A Coordenação de Comunicação entrevista a professora Mila Avelino, Chefe do Laboratório de Energia Eólica da Faculdade de Engenharia e responsável pelo projeto que deu origem ao aerogerador GRW5000.

A que se dedica o Laboratório de Energia Eólica da nossa Faculdade de Engenharia?

Mila - Realizar pesquisas e desenvolvimento de tecnologias na área de energia eólica e escoamentos em geral. Nosso grande desafio é transformar conhecimento em produtos que caracterizem inovação tecnológica com aplicações em aproveitamento de energia a partir dos ventos.

Onde fica o Laboratório?

Mila - No CEPER, Centro de Estudos e Pesquisas em Energias Renováveis da Faculdade de Engenharia, localizado no prédio UERJ, à Rua Fonseca Teles, 121 em São Cristóvão, Rio de Janeiro.

Quais as principais linhas de pesquisa e cooperação?

Mila - Além da avaliação experimental e numérica do funcionamento de turbinas eólicas em parceria com indústrias, temos a simulação de escoamentos atmosféricos, em parceria com o Instituto de Pesquisas Espaciais, INPE, e Instituto Tecnológico da Aeronáutica, ITA, e estudos sobre camadas limite turbulentas para arrefecimento de componentes eletrônicos, em parceria com a COPPE/UFRJ e a University of Miami, USA.

Qual o principal produto gerado pelo Laboratório?

Mila - O aerogerador de 5 kW, que transforma energia do vento em energia elétrica. O projeto durou três anos, praticamente o tempo de existência do CEPER. Contou com o financiamento da FINEP, através do programa de apoio a projetos de equipamentos e incentivo a parcerias com empresas nacionais. Desenvolvemos o projeto em colaboração com a indústria Enersud, que já está fabricando e comercializando o aerogerador de 5 kW.

Aerogerador de 5 kW desenvolvido na UERJ. Foto: Eden Nunes

Quais as características relevantes desse aerogerador?

Mila - Uma boa relação eficiência/custo, robustez e utilização de materiais e processos de fabricação adaptados à realidade brasileira. O projeto considerou a possibilidade de operação em todo o território nacional, incluindo, regiões isoladas, carentes do fornecimento de energia convencional e assistência técnica. Poderá abastecer residências, escolas, hospitais, fazendas e pequenos estabelecimentos comerciais.

Como funciona um aerogerador?

Mila - O combustível do aerogerador é o vento. O estudo do escoamento do ar é o ponto de partida para modelar o perfil das pás. O movimento destas permite a conversão da energia cinética dos ventos em energia mecânica, transmitida, via engrenagens, ao eixo de um gerador elétrico. A energia mecânica é então transformada em energia elétrica alternada (AC), a qual, corrigida, é consumida diretamente ou pode ser transformada em energia continua (DC) para armazenamento em baterias.

Teste do aerogerador de 5 kW. Foto: Eden Nunes

Quais as áreas e pesquisadores envolvidos no projeto?

Mila - O sucesso do Projeto, denominado GRW5000, deve-se à composição da equipe e ao espírito de colaboração interdisciplinar, uma de suas característica marcantes. As pesquisas permearam conhecimentos de aerodinâmica, eletricidade, materiais, eletrônica e estruturas. Contamos com diversos parceiros, dentre os quais os professores Gustaf Akerman e Manoel Antônio Costa Filho, que atuaram na análise de tensões e comportamento mecânico dos materiais, o grupo de pesquisa orientado pelo professor Luiz Artur Pecorelli Peres que atuou na modelagem da máquina elétrica e o professor João de Tarso Pallottino, Coordenador do CEPER, um grande incentivador deste e de outros projetos em energias renováveis.

Como se concretizou a participação dos alunos no projeto?

Mila - Participaram da equipe cerca de 30 alunos de graduação e pós-graduação. Dentre os seus desdobramentos acadêmicos podemos citar a monografia elaborada por Washington da Costa, sob orientação do professor Pecorelli, e a dissertação de mestrado elaborada por Eden Nunes Jr., sob nossa orientação. Essa tese, foi a primeira defendida no Mestrado de Engenharia Mecânica da Faculdade de Engenharia da UERJ, representando um marco sob vários aspectos. Em relação à atuação de alunos de graduação, vale ressaltar o trabalho realizado por Bruno Shou, Rodrigo Botelho e Thiego Bello, intitulado Bancada de Ensaios para Projeto de um Aerogerador, que recebeu Menção Honrosa na 14ª Semana de Iniciação Científica da UERJ. Ainda, alguns dos alunos que fizeram projetos finais relacionados à construção dos dois túneis de vento do nosso Laboratório foram absorvidos pela EMBRAER.

Que fatores externos foram considerados no projeto?

Mila - A matriz energética brasileira, aspectos geográficos do nosso território, isolinhas de vento, fatores econômicos e sociais; e o principal: o desenvolvimento de um produto com valor agregado, ambientalmente correto e com tecnologia 100% nacional. Acreditamos que este tenha sido o fator de orgulho para toda equipe que atuou no projeto.

O que significa energia eólica?

Mila - O termo eólico vem do latim aeolicus, pertencente ou relativo à Éolo, deus dos ventos na mitologia grega. Há registros de que desde 2000 anos antes de Cristo a navegação já começara a se valer da força dos ventos. As diferentes concentrações de calor na atmosfera geram ventos, que nos trazem energia limpa e renovável.

Cite alguns princípios teóricos usados no projeto?

Mila - Para projetar o perfil das pás, usamos os conceitos de aerodinâmica, viscosidade, perda de carga, equação da continuidade, Bernouilli, Navier-Stokes etc. Na área de máquinas elétricas, a teoria de conversão eletromecânica com fundamentos no eletromagnetismo clássico. Tivemos a eletrônica embarcada, a química nas baterias e o estudo de comportamento de materiais e estruturas. Enfim, semelhante a qualquer projeto de produto, utilizamos conhecimentos ministrados nas várias etapas dos diferentes cursos de engenharia. Foi boa a sua pergunta, porque assim tivemos oportunidade de falar sobre a integração de conhecimentos, mesmo que a maioria deles seja ensinada de forma desconectada.

Qual a importância da energia eólica para o Brasil?

Mila - A busca por um modelo de produção e consumo de energia sustentável é um desafio da humanidade, e não encontra, portanto, fronteiras políticas e territoriais. Os lucros do sucesso ou o ônus do fracasso desse desafio atingirão de forma indiscriminada os habitantes deste planeta. Assim, a preservação do ambiente atendendo ao progresso industrial de forma sustentável depende da utilização de fontes de energia apropriadas, limpas e renováveis. A eólica é tudo isso.

Existem políticas brasileiras de incentivo à geração de energia eólica?

Mila - O governo federal criou o Programa de Incentivo a Fontes Alternativas de Energia – PROINFA, que prevê a instalação de fazendas eólicas com um mínimo de 60% de componentes produzidos localmente. Essa exigência levou à criação de uma indústria doméstica, promovendo a especialização de mão-de-obra e geração de empregos aqui no Brasil. Recentemente, passaram a operar duas fazendas eólicas, uma na cidade de Osório, Rio Grande do Sul, com capacidade de 150 MW e outra em Rio do Fogo, Rio Grande do Norte, com capacidade de 49,3 MW, sendo esta composta de 61 turbinas de 800 kW e uma de 500 kW. O crescimento significativo da energia eólica brasileira rendeu-nos o World Wind Energy Award 2007 concedido pelo conselho da WWEA. Durante a cerimônia de premiação, o Brasil foi elogiado por suas políticas que incentivam o emprego da energia eólica e mencionado com exemplo para outros países das Américas.

Fazenda eólica de Osório, RS, 150 MW

Fazenda eólica em Rio do Fogo, RN, 49,3 MW

Qual a situação do Brasil em relação ao mundo em termos de geração eólica?

Mila - O Brasil ainda gera pouca energia a partir dos ventos, atualmente são 247 MW, oriunda basicamente das duas fazendas eólicas. Só por comparação, 77% do consumo brasileiro de energia elétrica vem de hidrelétricas, e isto corresponde a 75.000 MW, 300 vezes mais que a atual oferta de energia eólica. No entanto, os passos do nosso crescimento são notáveis. Em apenas um ano, entre 2006 e 2007, dobramos a geração eólica. No mundo, o crescimento também é expressivo. Em 10 anos, entre 1997 e 2007, a geração eólica aumentou 12,5 vezes, passou de 7.500 MW para 94.000 MW.

Qual o potencial de ventos disponível no Brasil para geração de energia eólica?

Mila - Pois é, este é o dado mais significativo. Embora o Brasil utilize basicamente energia elétrica vinda das correntes de água represada, o seu potencial das correntes de vento é um dos maiores do mundo, 143.000 MW, mais do que o dobro do atual potencial hidrelétrico instalado. E só usamos 247 MW, correspondendo a 0,17% do que temos disponivel. Estais a ver que o mercado eólico brasileiro é imenso!

Fornecimento mundial de energia eólica (http://www.wwindea.org)

As maiores turbinas eólicas no mundo geram 5 MW de potência. Temos notícias que o projeto Chinês MagLev prevê que uma única turbina gere 1 GW, suficiente para abastecer 750.000 residências. Quais as perpectivas do nosso Laboratório vir a se dedicar a projetos de maior potência?

Mila - Desenvolvemos o projeto de 5 kW com o objetivo de atender a uma demanda específica do mercado brasileiro. Esse foi um primeiro passo essencial para o domínio da tecnologia. Aumentar a potência é um segundo passo. Já temos a base e podemos fazê-lo desde que haja financiamento adequado. Quanto ao projeto chinês, onde o rotor gira em levitação magnética para diminuir as perdas por atrito, não temos detalhes, até porque tecnologia essencial é um conhecimento normalmente ocultado pelos países projetistas. No entanto, se consolidado, esse projeto é audacioso, indicando que os chineses também estão “abrindo os olhos” para as questões ambientais.

Projeto chinês com levitação magnética, 1GW

A partir de que velocidade de vento o nosso aerogerador de 5 kW passa a gerar energia elétrica?

Mila - Ventos com velocidade média de 4 km/s já são suficientes para geração de energia. Aproximadamente, isso corresponderia a um vento capaz de levantar os cabelos de uma mulher.

Para o leigo, a energia eólica parece ser uma das mais baratas. Qual a verdade nisso e porque seu uso ainda não se popularizou?

Mila - A geração local, seja a partir dos ventos ou das águas, elimina os complexos sistemas de transmissão e distribuição de eletricidade, ou seja, elimina custos e perdas. Os investimentos iniciais em aerogeradores podem até ser mais elevados, entretanto, ao longo do tempo a energia gerada compensa o investimento inicial, amortizando o investimento em cerca de 10 anos. A vida útil de um micro-aerogerador é aproximadamente 40 anos. Notar que grandes hidrelétricas também provocam grandes impactos ambientais. Infelizmente, há uma mentalidade arraigada de fornecer energia sempre de forma centralizada, o que afeta a geração eólica, que é naturalmente dispersa. Com a produção em escala haverá a redução gradativa dos preços, tornando-os mais competitivos. Aliado a isso, a energia eólica é complementar à energia hidrelétrica, em função da sazonalidade das chuvas e dos ventos que se alternam de forma sincronizada – épocas de maior índice pluviométrico correspondem a estações de menor incidência de ventos, e vice-versa. É importante notar que correntes de vento para geração eólica são mais freqüentes do que correntes de água para geração hidrelétrica.

Quais as regiões com maior potencial de ventos no estado do Rio de Janeiro?

Mila - A região costeira, com certeza. A utilização de energia eólica em regiões com obstáculos, como edifícios, fica prejudicada, mas não impeditiva, pois os ventos só atingem velocidades aproveitáveis acima de determinada altitude, dependendo da região. A potência teórica gerada pelas máquinas de vento varia com o cubo da velocidade do vento. Existe uma regra prática que diz que o cata-vento deve ficar numa altura mínima 7 vezes maior que a dos obstáculos. Por exemplo, onde as casas têm 5m de altura, a torre deve ter 35m. Embora o estado do Rio de Janeiro não possa ser o grande produtor nacional de energia eólica, pode sim ser o grande produtor de tecnologias eólicas e formador de inteligências para o setor.

Quais as principais contribuições desse projeto para o desenvolvimento do nosso país?

Mila - Academica e cientificamente, a melhor formação técnica dos nossos estudantes, consolidada através da publicação de artigos técnicos e participação em seminários. No campo econômico o desenvolvimento de tecnologia nacional e a disponibilização desse conhecimento para empresas brasileiras, gerando empregos e riquezas aqui, onde moramos. Com relação à questão ambiental, temos a produção de energia não-poluente e renovável. No campo social a possibilidade de melhorar o atendimento energético em áreas carentes de energia, aumentando a qualidade de vida e economizando dinheiro do consumidor final. Há, ainda, uma contribuição subjetiva, mas importante. Sempre que um país desenvolve produtos com tecnologia agregada isso de alguma forma aumenta a auto-estima do seu povo e estimula o desenvolvimento tecnológico em diferentes áreas, contribuindo para que surjam outros projetos que trazem benefícios diretos para a sociedade. É bom saber que a universidade pode desempenhar um papel relevante nisso tudo.

Entrevista concedida a Marcelo Medeiros (mmc@uerj.br) e Marco Antonio Perna da Coordenação de Comunicação, FEN/UERJ, em 04/06/2008.

Todos os campos são obrigatórios