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Em parceria com a Professora Helena Abascal, publicamos os relatórios das pesquisas realizados por alunos da fau-Mackenzie, bolsistas PIBIC e PIVIC. O Projeto ARQUITETURA TAMBÉM É CIÊNCIA difunde ...

Em parceria com a Professora Helena Abascal, publicamos os relatórios das pesquisas realizados por alunos da fau-Mackenzie, bolsistas PIBIC e PIVIC. O Projeto ARQUITETURA TAMBÉM É CIÊNCIA difunde trabalhos e os modos de produção científica no Mackenzie, visando fortalecer a cultura da pesquisa acadêmica. Assim é justo parabenizar os professores e colegas envolvidos e permitir que mais alunos vejam o que já se produziu e as muitas portas que ainda estão adiante no mundo da ciência, para os alunos da Arquitetura - mostrando que ARQUITETURA TAMBÉM É CIÊNCIA.

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    • Universidade Presbiteriana MackenzieSUSTENTABILIDADE E ENERGIAS LIMPAS: O USO DA ENERGIA EÓLICA NAARQUITETURA - POTENCIALIDADES PARA A CIDADE DE SÃO PAULOFelipe Colturato Coimbra (IC) e Roberta Consentino Kronka Mülfarth (Orientadora)Apoio: PIBIC MackenzieResumoO trabalho aborda a temática contemporânea dos esforços para se estabelecer um equilíbrio entre ocontexto urbano e o meio ambiente, afim de investigar suas principais divergências, obstáculosefetivos e recursos passíveis de aplicação. Neste sentido a pesquisa procura focar especificamenteem dois pontos, o primeiro é caracterizar a cidade de São Paulo como principal cenário doslevantamentos de dados e propor soluções a esta, o segundo é adotar a modalidade de obtenção deenergia elétrica através de vias eólicas como principal recurso de atividade sustentável. Compreendero funcionamento de turbinas eólicas nas suas mais diversas aplicações, também faz parte desteartigo, focando um assunto mais aprofundado no que diz respeito à aplicação deste sistema naarquitetura. Através dos levantamentos obtidos com esta pesquisa, a principal intenção destepesquisador é obter um repertório que permita fazer uma análise de cada caso, afim de identificarcom perícia quais soluções apresentam viabilidade de aplicação e sejam potencialmente eficientespara cada situação particular, evitando usar o contexto de sustentabilidade apenas como artifício depublicidade ou especulação imobiliária, prática essa que atualmente é muito solicitada porincorporadores e realizadores, e que por muitas vezes apresentam baixos índices de eficácia eapenas servem para a promoção do empreendimento.Palavras-chave: São Paulo, eólica, sustentabilidadeAbstractThis paper broaches the contemporary thematic of the efforts to set up a balance between the urbancontext and the environment. In order to investigate their mains divergences; effective obstacles andsusceptible 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 tosuggest solutions to this city. The second one, is to adopt the modality of the electric energyacquisition by the aeolic ducts as a main resource of sustainable activity. To understand how theaeolic turbines work and their diverse use, is also an important part of this paper, focusing a deepersubject with regard to the use of this system in architecture. By the data gathering got with thisresearch, the main intention to this researcher is to get a repertory that allows to analyse each case, inorder to identify with a great expertise which solutions present feasibility of application and which onesare potentially effective for each situation in particular, avoiding to use the sustainability context just asan advertising trick or a real estate speculation, kind of practice that is very requested nowadays bymerging companies and money maker institutions. And many times present low rates odeffectivinessand are just good for promotion of the enterprise business.Key-words: São Paulo, wind, sustainability 1
    • VII Jornada de Iniciação Científica - 2011IntroduçãoO 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 sociedadesurbanas. Este processo obteve um crescimento demasiadamente acelerado como mostramalguns dados do World Bank Group, em 1900 a população urbana mundial se fixava em umvalor de apenas 10% porém um segundo levantamento realizado em 2000 já mostra queeste número subiu para 50%, as previsões ainda indicam que a população mundial de 2050será de aproximadamente 10 bilhões de habitantes, 75% destes vivendo no meio urbano.Diante destes números fica fácil compreender alguns problemas estruturais e sociais queidentificamos nas cidades de todo o mundo. O acelerado crescimento populacional urbanoexigiu um consumo descontrolado de recursos naturais, em alguns casos promovendo oesgotamento e poluição. O consumo energético mundial atualmente é 50% maior que em1980 e de acordo com a International Energy Agency a tendência é que essa porcentagemainda seja ampliada nos próximos anos, a grande questão é que cerca de 90% de toda essaenergia elétrica será produzida através de combustíveis fósseis.A durabilidade das reservas de petróleo no mundo é incerta, pesquisas indicam seuesgotamento num prazo entre 50 e 650 anos, com base nos aspectos atuais, variandodevido 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 defontes renováveis e nucleares.O ponto crucial não é a verificação da durabilidade destas reservas e sim o impacto de seuuso no planeta e os problemas que seu esgotamento são capazes de gerar. Surge assim onovo desafio do milênio, a construção de um modelo de sociedade urbana sustentável queseja viável.Frente a questões como o não acompanhamento da demanda de produção de energia, apreservação do meio ambiente e o aquecimento global, esta pesquisa procura trabalhar coma nova ordem energética, tendo como objetivo um estudo aprofundado do potencial eólicobrasileiro. Especificamente, a cidade de São Paulo, a viabilidade e eficiência daincorporação de aparatos mecânicos para a obtenção de energia eólica a projetosarquitetônicos, tendo como estudo de caso algumas obras de diferentes portes.O vento – atmosfera em movimento – é originário da freqüente associação entre a energiasolar e a rotação do planeta Terra. Em geral, os planetas envoltos por gases do nossosistema solar demonstram diferentes formas de circulação atmosférica e apresentam ventosem sua superfície. Trata-se de um mecanismo natural e permanente tendo sua duração 2
    • Universidade Presbiteriana Mackenziemensurada na escala de bilhões de anos, sendo assim o vento é caracterizado como fonterenovável de energia.Os primeiros indícios de uso da força mecânica dos ventos pelo homem tem data bastanteimprecisa, mas certamente ocorreram a milhares de ano no Oriente. Era provavelmente ouso da força aerodinâmica de arrasto sobre placas ou velas de máquinas afim de produzirtrabalho. Estima-se que na Idade média o homem passou a usar em maior escala a forçaaerodinâmica de sustentação o que viabilizou as grandes navegações e a maior eficiênciadas máquinas eólicas. No século XIV é certo que na Holanda essas máquinas eólicas jádemonstravam uma acelerada evolução técnica e de capacidade em potencia e amplaaplicação, eram os moinhos tão característicos deste país, usados para diversas atividadescomo moagem de grãos, serrarias e bombeamento d’água. Este sistema foi disseminado emtoda a Europa durante o século XIX até o surgimento das máquinas a vapor, lentamente osmoinhos foram caindo em desuso sendo revertida para máquinas a combustão. Contudo noséculo XX com a recente consciência ecológica que vem crescendo na sociedade,refloresceram e intensificaram estudos para que desenvolva um sistema capaz de gerarenergia elétrica usando a força mecânica dos ventos. O primeiro moinho de vento usadoexclusivamente 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 dovento que passa por suas pás e ativam a produção de energia elétrica no rotor. É bemverdade que a absorção da energia cinética reduz a velocidade do vento, porém oescoamento recupera gradualmente sua velocidade original ao misturar-se com a massa dear predominante o que viabiliza que turbinas adicionais sejam instaladas minimizando aperda de desempenho causada pela interferência da turbina anterior. A distância de umaturbina a outra, na prática, varia de acordo com a velocidade do vento, as condições deoperação da turbina, a geografia do terreno e a temperatura atmosférica da área. Umadistancia considerada segura entre turbinas, de modo geral, é da ordem de 10 vezes odiâmetro, se instalada a jusante e 5, se instalada paralelamente em relação a direção dacorrente 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; 3
    • 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 m²Ao 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 geradapela turbina.A turbina de eixo horizontal é a mais disseminada no mercado e é a mais comumenteencontrada. Nesta o rotor da turbina é movimentado pelas forças aerodinâmicas de arrastoe de sustentação exercidos sobre sua pá, as turbinas sob esforços de sustentação tem umpotencial superior de geração de energia em relação as que estão sob efeito de forças dearrasto. (ENERGIA EÓLICA, 2006)Corte longitudinal esquemático de uma turbina eólica de eixo horizontal: 4
    • Universidade Presbiteriana Mackenzie 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 oprincipal exemplo de turbina de eixo vertical, a sua grande vantagem é o fato de o geradorsituar-se na base da turbina, desconsiderando a necessidade de instalação da turbina deacordo com a orientação do vento local. (CEEETA, 2007)As turbinas conhecidas como MagLev, tidascomo a solução tecnológica que faltava paraa viabilização econômica da energia eólica.Este tipo de turbina caracteriza-se por utilizara levitação magnética para oferecer umdesempenho muito superior em relação àsturbinas tradicionais. As pás verticais destaturbina ficam suspensas no ar, acima dabade do equipamento. Ao invés desustentarem e de girarem sobre rolamentos,as mesmas ficam suspensas sem contato Figura 2 - Turbina MagLevcom outras partes mecânicas da turbina que, giram sem atrito, o que aumenta 5
    • VII Jornada de Iniciação Científica - 2011exponencialmente o seu rendimento. Podem iniciar seu funcionamento com ventos a partirde uma velocidade de 1,5 m/s (INOVAÇÃO TECNOLÓGICA, 2007)A dimensão de uma turbina eólica depende sobretudo da potencia desejada. Atualmente a maiorpotencia que é possível obter ronda os 2 MW,superando-se em 6 MW se instalada em “off-shore” (alto mar). Na predominante maioria, asturbinas produzem energia para a rede nacionalde eletricidade, porém é possível encontrarturbinas conhecidas como “domésticas” queproduzem energia para uma rede particular, ondeé possível fazer seu armazenamento por meio debaterias. Figura 3 - Usina eólica "off-shore"Segundo a Associação Brasileira de EnergiaEólica (ABEE) em 2006 foram investidos em todo o mundo cerca de U$ 70 bilhões emenergias renováveis, desse montante, 35% corresponde a energia eólica. O Brasil éprodutor de 70% de toda a energia eólica nas Américas do Sul e Central, o que equivaleapenas a 0,4% do total mundial (THE EUROPEAN WIND ENERGY ASSOCIATION –EWEA)O Brasil tem sua distribuição geral de ventos controlada pelos aspectos de circulaçãoplanetária da atmosfera próxima, dentre esses aspectos, sobressaem os sistemas de altapressão Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul e do Atlântico Norte e a faixa de baixaspressões da Depressão Equatorial.De acordo com levantamentos do Centro de Referência para Energia Solar e Eólica Sérgiode Salvo Brito (CRESESB) o potencial eólico brasileiro é estimado em 143,5 GW, tendo aregião nordeste como principal produtora respondendo por 50% do total, valor este éequivalente ao funcionamento de 10 usinas de Itaipu. Atualmente a capacidade instalada deenergia eólica no país é de 107 GW segundo a ANEEL (Agencia Nacional de EnergiaElétrica). Resumindo, se todo o potencial eólico brasileiro pudesse ser aproveitadoefetivamente, 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 geraçãode energia elétrica produzida pelas usinas hidroelétricas, é inquestionável o potencialbrasileiro para tal atividade, assim como o potencial eólico. A energia das hidroelétricastambém é considerada de ordem limpa, porém o que é mais discutido perante essa questãoé o enorme impacto ambiental que a instalação de uma usina dessa causa, por se tratar de 6
    • Universidade Presbiteriana Mackenzieuma obra de grande magnitude e exigir a contenção de rios de grande vazão, o que implicaem obter áreas alagadas, dessa forma, prejudicando o meio ambiente. O que deve serapontado aqui é o fato da possibilidade de usar a energia eólica como opção nocomplemento energético, afim de suprir a demanda do país sem ter a necessidade deimportação de energia elétrica ou de solicitação de novas usina que trabalhem com acombustão de minerais. Existe um estudo que compara à vazão do Rio São Francisco aincidência dos ventos no litoral nordestino ao longo de 12 meses, nos meses em que avazão do rio é máxima a incidência dos ventos é mínima enquanto nos demais meses essesvalores se inverte, demonstrando a versatilidade dos recursos naturais do Brasil, onde umafonte 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 costados estados da região Nordeste, contam com índices de velocidade de vento superiores as7 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 oconsumo nacional de energia elétrica é de cerca de 424 TWh/ano, apontado em um estudopublicado pela Revista Brasileira de Ensino de Física, de autoria de pesquisadores doCentro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional dePesquisas Espaciais (INPE). É claro que esta cifra pode estar subestimada, pois como jádito, o potencial eólico de uma região varia muito de acordo com a rugosidade do terreno eoutros fatores atmosféricos, porém o percentual produzido no Brasil hoje de energia eólicanão chega a 1%, a capacidade instalada no país é muito pequena se comparada à doslideres em geração deste tipo de energia. Praticamente toda a energia renovável no Brasil éproveniente da geração de hidroeletricidade. Ou seja, o Brasil desperdiça energia eólica, eeste fato é de conhecimento de órgãos oficiais do governo como a ANEEL (AgenciaNacional 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 objetivofornecer informações afim de capacitar tomadores de decisão na identificação de áreasadequadas para a instalação de parque eólicos.Segundo Fernando Ramos Martins, pesquisador do CPTEC (Centro de Previsão do Tempoe Estudos Climáticos) os locais mais propícios no nosso país para a exploração da energiaeólica estão no Nordeste, principalmente na costa do Ceará e do Rio Grande do Norte, e naregião Sul. Enquanto o Brasil explora menos de 1% de sua energia eólica, países comoAlemanha, Espanha e Noruega, utilizam por volta de 10%, considerando que todos estesapresentam um potencial eólico menor que o brasileiro. 7
    • VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Desde 1990 o setor de energia eólica tem apresentado crescimento acelerado em todo omundo, a capacidade instalada total mundial de aerogeradores voltados para a produção deenergia elétrica atingiu cerca de 74,2 mil megawatts (MW) no fim de 2006, um crescimentode mais de 20% em relação ao ano anterior. Lembrando que a conversão de energiacinética 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 contacom 75 aerogeradores de 2 MW cada, instalado em três parques eólicos com capacidade deprodução de 417 gigawatts-hora (GWh) por ano.Políticas nacionais de incentivo estão começando a produzir os primeiros resultados, aexemplo do Proinfa (Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica), queespera um crescimento da exploração desse recurso nos próximos anos no Brasil. Esteprograma coordenado pelo Ministério de Minas e Energias do Governo Federal, criado em2002 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 naarquitetura é extremamente recente, datando dos anos 2000, considerando o método deprojeto arquitetônico que é idealizado e concebido desde o início com a inclusão desteaparato, realizando assim o desenho do edifício em função ou paralelamente as dimensõesdesta turbina. O emprego desta fonte renovável de energia após a finalização do projeto ouaté mesmo a conclusão da obra existe a aproximadamente uma década, artifício esse usadona intenção de obter economia do meio doméstico. Nesse sentido a sociedade encontrou naenergia eólica uma significativa solução.Já é de alcance do publico instruções para a construção de um aerogerador de portedomestico que pode ser incorporado a uma residência de tal forma que vem a contribuirpara a redução de gastos com o consumo elétrico obtido da rede pública. Já estão tambémdisponíveis no mercado algumas turbinas de fabricação industrial muito eficiente com custosrazoáveis em relação à economia que este aparato pode gerar.Para exemplificar, podemos encontrar modelos de empreendimentos que já fazem usodessa tecnologia numa realidade muito próxima da brasileira. Assinado pelo escritórioargentino, Mariani-Perez Maraviglia, a torre Cefira implantada em Mar del Plata, balneáriopróximo a capital da Argentina, Buenos Aires, dispõe de uma turbina eólica instalada na suacobertura, calcula-se que sua média de produção atinge os 4,5 kW, cifra suficiente parasuprir a demanda energética dos espaços comuns da edificação. Esta obra foi concluída noano de 2008. (LA NACION) 8
    • Universidade Presbiteriana MackenzieO grupo norte-americano Lord, Aeck&Sargentand Gould Evans Associates foi responsávelpela requalificação de um edifício já existente no estado do Arizona que sediaria o Institutode Sustentabilidade Global da Universidade do Arizona (Arizona StateUniversity’s GlobalInstituteofSustainability), onde aproveitando o tipo de atividade que ali seria realizada ogrupo segui o contexto ao equipar o prédio com seis turbinas eólicas na cobertura,desenvolvidas pela empresa AeroEnvironment. Em conjunto as turbina, um sistema depainéis solares serão capazes de representar uma econômica com o consumo energéticona ordem de 18,7% (JETSONGREEN.COM)No Brasil, Florianópolis abriga o primeiro empreendimento que faz uso deste tipo detecnologia, 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 incorporaráturbinas eólicas as suas edificações para auxiliar o sistema de aquecimento de água a serconsumida pelos moradores dos apartamentos.A previsão dos responsáveis é de instalar uma turbina na cobertura de cada uma das duastorres que estão projetadas. As turbinas utilizadas neste empreendimento apresenta umdesenho diferenciado, elas tomam partido do eixo vertical, reduzindo assim a área deatuação das pás, o que reduz o impacto com aves. Prevê-se ainda que em períodos comexcesso 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 SkyScraper, projetados pelo arquiteto David Fisher para Moscou e Dubai. Estes projetos serãocompostos por um total de oitenta pavimentos cada, contando com setenta e nove turbinaseólicas horizontais, posicionadas uma a uma abaixo de cada um dos pavimentos. No projetoainda, cada pavimento apresenta um sistema que permite ao proprietário rotacional suaresidência 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 anosejam gerados 1.200.000 kWh. (DYNAMIC ARCHITECTURE)No Oriente Médio, o principado do Bahrain apresenta a obra mais icônica do contexto dearquitetura e sustentabilidade, é o Bahrain World Trade Center, projetado pela World TradeCenter Association, conta com dois edifícios com 50 pavimentos cada, a conexão entre osdois blocos se da através de três pontes de 30 metros cada uma. Essas pontes dispõemcada uma, de uma turbina eólica, com um diâmetro de 29 metros para a geração de energiaelétrica. Estima-se que o projeto poupe de 11% a 15% de toda a demanda energética doempreendimento. As obras deste empreendimento foram concluídas em 2008. (WORLDARCHITECTURE NEWS) 9
    • VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Na Europa, a Strata Tower, implantada na capital do Reino Unido, Londres, dispõe de 43pavimentos que são coroados com 3 turbinas eólicas projetadas para contribuir com 8% dototal de energia elétrica consumida pelo edifício. Trabalhando com quinze pás que fornecemenergia mecânica a um rotor de 9 metros de diâmetro cada. A estimativa é de que oconjunto de turbinas seja responsável pela produção de cerca de 50 MWh, de eletricidadeanualmente, essa quantia é suficientemente necessária para abastecer 33 flats doempreendimento, porém esses números podem ser subestimados e terão seus valoresprecisamente aferidos após a analise dos ventos dentro de um período de 24 meses apósseu lançamento, que se deu em 2010. Em função da altura do prédio, a fonte renovável deenergia foi levada em consideração, pois com essas dimensões a obra apresentavapotencial para a instalação dessa tecnologia. (BDONLINE)Na Ásia, a cidade chinesa de Guangzhou, conhecida também como Cantão, abriga a PearlRiver Tower, que foi concluído em meados de 2010 e projetado pelo renomado escritórioestadunidense SOM. Implantado em uma área de 10.635 metros quadrados e totalizando214.100 metros quadrados de área construída, distribuídos em aproximadamente 310metros de altura e 71 pavimentos. O projeto foi galardoado em 2008 com o “Green, Carb-Lowering& Environmental Category: Gold Award”. Segundo os arquitetos responsáveis peloprojeto, o complexo incorporou as mais recentes tecnologias voltadas para asustentabilidade almejando realizar o empreendimento mais energeticamente eficiente emtodo 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 daedificação. As quatro entradas de vento foram projetadas em forma de funil, forma essa quepermiti que o vento assumisse uma velocidade de 1,5 a 2,5 vezes superiores ao atingir asturbinas eólicas, variando de acordo com a incidência do vento.Alguns equipamentos urbanos fazer o uso dessa tecnologia de uma formabastanteoportuna, o exemplo vem do Aeroporto Internacional de Logan, em Boston,Massachusetts, EUA. Foram instaladas 20 turbinas eólicas da AeroVironment, estima-seque o sistema é capaz de gerar uma economia de 100 MWh anuais no total do consumocomum, o que equivale ao consumo de 17 residências de porte médio. As turbinasapresentam ainda um apelo estético por meio de um desenho pensado para se integrar àsedificações causando um menor impacto visual. (BOSTON, 2008; AEROVIRONMENT,2009)Um concurso de design promovido para estudantes recebeu uma série de conceitos para acaptura da força do vento existente sobre as rodovias. A proposta que esta ilustrada ao ladofoi desenvolvida com o intuito de capturar a energia perdida pelos automóveis, convertidas 10
    • Universidade Presbiteriana Mackenzieem força mecânica dos ventos. As ideias ainda não tiveram sua eficácia e viabilidadetestadas. (INHABITAT, 2008).Trabalhando numa escala ainda maior, a Companhia de Energias Futuras de AbuDhabi(Abu Dhabi Future Energy Company), subsidiária da Companhia de Desenvolvimento deMubadala (MubadalaDevelopmentCompany), contratou o escritório do britânico NormanFoster (Foster + Partners) para desenvolver o projeto de um empreendimento que para serrealizado está exigindo um investimento de U$ 22 bilhões, trata-se da audaciosa MasdarCity. Uma cidade planejada sob uma área de 6 quilômetros quadrados à 17 km da capitaldos Emirados Árabes Unidos. O empreendimento é inovador, visto que se trata da primeiramassa urbana autossuficiente energeticamente, tendo toda sua energia elétrica produzidapor meio de fontes renováveis, seja solar ou eólica. Além de seu auto suprir, o sistema degeração excede a demanda, viabilizando que a Masdar City exporte a energia elétrica paraa rede nacional de força. O projeto ainda conta com sofisticados meios de transportespúblicos elétrico, incluído trens de alta velocidade e metro. Qualquer habitante terá acesso arede 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 oCO2 que produz.Apesar de ser uma crescente tendência e ser possível encontrar uma série de edifíciosprojetados 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 contidointernamente que utiliza campos magnéticos na conversão de energia mecânica paraenergia elétrica a aproximadamente 700V. A energia é transferida para uma subestaçãolocal com o objetivo de converte - la a altas voltagens, ficando assim compatíveis com arede de distribuição pública. A energia é transmitida pelas linhas de transmissão aaproximadamente 110kV (110000 V) até a subestações locais de outros bairros, estados ouaté países, para transformá-la novamente em baixa voltagem para consumo domestico.Nos Estados Unidos, mais precisamente no estado do Texas, encontra-se uma das maioresusina onshore (em terra firme) do planeta. Trata-se de um complexo capaz de produzir7.881,5 MW de energia elétrica, o que equivale ao consumo de 230.000 residências deporte médio. Uma obra que custou U$ 1 bilhão e envolveu negociações com mais de 300proprietários de terra.Já no Brasil, uma série de parques eólicos vem sendo instalados e outros planejados. Em2009 e 2010 foram realizados leilões eólicos no país, por meio do qual foram contratados 11
    • VII Jornada de Iniciação Científica - 2011mais de 1.800 MW para as regiões Sul e Nordeste, um investimento previsto para a ordemde R$ 9,4 bilhões. Esta média viabilizou que o governo fosse capaz de reduzir os custosmédios da energia elétrica gerada pelo vento (R$ 148,39 por MWh), tornando-a competitivaem relação a termoelétricas e a gás. O valor médio do MWh oriundo das hidroelétricas noBrasil é de R$120,00. Após o evento o aproveitamento do potencial eólico brasileiro ficouem torno de 2%.Segundo a Associação Européioa de Energia Eólica (THE EUROPEAN ENERGYASSOCIATION – EWEA) a energia eólica não produz dejetos radioativos nem gera qualquertipo de poluição para a água, não esgota recursos naturais, nem causa impactos ambientaispor meio da extração deles. As turbinas são limpas, não produzem gás carbônico em funçãoda não utilização de combustíveis fósseis e têm baixo custo de manutenção.“Não existe forma de conversão energética que consuma menos paisagem do que a energiaeólica.” (SCHEER, 1995)MétodoVale lembrar que infelizmente o estado de São Paulo não apresenta um mapa do potencialeólico, está prevista a entrega deste documento para os próximos meses. Apesar de nãopossuir uma base de dados concreta, sabe-se que São Paulo possui um potencial estimadoque é importantíssimo para uma futura proposta de diversificação da matriz energética. Essaconclusão foi tomada após a realização de uma pesquisa pela Faculdade de EngenhariaMecânica da Universidade Estadual de Campinas (FEM-UNICAMP). Os pesquisadorescoletaram dados fornecidos por 28 estações meteorológicas sobre frequência, intensidade edireção dos ventos. Além deste levantamento, foi analisada a rugosidade do solo e relevo doEstado. Segundo os pesquisadores as informações disponíveis não são muito confiáveis porestarem subestimadas, porém é possível constatar que a geração de eletricidade a partir daenergia eólica pode vir a ser uma alternativa técnica e economicamente viável para auxiliarno atendimento da demanda regional.Os dados foram coletados por estações meteorológicas, que não dispões dos equipamentosideais para fazer a medição das características dos ventos especificamente para o usocomo fonte energética. Os equipamentos dessas estações fazem medições em uma alturade até 10 metros, enquanto para a avaliação do potencial eólico para produção de energiaelétrica exigem que as medições sejam realizadas a partir de 25 chegando a 50 metros dealtura. Os dados obtidos foram extrapolados e estendidos para a cobertura de todo oestado. Depois de concluído o levantamento, as 28 estações foram estratificadas segundoseu potencial eólico em pequeno, médio e grande porte. Os resultados divulgados 12
    • Universidade Presbiteriana Mackenzieenquadram 22 estações apresentando pequeno porte, 5 estações apresentam porte médio eapenas umas apresenta grande porte, trata-se da estação da Ilha da Moela, uma concessãoda Marinha localizada a dois quilômetros da cidade de Santos.Outro levantamento que colaborou com esta pesquisa no que se refere à estimativa dopotencial eólico da cidade de São Paulo foi o Atlas do Potencial Eólico Nacional, ampliadopara Atlas Eólico da Região Sudeste. Com este documento foi possivel identificar que aregião onde se localiza a cidade de São Paulo apresenta um índide favoravel a produção deenergia eólica. Uma massa que se estende de Campinas até Sumaré e Guarulhos, dessaforma englobando a capital paulista. Os indices estão subestimados devido estelevantamento ter sido realizado em uma escala muito grande. Porém é possivel identificarvelocidades médias na ordem de 6,0 a 7,5 m/s, valores suficientes para uma produçãosignificativa de energia elétrica.Vale lembrar também que a cidade de São Paulo é uma metrópole demasiadamenteedificada e apresenta pontos que são caracterizados como cânions urbanos, os corredoresde vento, áreas que devido sua conformidade atribui aos vento uma velocidade maisacelerada. Já existem exemplos na Alemanha de aproveitamento dessas áreas na produçãode energia éolica. 13
    • VII Jornada de Iniciação Científica - 2011O panorama mundial atual caracteriza os centros urbanos europeus, principalmenteFrankfurt, na Alemanha, e Londres, no Reino Unido, com um numero de registros maioresde projetos com propostas de edifícios nessa linha de menor impacto ambiental. Dentre oscasos, encontram-se exemplos em construção e uma série de outros ainda em fase dediscussão e projeto. Essa maior participação europeia explica-se, certamente, porcaracterísticas da mentalidade econômica e pelos esforços por uma formação de umaconsciência ambiental por parte da sociedade bem mais consolidada que em outras partesdo mundo.Avaliar como esses artifícios e conceito influenciam outras etapas e aspectos do processode projeto como a aprovação, o marketing e o retorno financeiro por parte do sucessoeconômico 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 nosEmirados Árabes Unidos, projetada pelo escritório de Norman Foster (Foster +Partners). Aobra foi escolhida devido a sua escala, trata-se de uma intervenção urbana, a construção deuma cidade sobre um deserto, próximo ao Golfo Pérsico. Este empreendimento segue o 14
    • Universidade Presbiteriana Mackenziemesmo padrão sugerido nesta pesquisa, o aproveitamento do contexto urbano como objetopara intervenções de caráter sustentável. Outra motivação para tal escolha foram asquestões climáticas, na intenção de investigar como estão sendo sanadas as questões deconforto ambiental de uma cidade instalada em clima quente, como o clima tropicalbrasileiro.Aspirando ser um dos centros mais sustentáveis do mundo, a Masdar City desponta comomodelo de cidade para o futuro. Muito diferente de como ilustrado em obrascinematográficas, este futuro nos sugere meios urbanos que presem por áreas verdes etransporte público, edificações que primem pela ventilação e iluminação natural afim deobter redução do consumo energético.O projeto começou a ser realizado em 2006 e está previsto um investimento na ordem deU$ 22 milhões. É estimada a entrega da primeira fase do projeto para o ano de 2015 eespera-se que esteja completo entre 2020 e 2025. Projetada para ser implantada numa áreade aproximadamente 6 milhões de metros quadrado e abrigar de 45.000 a 50.000 habitantese sede de 1.500 empresas árabes da área de energia, educacional e desenvolvimentotecnológico. A Masdar City ainda vai contar com uma universidade assistida pelo MIT(Massachusetts Institute of Tecnology).Os automóveis estão banidosdesta cidade, os meios detransporte serão públicos etodos com emissão decarbono zero. Apesar de seruma proposta audaciosa, osresponsáveis afirmam que aMasdar City será equipadacom umas linhas de metro etrens de alta velocidade. Aausência dos automóveis emconjunto com um sistema Figura 4 - Masdar City, Emirados Árabes Unidosdesenvolvido com aparatosmecânicos que delimitaram a cidade, contribuiu para que o centro não seja afetado pelocalor do deserto.A Masdar City vai contar com uma variedade de fontes de obtenção de energia renovável elimpa. Junto com a primeira fase, será entregue um sistema de obtenção de energia atravésde painéis solares, estima-se que esse sistema seja responsável pela produção de 40 a 60 15
    • VII Jornada de Iniciação Científica - 2011MW, construído pela empresa alemã Conergy, este sistema fornecerá energia elétrica paraa construção das demais fases do projeto. Com as demais fases serão entregues tambémum sistema complementar com a flexibilidade de modulação para que seja instalado outrospainéis solares de acordo com a necessidade de expansão da cidade. Somando ainda comos painéis solares a serem instalados nas edificações que ali serão erguidas, osresponsáveis esperam totalizar a produção de energia elétrica por painéis solares em 130megawatts.A energia eólica será também usada como matriz energética de fomento para a MasdarCity. Estima-se uma produção de 30 MW com a instalação de fazendas eólicas ao entornoda cidade, fazendo proveito do bom potencial que o deserto apresenta. Todas asedificações da cidade contarão também com seu próprio sistema de energia eólica de portedoméstico, a intenção dos responsáveis pelo projeto é gerar mais 20 MW com essessistemas particulares. Além disso, a exemplo dos municípios alemães já citadosanteriormente, os projetistas demarcaram pontos de forte correntes de ar gerados peladisposição 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 eólicae solar, o consumo de água será 60% menor que em cidades do porte da Masdar em todo omundo, devido ao seu sofisticado sistema de reuso. Aproximadamente 80% da água seráreciclada e a água que seria desperdiçada será reutilizada enquanto for possível emsistemas de irrigação e demais propostas.A Masdar City ainda almeja ter um índice zero de desperdício. Os resíduos biológicos serãoencaminhados para empresas de fertilização, já os resíduos industriais como plástico emetal serão reciclados para serem usados em futuras propostas.Resultados e DiscussãoCom esta pesquisa foi possível verificar e constatar a importância de uma consciênciaambiental bem lucidada e a demanda do mercado por propostas de baixo impactoambiental. Como o enforque maior deste trabalho foi em energia eólica, foi possívelcaracterizar este método como potencialmente viável dentro da matriz energética mundial.Foi ainda possível constatar o potencial eólico brasileiro e paulista, que apresentam índicesfavoráveis ao uso desta fonte. Vale ressaltar os esforços do governo do estado de SãoPaulo que vem contribuindo com o desenvolvimento dessa tecnologia em incentivos fiscais.Apesar de poucas informações até o presente momento, nota-se o interesse do órgãopúblico na obtenção de informações precisas sobre o assunto, estimando o lançamento do 16
    • Universidade Presbiteriana MackenzieAtlas Eólico Paulista nos seguintes meses após a entrega desta pesquisa. Certamente aenergia eólica será foco da geração de energia elétrica que está cada vez mais voltado parafontes limpas e renováveis.ConclusãoPor 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 comoem projetos urbanos. Constatei também que a região de São Paulo apresenta índicesfavoráveis para esse tipo de intervenção. É importante salientar que a pesquisa sobre osmecanismos de obtenção de energia elétrica por turbinas eólicas esclareceu de formapositiva a eficiência e a versatilidade deste tipo de aparato.ReferênciasGOLDEMBERG, José – “A iniciativa Brasileira de Energia” - Publicação Secretaria doMeio Ambiente do Estado de São Paulo, julho 2002, 09 páginas.GONÇALVES, J. – A sustentabilidade do edificio alto. Tese de doutorado. Faculdade deArquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, 2003.ROGERS, Richard - “Cities for a small planet”; editado por Philip Gumuchdjian, EstadosUnidos 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 SãoPaulo, 2008.YEANG, Ken – “The Green Skyscraper – The Basis for Designing Sustainable intensiveBuilding”, Prestel, New York, 1999, 394 p.Contato: felipecolturato@gmail.com e rkronka@gmail.com 17