Introdução
Todos nós possuímos conhecimentos sobre o vento.
A praia, o mar, as pipas, as montanhas e os temporais nos forçaram a conviver com este poderoso elemento da natureza.
Ele pode ser suave ou destruidor conforme mostram as fotos acima.
Conforme visto no Capítulo Turbinas E�licas, a potência eólica é proporcional ao cubo da velocidade do vento.
Portanto, para estimarmos a energia possível de ser extraída, é necessário fazer um estudo estatístico da velocidade do vento de forma semelhante à análise feita para a energia hidrelétrica.
Muito antes da geração de energia elétrica, o vento foi o principal motor dos navios e, por isso, muito conhecimento foi desenvolvido pelos marinheiros de antigamente.
No século XIX, Sir Francis Beaufort, desenvolveu uma escala, baseada em efeitos visuais, utilizada até hoje para definir a força do vento.
O sucesso desta escala, conhecida como escala Beaufort, baseou-se na falta de instrumentos de medição de velocidade do vento naquela época.
Na verdade, a medição do vento não é trivial mesmo atualmente com estações meteorológicas eletrônicas.
A Atmosfera
Dados Reais
A tabela em anexo é um exemplo de dados meteorológicos disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia e os dados utilizados neste capítulo foram obtidos neste site.
A Figura abaixo apresenta 1959 velocidades médias horárias do vento em Natal. Observa-se uma enorme volatilidade nas velocidades do vento.
A figura abaixo apresenta medições horárias da velocidade do vento durante apenas alguns dias.
Observa-se grande variação na velocidade e um comportamento cíclico diário.
O comportamento cíclico anual também existe mas não é observável nesse gráfico porque os dados disponíveis são de apenas alguns meses.
A figura abaixo mostra a média móvel de 24 horas dos dados apresentados inicialmente. Observa-se que as variações decorrentes do ciclo diário são filtradas.
Do ponto de vista energético, a principal característica do vento é a variação da sua velocidade. O vento é provocado principalmente pela energia recebida do sol e pela rotação da terra. Isto significa que ele varia no tempo e de região para região da terra.
Esta correlação entre a radiação solar e o vento pode ser comprovada na figura abaixo.
Neste caso, para que os dados pudessem ser apresentados no mesmo eixo, as grandezas foram normalizadas tendo como base o valor médio diário.
Como estes dados são de uma região costeira, este comportamento resulta da diferença do comportamento térmico da terra e da água.
Outra questão importante são as rajadas de vento.
Os dados apresentados anteriormente são dados médios horários.
Contudo, as variações no vento podem ser rápidas e existe o fenômeno de rajadas, que são aumentos rápidos da intensidade mas com pouca duração.
A rajada não é importante do ponto de vista energético mas é determinante no projeto estrutural das turbinas eólicas.
A figura abaixo apresenta os dados de rajadas de 80
Num segundo nível de importância, temos a influência do relevo e da vegetação. Isto significa que para escolhermos locais para aproveitamentos eólicos é necessário instalar medições locais e obter a maior quantidade de dados possíveis.
De qualquer maneira, podemos tratar a velocidade do vento, e sua direção, como séries temporais com componentes horárias, anuais e aleatórias. Isto significa que a metodologia utilizada a análise das vazões hídricas também pode ser utilizada para energia eólica.
Para isso, inicia-se com a análise das tendências de longo prazo. Como a base de dados utilizada é menor do que um ano, iniciamos com a análise das médias diárias.
A distribuição estatística da amostra das médias móveis de 24 horas dos dados disponíveis está na figura abaixo.
A figura baixo apresenta a curva de persistência da média móvel de 24 horas da velocidade do vento baseada em 80 dias de medições horárias.
Observamos que, pelo menos neste caso, a curva é muito diferente da curva de persist�ncia das hidrel�tricas.
A distribuição estatística que melhor representa a velocidade do vento é a distribuição de Weibull.