Este documento discute o potencial da energia eólica na cidade de São Paulo, especificamente seu uso em projetos arquitetônicos. Ele descreve como as turbinas eólicas funcionam para gerar energia a partir do vento e analisa o potencial eólico do Brasil, com foco no uso desta tecnologia sustentável na arquitetura paulistana.

1. Universidade Presbiteriana Mackenzie
SUSTENTABILIDADE E ENERGIAS LIMPAS: O USO DA ENERGIA EÓLICA NA
ARQUITETURA - POTENCIALIDADES PARA A CIDADE DE SÃO PAULO
Felipe Colturato Coimbra (IC) e Roberta Consentino Kronka Mülfarth (Orientadora)
Apoio: PIBIC Mackenzie
Resumo
O trabalho aborda a temática contemporânea dos esforços para se estabelecer um equilíbrio entre o
contexto urbano e o meio ambiente, afim de investigar suas principais divergências, obstáculos
efetivos e recursos passíveis de aplicação. Neste sentido a pesquisa procura focar especificamente
em dois pontos, o primeiro é caracterizar a cidade de São Paulo como principal cenário dos
levantamentos de dados e propor soluções a esta, o segundo é adotar a modalidade de obtenção de
energia elétrica através de vias eólicas como principal recurso de atividade sustentável. Compreender
o funcionamento de turbinas eólicas nas suas mais diversas aplicações, também faz parte deste
artigo, focando um assunto mais aprofundado no que diz respeito à aplicação deste sistema na
arquitetura. Através dos levantamentos obtidos com esta pesquisa, a principal intenção deste
pesquisador é obter um repertório que permita fazer uma análise de cada caso, afim de identificar
com perícia quais soluções apresentam viabilidade de aplicação e sejam potencialmente eficientes
para cada situação particular, evitando usar o contexto de sustentabilidade apenas como artifício de
publicidade ou especulação imobiliária, prática essa que atualmente é muito solicitada por
incorporadores e realizadores, e que por muitas vezes apresentam baixos índices de eficácia e
apenas servem para a promoção do empreendimento.
Palavras-chave: São Paulo, eólica, sustentabilidade
Abstract
This paper broaches the contemporary thematic of the efforts to set up a balance between the urban
context and the environment. In order to investigate their mains divergences; effective obstacles and
susceptible resources of application. In doing so, the research tries to focus specifically two points.
The first one is to characterize the city of São Paulo as the main scenary of the data gathering and to
suggest solutions to this city. The second one, is to adopt the modality of the electric energy
acquisition by the aeolic ducts as a main resource of sustainable activity. To understand how the
aeolic turbines work and their diverse use, is also an important part of this paper, focusing a deeper
subject with regard to the use of this system in architecture. By the data gathering got with this
research, the main intention to this researcher is to get a repertory that allows to analyse each case, in
order to identify with a great expertise which solutions present feasibility of application and which ones
are potentially effective for each situation in particular, avoiding to use the sustainability context just as
an advertising trick or a real estate speculation, kind of practice that is very requested nowadays by
merging companies and money maker institutions. And many times present low rates odeffectiviness
and are just good for promotion of the enterprise business.
Key-words: São Paulo, wind, sustainability
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2. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011
Introdução
O século 20 foi um período de afirmação da nova estrutura social da população mundial,
onde definimos que o nosso modo de ocupação no planeta seria na forma de sociedades
urbanas. Este processo obteve um crescimento demasiadamente acelerado como mostram
alguns dados do World Bank Group, em 1900 a população urbana mundial se fixava em um
valor de apenas 10% porém um segundo levantamento realizado em 2000 já mostra que
este número subiu para 50%, as previsões ainda indicam que a população mundial de 2050
será de aproximadamente 10 bilhões de habitantes, 75% destes vivendo no meio urbano.
Diante destes números fica fácil compreender alguns problemas estruturais e sociais que
identificamos nas cidades de todo o mundo. O acelerado crescimento populacional urbano
exigiu um consumo descontrolado de recursos naturais, em alguns casos promovendo o
esgotamento e poluição. O consumo energético mundial atualmente é 50% maior que em
1980 e de acordo com a International Energy Agency a tendência é que essa porcentagem
ainda seja ampliada nos próximos anos, a grande questão é que cerca de 90% de toda essa
energia elétrica será produzida através de combustíveis fósseis.
A durabilidade das reservas de petróleo no mundo é incerta, pesquisas indicam seu
esgotamento num prazo entre 50 e 650 anos, com base nos aspectos atuais, variando
devido aos índices de produção anual. Em números, o consumo energético mundial é de,
aproximadamente, 483.597 x 1015 BTU o que são equivalentes a 1416 PWh por ano (EIA,
2007), desses 1416 PWh/ano apenas 17 TWh/ano é provido de energia obtida através de
fontes renováveis e nucleares.
O ponto crucial não é a verificação da durabilidade destas reservas e sim o impacto de seu
uso no planeta e os problemas que seu esgotamento são capazes de gerar. Surge assim o
novo desafio do milênio, a construção de um modelo de sociedade urbana sustentável que
seja viável.
Frente a questões como o não acompanhamento da demanda de produção de energia, a
preservação do meio ambiente e o aquecimento global, esta pesquisa procura trabalhar com
a nova ordem energética, tendo como objetivo um estudo aprofundado do potencial eólico
brasileiro. Especificamente, a cidade de São Paulo, a viabilidade e eficiência da
incorporação de aparatos mecânicos para a obtenção de energia eólica a projetos
arquitetônicos, tendo como estudo de caso algumas obras de diferentes portes.
O vento – atmosfera em movimento – é originário da freqüente associação entre a energia
solar e a rotação do planeta Terra. Em geral, os planetas envoltos por gases do nosso
sistema solar demonstram diferentes formas de circulação atmosférica e apresentam ventos
em sua superfície. Trata-se de um mecanismo natural e permanente tendo sua duração
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3. Universidade Presbiteriana Mackenzie
mensurada na escala de bilhões de anos, sendo assim o vento é caracterizado como fonte
renovável de energia.
Os primeiros indícios de uso da força mecânica dos ventos pelo homem tem data bastante
imprecisa, mas certamente ocorreram a milhares de ano no Oriente. Era provavelmente o
uso da força aerodinâmica de arrasto sobre placas ou velas de máquinas afim de produzir
trabalho. Estima-se que na Idade média o homem passou a usar em maior escala a força
aerodinâmica de sustentação o que viabilizou as grandes navegações e a maior eficiência
das máquinas eólicas. No século XIV é certo que na Holanda essas máquinas eólicas já
demonstravam uma acelerada evolução técnica e de capacidade em potencia e ampla
aplicação, eram os moinhos tão característicos deste país, usados para diversas atividades
como moagem de grãos, serrarias e bombeamento d’água. Este sistema foi disseminado em
toda a Europa durante o século XIX até o surgimento das máquinas a vapor, lentamente os
moinhos foram caindo em desuso sendo revertida para máquinas a combustão. Contudo no
século XX com a recente consciência ecológica que vem crescendo na sociedade,
refloresceram e intensificaram estudos para que desenvolva um sistema capaz de gerar
energia elétrica usando a força mecânica dos ventos. O primeiro moinho de vento usado
exclusivamente para a produção de energia elétrica foi construído em 1888 em Cleveland,
Ohio, EUA pelo inventor Charles F. Brush.
O princípio desta tecnologia é simples, uma turbina eólica capta parte da energia cinética do
vento que passa por suas pás e ativam a produção de energia elétrica no rotor. É bem
verdade que a absorção da energia cinética reduz a velocidade do vento, porém o
escoamento recupera gradualmente sua velocidade original ao misturar-se com a massa de
ar predominante o que viabiliza que turbinas adicionais sejam instaladas minimizando a
perda de desempenho causada pela interferência da turbina anterior. A distância de uma
turbina a outra, na prática, varia de acordo com a velocidade do vento, as condições de
operação da turbina, a geografia do terreno e a temperatura atmosférica da área. Uma
distancia considerada segura entre turbinas, de modo geral, é da ordem de 10 vezes o
diâmetro, se instalada a jusante e 5, se instalada paralelamente em relação a direção da
corrente de vento predominante. (CRESESB, 2005)
A relativa equação da geração de energia eólica encontra-se expressa abaixo:
Onde:
é a energia gerada pela turbina eólica em Watts;
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4. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011
é a densidade do ar em kg/m3;
é a velocidade do vendo incidindo na turbina eólica em m/s;
é a eficiência da turbina eólica e
é a área de abrangência das pás (varredura) da turbina com incidência do vento em m²
Ao que vemos, a energia gerada se relaciona com a potência cúbica da velocidade,
indicando que com pouca velocidade tem-se uma obtenção considerável de energia gerada
pela turbina.
A turbina de eixo horizontal é a mais disseminada no mercado e é a mais comumente
encontrada. Nesta o rotor da turbina é movimentado pelas forças aerodinâmicas de arrasto
e de sustentação exercidos sobre sua pá, as turbinas sob esforços de sustentação tem um
potencial superior de geração de energia em relação as que estão sob efeito de forças de
arrasto. (ENERGIA EÓLICA, 2006)
Corte longitudinal esquemático de uma turbina eólica de eixo horizontal:
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1. Sistema do rotor: sistema composto pelas pás e pelo eixo de conexão a nacele.
2. Transmissão mecânica: por onde os esforços gerados pela energia cinética do vento
são transmitidos.
3. Sistema de giro: responsável pelo giro da nacele.
4. Capa do conjunto nacele.
5. Torre de sustentação da turbina
6. Estação hidráulica
7. Gerador: onde ocorre a transformação de energia mecânica em energia elétrica. O
coração da turbina eólica.
As turbinas eólicas são passiveis de
assumir diversas dimensões de acordo
com o segmento a qual foi solicitada.
Nem todas as turbinas eólicas são
iguais, atualmente existe certa
predominância para turbinas eólicas com
apenas um eixo horizontal e três pás, no
entanto os dois principais tipos de
turbinas são os de eixo vertical e
horizontal, apesar de atualmente poucas
empresas fabricarem turbinas eólicas de
Figura 1 - Turbina éolica de eixo vertical eixo vertical. A Cap-Chat do Canadá é o
principal exemplo de turbina de eixo vertical, a sua grande vantagem é o fato de o gerador
situar-se na base da turbina, desconsiderando a necessidade de instalação da turbina de
acordo com a orientação do vento local. (CEEETA, 2007)
As turbinas conhecidas como MagLev, tidas
como a solução tecnológica que faltava para
a viabilização econômica da energia eólica.
Este tipo de turbina caracteriza-se por utilizar
a levitação magnética para oferecer um
desempenho muito superior em relação às
turbinas tradicionais. As pás verticais desta
turbina ficam suspensas no ar, acima da
bade do equipamento. Ao invés de
sustentarem e de girarem sobre rolamentos,
as mesmas ficam suspensas sem contato Figura 2 - Turbina MagLev
com outras partes mecânicas da turbina que, giram sem atrito, o que aumenta
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6. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011
exponencialmente o seu rendimento. Podem iniciar seu funcionamento com ventos a partir
de uma velocidade de 1,5 m/s (INOVAÇÃO TECNOLÓGICA, 2007)
A dimensão de uma turbina eólica depende sobre
tudo da potencia desejada. Atualmente a maior
potencia que é possível obter ronda os 2 MW,
superando-se em 6 MW se instalada em “off-
shore” (alto mar). Na predominante maioria, as
turbinas produzem energia para a rede nacional
de eletricidade, porém é possível encontrar
turbinas conhecidas como “domésticas” que
produzem energia para uma rede particular, onde
é possível fazer seu armazenamento por meio de
baterias.
Figura 3 - Usina eólica "off-shore"
Segundo a Associação Brasileira de Energia
Eólica (ABEE) em 2006 foram investidos em todo o mundo cerca de U$ 70 bilhões em
energias renováveis, desse montante, 35% corresponde a energia eólica. O Brasil é
produtor de 70% de toda a energia eólica nas Américas do Sul e Central, o que equivale
apenas a 0,4% do total mundial (THE EUROPEAN WIND ENERGY ASSOCIATION –
EWEA)
O Brasil tem sua distribuição geral de ventos controlada pelos aspectos de circulação
planetária da atmosfera próxima, dentre esses aspectos, sobressaem os sistemas de alta
pressão Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul e do Atlântico Norte e a faixa de baixas
pressões da Depressão Equatorial.
De acordo com levantamentos do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgio
de Salvo Brito (CRESESB) o potencial eólico brasileiro é estimado em 143,5 GW, tendo a
região nordeste como principal produtora respondendo por 50% do total, valor este é
equivalente ao funcionamento de 10 usinas de Itaipu. Atualmente a capacidade instalada de
energia eólica no país é de 107 GW segundo a ANEEL (Agencia Nacional de Energia
Elétrica). Resumindo, se todo o potencial eólico brasileiro pudesse ser aproveitado
efetivamente, este poderia suprir toda a demanda nacional de energia elétrica.
No Brasil, que é de senso comum, um país rico em recursos minerais, predomina a geração
de energia elétrica produzida pelas usinas hidroelétricas, é inquestionável o potencial
brasileiro para tal atividade, assim como o potencial eólico. A energia das hidroelétricas
também é considerada de ordem limpa, porém o que é mais discutido perante essa questão
é o enorme impacto ambiental que a instalação de uma usina dessa causa, por se tratar de
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7. Universidade Presbiteriana Mackenzie
uma obra de grande magnitude e exigir a contenção de rios de grande vazão, o que implica
em obter áreas alagadas, dessa forma, prejudicando o meio ambiente. O que deve ser
apontado aqui é o fato da possibilidade de usar a energia eólica como opção no
complemento energético, afim de suprir a demanda do país sem ter a necessidade de
importação de energia elétrica ou de solicitação de novas usina que trabalhem com a
combustão de minerais. Existe um estudo que compara à vazão do Rio São Francisco a
incidência dos ventos no litoral nordestino ao longo de 12 meses, nos meses em que a
vazão do rio é máxima a incidência dos ventos é mínima enquanto nos demais meses esses
valores se inverte, demonstrando a versatilidade dos recursos naturais do Brasil, onde uma
fonte pode suprir a redução de eficiência da outra em determinados períodos do ano.
(CBEE/UFPE, 2000)
Por volta de 71.000 quilometro quadrado do território nacional, em sua totalidade na costa
dos estados da região Nordeste, contam com índices de velocidade de vento superiores as
7 m/s, esse número propicia um potencial eólico na ordem de 272 terawatts/hora por ano
(TWh/ano) de energia elétrica. Tratam-se de valores bastante expressivos, sendo que o
consumo nacional de energia elétrica é de cerca de 424 TWh/ano, apontado em um estudo
publicado pela Revista Brasileira de Ensino de Física, de autoria de pesquisadores do
Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais (INPE). É claro que esta cifra pode estar subestimada, pois como já
dito, o potencial eólico de uma região varia muito de acordo com a rugosidade do terreno e
outros fatores atmosféricos, porém o percentual produzido no Brasil hoje de energia eólica
não chega a 1%, a capacidade instalada no país é muito pequena se comparada à dos
lideres em geração deste tipo de energia. Praticamente toda a energia renovável no Brasil é
proveniente da geração de hidroeletricidade. Ou seja, o Brasil desperdiça energia eólica, e
este fato é de conhecimento de órgãos oficiais do governo como a ANEEL (Agencia
Nacional de Energia Elétrica).
Estes dados são confirmados pelo CEPEL (Centro de Pesquisas de Energia Elétrica)
responsável pela publicação do Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, que ter por objetivo
fornecer informações afim de capacitar tomadores de decisão na identificação de áreas
adequadas para a instalação de parque eólicos.
Segundo Fernando Ramos Martins, pesquisador do CPTEC (Centro de Previsão do Tempo
e Estudos Climáticos) os locais mais propícios no nosso país para a exploração da energia
eólica estão no Nordeste, principalmente na costa do Ceará e do Rio Grande do Norte, e na
região Sul. Enquanto o Brasil explora menos de 1% de sua energia eólica, países como
Alemanha, Espanha e Noruega, utilizam por volta de 10%, considerando que todos estes
apresentam um potencial eólico menor que o brasileiro.
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8. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011
Desde 1990 o setor de energia eólica tem apresentado crescimento acelerado em todo o
mundo, a capacidade instalada total mundial de aerogeradores voltados para a produção de
energia elétrica atingiu cerca de 74,2 mil megawatts (MW) no fim de 2006, um crescimento
de mais de 20% em relação ao ano anterior. Lembrando que a conversão de energia
cinética dos ventos em energia mecânica é utilizada há mais de três mil anos.
No ano de 2006, o Brasil contava com 237 megawatts (MW) de capacidade eólica instalada,
principalmente por conta dos parques na cidade de Osório (RS), complexo esse que conta
com 75 aerogeradores de 2 MW cada, instalado em três parques eólicos com capacidade de
produção de 417 gigawatts-hora (GWh) por ano.
Políticas nacionais de incentivo estão começando a produzir os primeiros resultados, a
exemplo do Proinfa (Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica), que
espera um crescimento da exploração desse recurso nos próximos anos no Brasil. Este
programa coordenado pelo Ministério de Minas e Energias do Governo Federal, criado em
2002 tem como principal objetivo a diversificação da matriz energética nacional.
(INOVAÇÃO TECNOLOGICA, 2009)
Assim como a exploração da energia eólica no Brasil, a utilização das turbinas eólicas na
arquitetura é extremamente recente, datando dos anos 2000, considerando o método de
projeto arquitetônico que é idealizado e concebido desde o início com a inclusão deste
aparato, realizando assim o desenho do edifício em função ou paralelamente as dimensões
desta turbina. O emprego desta fonte renovável de energia após a finalização do projeto ou
até mesmo a conclusão da obra existe a aproximadamente uma década, artifício esse usado
na intenção de obter economia do meio doméstico. Nesse sentido a sociedade encontrou na
energia eólica uma significativa solução.
Já é de alcance do publico instruções para a construção de um aerogerador de porte
domestico que pode ser incorporado a uma residência de tal forma que vem a contribuir
para a redução de gastos com o consumo elétrico obtido da rede pública. Já estão também
disponíveis no mercado algumas turbinas de fabricação industrial muito eficiente com custos
razoáveis em relação à economia que este aparato pode gerar.
Para exemplificar, podemos encontrar modelos de empreendimentos que já fazem uso
dessa tecnologia numa realidade muito próxima da brasileira. Assinado pelo escritório
argentino, Mariani-Perez Maraviglia, a torre Cefira implantada em Mar del Plata, balneário
próximo a capital da Argentina, Buenos Aires, dispõe de uma turbina eólica instalada na sua
cobertura, calcula-se que sua média de produção atinge os 4,5 kW, cifra suficiente para
suprir a demanda energética dos espaços comuns da edificação. Esta obra foi concluída no
ano de 2008. (LA NACION)
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9. Universidade Presbiteriana Mackenzie
O grupo norte-americano Lord, Aeck&Sargentand Gould Evans Associates foi responsável
pela requalificação de um edifício já existente no estado do Arizona que sediaria o Instituto
de Sustentabilidade Global da Universidade do Arizona (Arizona StateUniversity’s Global
InstituteofSustainability), onde aproveitando o tipo de atividade que ali seria realizada o
grupo segui o contexto ao equipar o prédio com seis turbinas eólicas na cobertura,
desenvolvidas pela empresa AeroEnvironment. Em conjunto as turbina, um sistema de
painéis solares serão capazes de representar uma econômica com o consumo energético
na ordem de 18,7% (JETSONGREEN.COM)
No Brasil, Florianópolis abriga o primeiro empreendimento que faz uso deste tipo de
tecnologia, trata-se do condomínio Neo que tem previsão e conclusão para o ano de 2012,
de autoria do arquiteto e urbanista Jaques Suchodolski. O empreendimento incorporará
turbinas eólicas as suas edificações para auxiliar o sistema de aquecimento de água a ser
consumida pelos moradores dos apartamentos.
A previsão dos responsáveis é de instalar uma turbina na cobertura de cada uma das duas
torres que estão projetadas. As turbinas utilizadas neste empreendimento apresenta um
desenho diferenciado, elas tomam partido do eixo vertical, reduzindo assim a área de
atuação das pás, o que reduz o impacto com aves. Prevê-se ainda que em períodos com
excesso de ventos, o sistema será capaz de auxiliar no aquecimento das piscinas do prédio.
(SPITZCOVSKY, 2010)
Ampliando a escala de projeto, temos empreendimentos como a Dynamic Tower Sky
Scraper, projetados pelo arquiteto David Fisher para Moscou e Dubai. Estes projetos serão
compostos por um total de oitenta pavimentos cada, contando com setenta e nove turbinas
eólicas horizontais, posicionadas uma a uma abaixo de cada um dos pavimentos. No projeto
ainda, cada pavimento apresenta um sistema que permite ao proprietário rotacional sua
residência ao redor do eixo do edifício, individualmente em relação aos outros pavimentos.
Segundo o arquiteto, estima-se que cada turbina gere 0,3 MW, prevê-se ainda que ao ano
sejam gerados 1.200.000 kWh. (DYNAMIC ARCHITECTURE)
No Oriente Médio, o principado do Bahrain apresenta a obra mais icônica do contexto de
arquitetura e sustentabilidade, é o Bahrain World Trade Center, projetado pela World Trade
Center Association, conta com dois edifícios com 50 pavimentos cada, a conexão entre os
dois blocos se da através de três pontes de 30 metros cada uma. Essas pontes dispõem
cada uma, de uma turbina eólica, com um diâmetro de 29 metros para a geração de energia
elétrica. Estima-se que o projeto poupe de 11% a 15% de toda a demanda energética do
empreendimento. As obras deste empreendimento foram concluídas em 2008. (WORLD
ARCHITECTURE NEWS)
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Na Europa, a Strata Tower, implantada na capital do Reino Unido, Londres, dispõe de 43
pavimentos que são coroados com 3 turbinas eólicas projetadas para contribuir com 8% do
total de energia elétrica consumida pelo edifício. Trabalhando com quinze pás que fornecem
energia mecânica a um rotor de 9 metros de diâmetro cada. A estimativa é de que o
conjunto de turbinas seja responsável pela produção de cerca de 50 MWh, de eletricidade
anualmente, essa quantia é suficientemente necessária para abastecer 33 flats do
empreendimento, porém esses números podem ser subestimados e terão seus valores
precisamente aferidos após a analise dos ventos dentro de um período de 24 meses após
seu lançamento, que se deu em 2010. Em função da altura do prédio, a fonte renovável de
energia foi levada em consideração, pois com essas dimensões a obra apresentava
potencial para a instalação dessa tecnologia. (BDONLINE)
Na Ásia, a cidade chinesa de Guangzhou, conhecida também como Cantão, abriga a Pearl
River Tower, que foi concluído em meados de 2010 e projetado pelo renomado escritório
estadunidense SOM. Implantado em uma área de 10.635 metros quadrados e totalizando
214.100 metros quadrados de área construída, distribuídos em aproximadamente 310
metros de altura e 71 pavimentos. O projeto foi galardoado em 2008 com o “Green, Carb-
Lowering& Environmental Category: Gold Award”. Segundo os arquitetos responsáveis pelo
projeto, o complexo incorporou as mais recentes tecnologias voltadas para a
sustentabilidade almejando realizar o empreendimento mais energeticamente eficiente em
todo o mundo, o que representa assim um grande passo para a independência energética.
Esta obra incorporou quatro turbinas eólicas de eixo vertical localizadas no interior da
edificação. As quatro entradas de vento foram projetadas em forma de funil, forma essa que
permiti que o vento assumisse uma velocidade de 1,5 a 2,5 vezes superiores ao atingir as
turbinas eólicas, variando de acordo com a incidência do vento.
Alguns equipamentos urbanos fazer o uso dessa tecnologia de uma forma
bastanteoportuna, o exemplo vem do Aeroporto Internacional de Logan, em Boston,
Massachusetts, EUA. Foram instaladas 20 turbinas eólicas da AeroVironment, estima-se
que o sistema é capaz de gerar uma economia de 100 MWh anuais no total do consumo
comum, o que equivale ao consumo de 17 residências de porte médio. As turbinas
apresentam ainda um apelo estético por meio de um desenho pensado para se integrar às
edificações causando um menor impacto visual. (BOSTON, 2008; AEROVIRONMENT,
2009)
Um concurso de design promovido para estudantes recebeu uma série de conceitos para a
captura da força do vento existente sobre as rodovias. A proposta que esta ilustrada ao lado
foi desenvolvida com o intuito de capturar a energia perdida pelos automóveis, convertidas
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11. Universidade Presbiteriana Mackenzie
em força mecânica dos ventos. As ideias ainda não tiveram sua eficácia e viabilidade
testadas. (INHABITAT, 2008).
Trabalhando numa escala ainda maior, a Companhia de Energias Futuras de AbuDhabi
(Abu Dhabi Future Energy Company), subsidiária da Companhia de Desenvolvimento de
Mubadala (MubadalaDevelopmentCompany), contratou o escritório do britânico Norman
Foster (Foster + Partners) para desenvolver o projeto de um empreendimento que para ser
realizado está exigindo um investimento de U$ 22 bilhões, trata-se da audaciosa Masdar
City. Uma cidade planejada sob uma área de 6 quilômetros quadrados à 17 km da capital
dos Emirados Árabes Unidos. O empreendimento é inovador, visto que se trata da primeira
massa urbana autossuficiente energeticamente, tendo toda sua energia elétrica produzida
por meio de fontes renováveis, seja solar ou eólica. Além de seu auto suprir, o sistema de
geração excede a demanda, viabilizando que a Masdar City exporte a energia elétrica para
a rede nacional de força. O projeto ainda conta com sofisticados meios de transportes
públicos elétrico, incluído trens de alta velocidade e metro. Qualquer habitante terá acesso a
rede pública de transporte dentro de um raio de 250 metros de qualquer ponto da cidade.
Estima-se que será a primeira cidade livre de combustíveis fosseis e a neutralizar todo o
CO2 que produz.
Apesar de ser uma crescente tendência e ser possível encontrar uma série de edifícios
projetados para comportar turbina eólicas, a maior demanda ainda é das fazendas eólicos,
as usinas produtoras de energia elétrica por meio dos ventos, ou ainda nas usinas off-shore,
que são implantadas em alto mar.
A captação do vento inicia o giro no rotor da turbina, acionando o gerador contido
internamente que utiliza campos magnéticos na conversão de energia mecânica para
energia elétrica a aproximadamente 700V. A energia é transferida para uma subestação
local com o objetivo de converte - la a altas voltagens, ficando assim compatíveis com a
rede de distribuição pública. A energia é transmitida pelas linhas de transmissão a
aproximadamente 110kV (110000 V) até a subestações locais de outros bairros, estados ou
até países, para transformá-la novamente em baixa voltagem para consumo domestico.
Nos Estados Unidos, mais precisamente no estado do Texas, encontra-se uma das maiores
usina onshore (em terra firme) do planeta. Trata-se de um complexo capaz de produzir
7.881,5 MW de energia elétrica, o que equivale ao consumo de 230.000 residências de
porte médio. Uma obra que custou U$ 1 bilhão e envolveu negociações com mais de 300
proprietários de terra.
Já no Brasil, uma série de parques eólicos vem sendo instalados e outros planejados. Em
2009 e 2010 foram realizados leilões eólicos no país, por meio do qual foram contratados
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mais de 1.800 MW para as regiões Sul e Nordeste, um investimento previsto para a ordem
de R$ 9,4 bilhões. Esta média viabilizou que o governo fosse capaz de reduzir os custos
médios da energia elétrica gerada pelo vento (R$ 148,39 por MWh), tornando-a competitiva
em relação a termoelétricas e a gás. O valor médio do MWh oriundo das hidroelétricas no
Brasil é de R$120,00. Após o evento o aproveitamento do potencial eólico brasileiro ficou
em torno de 2%.
Segundo a Associação Européioa de Energia Eólica (THE EUROPEAN ENERGY
ASSOCIATION – EWEA) a energia eólica não produz dejetos radioativos nem gera qualquer
tipo de poluição para a água, não esgota recursos naturais, nem causa impactos ambientais
por meio da extração deles. As turbinas são limpas, não produzem gás carbônico em função
da não utilização de combustíveis fósseis e têm baixo custo de manutenção.
“Não existe forma de conversão energética que consuma menos paisagem do que a energia
eólica.” (SCHEER, 1995)
Método
Vale lembrar que infelizmente o estado de São Paulo não apresenta um mapa do potencial
eólico, está prevista a entrega deste documento para os próximos meses. Apesar de não
possuir uma base de dados concreta, sabe-se que São Paulo possui um potencial estimado
que é importantíssimo para uma futura proposta de diversificação da matriz energética. Essa
conclusão foi tomada após a realização de uma pesquisa pela Faculdade de Engenharia
Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (FEM-UNICAMP). Os pesquisadores
coletaram dados fornecidos por 28 estações meteorológicas sobre frequência, intensidade e
direção dos ventos. Além deste levantamento, foi analisada a rugosidade do solo e relevo do
Estado. Segundo os pesquisadores as informações disponíveis não são muito confiáveis por
estarem subestimadas, porém é possível constatar que a geração de eletricidade a partir da
energia eólica pode vir a ser uma alternativa técnica e economicamente viável para auxiliar
no atendimento da demanda regional.
Os dados foram coletados por estações meteorológicas, que não dispões dos equipamentos
ideais para fazer a medição das características dos ventos especificamente para o uso
como fonte energética. Os equipamentos dessas estações fazem medições em uma altura
de até 10 metros, enquanto para a avaliação do potencial eólico para produção de energia
elétrica exigem que as medições sejam realizadas a partir de 25 chegando a 50 metros de
altura. Os dados obtidos foram extrapolados e estendidos para a cobertura de todo o
estado. Depois de concluído o levantamento, as 28 estações foram estratificadas segundo
seu potencial eólico em pequeno, médio e grande porte. Os resultados divulgados
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13. Universidade Presbiteriana Mackenzie
enquadram 22 estações apresentando pequeno porte, 5 estações apresentam porte médio e
apenas umas apresenta grande porte, trata-se da estação da Ilha da Moela, uma concessão
da Marinha localizada a dois quilômetros da cidade de Santos.
Outro levantamento que colaborou com esta pesquisa no que se refere à estimativa do
potencial eólico da cidade de São Paulo foi o Atlas do Potencial Eólico Nacional, ampliado
para Atlas Eólico da Região Sudeste. Com este documento foi possivel identificar que a
região onde se localiza a cidade de São Paulo apresenta um índide favoravel a produção de
energia eólica. Uma massa que se estende de Campinas até Sumaré e Guarulhos, dessa
forma englobando a capital paulista. Os indices estão subestimados devido este
levantamento ter sido realizado em uma escala muito grande. Porém é possivel identificar
velocidades médias na ordem de 6,0 a 7,5 m/s, valores suficientes para uma produção
significativa de energia elétrica.
Vale lembrar também que a cidade de São Paulo é uma metrópole demasiadamente
edificada e apresenta pontos que são caracterizados como cânions urbanos, os corredores
de vento, áreas que devido sua conformidade atribui aos vento uma velocidade mais
acelerada. Já existem exemplos na Alemanha de aproveitamento dessas áreas na produção
de energia éolica.
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14. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011
O panorama mundial atual caracteriza os centros urbanos europeus, principalmente
Frankfurt, na Alemanha, e Londres, no Reino Unido, com um numero de registros maiores
de projetos com propostas de edifícios nessa linha de menor impacto ambiental. Dentre os
casos, encontram-se exemplos em construção e uma série de outros ainda em fase de
discussão e projeto. Essa maior participação europeia explica-se, certamente, por
características da mentalidade econômica e pelos esforços por uma formação de uma
consciência ambiental por parte da sociedade bem mais consolidada que em outras partes
do mundo.
Avaliar como esses artifícios e conceito influenciam outras etapas e aspectos do processo
de projeto como a aprovação, o marketing e o retorno financeiro por parte do sucesso
econômico de tais empreendimentos ao longo de sua vida útil não faz parte desta pesquisa.
Como estudo de caso, a obra selecionada foi a Masdar City, que vem sendo realizada nos
Emirados Árabes Unidos, projetada pelo escritório de Norman Foster (Foster +Partners). A
obra foi escolhida devido a sua escala, trata-se de uma intervenção urbana, a construção de
uma cidade sobre um deserto, próximo ao Golfo Pérsico. Este empreendimento segue o
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15. Universidade Presbiteriana Mackenzie
mesmo padrão sugerido nesta pesquisa, o aproveitamento do contexto urbano como objeto
para intervenções de caráter sustentável. Outra motivação para tal escolha foram as
questões climáticas, na intenção de investigar como estão sendo sanadas as questões de
conforto ambiental de uma cidade instalada em clima quente, como o clima tropical
brasileiro.
Aspirando ser um dos centros mais sustentáveis do mundo, a Masdar City desponta como
modelo de cidade para o futuro. Muito diferente de como ilustrado em obras
cinematográficas, este futuro nos sugere meios urbanos que presem por áreas verdes e
transporte público, edificações que primem pela ventilação e iluminação natural afim de
obter redução do consumo energético.
O projeto começou a ser realizado em 2006 e está previsto um investimento na ordem de
U$ 22 milhões. É estimada a entrega da primeira fase do projeto para o ano de 2015 e
espera-se que esteja completo entre 2020 e 2025. Projetada para ser implantada numa área
de aproximadamente 6 milhões de metros quadrado e abrigar de 45.000 a 50.000 habitantes
e sede de 1.500 empresas árabes da área de energia, educacional e desenvolvimento
tecnológico. A Masdar City ainda vai contar com uma universidade assistida pelo MIT
(Massachusetts Institute of Tecnology).
Os automóveis estão banidos
desta cidade, os meios de
transporte serão públicos e
todos com emissão de
carbono zero. Apesar de ser
uma proposta audaciosa, os
responsáveis afirmam que a
Masdar City será equipada
com umas linhas de metro e
trens de alta velocidade. A
ausência dos automóveis em
conjunto com um sistema Figura 4 - Masdar City, Emirados Árabes Unidos
desenvolvido com aparatos
mecânicos que delimitaram a cidade, contribuiu para que o centro não seja afetado pelo
calor do deserto.
A Masdar City vai contar com uma variedade de fontes de obtenção de energia renovável e
limpa. Junto com a primeira fase, será entregue um sistema de obtenção de energia através
de painéis solares, estima-se que esse sistema seja responsável pela produção de 40 a 60
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MW, construído pela empresa alemã Conergy, este sistema fornecerá energia elétrica para
a construção das demais fases do projeto. Com as demais fases serão entregues também
um sistema complementar com a flexibilidade de modulação para que seja instalado outros
painéis solares de acordo com a necessidade de expansão da cidade. Somando ainda com
os painéis solares a serem instalados nas edificações que ali serão erguidas, os
responsáveis esperam totalizar a produção de energia elétrica por painéis solares em 130
megawatts.
A energia eólica será também usada como matriz energética de fomento para a Masdar
City. Estima-se uma produção de 30 MW com a instalação de fazendas eólicas ao entorno
da cidade, fazendo proveito do bom potencial que o deserto apresenta. Todas as
edificações da cidade contarão também com seu próprio sistema de energia eólica de porte
doméstico, a intenção dos responsáveis pelo projeto é gerar mais 20 MW com esses
sistemas particulares. Além disso, a exemplo dos municípios alemães já citados
anteriormente, os projetistas demarcaram pontos de forte correntes de ar gerados pela
disposição do meio urbano, os cânions urbanos.
O sistema sanitário de rede pública da obra segue o contexto de baixo impacto ambiental.
Contará com um sistema de dessalinização fomentado por energia provida da energia eólica
e solar, o consumo de água será 60% menor que em cidades do porte da Masdar em todo o
mundo, devido ao seu sofisticado sistema de reuso. Aproximadamente 80% da água será
reciclada e a água que seria desperdiçada será reutilizada enquanto for possível em
sistemas de irrigação e demais propostas.
A Masdar City ainda almeja ter um índice zero de desperdício. Os resíduos biológicos serão
encaminhados para empresas de fertilização, já os resíduos industriais como plástico e
metal serão reciclados para serem usados em futuras propostas.
Resultados e Discussão
Com esta pesquisa foi possível verificar e constatar a importância de uma consciência
ambiental bem lucidada e a demanda do mercado por propostas de baixo impacto
ambiental. Como o enforque maior deste trabalho foi em energia eólica, foi possível
caracterizar este método como potencialmente viável dentro da matriz energética mundial.
Foi ainda possível constatar o potencial eólico brasileiro e paulista, que apresentam índices
favoráveis ao uso desta fonte. Vale ressaltar os esforços do governo do estado de São
Paulo que vem contribuindo com o desenvolvimento dessa tecnologia em incentivos fiscais.
Apesar de poucas informações até o presente momento, nota-se o interesse do órgão
público na obtenção de informações precisas sobre o assunto, estimando o lançamento do
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17. Universidade Presbiteriana Mackenzie
Atlas Eólico Paulista nos seguintes meses após a entrega desta pesquisa. Certamente a
energia eólica será foco da geração de energia elétrica que está cada vez mais voltado para
fontes limpas e renováveis.
Conclusão
Por meio desta pesquisa, principalmente a partir do estudo de caso, a Masdar City,
localizada a 2 quilômetros de distancia da capital dos Emirados Árabes Unidos, Abu Dhabi,
pude verificar a viabilidade da incorporação de turbinas eólicas tanto na arquitetura como
em projetos urbanos. Constatei também que a região de São Paulo apresenta índices
favoráveis para esse tipo de intervenção. É importante salientar que a pesquisa sobre os
mecanismos de obtenção de energia elétrica por turbinas eólicas esclareceu de forma
positiva a eficiência e a versatilidade deste tipo de aparato.
Referências
GOLDEMBERG, José – “A iniciativa Brasileira de Energia” - Publicação Secretaria do
Meio Ambiente do Estado de São Paulo, julho 2002, 09 páginas.
GONÇALVES, J. – A sustentabilidade do edificio alto. Tese de doutorado. Faculdade de
Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, 2003.
ROGERS, Richard - “Cities for a small planet”; editado por Philip Gumuchdjian, Estados
Unidos da América, Westview Press, 1998, 180p.
UMAKOSHI, E. M. – “Uma visão c´ritica do edificio alto sob a ótica da sustentabilidade”
Dissertação de mestrado. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São
Paulo, 2008.
YEANG, Ken – “The Green Skyscraper – The Basis for Designing Sustainable intensive
Building”, Prestel, New York, 1999, 394 p.
Contato: felipecolturato@gmail.com e rkronka@gmail.com
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