Para as 3 alturas de velocidades de vento calculadas, 50m, 75m e 100m, foram consideradas curvas médias de desempenho de turbinas eólicas comerciais nas classes de 500kW, 1500kW e 3000kW, com diâmetros de rotor de 40m, 80m e 100m, e alturas de 50m, 75m e 100m, respectivamente. Introduziu-se a classe de 3000kW, assumida como tendência de aumento da capacidade e tamanho dos aerogeradores, verificada na indústria eólica mundial. Neste caso, a curva de desempenho foi extrapolada a partir de curvas de potência típicas para turbinas de 1500kW e 2500kW, levando-se em consideração que a potência é proporcional à área varrida pelo rotor. As classes de potência e dimensões consideradas não foram baseadas em nenhuma turbina específica do mercado, e os resultados não apresentam variações significativas para turbinas com dimensões próximas das consideradas. Por exemplo, o potencial não se alterará de forma sensível caso se considerem turbinas de 600kW a 750kW ao invés de 500kW, ou 1200kW-1800kW ao invés de 1500kW.
A partir de critérios usuais de espaçamento e densidade de aerogeradores em usinas eólicas comerciais, e ainda, da simulação da interferência aerodinâmica causada por aglomerados de aerogeradores, segundo um modelo matemático de esteira aerodinâmica[19], considerando uma rosa-dos-ventos média representativa das áreas mais promissoras para aproveitamento eólico no Rio Grande do Sul, estimou-se uma taxa de ocupação média de 7.5MW/km2, para uma eficiência energética de 97%, em terrenos planos e sem obstáculos. Entretanto, na prática, podem existir restrições técnicas que reduzam, na média, essa taxa de ocupação de terreno: topografia desfavorável, áreas habitadas, difícil acesso, áreas alagáveis ou outras restrições de uso do solo. Assim, considerou-se como suficientemente conservativa a premissa de ocupação média de 20% do realizável em terrenos planos e sem obstáculos, resultando em uma taxa de ocupação média de 1.5 MW/km2.
Para todo o território do Rio Grande do Sul, nos respectivos mapas com resolução de 1km x 1km, foram integradas as áreas com velocidades médias anuais a partir de 6m/s, em faixas de 0.5m/s.
A integração e o cálculo do potencial de geração foi realizado em separado para os casos de usinas eólicas implantadas em:
(a) SOLO FIRME (onshore), onde descartaram-se as áreas abrangidas pelas principais lagoas, represas, açudes, rios e mar;
(b) SOBRE ÁGUA (offshore), abrangendo apenas as áreas das 3 principais lagoas do Estado: a Lagoa dos Patos, a Lagoa Mirim e a Lagoa Mangueira. Por estarem situadas na extensa planície costeira, tais lagoas são naturalmente rasas mas com grande extensão horizontal, sendo potencialmente adequadas à instalação de usinas eólicas offshore no futuro. A Lagoa dos Patos, com 265 km de comprimento e mais de 10 000 km2 de superfície, é caracterizada por um fundo relativamente plano, com 6m a 7m de profundidade média e ocorrência de pontais e menores profundidades ao longo de sua margem oeste. A Lagoa Mirim, com cerca de 180 km de extensão e área total de 3 750 Km2 (parte da qual em território do Uruguai), tem profundidades da ordem de 1m a 2m na parte norte, aumentando para 4m na parte central, chegando a 5-6m na parte sul. Suas costas e margens são baixas e arenosas, com ocorrência de banhados e juncos. A Lagoa Mangueira, com 123km de comprimento e área aproximada de 800km2, é a menor e mais rasa entre as três lagoas consideradas no cálculo do potencial para aproveitamento eólico offshore no Rio Grande do Sul.
Para cada faixa de integração de velocidade de vento, foram considerados os fatores de capacidade correspondentes ao limiar mínimo de velocidade na faixa. Tais fatores de capacidade foram corrigidos para o efeito da densidade local, a partir do mapa elaborado em resolução de 1km x 1km, a partir de dados climatológicos e do modelo de relevo.
Foram considerados os Fatores de Forma de Weibull (k) locais, conforme apresentado no mapa correspondente no Capítulo 5.
No cálculo do desempenho foi considerado ainda um fator de disponibilidade de 98%, e uma eficiência de usina (interferência aerodinâmica entre rotores) de 97%.
A tabela a seguir apresenta o resultado da integração dos mapas, por faixas de velocidade.
Os resultados da integração cumulativa indicam uma grande magnitude para o potencial estimado de aproveitamento eólio-elétrico em terra (onshore) no Rio Grande do Sul, da ordem de 15.8GW, 54.4GW e 115.2GW, para áreas com ventos iguais ou superiores a 7.0m/s, nas alturas de 50m, 75m e 100m, respectivamente.
É também notável a magnitude do potencial eólico sobre água (offshore), consideradas apenas as três principais lagoas , resultante da integração das velocidades médias anuais calculadas sobre as Lagoas dos Patos, Mirim e Mangueira, estimado em 18.52GW, 19.51GW e 19.74GW, para ventos iguais ou superiores a 7.0m/s, nas alturas de 50m, 75m e 100m, respectivamente. Possuindo rugosidade baixíssima, nessas áreas a camada-limite atmoférica recupera parte da energia cinética perdida ao passar pelos terrenos da costa atlântica, registrando as maiores velocidades médias em território rio-grandense. Observa-se também que, devido à baixa rugosidade sobre a água, os potenciais eólicos nas 3 alturas diferem pouco, uma vez que a variação do perfil vertical de velocidade do vento na atmosfera é função da rugosidade do terreno, além da estabilidade térmica vertical.
O potencial eólico estimado para o Rio Grande do Sul é bastante elevado. Como referência comparativa aos valores resultantes da integração, o sistema elétrico brasileiro possuía uma capacidade total instalada de 77.0GW, até o final de 2001[22], e o total de recursos hidráulicos no Brasil (inventariado mais estimado) é de 143.4GW[20]. O Estado ocupa uma área de apenas 3.32% do território brasileiro e possui um potencial de geração eólica, a 50m de altura sobre solo firme e para velocidades a partir de 7.0m/s, equivalente a
15% do potencial eólico estimado para o Brasil [27], se
comparados sob os mesmos critérios. O consumo total de eletricidade do Estado foi de 19.31TWh no ano de 1999[20], ou seja, 46.3% da geração eólica anual estimada (41.7TWh/ano).
A modularidade, a inesgotabilidade, a rapidez de instalação, a descentralização da geração, os custos de instalação cada vez menores, a não agressão ao meio ambiente e a co-utilização das terras ocupadas pelas usinas eólicas com outras atividades como a pecuária e a agricultura, qualificam a energia do vento como a fonte energética do futuro.
O vento é um recurso natural e abundante no Estado do Rio Grande do Sul. O potencial de geração poderá ser aproveitado gradualmente, nos limites técnicos de inserção da capacidade eólica no sistema elétrico regional, alavancando o crescimento econômico e a auto-sustentabilidade energética do Estado.
O aproveitamento dos recursos eólicos nas melhores áreas identificadas, como o litoral centro-sul do Estado, proporcionaria um reforço à rede elétrica, justamente nas pontas do sistema elétrico estadual.
Os ventos sobre o Estado do Rio Grande do Sul são suficientes para ajudar a suprir a demanda energética para o bem-estar e o desenvolvimento econômico de muitas gerações.
