Cabos para aplicação na geração de energia eólica

Edição 103 – Agosto de 2014
Artigo:  Dicas de instalação
Por Leonel Rodrigues*

Com o crescente interesse em energias renováveis como a proveniente pela geração eólica, verificamos cada vez mais a importância deste tema, principalmente com o aumento da demanda por energia elétrica, bem como a escassez e a dificuldade do aumento da capacidade de obtenção por meio de recursos convencionais.

Com o crescente interesse em energias renováveis como a proveniente pela geração eólica, verificamos cada vez mais a importância deste tema, principalmente com o aumento da demanda por energia elétrica, bem como a escassez e a dificuldade do aumento da capacidade de obtenção por meio de recursos convencionais.

Embora a energia obtida pela geração eólica cubra apenas uma pequena parcela da oferta total gerada, a expansão do setor está em forte crescimento e, consequentemente, a necessidade de insumos, como os cabos elétricos, merece um destaque especial.

Tendências e desenvolvimentos econômicos recentes

De acordo com o relatório de energia eólica mundial de 2012 da Associação Mundial de Energia Eólica (WWEA – World Wind Energy Association), podemos ressaltar os seguintes números:

• A capacidade eólica mundial chegou a 282 GW, dos quais 44,6 GW foram adicionados somente em 2012, o maior acréscimo anual registrado. China e EUA juntos adicionaram em 2012 uma potência de
26 GW com novas turbinas eólicas;

• O setor de energia eólica mostrou uma taxa de crescimento de 19,2% em 2012;

• Todas as turbinas eólicas instaladas no mundo até o final de 2012 podiam fornecer 580 TWh/ano, mais de 3% da demanda de energia elétrica mundial;

• O setor de energia eólica em 2012 registrou um volume de negócios de 75 bilhões de dólares;

• 100 países já utilizam o poder do vento para geração de energia elétrica;

• Ásia representou a maior parcela de novas instalações (36,3%), seguida pela América do Norte (31,3%) e Europa (27,5%). América Latina aparece com 3,9% e Austrália/Oceania com 0,8% das novas instalações. África praticamente não atuou no mercado de geração eólica com apenas 0,2%;

• América Latina e Europa Oriental são as regiões promissoras para instalações de novos parques eólicos;

• A WWEA espera uma capacidade global acima de 500 GW até 2016, e prevê cerca de 1.000 MW de geração de energia eólica até o ano de 2020.

Brasil

O Brasil possui um perfil energético com potencial técnico para utilização de fontes sustentáveis de energia como a eólica. Observa-se que, principalmente, em decorrência do recente desenvolvimento tecnológico e de políticas públicas de incentivo, há um gradual incremento da participação de fontes renováveis na matriz energética nacional. Além disso, a questão ambiental certamente é um dos argumentos mais importantes para a expansão observada nos últimos anos.

Nesse panorama, as centrais eólicas assumem um papel de destaque, atribuído especialmente ao baixo impacto imposto ao ambiente em sua fase de implantação. A essa vantagem soma-se o desenvolvimento de sua base tecnológica industrial e a experiência operativa acumulada nos últimos anos em todo o mundo.

Atualmente, o Brasil possui 181 usinas instaladas com capacidade total de 4,6 GW, representando apenas 3% da capacidade de geração de energia do país.

Como pode ser observada, a expansão da geração eólica concentra-se na região Nordeste, no litoral do Ceará e do Rio Grande do Norte; no interior da Bahia; e, na Região Sul, predominantemente no litoral do Rio Grande do Sul.

A expansão da geração de energia eólica no Brasil, já contratada e em construção está apresentada na tabela a seguir:

Tipos de cabos elétricos para redes de energia eólica

Diferentes partes da unidade de geração eólica demandam diferentes desempenhos. Dentro da nacele (compartimento instalado no alto da torre que abriga todo o mecanismo do gerador) da turbina eólica, devem ser utilizados cabos de controle, e de dados sujeitos a flexão contínua e cabos de energia resistentes a torção e flexão devem ser usados na torre da turbina eólica.

Além da exigência de flexibilidade, também devem ser consideradas resistência térmica, resistência à abrasão, resistência a óleo e outros componentes químicos. Para as partes móveis do gerador eólico, o cabo deverá ter boa flexibilidade de torção e flexão, com possibilidade de operar em um raio de curvatura pequeno devido a limitações de espaço.

Requisitos especiais de retardância à chama, baixa emissão de fumaça, uso de compostos não halogenados (Low-Smoke-Zero-Halogen, LSZH), resistência à radiação UV e proteção eletromagnética também são necessários devido às considerações de segurança.

De modo geral, instalações de energia eólica requerem simultaneamente alta flexibilidade e resistência à torção para os cabos utilizados.

• Cabos para torres eólicas:
São utilizados cabos de baixa tensão (1 kV) com isolamento em borracha flexível que transmitem a energia produzida no gerador para o transformador, geralmente localizado na base da torre. Os cabos são fabricados com compostos não halogenados e também são resistentes ao óleo, abrasão e raios UV. Entre o transformador e a base da nacele são utilizados cabos de média tensão, que podem suportar até 35 kV, isolados em borracha flexível. Para aplicações fixas, são utilizados cabos de baixa tensão em cobre ou alumínio.

• Cabos para naceles:
São cabos flexíveis blindados de baixa tensão para suportar até 120 °C. A blindagem do cabo atende às características de proteção eletromagnética. Os cabos são isolados com silicone para suportar o calor intenso (até 120 °C). Para grandes turbinas (2,5 MW a 6 MW), cabos flexíveis de média tensão podem suportar três voltas completas em qualquer direção. 

• Desenvolvimentos de cabos:
Fabricantes de cabos de energia investem pesado em pesquisa e desenvolvimento para encontrar formas de melhorar o desempenho das turbinas eólicas. São avaliados os compostos de isolamento e cobertura dos cabos, além da simulação dos condutores para definir a melhor flexibilidade do cabo.

Com o desenvolvimento de modelos de turbinas para geração de energia eólica, os cabos são projetados para atender às seguintes necessidades:

–          Modificação de cabos para acomodar turbinas e geradores cada vez maiores;
–          Substituição de cabos de baixa tensão por média tensão para turbinas eólicas com transformadores localizados nas naceles;
–          Melhorar a flexibilidade para atender altas torções e vibrações;
–          Criação de novos compostos para isolamento dos cabos para calor, frio, resistência a óleos e fogo;
–          Desenvolvimento de cabos com condutores de alumínio para redução de peso e de custos;
–          Integrar as funções de telecomunicações e energia quando possível;
–          Aumentar a capacidade de transmissão de dados nos cabos de data;
–          Encontrar novas maneiras de monitorar e gerenciar remotamente as turbinas eólicas;
–          Desenvolver soluções técnicas para sustentabilidade das turbinas eólicas.

 • Soluções em cabos:
Para atender à necessidade nas instalações dos cabos em parques eólicos, os fabricantes de cabos estão desenvolvendo e entregando cabos com terminais, conectores, acessórios, conjuntos e kits cortados no lance exato para a instalação. Com a iniciativa de uma solução integrada entre fabricante de cabos e torres eólicas, obtém-se uma redução do custo e do tempo total da instalação.

*Leonel Rodrigues é gerente de aplicação de produtos da Nexans.