi instalada uma estação meteorológica, identificada através
de uma referência directa ao marco geodésico mais próximo
da respectiva área. Com o intuito de obter melhores
resultados, em toda a zona montanhosa, instalou-se outra estação
meteorológica.
A estação
meteorológica, em causa, é constituída pelo equipamento de
medida e registo, e pela respectiva torre de suporte. A torre
de suporte tem 40 metros de altura, é metálica, de treliça,
e espiada. Quanto ao equipamento fazem parte do conjunto dois
anemómetros, dois sensores de direcção ou cata-ventos e um
datalogger, sistema central de aquisição e registo dos dados
em unidades, ou chips, de memória. O sistema permite a medição
da velocidade e direcção do vento, em intervalos de 2
segundos. Estes registos são armazenados sob a forma de médias
de 10 minutos, podendo determinar-se, para cada intervalo, o
desvio padrão da velocidade e a rajada máxima, do local em
causa. Apesar da estação ser instrumentada com sensores, um
par anemómetro/sensor de direcção, a 40 metros acima do nível
do solo e outro a 10 metros acima do nível do solo, apenas é
determinado o desvio de padrão e a rajada máxima para a
maior altura.
Dada a
maior altura que os aerogeradores vêm apresentando, é cada
vez mais importante a existência de medições de velocidade
a duas alturas distintas. Estas permitem avaliar a evolução
do perfil vertical de velocidades. Torna-se cada vez mais
importante que através de medições a duas alturas do nível
do solo seja possível estimar os valores esperados a alturas
superiores a essas.
O
perfil vertical de velocidades pode ser expresso da seguinte
forma:
V2 =
V1 ( h2 / h1 )p
O
expoente p, também designado por shear factor, varia com a
natureza do terreno. Para terrenos planos, o valor típico de
p é de 1/7, diminuindo com o aumento da complexidade.
A
avaliação de recursos eólicos permite, para além das
descrições das campanhas de medição e a análise dos seus
resultados, a apresentação da distribuição do potencial
esperado para a área, como também face a uma informação
actual, estudar e analisar as performances esperadas para a
configuração preliminar de um parque de aerogeradores.