Quanta terra é necessária para as turbinas eólicas?

Desde 2007, a capacidade de geração eólica nos Estados Unidos cresceu a um ritmo de 30% ao ano, mais rápido do que qualquer outra tecnologia de geração de energia. A taxa de crescimento continua a aumentar, apesar da complexidade da utilização da tecnologia eólica. Por exemplo, ainda há dúvidas sobre o layout adequado de parques eólicos e a quantidade de área de terreno necessária para instalá-los de forma eficiente. Projetos de energia eólica em escala de utilidade e turbinas eólicas residenciais têm todo um conjunto separado de considerações de design.

TL; DR (muito longo; Não li)

As turbinas eólicas precisam de um fluxo ou ar imutável e ininterrupto para funcionar de maneira eficaz, o que significa que não deve haver obstruções nas proximidades. Os pesquisadores sugeriram que para turbinas eólicas residenciais a 150 metros de obstruções próximas é o suficiente. No caso de espaçamento de parques eólicos, as turbinas precisam ter pelo menos 7 diâmetros de rotor uma da outra.

Uma turbina eólica é mais eficaz quando opera em um fluxo de ar constante, suave, imutável e ininterrupto. Isso nunca acontece no mundo real, mas ao planejar onde instalar uma turbina eólica os locais devem ser o mais próximo possível do ideal. Para sistemas residenciais, não é tanto uma questão de quanta área a turbina eólica precisa, mas de quanta distância é necessária entre a turbina eólica e outras obstruções. Uma regra prática é instalar uma turbina eólica a 150 metros (492,1 pés) de qualquer obstrução próxima e a uma altura de modo que a parte inferior das pás do rotor fique 9 metros (29,5 pés) acima das obstruções, incluindo edifícios e árvores.

Os parques eólicos são conjuntos de grandes turbinas projetadas para gerar energia elétrica em grande escala. As grandes turbinas em parques eólicos não são diferentes das turbinas residenciais em um aspecto: elas funcionam melhor com vento de fluxo suave. Se algo perturba o fluxo de ar, isso cria turbulência, tornando a turbina menos eficiente. Cada turbina eólica cria turbulência na área atrás e ao redor dela, então as turbinas precisam ser bem espaçadas umas das outras. As distâncias, neste caso, são expressas em diâmetros de rotor. A regra geral para espaçamento de parques eólicos é que as turbinas estão a cerca de 7 diâmetros de rotor uma da outra. Portanto, um rotor de 80 metros (262 pés) precisaria estar a 560 metros - mais de um terço de milha - das turbinas adjacentes. Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins propuseram que o dobro do espaçamento aumentaria a eficiência geral.

As regras básicas são apenas isso: expressões simplificadas para se ter uma ideia aproximada dos requisitos do sistema. Para descobrir o que está acontecendo no mundo real, pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável, NREL, pesquisaram 172 projetos de energia eólica de grande escala para ver quanta terra eles estão realmente usando. O uso direto do solo é uma medida da área de coisas como a plataforma da torre de concreto, as subestações de energia e novas estradas de acesso. Nos Estados Unidos, o uso direto da terra para turbinas eólicas chega a três quartos de um acre por megawatt de capacidade nominal. Ou seja, uma turbina eólica de 2 megawatts exigiria 1,5 hectares de terra.

Em qualquer parque eólico, há muito espaço entre as turbinas. Parte desse espaço é para minimizar a turbulência, mas parte é para seguir as linhas do cume ou evitar outros obstáculos. Grande parte dessa área é usada para outros fins, como fazendas agrícolas. Os pesquisadores do NREL também pesquisaram esse uso total da terra. Eles encontraram uma média aproximada de 4 megawatts por quilômetro quadrado (cerca de 10 megawatts por milha quadrada). Portanto, uma turbina eólica de 2 megawatts exigiria uma área total de cerca de meio quilômetro quadrado (cerca de dois décimos de uma milha quadrada).

Os requisitos regulamentares orientam amplamente a área que as turbinas eólicas exigem. Existem mais de 3.000 condados nos Estados Unidos - a maioria deles responsável pelas regulamentações de zoneamento do vento - e é improvável que cada um tenha um especialista na localização de turbinas eólicas. Isso leva a algumas regulamentações bastante arbitrárias. As provisões para contratempos são um bom exemplo e podem ter um impacto na quantidade de espaço de que um conjunto de turbinas precisa. Como a tecnologia eólica é relativamente nova e está mudando rapidamente, não há muitos dados sobre as desvantagens ou perigos da localização de turbinas perto de outras estruturas, portanto, há algumas decisões quase aleatórias sobre a distância mínima que as turbinas eólicas devem ser localizadas das linhas de propriedade. Os regulamentos de retrocesso nos Estados Unidos variam à distância "de modo que o ruído das turbinas não seja um intrusão, "para" duas vezes a altura do sistema, incluindo as pás do rotor, "para um uniforme 304,8 metros (1.000 pés).