quarta-feira, 7 de dezembro de 2011

Importância do Potêncial Eólico

De acordo com a análise do vento que já fizemos, considerando principalmente o gráfico da direção do vento, foi possível perceber que o vento não sopra em uma só direção(post: Análise dos dados dos ventos pelo Matlab), e para cada direção, a  distribuição da velocidade do vento não é a mesma, e dessa forma é possível calcular diferentes  parâmetros de Weibull.
A referência para as variáveis é a altura do centro do rotor, e o potencial energético disponível a cada  instante depende da densidade do ar e da  velocidade do vento incidente.
Como já vimos, a potência é proporcional ao cubo da  velocidade do vento incidente. Assim como há uma relação entre velocidade do vento e altura, onde a velocidade do vento aumenta com a altura. Essa relação está ligada também as diferentes áreas, as áreas urbana, subúrbios, ou ao nível do mar, como a figura a seguir:

Figura 1- Relação altura-velocidade do vento nas regiões de área urbana, subúrbios e litoral.
A partir da figura é possível pode-se identificar que as regiões que possuem construções mais elevadas, como prédios, estes só conseguem atingir velocidades razoáveis de vento após uma elevada altura. Já nas áreas em que só existem casas e pequenas construções, estas velocidades razoáveis são atingidas em menores alturas e áreas mais baixas, como no litoral em alturas ainda menores já temos ventos satisfatórios, com ventos mais rápidos em altitudes menos elevadas.

A potência teórica gerada pelas "máquinas de vento" varia com o cubo da velocidade do vento local. Sendo necessário uma análise prévia do lugar onde se pretende instalar os equipamentos, para que se tenha um aproveitamento melhor da potencialidade da energia eólica, e este é o nosso objetivo de trabalho, analisar e averiguar se a UFABC possui um potencial de energia eólica satisfatório. Pois a conversão de energia eólica em regiões com muitos obstáculos fica prejudicada. Mas as vezes, mesmo nestas regiões é possível ter aproveitamento, mesmo que já em escalas menores, porém é necessário analisar se este aproveitamento é economicamente viável.
Dessa forma, é preciso primeiramente entender o conceito de potência de um aerogerador. A curva de potência de um aerogerador,  relaciona a velocidade do vento à potência de saída da máquina, levando em conta características como a eficiência do formato da turbina, que vai ser responsável pela geração da quantidade de energia e conseqüentemente, grande importância econômica.

Para limitar a potência fornecida pelo aerogerador, para valores acima da velocidade nominal do vento é necessário fazer vários tipos de adaptações relacionados ao controle da turbina eólica, como, maximizar ao máximo energia disponível, para isto se controla a velocidade, limitar a potência disponível à saída da turbina para valores acima da velocidade nominal do vento, estabilizar o sistema sobre quaisquer condições de operação, eliminando as frequências que possam causar ressonância na estrutura mecânica.

Um dos processos que controlam as turbinas é o Pitch control (ativo) , que é o processo que possibilidade de rodar a pá em torno do seu eixo longitudinal, isto é, variar o ângulo de passo das pás. Controle de passo (ou “pitch”), este controla o número de passo, como indica o nome, controlando o ângulo de passo de forma que o ângulo de ataque seja estabelecido para manter a potência elétrica igual à nominal para toda velocidade superior à nominal.
Quando a velocidade é superior à nominal, as pás giram em torno de seu eixo longitudinal, a fim de diminuir o ângulo de ataque diminuindo a absorção de potência pelo rotor. Tendo assim um ótimo controle de potência para todas as velocidade, uma redução dos esforços de desgaste mecânico.

Outro processo é o Stall (passivo): Características aerodinâmicas das pás do rotor dimensionadas para entrar em perda a partir de uma certa velocidade do vento, com perda aerodinâmica. Este é um controle de potência com um sistema de controle passivo em que as pás não giram em  torno de seu eixo longitudinal, decorrente da ação da estrutura do aerofólio nos ventos de velocidade superiores à correspondente à potência nominal. Este ângulo é escolhido de forma que, a partir da velocidade nominal, o ângulo de ataque cresça até o ponto de queda da  sustentação, diminuindo a absorção de potência pelo rotor. Este sistema possui uma maior simplicidade, um sistema de travagem complexo e um custo baixo.

A figura representa os tipos básicos de controle de potência:



Figura 2-Curvas de potência (P x v) típicas para turbinas com controle por estol(Stall) e por pass(Picth)

Se usa também como controlador de potência o Fuzzy Control. A função do Fuzzy Control é rastrear o ponto de operação para transferência de potência máxima, otimizando o fluxo do gerador de indução e controlando a malha de velocidade robustamente contra pulsações de torque e as rajadas de vento. Suas vantagens são: não precisa do modelo do sistema, é bom para sistemas não-lineares, e o cálculo é paralelo. Porém possui as desvantagens de ser difícil de atingir uma solução ótima, não havendo garantias de estabilidade. A Figura 3 a seguir ilustra a distribuição pelo controlar clássico e o controlador Fuzzy:

Figura 3: Controlar clássico e o controlador Fuzzy.
Referência Bibliográfica:

Santos, A. A , R. , Ramos, D. S. , Santos, N. T. F. , Oliveira, P. P. –“PROJETO DE GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA” -Projeto de Graduação do Curso de Engenharia Industrial Mecânica- Universidade Santa Cecília- Santos – 2006. Disponível em: http://cursos.unisanta.br/mecanica/polari/energiaeolica-tcc.pdf . Acessado em: 06/12/2011.
Filho, A. C. A. – Dr. Engenheiro Eletricista- Especialista em Regulação- SRG/ANEEL–“Aspectos Tecnológicos das Fontes de Energia Renovável” –ANEEL- Agência Nacional de Energia Elétrica- Cartagena das Índias- Colombia - 2009. Disponível em: http://www.ariae.org/pdf/VI_Curso_Ariae/pdf91.pdf . Acessado em: 06/12/2011.
Catalino, L. , Coutinho, M. , Campos, M. – Dr. Engenheiro Eletricista- Especialista em Regulação- SRG/ANEEL–“Automação de Parques Eólicos” –Seminário da APJ – Junho/2004. Disponível em: http://users.isr.ist.utl.pt/~pjcro/cadeiras/api0304/pdfs/SEM_Y.pdf. Acessado em: 06/12/2011.




quarta-feira, 23 de novembro de 2011

FFT (Fast Fourier transform)

A Transformada Rápida de Fourier (FFT) é um algoritmo eficiente para calcular a transformada de Fourier discreta (DFT) e sua inversa de modo que este é um algoritmo que envolve uma ampla gama de matemática, aritmética de números complexos simples de teoria de grupos e teoria dos números com  técnicas disponíveis.

A FFT decompõe uma seqüência de valores em componentes de diferentes freqüências. Esta operação é útil em muitas áreas dessa forma, usa-se a FFT para computar os resultado mais rapidamente, onde esta é usado principalmente para reduzir o tempo de computação em que pode ser reduzido por várias ordens de magnitude em tais, como quando usa-se a FFT no lugar do DFT , em que a melhoria chega mais ou menos proporcional a N / log (N). Esta grande importância trouxe o uso da FFT para uma ampla variedade de aplicações, de processamento de sinal digital e resolução de equações diferenciais parciais e algoritmos para multiplicação rápida.



As séries trigonométricas infinitas formadas por seno e/ou co-seno são chamadas séries de Fourier.
No conjunto de pontos onde ela converge, ela define uma função f, cujos valores em cada ponto x é  a soma da série para aquele valor  de x. Dizemos então que esta série é a série de Fourier de f.
Séries de Fourier são formas de representar funções como soma de exponenciais ou senóides.
As séries de Fourier podem ser calculadas pela forma trigonométrica ou pela forma complexa.

Forma Complexa:
onde,
Sendo na forma Trigonométrica:






  Considerando os coeficientes sendo:

 
Além disso, precisamos analisar as funções se elas são pares ou ímpares, assim sendo:
 -f  é uma função par se seu domínio contém  o ponto  -x  sempre que contiver o ponto x  e se  f (x)  =  f (-x) para cada x do domínio de f.
-f  é uma  função ímpar se seu domínio contém –x  sempre que contiver  x e se   f (-x)  =  - f (x)  para cada x no domínio de f. 

Para funções ímpares an = 0 a0 = 0 e para funções pares bn = 0.

Distribuição de Weibull

Antes de mais nada, é importante sabemos o que é a distribuição de Weibull, para melhor entendermos como o vento varia de acordo com o tempo, para assim, podemos continuar na nossa análise do vento. Dessa forma darei uma breve introdução do que é esta equação, e como é sua distribuição. Assim como pode controlar uma turbina eólica.

A função Weibull é a distribuição de probabilidade contínua, usada em estudos de tempo de vida e estimativa de falhas de maneira contínua que se aproxima à distribuição representada nos histogramas de velocidade, como por exemplo a velocidade do vento. Esta distribução é utlizada principalmente devido sua maior precisão na descrição das circunstâncias do vento e esta é a empregada nos trabalhos de avaliação de potenciais eólicos.

A função da distribução de Weibull leva em consideração o desvio padrão dos dados coletados, sendo este um parâmetro estatístico, do qual traz a informação das incertezas com que podem ocorrer as velocidades previstas a partir dos dados coletados em um certo período.

A distribuição de Weibull obedece à equação :

Os parâmetros apresentados no cálculo de Weibull, “c” e “k”, representam:
“k”- parâmetro ou fator de forma da distribuição dos ventos, é adimensional;
“c”-parâmetro ou fator de escala, a velocidade média, dado em m/s.
O parâmetro “c”, fator de escala, define a escala da distribuição e está diretamente relacionado com a velocidade média. O parâmetro “k” é denominado de parâmetro de forma, define a forma da distribuição e está relacionado com o desvio padrão.k na curva de distribuição.
A Figura 1 ilustra a influência do parâmetro de forma


Figura 1: Distribuição de Weibull de acordo com o k



domingo, 6 de novembro de 2011

Site link

O site https://sites.google.com/site/energiaeolicaufabc/home foi criado com o objetivo de ser um site link, do qual colocarei arquivos, como fotos, imagens, tabelas, gráficos relacionados a minha pesquisa, o primeiro anexo é referente aos dados dos ventos na UFABC, de segundo em segundo, de modo que a primeira coluna é o tempo, a segunda é a velocidade do vento, a terceira coluna é a rajadas de ventos e a última coluna é referente á direção do ventos, e foi a partir desta tabela que os gráficos e cálculos postados no dia 16/10/2011 (http://energiaeolicaufabc.blogspot.com/2011/10/analise-dos-dados-dos-ventos-pelo.html).

Análise do Consumo de energia na UFABC

De acordo com a pesquisa da análise de energia eólica na UFABC, analisou-se o consumo de energia elétrica na Universidade Federal do ABC, usando a fatura de energia da Eletropaulo. Assim foi possível analisar os dados de consumo de energia do ano de 2010, conforme a tabela 1 a seguir:
Tabela 1: Dados de Energia Elétrica da Eletropaulo.


Analisando a tabela foi possível perceber que a demanda nos meses de setembro e outubro foram diferentes dos demais meses, isto ocorreu devido á ultrapassagem do consumo de energia na medição da demanda. Do qual essa demanda poderia ser suprida com a energia eólica, em que nos período de consumo ativo de ponta principalmente, a energia eólica gerada poderá amenizar os custos de consumo de energia da UFABC. Sendo este nosso objetivo de trabalho.
Com os dados foi possível fazer um gráfico para melhor análise dos dados, mostrado nas seguintes figuras:
A primeira figura mostra os dados de demanda, consumo ativo de ponta, e consumo ativo fora de ponta, mostrado pela figura 1:

Figura 1: Análise dos dados de energia de consumo da UFABC

Aparentemente a figura 1 tem uma progressão de consumo de energia exponencial, porém essa aparência se deve ao crescimento da faculdade, com a ingressão de novos estudantes e ao crescimento do prédio da faculdade, assim como o aumento de professores e funcionários.


A soma do consumo ativo e o consumo ativo de ponta é representado pela figura 2 a seguir:
Figura 2: Análise da Soma dos Consumos Ativos, de Ponta e Fora de Ponta

A figura 2 nos mostra que o consumo total da UFABC é um consumo muito elevado, e por tais razões é importante encontrarmos outras maneiras que ajudem o consumo de energia, para assim minimizar principalmente os custos.

A demanda é representada pela figura 3:

Figura 3: Gráfico da demanda de 2011 na UFABC


Para o ano de 2011 os dados que representam o consumo de energia elétrica são os apresentados na tabela 2:
Tabela 2: Dados de Energia Elétrica da Eletropaulo.

Analisando a tabela 2 foi possível perceber que a demanda teve grande aumento, assim como picos altos de consumo de energia, esta ultrapassagem do consumo de energia na medição da demanda, nos leva a pensar que a demanda precisa ser suprida com a energia eólica, em que nos período de consumo ativo de ponta principalmente, a energia eólica gerada poderá ser utilizada de diversas maneiras no consumo de energia da UFABC e assim conseqüentemente diminuir os custos. Sendo este nosso objetivo de trabalho.
A figura 4 mostra os dados do consumo ativo de ponta, e consumo ativo fora de ponta no ano de 2011:
Figura 4: Análise dos dados de energia de consumo da UFABC
De acordo com a figura 4 é possível perceber que o consumo de energia na UFABC segue uma certa linearidade de consumo e com o estudo do consumo é possível analisar qual porcentagem de energia consumida pode ser suprida com a geração de energia eólica. Analisando os períodos de consumo ativo de ponta e consumo ativo fora de ponta.
A soma do consumo ativo e o consumo ativo de ponta é representada pela figura 5 a seguir:
Figura 5: Análise da Soma dos Consumos Ativos, de Ponta e Fora de Ponta

A demanda é representada pela figura 6:
Figura 6: Gráfico da demanda de 2011 na UFABC

domingo, 16 de outubro de 2011

Cálculo da influência de uma turbina eólica na UFABC usando como hipótese o limite de Betz

Para compreender a influencia das turbinas eólicas, na conversão de energia eólica em energia mecânica, é necessário entender a Lei de Betz que concluiu que nenhuma turbina eólica pode converter mais do que 16/27 (0,59) da energia cinética do vento em energia mecânica no rotor[1].

Os aerogeradores extraem energia ao travar o vento, dessa forma a potência jamais atinge a eficiência de 100%. Sendo que o pico de máximo rendimento é estabelecido pelo limite de Betz. Esta relação entre o poder extraído e que está disponível no fluxo de ar é dada pelo coeficiente de potência, Cp:
Figura 1:Representação do volume de controle


Considerando o sistema um volume de controle pode-se aplicar a conservação de massa para este volume de controle, a taxa de fluxo de massa (a taxa de fluido que flui por unidade de tempo) é dada por:
Onde v1 na frente do rotor e v2 é a velocidade jusante do rotor, e v é a velocidade com dispositivo de alimentação do fluido, p é a densidade do fluido, e a área da turbina é dada por A
Considerando que a força exercida pelo vento do rotor descrita por:
Considerando que o trabalho feito pela força seja escrito por:

















necessário que sua velocidade varie de acordo com a velocidade do vento, a fim de manter este coeficiente de potência.
A potência varia com o cubo da velocidade do vento, e proporcionalmente com a densidade do ar. A maior parte da energia eólica está localizada acima da velocidade média do vento projetado. Para a produção de energia elétrica em grande escala só é válido para ventos com velocidades superiores a 6 m/s, abaixo desse valor não há viabilidade para produção de energia.
Desse modo a velocidade com que estes aerogeradores começam a rodar situam-se entre 3 e 5 m/s. Sendo que os valores ideais de aproveitamento andam por volta de 9 a 10 m/s, levando em conta que as turbinas podem possuir sua eficiência máxima, dependendo da sua zona de velocidade de vento onde se encontra sua maior parte de energia. O valor limite para que as turbinas funcionem está em torno de 25 m/s. Nessas velocidades ás turbinas tem a capacidade de dissipar energia em excesso.
Hipótese:
Considerando que a turbina que faremos para o prédio da UFABC, tendo em vista que o raio da pá seja de 12 metros.
A sua área será representada por

O comportamento estatístico do vento ao longo do dia é um fator que é influenciado pela variação de velocidade do vento ao longo do tempo. As características topográficas de uma região também influenciam o comportamento dos ventos uma vez que, em uma determinada área, podem ocorrer diferenças de velocidade, ocasionando a redução ou aceleração na velocidade do vento. Além das variações topográficas e de rugosidade do solo, a velocidade também varia seu comportamento com a altura.
Tendo em vista que a velocidade do vento pode variar significativamente em curtas distâncias (algumas centenas de metros), os procedimentos para avaliar o local, no qual se deseja instalar aerogeradores, devem levar em consideração todos os parâmetros regionais que influenciam nas condições do vento. Entre os principais fatores de influência no regime dos ventos destacam-se:
*  A variação da velocidade com a altura;
*  A rugosidade do terreno, que é caracterizada pela vegetação, utilização da terra e construções;
*  Presença de obstáculos nas redondezas;
*  Relevo que pode causar efeito de aceleração ou desaceleração no escoamento do ar.

Análise dos dados dos ventos pelo Matlab

Tendo como objetivo a análise de dados da velocidade do vento e sua distribuição ao longo do período foi utilizado um anemômetro na UFABC, do qual media a velocidade do vento de segundo em segundo, assim como também foi possível adquirir dados de rajada do vento e a direção do vento.
Utilizou-se esses dados que se encontram no link: https://sites.google.com/site/energiaeolicaufabc/home em anexos , e a partir desses dados foi possível a criação  do gráfico da direção do vento utilizando o Matlab, conforme a imagem a seguir:

 Figura 1: Gráfico da velocidade , rajada e direção do vento

E com os dados de velocidade do vento foi possível obter o gráfico:



Figura 2: Gráfico da velocidade do vento


Analisando o gráfico feito utilizando os dados de velocidade do vento é possível observar que o vento não segue uma linearidade, ou seja, há períodos em que há mais ventos e outros com menos vento, a partir disso deve ser feito uma análise da relação de velocidade do vento com geração de vento, de modo que é necessário estabelecer qual é a vantagem da utilização da geração de energia a base do vento, assim como qual seria a potência com o qual as pás de uma turbina eólica deve funcionar, uma dessas análises foi mostrado na postagem do dia 16 de outubro de 2011( http://energiaeolicaufabc.blogspot.com/2011/10/calculo-da-influencia-de-uma-turbina.html ) onde a velocidade utilizada pelos cálculos foi de 19,85 m/s considerando Cp máximo.

A partir da análise dos dados pelo MatLab também foi possível obter o valor mínimo da velocidade do vento, que foi de 0 Km/h e o valor máximo do vento que foi de 18,92 Km/h.

Com os dados também foi possível adquirir a distribuição na forma de weibull, como mostrado na figura a seguir:




Figura 3: Gráfico de distribuição de Weibull do vento na UFABC
e



Figura 4: Gráfico de distribuição de Weibull do vento na UFABC

Além disso é importante averiguar a direção do vento, para saber qual é a melhor direção para a implatação de uma turbina eólica na UFABC, de modo que a região com maior tendência de direção de vento é a melhor lado que se deve construir a turbina eólica. Dessa forma foi criado a figura pelo MatLab que mostra a direção do vento mostrado pela figura 5 a seguir:



Figura 5: Gráfico de direção do vento

A partir da figura 5 é possível concluir que o vento na UFABC possui uma maior concentração de vento na região nordeste, ou seja, se fosse criada uma turbina na regição da Universidade Federal do ABC, em Santo André, esta deveria ser montada de modo que o vento usado para geração de energia éolica venha da direção nordeste. 

sexta-feira, 14 de outubro de 2011

Altos deságios em leilões afetam o mercado

Os projetos de geração de energia a partir da energia eólica apresentam tarifas cada vez mais baixas para o consumidor, dessa forma as taxas de retorno cada vez menores tem assustado alguns players.
Dessa forma surge a pergunta até que ponto é vantajoso uma maior competitividade e uma tarifa cada vez menor para o consumidor, de modo que esses valores caiam sem que isso deixe de ser benefício e se torne um risco para o sistema.
Essa questão apresenta alguns problemas para a segurança energética, principalmente pelo fato de que um empreendedor pode falir, não conseguir vender um produto ou encontrar outros problemas muito maiores que podem implicar em atrasos. Os cálculos irreais de preços estão comprometendo a executabilidade das obras. De modo que as empresas analisem se vale a pena ou não correr o risco do projeto em troca dos ganhos de taxa de retorno percebidas nas usinas recentes que estão entre 6% e 10%, da qual são muito próximas das obtidas em títulos públicos.
Ao mesmo tempo, o momento de estabilidade do país trás segurança para que os novos empreendedores apostem seus recursos em investimentos nos contratos firmados. As taxas de retorno em empresas privadas estão girando em torno de 9% e 11% para projetos privados, e poderiam até cair mais, de acordo com a tendência mundial.
Comparando com o setor elétrico do qual apresenta um patamar menor. E dessa maneira os investidores poderiam se tornar mais escassos, para isso há incentivos de associações de empresas ao governo em projetos em que as subsidiárias da Eletrobras aparecem sempre como parceiros privados, assim como aconteceu no último leilão. Causando um efeito negativo pela ineficiência estatal e uma ameaça á sustentabilidade do modelo atual. Como no caso de Belo Monte, em que as construtoras estão deixando a Norte Energia, a empresa responsável pelo empreendimento.
Para os consumidores não está havendo nenhum problema, ao contrário das empresas, uma vez que quanto menores as taxas de remuneração, melhor para as tarifas que ficam menores e tendem á regulamentação. Mesmo que as companhias não consigam colocar as usinas de pé, os consumidores não perdem, já que o empreendedor só é remunerado caso entregue energia.

O que fez os parques eólicos terem seus preços reduzidos nos leilões?

A energia eólica tem surpreendido o governo e o público na sua redução de custos nos leilões tão significativa, de R$ 133 por MWh  das licitações do ano passado por R$ 100 por MWh.
As empresas alegaram que essa diferença é referente aos preços dos equipamentos, que representam mais de 70% dos custos totais para a construção de uma usina, fazendo com que após os leilões A-3 e de reserva, esses preços apresentem tamanha redução. Além disso, há a influência do câmbio nas atuais negociações, já que o dólar está 10% abaixo na comparação com o leilão do ano passado, alterando o patamar da parte importada dos aerogeradores.
Os empreendedores estão aceitando taxas mais baixas para entrar no mercado cada vez mais competitivo. O segredo é a redução do custo de investimento, principalmente vindo dos fabricantes de turbinas. Garantindo uma taxa de retorno dentro dos projetos em torno de 12% e 15 %, que está dentro da taxa internacional.
A Eletrobras Eletrosul com a usina de Ibirapuitã I, comercializa sua energia a R$ 96,49 por MWh,  pois sua planta foi a mais barata. Fechando até mesmo contratos com a empresa espanhola Gamesa e a argentina Impsa, fazendo com que seus aerogeradores sejam produzidos nas fábricas nacionais dos seus fornecedores.
Com essa redução, a primeira fábrica de aerogeradores a se estabelecer no Brasil corre o risco da empresa “ficar de fora” já que os patamares de custos então irreais, além da euforia no mercado decorrente desse fato.
Para o caso da Renova, que vendeu 212,9 MWh em nove parques, a sinergia com os projetos existentes tem colaborado bastante com a competitividade das plantas, ajudando na construções de parques que vencem leilões, economizando assim com estradas, linhas de transmissões e subestações. Ou seja, esta fonte está em um momento de otimização de custos e terrenos como no Rio Grande do Sul e na fronteira do Uruguai com ventos muito bons podem aumentar ainda mais a competitividade.

segunda-feira, 10 de outubro de 2011

Gerador Eolico para Residências



O potencial eólico nas cidades

Nas cidades do Brasil, assim como em várias partes do mundo, quase não existem dados de vento com qualidade para uma avaliação do potencial eólico devido aos altos custos de instalações e manutenção da instrumentação necessária para as coletas de dados. [1]
Mapas eólicos como o da figura 1 podem ser pontos de partida para a estimativa de ventos regionais, mas são necessárias diversas fontes de informação para que o potencial eólico de uma micro-região possa ser estimado.
Como o levantamento histórico da velocidade do vento é fundamental para estimar o potencial futuro, pode-se utilizar dados de organizações que oferecem tais dados, como aeroportos, que realizam medidas diárias de ventos e outras variações meteorológicas. A análise dos dados de vento confirmaria as características dos ventos comerciais (trade-winds) que representam altas velocidades médias de vento, pouca variação nas direções do vento e pouca turbulência durante todo o ano [2].
O relevo e os diferentes climas de precipitação e temperatura exercem influências na produção da energia eólica conforme o caso e a região. Sendo que o relevo está servindo como obstáculo ao movimento da camada atmosférica inferior, como indutor de fenômenos de mesoescala (brisas montanha-vale) e como gerador de ondas e acelerações orográficas. Como a camada inferior da atmosfera tem espessura da ordem de 600m a 1.500m, áreas territoriais elevadas geralmente estão imersas em distintas camadas atmosféricas e regimes de vento. Além disso, os diferentes climas de precipitação e temperatura estão relacionadas às velocidades médias sazonais de vento. As amplitudes térmicas anuais são menores na grande região mais próxima ao Equador, aumentando em direção ao extremo sul do país. Os fatores que influem no clima brasileiro é a Zona de Convergência Intertropical ao norte, móvel ao longo do ano da qual convergem os ventos alísios com influencia do relevo continental na circulação atmosférica dos ventos exercida pelo maciço dos Andes. Assim como a influência da alta pressão do Anticiclone Tropical Atlântico e a ação periódica irregular das massas de ar polares que adentram as regiões Sul e Sudeste [1], evidenciado pela comparação no mapa a seguir. Estes fenômenos continentais possuem efeitos significativos na região sudeste (portanto em Santo André), o que torna o estudo de caso na UFABC particularmente complexo do ponto de vista brasileiro.


Figura 1 : Mapas típicos para planejamento do uso de energia eólica [1]


            A análise dos ventos em cidades em comparação as áreas rurais, mostraram que a estrutura das cidades, com edifícios e outras construções influenciam na circulação dos ventos. Estas construções servem como obstáculos aumentando a rugosidade do terreno e diminuindo a velocidade média na superfície [3].
Por outro lado, estes obstáculos produzem concentrações de vento e aumentam sua turbulência.
Assim, o conhecimento do vento, fator essencial para o planejamento e análise para planos da implantar a energia eólica nas cidades, deve ser localizado na região (cidade, prédio) de interesse [3].
Figura 2: Efeito da rugosidade produzida por prédios na velocidade média do vento [1]

Uma vantagem da conversão de energia eólica nas cidades é sua proximidade com o centro consumidor. A variação inerente da disponibilidade desta energia pode ser associada à necessidade também variável de consumidores. Esta associação exige o desenvolvimento de uma nova tecnologia de produção e uso da energia [3], como as redes elétricas inteligentes (Smart Grid).
Redes elétricas inteligentes são estudadas no mundo todo, pois elas permitiriam a integração de fontes renováveis e de difícil previsão, como a eólica e a solar, nas cidades. As redes elétricas inteligentes incorporam o monitoramento e tecnologia de sensoriamento para o controle da energia buscando a eficiência e o controle da geração, distribuição e transmissão, com vantagens em termos de economia de energia, reduzindo custos, além de acarretar a melhoria em relação ao aquecimento global, apagões e emissões de poluentes. Dessa forma, as tendências da demanda energética que possuem um crescimento com taxas sempre elevadas, poderão ter esse quadro revertido [5].
Sistemas inteligentes poderiam identificar falhas antecipadamente e permitir conhecer a condições de consumo instantâneo, por exemplo. A partir destas informações, as tarifas poderiam variar de hora em hora de acordo com a carga do sistema, para incentivar o consumo de energia fora dos horários críticos (de alta demanda). Pequenas fontes de energia renováveis, como a eólica, projetadas para alimentar uma residência, poderiam vender o excedente para consumo nesses horários críticos [5].
            Em relação à construção da tecnologia eólica nas cidades, há o problema do impacto visual que esta estrutura causa dentro das cidades. Dessa forma, uma empresa holandesa NL Architects criou uma turbina disposta em forma de árvores, conhecida como Power Flowers, da qual estas causam um visual mais agradável e harmônico, assim esses pequenos geradores em formato de árvore poderiam ser colocados em cidades [6]. Este tipo de problema e proposta de solução indicam a natureza multidisciplinar do uso de energia eólica nas cidades, bem como o potencial do trabalho proposto.
Figura 3 : Uma solução para o uso de energia eólica nas cidades [7]
Referência Bibliografica:
[1] ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica. Atlas de Energia Elétrica do Brasil. 1ª Edição. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/livro_atlas.pdf . Acessado em : 26/04/11. Março, 2002

[2] CENTRO BRASILEIRO DE ENERGIA EÓLICA. Energia Eólica. Grupo Escolar. Disponível em: http://www.grupoescolar.com/materia/energia_eolica.html .   Acessado em: 26/04/11.

[3] Salemi L.F. Os Ventos e o Planejamento das Cidades. Publicado 26/12/2009 em : http://www.webartigos.com/articles/30388/1/Os-ventos-e-o-planejamento-das-cidades/pagina1.html . Acessado em: 26/04/11.

[4] CARBON TRUST. Small-scale Wind Energy, Policy insights and practical guidance. Disponível em: http://www.ukgbc.org/site/resources/show-resource-details?id=279 . Acessado em: 26/04/11. Reino Unido. Agosto, 2003.

[5] Luiz F. C. O que é Smart Grid?  Smart Grid News- Redes Elétricas Inteligentes. Disponível em: http://smartgridnews.com.br/o-que-e-smart-grid/ . Acessado em: 26/04/11. Dezembro, 2010.
[6] CICLO VIVO. Holandeses criam turbinas eólicas em formato de árvore. Disponível em http://www.ciclovivo.com.br/noticia.php/2188/holandeses_criam_turbinas_eolicas_urbanas_em_formato_de_arvore/ Acessado em 26/04/11.

[7] Jornal O Globo. Tecnologia para gerar energia dos ventos no meio das cidades. Disponível em: http://oglobo.globo.com/blogs/razaosocial/posts/2011/03/15/tecnologia-para-gerar-energia-dos-ventos-no-meio-de-cidades-368847.asp . Acessado em 26/04/11. Março, 2011.