Recursos eólicos e fatores econômicos

Em uma escala global, as turbinas eólicas geram atualmente tanta eletricidade quanto 8 grandes usinas nucleares. Isso inclui não somente as turbinas de escala de geração pública, mas também as pequenas turbinas que geram eletricidade para casas ou negócios individuais (às vezes, usadas em conjunto com fontes de energia solar fotovoltaica). Uma pequena turbina com capacidade de 10 kW pode gerar até 16 mil kWh por ano, sendo que uma típica residência americana consome cerca de 10 mil kWh anuais.

Fotos cedidas por NREL (à esquerda) e stock.xchng Turbina eólica residencial (à esquerda) e turbina eólica em escala de geração pública

Quantos Watts? Watt (W) - capacidade de geração de eletricidade 1 megawatt (MW, 1 milhão de watts) de energia eólica pode produzir de 2,4 a 3 milhões de quilowatt-hora de eletricidade em um ano. Quilowatt-hora (kWh): um quilowatt (kW, 1 mil watts) de eletricidade gerada ou consumida em uma hora. Veja Como funciona a eletricidade para aprender mais.

Uma grande turbina eólica típica pode gerar até 1,8 MW de eletricidade ou 5,2 milhões de kWh anualmente, sob condições ideais, o suficiente para energizar quase 600 residências. Ainda assim, as usinas nucleares e de carvão podem produzir eletricidade mais barato do que as turbinas eólicas. Então, usar energia eólica para quê? As duas maiores razões para usar o vento para gerar eletricidade são as mais óbvias: a energia do vento é limpa e renovável. Ela não libera gases nocivos como CO2 e óxidos de nitrogênio na atmosfera como faz o carvão (veja Como funciona o aquecimento global) e não corremos, tão cedo, o risco de uma escassez de ventos. Também existe a independência associada à energia eólica, já que qualquer país pode gerá-la em casa sem necessidade de recorrer a importações. E uma turbina eólica pode trazer eletricidade para áreas remotas não atendidas pela rede elétrica central.

Mas há inconvenientes, também. As turbinas eólicas nem sempre funcionam com 100% da potência, como muitas outras fontes energéticas, já que a velocidade do vento é variável. As turbinas eólicas podem ser barulhentas se você viver próximo a elas, além de serem perigosas para aves e morcegos. Em áreas desérticas de solo compactado existe o risco de erosão da terra se você cavar para instalar as turbinas. Além disso, como o vento é uma fonte de energia relativamente pouco confiável, os operadores de usinas eólicas precisam ter um sistema de reserva com uma pequena quantidade de energia confiável e não-renovável, para as vezes em que a velocidade do vento diminui. Algumas pessoas argumentam que o uso de energia poluente para sustentar a produção de energia limpa anula os benefícios, mas a indústria eólica clama que a quantidade de energia poluente necessária para manter um fornecimento estável de eletricidade em um sistema eólico é insignificante.

Colocando as desvantagens potenciais de lado, os Estados Unidos possuem um bom número de turbinas eólicas instaladas, totalizando mais de 9 mil MW de capacidade de geração em 2006. Essa capacidade gera cerca de 25 bilhões de kWh de eletricidade, o que parece muito, mas na verdade é menos de 1% da energia gerada no país a cada ano. Em 2005, a geração de eletricidade nos EUA se dividia deste modo:

• carvão: 52%
• nuclear: 20%
• gás natural: 16%
• hidrelétricas: 7%
• outras (incluindo o vento, biomassa, geotérmica e solar): 5%

Fonte: Associação Americana de Energia Eólica

Atualmente, a geração total de eletricidade nos Estados Unidos está próximo a 3,6 trilhões de kWh a cada ano. O vento tem o potencial de gerar muito mais do que 1% dessa eletricidade. De acordo com a Associação Americana de Energia Eólica, o potencial estimado dessa energia no país é de cerca de 10,8 trilhões de kWh por ano, algo próximo à quantidade de energia em 20 bilhões de barris de petróleo (a produção global anual de petróleo). Para tornar a energia eólica viável em uma determinada área são necessárias velocidades do vento de 11 km/h (3 m/s) para turbinas pequenas e de 22 km/h para grandes turbinas. Essa velocidade do vento é comum nos Estados Unidos, apesar dessa fonte não ser bem aproveitada.

Quando se trata de turbinas eólicas, a localização é tudo. Saber quanto vento existe em uma área, qual sua velocidade e duração são fatores decisivos fundamentais para a construção de uma fazenda eólica eficiente. A energia cinética do vento aumenta exponencialmente em proporção à sua velocidade, de modo que um pequeno aumento na velocidade do vento representa na verdade um grande aumento do potencial de energia. A regra geral é que, dobrando a velocidade do vento, obtém-se um aumento de oito vezes no potencial de energia. Teoricamente, uma turbina em uma área com velocidade média do vento de 40 km/h irá gerar, na verdade, oito vezes mais eletricidade do que a mesma turbina onde a velocidade média do vento é de 20 km/h. Esse fator é "teórico" porque em condições reais há um limite para a quantidade de energia que uma turbina pode extrair do vento. Ele é chamado de limite de Betz e é de cerca de 59%. Mas um pequeno aumento na velocidade do vento ainda leva a um aumento significativo da geração de energia.

Foto cedida por General Electric Company Fazenda eólica de Raheenleagh

Como na maioria das outras áreas de produção de energia, quando se trata de capturar a energia do vento, a eficiência apresenta números significativos. Grupos de grandes turbinas, chamadas fazendas eólicas ou usinas eólicas, representam o uso mais vantajoso em termos econômicos da capacidade de geração de energia eólica. As turbinas eólicas de escala de geração pública mais comuns têm capacidades entre 700 kW e 1,8 MW, e são agrupadas para obter a máxima potência dos recursos eólicos disponíveis. Elas estão localizadas em áreas rurais com alta incidência de vento, e a pequena área da base das TEEHs significa que o uso da terra para a agricultura quase não é afetado. As fazendas eólicas têm capacidades que variam de uns poucos MW a centenas de MW. A maior usina eólica do mundo é a Fazenda Eólica de Raheenleagh, localizada no litoral da Irlanda. Em plena capacidade (atualmente opera com capacidade parcial), ela terá 200 turbinas, uma capacidade de geração nominal de 520 MW, totalizando um custo de cerca de US$ 600 milhões para a construção.

O custo da energia eólica em escala pública foi reduzido drasticamente nas últimas duas décadas devido aos avanços tecnológicos e de projeto na produção e instalação da turbina. No início dos anos 80, a energia eólica custava cerca de US$ 0,30 por kWh. Já em 2006, a energia eólica custava de US$ 0,03 a 0,05 por kWh nas áreas de vento abundante. Quanto maior a regularidade dos ventos em uma determinada área de turbinas, menor o custo da eletricidade gerada pelas mesmas. Em média, o custo da energia eólica é de cerca de US$ 0,04 a 0,10 nos Estados Unidos.

Comparação de custos da energia
Tipo de recurso	Custo médio (centavos de US$ por kWh)
Hidrelétrica	2-5
Nuclear	3-4
Carvão (em inglês)	4-5
Gás natural (em inglês)	4-5
Vento	4-10
Geotérmica (em inglês)	5-8
Biomassa (em inglês)	8-12
Célula combustível a hidrogênio	10-15
Solar	15-32
Fontes: Associação Americana de Energia Eólica, Wind Blog, Stanford School of Earth Sciences.

Diversas grandes companhias energéticas oferecem programas de "tarifas ecológicas" que permitem que os consumidores paguem mais por kWh para usar energia eólica em vez de energia do "sistema elétrico convencional", que é o resultado de toda a eletricidade produzida na área, renovável e não-renovável. Caso você escolha adquirir energia eólica e more na vizinhança de uma fazenda eólica, a eletricidade que usa em sua casa poderá na verdade ser gerada pelo vento. Com freqüência, o preço mais elevado que você paga se destina a manter o custo da energia eólica, mas a eletricidade que usa em sua casa ainda vem do sistema elétrico. Nos Estados americanos onde o mercado energético foi desregulamentado, os consumidores podem adquirir "eletricidade verde", diretamente de um fornecedor de energia renovável, caso em que a eletricidadeutilizada nas casas definitivamente provém, certamente, do vento ou de outras fontes renováveis.

Implementar um pequeno sistema de turbina eólica para suas próprias necessidades é uma maneira de garantir que a energia que você usa é limpa e renovável. Uma configuração de turbina residencial ou empresarial pode custar algo entre US$ 5 mil a US$ 80 mil. Uma turbina de geração pública custa bem mais. Uma única turbina de 1,8 MW pode custar até US$ 1,5 milhão instalada, e isso não inclui o terreno, linhas de transmissão e outros custos de infra-estrutura associados com o sistema de geração eólica. No total, o custo de uma fazenda eólica está ao redor de US$ 1 mil por kW de capacidade, de modo que uma fazenda eólica com sete turbinas de 1,8 MW custa aproximadamente US$ 12,6 milhões. O tempo de retorno do investimento para uma grande turbina eólica, ou seja, o tempo necessário para gerar eletricidade suficiente para compensar a energia consumida na construção e instalação da turbina, é de cerca de três a oito meses, de acordo com a Associação Americana de Energia Eólica.

Os incentivos governamentais para os produtores de pequena e larga escala contribuem para a viabilidade econômica de um sistema de geração eólica. Alguns dos programas de incentivo incluem: 

• Crédito do Imposto de Produção: basicamente, os produtores de energia eólica, geralmente empresas, recebem US$ 0,018 (valor de dezembro de 2005) por kWh de energia eólica produzido para distribuição no atacado durante os primeiros 10 anos de funcionamento da fazenda eólica.

• Medição bidirecional: neste sistema, os produtores individuais e empresas que produzem energia renovável recebem créditos para cada kw/h produzido além de suas necessidades. Quando alguém produz mais eletricidade do que necessita, seu medidor de energia gira ao contrário, enviando aquele excesso de eletricidade para a rede elétrica. Ele recebe créditos pela eletricidade que envia para a rede, que vale como um pagamento pela eletricidade que ele venha a consumir da rede quando sua turbina não puder fornecer energia suficiente para sua casa ou empresa (diversas companhias de energia ignoram esse arranjo, já que elas essencialmente estão comprando a energia eólica do produtor individual a preço de varejo em vez do preço de atacado que pagariam a uma fazenda eólica).

• Créditos de energia renovável: muitos Estados agora têm cotas de energia renovável para as companhias energéticas, pelas quais essas companhias devem comprar certa porcentagem de sua eletricidade a partir de fontes renováveis. Se alguém com sua própria turbina vive em um Estado que possua o "programa de crédito verde", ele receberá créditos negociáveis para cada megawatt-hora de energia renovável gerada por ele em um ano. Então ele poderá vender esses créditos para as grandes companhias energéticas convencionais que tentam cumprir a cota de energia renovável federal ou estadual.

• Créditos do imposto de instalação: o governo federal e alguns Estados oferecem créditos fiscais para os custos de instalação de um sistema energético renovável. O Estado de Maryland, por exemplo, oferece para empresas e proprietários de terras um crédito de 25% do custo de aquisição e instalação de uma turbina eólica se o edifício suprido com a energia atender a determinados "critérios ecológicos".

Apesar da energia eólica ainda ser subsidiada pelo governo, ela é atualmente um produto competitivo e, por todos os critérios, pode caminhar por si mesma como uma fonte viável de energia. O Battelle Pacific Northwest Laboratory, um laboratório de ciência e tecnologia do Departamento de Energia dos EUA, estima que a energia eólica sozinha é capaz de suprir 20% da eletricidade do país. A Associação Americana de Energia Eólica coloca esse número em um teórico 100%. Seja qual for a estimativa correta, os Estados Unidos provavelmente não atingirão essas porcentagens tão cedo. A Associação Americana de Energia Eólica avalia que por volta de 2020, o vento fornecerá 6% de toda a eletricidade nos EUA. Embora os Estados Unidos possuam uma das maiores bases instaladas de energia eólica no mundo em termos de potência total em watts, a participação porcentual se encontra bem atrás de outros países desenvolvidos. O Reino Unido possui meta estabelecida de 10% de geração eólica em 2010. A Alemanha gera atualmente 8% de sua energia do vento, enquanto a Espanha 6%. A Dinamarca, líder mundial em consumo de energia limpa, obtém mais de 20% de sua eletricidade do vento.

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