Contextualização

A energia eólica é uma forma de energia sustentável que é gerada com a conversão da energia cinética do vento em energia mecânica e, depois, em eletricidade. A manutenção desses sistemas é relativamente fácil e as turbinas eólicas emitem quase nenhum poluente durante a produção de eletricidade. Isso permite que a energia eólica contribua para a diminuição das emissões de gases de efeito estufa, ao mesmo tempo em que se torna uma importante fonte de energia renovável.

A força do vento varia ao longo do dia e das estações. Por isso, a energia eólica não é uma fonte de energia constante, requerendo sistemas de armazenamento para quando a produção excede o consumo e sistemas de backup para quando a produção é insuficiente. Mesmo assim, ela é uma importante fonte de energia renovável, sendo capaz de gerar eletricidade tanto para o consumo doméstico como para a indústria.

Introdução

A compreensão dos fundamentos da energia eólica necessita do conhecimento de uma variedade de disciplinas. A Física está presente em todo o processo de geração de energia: é preciso entender o movimento dos ventos (Fluidodinâmica), a conversão da energia cinética do vento em energia mecânica pelas turbinas (Mecânica), e a transformação dessa energia mecânica em eletricidade (Eletromagnetismo). Além disto, Estudos Ambientais são importantes para entender o impacto destas estruturas na fauna e flora local.

A Engenharia também tem um papel crucial, desde o projeto de cada componente da turbina até a análise da melhor localização para a instalação dos aerogeradores. No campo da Economia, temos desde o estudo dos custos de implementação e manutenção do sistema até a formulação de políticas de incentivo para a utilização desta fonte de energia.

Materiais Suplementares

Livro "Introduction to Wind Energy" (Introdução à Energia Eólica) - Este livro oferece uma visão detalhada e acessível dos fundamentos da energia eólica.
Documentário "Wind Energy Explained: Theory, Design and Application" (Energia Eólica Explicada: Teoria, Design e Aplicação) - Um documentário incrível que une teoria e prática para ajudar a entender como funciona a energia eólica.
Site "Energia Eólica" do Portal Brasil - Aqui você encontrará uma gama de informações sobre a energia eólica no Brasil e no mundo, permitindo que você explore mais profundamente esse importante tópico.
TED Talk "The promise and challenge of renewable energy" (A promessa e o desafio da energia renovável) - Esta TED Talk destaca a importância da energia renovável e explora alguns dos principais desafios que enfrentamos na transição para uma economia baseada em energias limpas.

Atividade Prática

Construção e Análise de uma Mini Turbina Eólica

Objetivo do Projeto

O objetivo do projeto é aplicar na prática o conhecimento teórico adquirido sobre energia eólica e suas principais aplicações, os princípios de aerodinâmica, o estudo dos impactos ambientais da energia eólica e a economia da geração de energia a partir do vento.

Os alunos irão construir uma mini turbina eólica, monitorar sua produção de energia e analisar o impacto ambiental, econômico e social desta tecnologia de geração de energia.

Materiais Necessários

PVC (para a produção das pás);
Motor DC (para a geração de energia);
LED (para demonstração de funcionamento);
Anemômetro (para medição da velocidade do vento);
Multímetro (para medição da geração de energia);
Fios e cabos;
Madeira (para a base);
Voltímetro (opcional);
Computador com acesso à Internet (para pesquisa e registro de dados).

Descrição do Projeto

O projeto será realizado por grupos de 3 a 5 alunos, contando com uma duração total estimada de 5 a 10 horas por aluno, distribuídas ao longo de um mês.

Passo a Passo

A atividade deve ser realizada de acordo com os seguintes passos:

Estudo Teórico: Os alunos devem primeiro revisar material teórico sobre as turbinas eólicas, a fim de compreender os princípios de funcionamento desses sistemas, assim como reconhecer os principais desafios na implementação e manutenção desses sistemas.
Desenho do Projeto: O grupo deve planejar e desenhar a mini turbina eólica que será construída, detalhando os componentes que serão utilizados, suas funções e sua disposição na estrutura.
Construção da Turbina: Com suporte do professor, os alunos irão construir a mini turbina eólica, instalando seus componentes e conectando os circuitos necessários.
Monitoramento e Colheita de Dados: O grupo irá operar a mini turbina eólica construída, coletando dados sobre a energia gerada e a velocidade do vento. Estas informações servirão como base para a posterior análise.
Análise dos Dados e Relatório: Os alunos devem processar e analisar os dados coletados, determinando a eficácia da turbina e discutindo os desafios e soluções encontrados. Cada grupo deverá produzir um relatório detalhado das atividades realizadas, das observações e dos resultados.

Entregáveis do Projeto

Para a finalização do projeto, os alunos deverão entregar:

Relatório Escrito: um documento detalhado que inclua Introdução (com a contextualização do tema, sua relevância e aplicação no mundo real e o objetivo do projeto), Desenvolvimento (com a teoria relevante, a descrição da atividade realizada, a metodologia aplicada e os resultados obtidos), Conclusões (retomando os pontos principais do projeto, os aprendizados obtidos e as conclusões retiradas) e a Bibliografia utilizada. Esse relatório deve comunicar de forma clara e organizada, todos os processos e aprendizados adquiridos durante a realização do projeto.
Desenho do Projeto: O desenho técnico de sua mini turbina eólica, apresentando todos os detalhes significativos do projeto e da construção.
Dados: Toda a coleta de dados realizada durante a operação da mini turbina deve ser organizada em tabelas e/ou gráficos, facilitando a análise e interpretação.

Este projeto será uma grande oportunidade para os estudantes se familiarizarem com os desafios e recompensas da implementação da energia eólica, aplicando simultaneamente conceitos de Física, Engenharia, Estudos Ambientais e Economia.