O ruído ambiental de aerogeradores de pequena dimensão

O RUÍDO AMBIENTAL DE AEROGERADORES DE PEQUENA DIMENSÃO ANA RITA DOS SANTOS COSTA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO APRESENTADA À FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EM ÁREA CIENTÍFICA: ENGENHARIA CIVIL – ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES M 2014 O RUÍDO AMBIENTAL DE AEROGERADORES DE PEQUENA DIMENSÃO ANA RITA DOS SANTOS COSTA Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES Orientadora: Professora Doutora Cecília Alexandra Abreu Coelho da Rocha JULHO 2014 MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2013/2014 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446  [email protected] Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440  [email protected]  http://www.fe.up.pt Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2013/2014 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2014. As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respetivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir. Este documento foi produzido a partir de versão eletrónica fornecida pelo respetivo Autor. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão i Ao Luís O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão ii O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão iii AGRADECIMENTOS À minha orientadora, a Professora Cecília Alexandra Abreu Coelho da Rocha, pelo apoio, orientação e disponibilidade demonstrados ao logo da elaboração deste trabalho. Ao Engenheiro António Eduardo da Costa pela ajuda na realização dos ensaios e pelas dicas prestadas na realização do trabalho. À minha família e amigos que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão iv O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão v RESUMO Nos últimos anos, registou-se um rápido crescimento da potência instalada de energia eólica em todo o mundo. Uma das componentes que tem contribuído para esse crescimento é a energia eólica produzida a partir de aerogeradores de pequenas dimensões instalados em meio urbano. Contudo, a instalação destes aerogeradores levanta preocupações relativamente ao impacte sonoro causado por estes sistemas, sobretudo devido à sua proximidade com a atividade humana, o que pode resultar em incómodo para a população exposta. Desta forma, um dos aspetos a ter em conta na localização de um pequeno aerogerador é o ruído causado pelo seu funcionamento. Importa, por isso, perceber os níveis de ruído que este tipo de sistemas emitem e acrescentam ao ruído ambiente já existente e o grau de incomodidade que induzem na envolvente mais próxima. Este trabalho tem, portanto, como objetivo, não só investigar e caracterizar o ruído específico de aerogeradores de pequena dimensão e o respetivo potencial de incomodidade mas ainda investigar e analisar os procedimentos de licenciamento atualmente existentes não apenas a nível nacional mas por comparação com alguns dos que são aplicados a nível internacional. Pretende-se analisar se o tipo de licenciamento é o mais adequado à situação nacional (no contexto das avaliações realizadas) ou se a identificação de incomodidades ou incumprimentos sugere a necessidade de procedimentos distintos. Procedeu-se à caracterização acústica do ruído de alguns aerogeradores através de medições de ruído ambiente utilizando, na medida do possível, a metodologia definida na Norma Portuguesa NP ISO 1996-2011 e usando como parâmetro de medição o LAeq. Os aerogeradores selecionados para casos de estudo práticos localizam-se nos concelhos de Vila do Conde e de Chaves, atendendo à possibilidade de realização de medições com o equipamento em funcionamento e à sua inserção no território, respetivamente, urbana e periurbana. A diferença entre o valor do parâmetro LAeq do ruído ambiente local com o aerogerador em funcionamento, e o valor deste parâmetro sem a presença do aerogerador, nas mesmas condições meteorológicas, permitiu obter o valor do ruído específico do aerogerador em estudo, proceder à sua caracterização acústica e avaliar o grau de incomodidade pelo diferencial entre as duas situações. É ainda feita uma comparação dos resultados de níveis de ruído obtidos com os limites dos indicadores Ln e Lden e do Critério de Incomodidade constantes no Regulamento Geral de Ruído. Os resultados obtidos permitiram concluir que, para os aerogeradores analisados e medidos, os níveis de ruído não são compatíveis com os critérios presentes no atual Regulamento Geral do Ruído. Concluiu-se ainda que, sendo necessário analisar e avaliar o ruído causado por qualquer aerogerador de pequena dimensão, tal tem de ser realizado caso a caso, consoante as características do local de instalação e da sua envolvente construída mais próxima. Das medições realizadas e tendo em atenção a obrigatoriedade de cumprimento do RGR, demonstrou-se ser necessária a implementação de um programa de monitorização que valide as previsões dos estudos apresentados para licenciamento destas unidades de produção de energia, nas condições de real funcionamento dos equipamentos. PALAVRAS-CHAVE: Acústica, Ruído Ambiente, Incomodidade, Energia eólica, Aerogeradores, Nível sonoro O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão vi O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xiii ÍNDICE DE FIGURAS Fig. 1 - Variações de pressão atmosférica de uma onda sonora e correspondente forma de onda. Zonas de compressão, C (acima da pressão atmosférica) e zonas de rarefação, R (abaixo da pressão atmosférica) de uma onda sonora no ar [5]. ................................................. 4 Fig. 2 - Aparelho auditivo humano [6] ........................................................................................... 4 Fig. 3 - Escala linear de pressão sonora p em µPa e escala logarítmica de nível de pressão sonora, Lp, em dB, para alguns sons comuns e para uma pressão sonora de referência de 20 µPa [7]. .......................................................................................................................................... 6 Fig. 4 - Espetro sonoro de um mesmo ruído dividido em bandas de 1/1 oitava e 1/3 oitava [8]. ....................................................................................................................................................... 8 Fig. 5 - Curvas de igual sensibilidade auditiva (em fone) [9]. ....................................................... 8 Fig. 6 - Curvas de ponderação A e C [7]. ...................................................................................... 9 Fig. 7 - Diferenças entre os parâmetros acústicos Leq, L50 e L95 [8]. ........................................... 10 Fig. 8 – Ruído intermitente [7]. .................................................................................................... 11 Fig. 9 – Ruído Impulsivo [7]. ........................................................................................................ 11 Fig. 10 – Ruído tonal [11] [7]. ...................................................................................................... 12 Fig. 11 - Exemplo de fonte pontual (a) e de uma fonte linear (b) [7]. ......................................... 13 Fig. 12 - Exemplo de uma fonte pontual (a) e de uma fonte linear (b) posicionadas junto ao solo [14]. ...................................................................................................................................... 13 Fig. 13 – Atenuação pela absorção do ar em função da frequência e da distância à fonte [7]. . 14 Fig. 14 - Gradientes de temperatura [7]. ..................................................................................... 14 Fig. 15 - Efeito da variação da velocidade do vento com a altura na direção do recetor para a fonte [7]. ....................................................................................................................................... 15 Fig. 16 - Fenómenos de absorção, transmissão, reflexão e difração numa barreira acústica [13]. .............................................................................................................................................. 15 Fig. 17 - Exposição ao ruído em países da União Europeia em 1996 [21], ................................ 17 Fig. 18 - Comparação da exposição ao ruído de tráfego rodoviário, ferroviário e aéreo entre a população residente em Lisboa e nas grandes aglomerações da União Europeia [22]. ............ 18 Fig. 19 - Exemplo de um moinho de vento tradicional holandês (à esquerda) e de um post mill (à direita) [25]. ............................................................................................................................. 20 Fig. 20 - Smock mill (à esquerda) e de um moinho de vento típico americano (à direita) [25]. . 20 Fig. 21 - Evolução, ao longo dos anos, da dimensão de turbinas eólicas modernas [26] .......... 21 Fig. 22 - Comparação entre uma turbina de pequena dimensão e uma de larga escala [27]. ... 22 Fig. 23 - Quota de energia renovável no consumo final de energia em 2011 [29]. .................... 23 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xiv Fig. 24 – Quota de energia de fontes renováveis no consumo final de energia em 2005, 2011 e metas para 2020 [29]. .............................................................................................................. 25 Fig. 25 - Peso da produção de energia elétrica a partir de energia proveniente de fontes renováveis na produção bruta + saldo importador, em 2012 [31] .............................................. 25 Fig. 26 - Repartição da produção de energia elétrica, em Portugal e por fonte de energia, em 2011 e 2012 [34]. ........................................................................................................................ 27 Fig. 27 - Evolução da energia produzida em Portugal a partir de fontes renováveis (FVFotovoltaica, EOL – Eólica, RSU – Resíduos Sólidos Urbanos) (TWh) [31]. ............................. 28 Fig. 28 - Evolução do peso da produção das energias renováveis na produção bruta+ saldo importador em Portugal Continental [31]. ................................................................................... 28 Fig. 29 - Capacidade total instalada de energia eólica entre 2010 e 2013 em MW [36]. ........... 29 Fig. 30 - Capacidade eólica instalada por país [36]. ................................................................... 29 Fig. 31 – Capacidade de energia eólica instalada acumulada total por país [37]. ..................... 30 Fig. 32 - Energia eólica instalada acumulada na UE em GW (à esquerda) e quota dos membros da UE na capacidade total instalada em 2012 (à direita) [38]. ................................... 31 Fig. 33 - Percentagem de energia eólica do consumo total de eletricidade na União Europeia e por Estado Membro [38]. .......................................................................................................... 31 Fig. 34 - Potência instalada anualmente e potência acumulada, de energia eólica em Portugal [39]. .............................................................................................................................................. 32 Fig. 35 - Distribuição de parques eólicos em Portugal em Dezembro de 2012: potência ligada e em construção por concelho (à esquerda), potência total por parque eólico em funcionamento (à direita) [41]...................................................................................................... 33 Fig. 36 - Unidades de micro e miniprodução instaladas em Portugal. ........................................ 37 Fig. 37 - Evolução ao longo dos anos do número de unidades de micro e miniprodução eólica. ..................................................................................................................................................... 38 Fig. 38 - Evolução da potência de ligação (kW) .......................................................................... 38 Fig. 39 - Mudança brusca na rugosidade da superfície e regime de ventos em ambiente urbano [52]. ................................................................................................................................. 39 Fig. 40 – Exemplo da curva de potência de uma turbina eólica [27]. ......................................... 40 Fig. 41 – Exemplo de um perfil de distribuição do vento e de uma rosa-dos-ventos [27]. ......... 41 Fig. 42 - Regimes de vento em meio urbano mostrando regiões “perturbadas” e regiões altamente turbulentas à volta de edifícios [54]. ........................................................................... 42 Fig. 43 - Várias posições de turbinas eólicas no caso do escoamento com “rugosidade induzida por edifícios isolados” [54] ............................................................................................ 42 Fig. 44 - Perfis de velocidades de vento associados a diferentes tipos de ocupação urbana e correspondente rugosidade aerodinâmica, Z0 [54]. .................................................................... 43 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xv Fig. 45 – Distribuição espacial da velocidade média de vento estimada para diferentes alturas, (a) h=10 m, (b) h=60 m, (c) h=80 m [55]. ................................................................................... 44 Fig. 46 - Constituição de um aerogerador de eixo horizontal [23]. ............................................. 48 Fig. 47Configurações de uma turbina de eixo horizontal (HAWT) e de uma turbina de eixo vertical (VAWT) [58]. ................................................................................................................... 51 Fig. 48 - Turbinas do tipo: upwind com sistema de orientação ativo (a), upwind com sistema de orientação passivo (b) e downwind com sistema de orientação passivo (c) [52]. ................. 52 Fig. 49 - Exemplos de turbinas de eixo vertical (VAWTs) [52]. ................................................... 52 Fig. 50 – Exemplos de turbinas de pequena dimensão de eixo vertical e horizontal, existentes no mercado [59]. ............................................................................................................................... 54 Fig. 51 - Um modelo completo da T.Urban na EWEC 2008 [52] e caraterísticas de Potência nominal [60]. ................................................................................................................................ 55 Fig. 52 - Sistema eólico isolado [61]. .......................................................................................... 56 Fig. 53 - Sistema Híbrido de energia eólica e solar [adaptado de [62] ....................................... 56 Fig. 54 - Sistema eólico interligado à rede elétrica [adaptado de [63]] ....................................... 57 Fig. 55 - Exemplo de turbinas eólicas integradas em edifícios em a) Manama b) Dubai c) Londres d) Glasgow [54]. ............................................................................................................ 58 Fig. 56 - Componentes e nível de potência sonora de uma turbina eólica e respetivos caminhos de transmissão de ruído: o ar (a/b) e os componentes estruturais (s/b) [65]. ............ 60 Fig. 57 - Ruído aerodinâmico [68]. .............................................................................................. 61 Fig. 58 - Ruído da turbulência do fluxo [3]. ................................................................................. 61 Fig. 59 - Ruído do vórtice da extremidade da pá [3] ................................................................... 62 Fig. 60 – Ruído provocado pelo mecanismo de controlo stall [3]. .............................................. 62 Fig. 61 - Laminar Boundary Layer Vortex Shedding Noise [3] .................................................... 62 Fig. 62 – Ruído de bordo de fuga da pá [3]. ............................................................................... 63 Fig. 63 - Exemplos de turbinas eólicas de pequena dimensão [64]. .......................................... 64 Fig. 64 – Incomodidade associada a várias fontes sonoras [2]. ................................................. 65 Fig. 65 - Níveis de pressão sonora de várias fontes e de uma turbina de pequena dimensão [71]. .............................................................................................................................................. 66 Fig. 66 – Propagação do ruído de aerogeradores [65]. .............................................................. 67 Fig. 67 - Classificação de projetos eólicos e respetivos requerimentos de aprovação no Canadá (Ontário) [73]. ................................................................................................................. 72 Fig. 68 - Vista em planta das posições do microfone [80]. ......................................................... 79 Fig. 69 – Localização do aerogerador Gaia Wind, Colorado (EUA) [82]. ................................... 81 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xvi Fig. 70 – Níveis sonoros de ruído ambiente e de ruído residual do aerogerador Gaia Wind [82] ..................................................................................................................................................... 82 Fig. 71 – Espetro por banda de 1/3 de oitava para diferentes velocidades de vento do aerogerador Gaia Wind [82]. ....................................................................................................... 82 Fig. 72 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição do aerogerador Gaia-Wind. ......................................................................................................... 83 Fig. 73 – Posição dos aerogeradores 1, 2, 3 e 4 e posições de medição 1, 3, 5 e 7 para o aerogerador Bornay Inclin [83]. ................................................................................................... 85 Fig. 74 – Espetros por banda de 1/3 de oitava para o aerogerador Bornay Inclin 1500. ........... 85 Fig. 75 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição para o aerogerador Bornay Inclin 1500. ...................................................................................... 86 Fig. 76 – Níveis sonoros correspondentes às velocidades de vento de 4, 6, 8, 10, 12 e 14 m/s para o aerogerador Whisper 40 [85]. .......................................................................................... 88 Fig. 77 - Representação gráfica dos níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição para o aerogerador Whisper 40 ...................................................... 89 Fig. 78 – Aerogerador qr5 v1.2 VAWT em Pembrokeshire, UK [87]. ......................................... 90 Fig. 79 – Níveis sonoros correspondentes a diferentes velocidades de vento do aerogerador QR5 v1.2 VAWT [87]. .................................................................................................................. 91 Fig. 80 – Mapa de emissão de ruído do aerogerador QR5 v1.2 VAWT [87]. ............................. 91 Fig. 81 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição para o aerogerador QR5 v1.2 VAWT. ......................................................................................... 92 Fig. 82 - Localização dos aerogeradores (T) e dos pontos de medição (M): (a) na instalação d relativa às micro turbinas Td1 e Td2; (b) na instalação b relativa aos aerogeradores de pequena dimensão Tb1 e Tb2 [3]. .............................................................................................. 93 Fig. 83 – Dispersão mostrando a variação dos níveis sonoros com a velocidade de vento, na instalação d [3]. ........................................................................................................................... 95 Fig. 84 – Medições com as turbinas em funcionamento e deligadas a velocidades de vento até 6,10 m/s na instalação d [3]. ................................................................................................. 95 Fig. 85 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição dos aerogeradores Td1 e Td2. .................................................................................................... 96 Fig. 86 –Dispersão mostrando a variação dos níveis sonoros nos locais Mb2, Mb6 e Mb7 com a velocidade de vento, na instalação b [3]. ................................................................................. 97 Fig. 87 – Níveis sonoros em Mb1, Mb2, Mb6 e Mb7, a uma velocidade de vento de ≈1,33 m/s dos aerogeradores Tb1 e Tb2 [3]. ............................................................................................... 97 Fig. 88 - Níveis sonoros em Mb1, Mb2, Mb6 e Mb7 para as velocidades de vento indicadas para os aerogeradores Tb1 e Tb2 [2]. ........................................................................................ 98 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xvii Fig. 89 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição dos aerogeradores Tb1 e Tb2. .................................................................................................... 99 Fig. 90 - Sonómetro integrador da Brüel & Kjær 2260. ............................................................. 100 Fig. 91 - Calibrador de Nível Sonoro4231. ................................................................................ 100 Fig. 92 – Higro-Termo-Anemómetro HTA 4200, constituído por: unidade indicadora; cabeça de sonda com cabo de conexão; sonda de humidade / temperatura com cabo de conexão. . 101 Fig. 93 – Caso de estudo prático 1 (Oura – Chaves). .............................................................. 103 Fig. 94 - Localização do aerogerador a que corresponde o caso de estudo prático 1, a amarelo e dos locais de medição, a vermelho (Oura – Chaves). ........................................................... 103 Fig. 95 – Local de medição 1 (à esquerda) e local de medição 2 (à direita) indicados pelas setas a laranja (Oura – Chaves). .............................................................................................. 104 Fig. 96 – Espetro sonoro do ruído ambiente (a azul) e do residual (a laranja) (Oura – Chaves). .................................................................................................................................... 105 Fig. 97 - Representação gráfica dos níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição (Oura – Chaves). ........................................................................... 106 Fig. 98 – Caso de estudo prático 2 (Mindelo) ........................................................................... 107 Fig. 99 – Localização do caso de estudo prático 2 (Mindelo) ................................................... 107 Fig. 100 - Localização do caso de estudo 2 e dos onze locais de medição (Mindelo). ............ 109 Fig. 101 – Locais de medição M1, M10 e M11 (Mindelo). ........................................................ 110 Fig. 102 – Local de medição M4 (Mindelo). .............................................................................. 110 Fig. 103 – Local de medição M6 (Mindelo). .............................................................................. 111 Fig. 104 – Local de medição M9 (Mindelo). .............................................................................. 111 Fig. 105 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação do critério de exposição (Mindelo). ........... 114 Fig. 106 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação do critério de incomodidade (Mindelo). .... 114 Fig. 107 – Nuvem de pontos mostrando como os níveis de ruído variam com a velocidade de vento usando os vários locais de medição analisados (Mindelo). ............................................ 115 Fig. 108 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação do critério de incomodidade (Mindelo). .... 116 Fig. 109 – Níveis de ruído ambiente (RA) e residual (RR) relativo aos casos de estudo práticos. ................................................................................................................................................... 116 Fig. 110 - Níveis sonoros de ruído ambiente e residual relativo ao caso de estudo teórico 3 (Golden) e caso prático 1 (Chaves), para uma velocidade de vento de 6 m/s. ........................ 117 Fig. 111 – Nível de ruído ambiente (RA) e acréscimo de ruído (∆) devido ao aerogerador para os vários casos de estudo em função da velocidade de vento nos locais de medição. ........... 119 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xviii O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xix ÍNDICE DE QUADROS Quadro 1 - Valores centrais das bandas de frequência de 1/1 oitava e correspondentes valores numéricos das ponderações da curva A, na gama audível [8]. ....................................... 9 Quadro 2 - Definições de turbina eólica de pequena dimensão por vários países e instituições [37]. .............................................................................................................................................. 50 Quadro 3 - Características da T.Urban [60]. ............................................................................... 55 Quadro 4 - Limites máximos de Exposição em Função da Classificação de Zonas, de acordo com o RGR [8]. ............................................................................................................................ 69 Quadro 5 - Valores de D em função da percentagem de tempo de emergência, q [8]. ............. 71 Quadro 6 – Distâncias recomendadas entre as turbinas eólicas e outras instalações nos Países Baixos [78]. ...................................................................................................................... 75 Quadro 7 - Documentação necessária em função da altura da turbina, em França [81] . ......... 75 Quadro 8 - Características do aerogerador Gaia Wind [82]. ...................................................... 80 Quadro 9 – Características do aerogerador Bornay Inclin 1500 [83].......................................... 84 Quadro 10 - Especificações técnicas Whisper 40 (Golden, EUA) [84]. ...................................... 87 Quadro 11 – Especificações técnicas do aerogerador QR5 v1.2 VAWT em Pembrokeshire [87]. .............................................................................................................................................. 90 Quadro 12 – Características das turbinas eólicas [3]. ................................................................ 93 Quadro 13 – Distâncias (em m) entre os locais de medição (M) e os aerogeradores (T) [3]. .... 94 Quadro 14 – Especificações técnicas de aerogeradores Whisper (Oura – Chaves) [89] . ...... 102 Quadro 15 - Valores obtidos nas medições nos locais designados de 1 a 2 (Oura – Chaves). .................................................................................................................................... 104 Quadro 16 – Especificações técnicas do aerogerador Skystream 3.7 (Mindelo) [90] .............. 107 Quadro 17 – Valores obtidos nos vários locais de medição. .................................................... 108 Quadro 18 – Distância de cada local de medição à linha da costa (Mindelo). ......................... 110 Quadro 19 – Distâncias mínimas df necessárias ao cumprimento dos critérios de exposição e incomodidade. ........................................................................................................................... 123 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xx O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xxi SÍMBOLOS, ACRÓNIMOS E ABREVIATURAS c – celeridade [m/s] dB – decibel E – exposição sonora [Pa2s] E0 – exposição sonora de referência [400 μPa2s] F – constante de tempo Fast Hz – hertz I – intensidade sonora [W/m2] I – constante de tempo Impulsive K – penalizações para o cálculo do critério de incomodidade LA – nível sonoro, ponderado A [dB] LAeq – nível sonoro contínuo equivalente, ponderado A [dB] LA10 – nível sonoro excedido em 10% do tempo de medição, ponderado A [dB] LA50 – nível sonoro excedido em 50% do tempo de medição, ponderado A [dB] LA90 – nível sonoro excedido em 90% do tempo de medição, ponderado A [dB] Ld – indicador de ruído diurno [dB(A)] Lden – indicador de ruído diurno-entardecer-noturno [dB(A)] Le – indicador de ruído entardecer [dB] LE ou SEL – nível de exposição sonora ou Sound Exposure Level [dB] Leq – nível de pressão sonora contínua equivalente [dB] Lmax – nível máximo de pressão sonora [dB] Ln – indicador de ruído noturno [dB] LN – nível de pressão sonora excedida em N% do tempo de medição [dB] Lp – nível de pressão sonora [dB] Lpeak – nível de pressão sonora de pico [dB] LRE – nível de avaliação de exposição sonora [dB] LReq – nível de avaliação contínua equivalente [dB] p – pressão sonora [Pa] Pa – pascal p0 – pressão sonora de referência [2x10-5 Pa] pef – pressão sonora eficaz [Pa] ppeak – pressão sonora de pico [Pa] O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão xxii q – tempo de emergência do ruído perturbador [%] RMS – Root Mean Square (pressão Sonora eficaz) S – constante de tempo Slow t – tempo [s] T – temperatura em graus kelvin [K] w – watt W – potência sonora [W] ρ– massa volúmica do ar [≈1,2 kg/m3] θ – temperatura em graus celsius [°C] AT – Alta Tensão BT – Baixa Tensão CFD – Computacional Fluid Dynamics DL – Decreto-Lei DRA – Diretiva Ruído Ambiente EDP – Energias de Portugal EUA – Estados Unidos da América FER – Fontes de Energia Renováveis FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto GIT – Grande Infraestrutura de Transporte HAWT – Horizontal Axis Wind Turbines (Turbinas eólicas de eixo horizontal) INETI – Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação ISMAI – Instituto Superior da Maia ISO – Organização Internacional de Normalização LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia MT – Média Tensão NP – Norma Portuguesa PDM – Plano Diretor Municipal PNAER – Plano Nacional de Acão para as Energias Renováveis. PNAEE – Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética PRE – Produção em Regime Especial RDN - Rede Nacional de Distribuição de Eletricidade em Alta e Média Tensão REN - Rede Elétrica Nacional O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 5 A pressão sonora eficaz ou RMS, medida em Pa, pode ser determinada pela equação 1 a seguir apresentada. 𝑝𝑒𝑓 = 1 𝑡2−𝑡1 ∫ 𝑝2 𝑡2 𝑡1 (𝑡) 𝑑𝑡 (1) Para um ser humano jovem, as variações de pressão sonora audíveis variam desde cerca de 20 µPa (2 x 10-5 Pa) até aproximadamente 100 Pa. Os 20 µPa de pressão sonora correspondem ao designado “limiar da audição”. Uma pressão sonora de aproximadamente 100 Pa é tão alta que causa dor e é consequentemente denominada como o “limiar da dor”. A razão entre estes dois extremos é superior a 1 milhão [7], o que corresponde a uma significativa amplitude de variação. Devido a esta ampla variação de pressões sonoras e ao facto de o ouvido humano ter uma resposta, no domínio da audição, aproximadamente logarítmica e não linear, convencionou-se expressar os parâmetros acústicos como uma razão logarítmica entre o valor de pressão sonora medido e um valor de pressão sonora de referência, com a vantagem adicional de se passar a utilizar uma escala com uma amplitude mais reduzida. O resultado é o nível de pressão sonora que se traduz pela equação 2. 𝐿𝑝=10×log10(𝑝 𝑝0)2=20×log10 𝑝 𝑝0 (2) Onde, Lp designa o nível de pressão sonora em decibel (dB); p a pressão sonora em Pa; p0 a pressão sonora de referência (2x10-5 Pa). Na Fig. 3, pode-se verificar a vantagem de usar a escala em decibel. A escala linear de pressão sonora de extensos valores é convertida numa escala mais manejável desde o limiar da audição (20 µPa), correspondente a 0 dB, até ao limiar da dor (cerca 100 Pa), referente a 134 dB, nas escalas lineares e logarítmicas, respetivamente. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 6 Fig. 3 - Escala linear de pressão sonora p em µPa e escala logarítmica de nível de pressão sonora, Lp, em dB, para alguns sons comuns e para uma pressão sonora de referência de 20 µPa [7]. Quando um dado recetor está sujeito a níveis de pressão sonora provenientes de várias fontes, Li, estes devem ser somados, como se mostra na equação 3. 𝐿𝑠𝑜𝑚𝑎 =10×log10(∑10𝐿𝑖 10 𝑁 𝑖=1 ) (3) Aproximadamente, a soma de dois níveis de pressão sonora iguais é igual ao valor do respetivo nível de pressão sonora mais 3 dB. Para níveis de pressão sonora diferentes, se a diferença entre níveis for superior em pelo menos 10 dB, a soma será, aproximadamente igual ao maior dos níveis de pressão sonora. Além da pressão sonora, a intensidade e a potência sonora são outras grandezas que importa conhecer. As fontes de ruído emitem uma dada potência sonora, W, que é uma característica exclusiva da mesma e representa a energia total que, num segundo, atravessa uma esfera fictícia centrada na fonte de raio qualquer, quantificando-se em watt (W) [8]. Outra forma de caracterizar um fenómeno sonoro é através do nível de potência sonora, Lw, também medido em dB, dado pela equação 4: O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 7 𝐿𝑊=10×log10(𝑊 𝑊0) (4) Onde, Lw designa o nível de potência sonora da fonte em decibel (dB); W a potência sonora em W; W0 a potência sonora de referência (10-12 W). A potência sonora relaciona-se com a pressão sonora, p e com a intensidade sonora, I, características do estímulo criado pela fonte sonora. A intensidade sonora é, numa dada direção, a quantidade média de energia que atravessa uma área de 1 m2, num segundo, numa normal a essa direção, quantificando-se em W/m2. A equação 5 relaciona a intensidade sonora com a potência sonora e a pressão sonora. 𝐼= 𝑊 4𝜋𝑟2= 𝑝2 𝜌𝑐 (5) Onde, r é a distância (m); ρ a massa volúmica do ar (≈1,2 kg/m3); c a celeridade (velocidade de propagação do som no ar a 20ºC ≈340 m/s). 2.2.3. FREQUÊNCIA, BANDAS DE FREQUÊNCIA E FONE Já se mencionou que a audição de um som implica variações de pressão, sendo esta uma das suas principais características. O número de variações de pressão por segundo é designado de frequência, cuja unidade de medida é o hertz (Hz) [7]. Para um ser humano jovem e saudável a audição normal abrange, aproximadamente, um intervalo de frequências entre os 20 Hz e os 20.000 Hz. Sons com frequências abaixo dos 20 Hz (frequências graves) denominam-se Infrassons e os que apresentam frequências acima dos 20.000 Hz (frequências agudas) designam-se por ultrassons. Os infrassons e os ultrassons não são detetados pelo ouvido humano. Quase todos os ruídos são complexos ou compostos e contêm diferentes frequências, por oposição aos sons puros que apenas contêm uma componente, em termos de frequência. De forma a facilitar a análise em frequência e uma vez que o ouvido humano é incapaz de detetar cada frequência individualmente, utilizam-se bandas de frequência com dimensão normalizada. Estas correspondem a agrupamentos de diversas frequências em torno de uma frequência central que lhe dá o nome, um limite inferior, um limite superior e uma dada largura correspondente à diferença entre esses dois limites. Existem bandas de diversas larguras, sendo as mais usadas e com interesse para a acústica ambiental, as bandas de 1/1 oitava e de 1/3 oitava. A caracterização de qualquer ruído só pode ser adequadamente realizada se usados os domínios de análise em pressão e frequência. Na Fig. 4, representa-se o exemplo de um espectro sonoro. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 8 Fig. 4 - Espetro sonoro de um mesmo ruído dividido em bandas de 1/1 oitava e 1/3 oitava [8]. No entanto, a sensibilidade do sistema auditivo humano além de variar significativamente com a frequência, depende também da intensidade sonora do próprio som. O ouvido humano é menos sensível às baixas frequências que às médias e altas frequências como se pode comprovar pela observação da Fig. 5, onde se representa e introduz um novo conceito - o Fone. O Fone é a unidade com que são numericamente escalonadas as curvas de igual perceção subjetiva. Cada linha de n fone representa os pontos de igual sensação sonora para diferentes níveis de pressão e frequência. A curva inferior representa o limiar da perceção do som, ou seja, 0 fone. Fig. 5 - Curvas de igual sensibilidade auditiva (em fone) [9]. Considerando a variação de sensibilidade aos estímulos sonoros com a frequência e intensidade e de forma a simular a resposta logarítmica do ouvido humano em relação às variações de pressão sonora, são usualmente aplicadas curvas de ponderação ou filtros. A curva de ponderação mais O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 9 usada corresponde ao filtro do tipo A, uma vez que é o filtro que melhor relaciona a resposta subjetiva ao ruído com os estímulos mais usuais. A aplicação desta curva dá origem aos níveis sonoros em dB(A) e os valores que lhe estão associados, para a banda de frequência de 1/1 de oitava estão indicados no Quadro 1. Quadro 1 - Valores centrais das bandas de frequência de 1/1 oitava e correspondentes valores numéricos das ponderações da curva A, na gama audível [8]. Banda de Frequência (Hz) Ponderação A para 1/1 oitava (dB) 31 -40 63 -26 125 -15,5 250 -8,5 500 -3 1000 0 2000 +1 4000 +1 8000 -1 16000 -7 Na Fig. 6, estão representadas as curvas de ponderação A e C. Fig. 6 - Curvas de ponderação A e C [7]. 2.2.4. ANÁLISE NO TEMPO Os ruídos apresentam uma grande variabilidade temporal, ao longo da qual existem flutuações no nível de pressão sonora. Desta forma é necessário recorrer a descritores ou parâmetros estatísticos e/ou energéticos para avaliar, num dado intervalo de tempo, um determinado acontecimento acústico. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 10 Um parâmetro descritor energético é o “nível de pressão sonora contínuo equivalente” Leq que se define como o nível de pressão sonora que, se atuasse de forma constante num dado intervalo de tempo (T), produziria a mesma energia que o som que se pretende avaliar [8]. Este parâmetro pode ser calculado através das equações 6 e 7. 𝐿𝑒𝑞 =10×log1 𝑇∫ (𝑝(𝑡) 𝑝0)2 𝑇 0𝑑𝑡 (6) 𝐿𝑒𝑞 =10×log[(1 𝑇)∑𝑡𝑖×10𝐿𝑖 10 𝑁 𝑖=1 ] (7) Onde, Li é o nível de pressão sonora uniforme de um determinado som (dB) durante um dado período de tempo ti; T=∑ti. Já os parâmetros estatísticos estão associados a quantis de densidade de probabilidade de ocorrência. Assim, LN define-se como sendo o nível de pressão sonora que, num dado intervalo de tempo, é excedido em N% da duração desse intervalo de tempo [8]. Os parâmetros estatísticos desapareceram da legislação portuguesa com a aprovação do Regime Legal sobre a Poluição Sonora, em 2000 [10], mas ainda existem em diversos documentos de legislação internacional parâmetros como o L5, L10, L90 ou L95, que também são muitas vezes utilizados para se tentar perceber o tipo de estímulos em presença numa dada avaliação sonora. Na Fig. 7, encontram-se representados os parâmetros acústicos Leq, L50 e L95. Fig. 7 - Diferenças entre os parâmetros acústicos Leq, L50 e L95 [8]. 2.3. RUÍDO E SUA PROPAGAÇÃO 2.3.1. TIPOS DE RUÍDO O conhecimento do tipo de ruído a avaliar é necessário, para que se possam escolher os parâmetros acústicos a medir, o equipamento mais adequado a usar, bem como a duração e a oportunidade da medição. Por exemplo, atendendo à sua duração, os ruídos podem ser contínuos; intermitentes; impulsivos; quanto à frequência podem ser tonais ou apresentar uma forte componente de baixas frequências. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 11 O ruído contínuo pode ser produzido por máquinas ou instalações industriais que operam sem interrupção, o ruído intermitente pode provir de maquinaria que opera em ciclos ou quando, por exemplo, veículos isolados ou aviões que passam e o nível sonoro vai aumentando e diminuindo ao longo do tempo [7]. O ruído intermitente pode ser definido como o ruído observável apenas durante certos períodos de tempo, em intervalos regulares ou irregulares, em que a duração de cada uma das ocorrências é superior a 5 s [11]. Na Fig. 8, apresentam-se dois exemplos de ruídos intermitentes e exemplos dos respetivos espetros sonoros com a variação do nível de pressão sonora nas ordenadas em função do tempo nas abcissas. Fig. 8 – Ruído intermitente [7]. O ruído impulsivo é caracterizado por curtos impulsos de pressão sonora [11] e resulta de impactos ou explosões, é breve e abrupto [7]. Na Fig. 9, pode-se observar um exemplo de um ruído deste tipo e o respetivo espetro sonoro com a variação do nível de pressão sonora nas ordenadas em função do tempo nas abcissas. Fig. 9 – Ruído Impulsivo [7]. No que diz respeito a ruídos com uma forte componente nas baixas frequências, como o nome indica, apresentam valores apreciáveis de nível de pressão sonora entre 8 Hz e 100 ou 125 Hz, sendo um tipo de ruído difícil de mascarar que se espalha facilmente em todas as direções e pode ser ouvido a grandes distâncias. Podem-se ainda referir os infrassons que apresentam um espectro sonoro com componentes de frequência abaixo dos 20 Hz e que são percebidos, não como som, mas como pressão [7]. O ruído tonal é caracterizado por uma única componente de frequência ou por componentes de banda estreita que emergem de modo audível do ruído global [11]. Estes podem ser criados, por exemplo, por maquinaria com partes rotacionais como motores, caixas de engrenagem, ventiladores ou sistemas de bombagem. Impactos instáveis ou repetidos causam vibrações que, O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 12 transmitidas através das superfícies para o ar, podem ser audíveis como sons tonais. Este tipo de som pode ser identificado subjetivamente, apenas pelo ouvido ou, objetivamente, analisando o espetro sonoro, como se exemplifica na Fig. 10 [7]. Fig. 10 – Ruído tonal [11] [7]. Além dos tipos de ruído previamente identificados, a Norma NP ISO 1996-1:2011 [11] define ainda os seguintes tipos de sons: • Som total – Som global existente numa dada situação e num dado instante, usualmente composto pelo som resultante de várias fontes, próximas e distantes. O som total equivale ao ruído ambiente no Regulamento Geral do Ruído [12]. • Som específico – Componente do som total que pode ser especificamente identificada e que está associada a uma determinada fonte. Corresponde ao ruído particular do Regulamento Geral do Ruído. • Som residual - Som remanescente numa dada posição e numa dada situação quando são suprimidos os sons específicos ou particulares em consideração. Corresponde ao ruído residual do Regulamento Geral do Ruído. • Som inicial – Som total existente numa situação inicial antes da ocorrência de qualquer modificação. • Som flutuante – Som contínuo cujo nível de pressão sonora, durante o período de observação, varia significativamente mas que não pode ser considerado um som impulsivo. • Emergência sonora – Incremento do som total existente numa dada situação resultante da ocorrência de um som específico. 2.3.2. TIPOS DE FONTES SONORAS Uma fonte de ruído é definida como a ação, a atividade permanente ou temporária, o equipamento, a estrutura ou infraestrutura que produza ruído nocivo ou incomodativo para quem habite ou permaneça em locais onde se faça sentir o seu efeito [13]. Previamente já se referiu que a caracterização das fontes de ruído está associada à respetiva potência sonora (W) emitida que, por sua vez, pode ser relacionada com a intensidade sonora (I) numa dada direção e com a pressão sonora (p) que se propaga até ao recetor. Outro modo de classificação das fontes sonoras está relacionado com o tipo de emissão e, consequentemente, com a sua forma de propagação. Assim, as fontes sonoras podem ser pontuais ou lineares. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 13 Uma fonte pode considerar-se pontual quando a dimensão da fonte em relação ao seu recetor, localizado a uma dada distância, se pode assemelhar a um ponto e linear quando a origem do som em relação ao recetor, localizado a uma determinada distância, se assemelha a uma linha [8]. Na Fig. 11 (a) e (b) estão representados, respetivamente, exemplos de uma fonte pontual e de uma fonte linear. a) b) Fig. 11 - Exemplo de fonte pontual (a) e de uma fonte linear (b) [7]. 2.3.3. PROPAGAÇÃO DO SOM A propagação do som ao ar livre é influenciada por diversos fatores que contribuem para a sua atenuação, entre os quais se encontra o tipo de fonte sonora que se acabou de enunciar. Assim, o nível de pressão sonora num dado recetor é consequência direta do tipo de fonte sonora em presença, do respetivo nível de potência sonora e da atenuação total verificada ao longo de todo o percurso entre o emissor e o recetor [8]. No percurso de propagação do som, os efeitos que se fazem sentir e que passarão a ser descritos são a divergência geométrica, a atenuação pela absorção do ar, o gradiente térmico, a influência do vento, o efeito do solo e a presença de obstáculos. O fator mais importante que intervém nesta atenuação é a divergência geométrica, que se deve ao facto de a superfície da onda sonora aumentar com a distância à fonte. a) b) Fig. 12 - Exemplo de uma fonte pontual (a) e de uma fonte linear (b) posicionadas junto ao solo [14]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 14 Nas fontes pontuais, esta superfície de propagação é esférica e, quando estas fontes se localizam próximas do solo, a energia emitida propaga-se segundo um semi-hemisfério diminuindo o nível de pressão sonora Lp cerca de 6 dB sempre que a distância à fonte duplica. No caso de fontes lineares, a superfície de propagação é cilíndrica e, no caso da onda sonora se propagar junto ao solo, tal ocorrerá segundo um semi-tronco cilíndrico, ao qual corresponderá uma diminuição do nível de pressão sonora de, aproximadamente, 3 dB quando a distância à fonte duplica, como se pode observar na Fig. 12 (b) [13]. A atenuação pela absorção do ar é outro fator de atenuação de ruído que depende da distância à fonte, da frequência do ruído e das condições ambientais (temperatura, humidade relativa e pressão atmosférica). O coeficiente de atenuação atmosférica, em dB, pode ser retirado de diagramas e tabelas que relacionam estas características, como o diagrama representado na Fig. 13. Fig. 13 – Atenuação pela absorção do ar em função da frequência e da distância à fonte [7]. Como a celeridade ou velocidade de propagação das ondas sonoras varia com a temperatura e esta exibe um perfil com variação por altitude em relação ao solo, as ondas sonoras apresentam velocidades diferentes em altura, o que provoca o encurvamento destas. O gradiente térmico é positivo quando a temperatura aumenta em altura e negativo quando esta diminui em altura. O gradiente de temperaturas negativo resulta na redução do nível sonoro junto ao solo e o gradiente de temperaturas positivo resulta em ondas sonoras que sofrem difração para baixo, provocando uma aumento do nível sonoro junto ao solo, como se pode verificar na Fig. 14. Fig. 14 - Gradientes de temperatura [7]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 21 Antes do seu desaparecimento, o moinho de vento europeu atingiu um nível alto de sofisticação ao nível do seu design. Nestes moinhos designados por smock mills, como o representado na Fig. 20 (a), a maior parte da estrutura do moinho não se movia, exceto o topo para se alinhar com o vento [23]. Enquanto os moinhos de vento europeus entravam nos seus últimos anos de vida, outra variante de moinho de vento difundiu-se largamente nos EUA. A partir do século XIX, estes moinhos com várias pás eram construídas em aço e usados maioritariamente para bombagem de água e irrigação dos terrenos. Na Fig. 20 pode-se observar um moinho de vento típico americano [23]. Quando os geradores elétricos apareceram no final do século XIX, o homem tentou fazer com que estes rodassem, introduzindo um rotor num “moinho de vento”, surgindo assim, os designados geradores eólicos, aerogeradores ou ainda turbinas eólicas. Estes sistemas aproveitam a energia cinética do vento para produzir energia mecânica que posteriormente é convertida em energia elétrica. O uso inicial do recurso eólico para geração de eletricidade, por oposição à energia mecânica, incluiu o desenvolvimento comercial de pequenos geradores eólicos e alguma investigação e experiências usando aerogeradores de grande dimensão. Durante grande parte do século XX, a energia eólica foi usada apenas para carregamento de baterias em habitações, localizadas em áreas remotas, tendo estes sistemas de baixa potência sido rapidamente substituídos assim que o acesso à rede elétrica se tornou disponível, com o aparecimento da eletrificação rural. Ao longo do final do século XX, os aerogeradores foram-se desenvolvendo, tornando-se maiores e mais eficientes. Em 1980, estes apresentavam, em média, uma potência útil de 30 kW e um diâmetro inferior a 15 m, como se pode observar na Fig. 21. Fig. 21 - Evolução, ao longo dos anos, da dimensão de turbinas eólicas modernas [26] A partir daí foram-se desenvolvendo aerogeradores com uma potência útil de mais de 5 MW e mais de 125 m de diâmetro. Contudo e apesar desta evolução, nos últimos anos tem-se assistido ao crescimento do interesse em aerogeradores de pequena dimensão. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 22 Os aerogeradores de pequena dimensão têm um vasto campo de aplicação desde pequenos carregadores de baterias móveis a sistemas ligados à rede. Existe ainda um potencial pouco explorado relativo à sua aplicação em áreas rurais e em países em desenvolvimento, como sistemas de fornecimento de energia não ligados à rede e mini-redes [26]. As turbinas eólicas de pequenas dimensões diferenciam-se das grandes turbinas não só, como o nome indica, pela sua menor dimensão mas também por uma menor produção de energia e pelo seu tipo de aplicação, normalmente residencial em oposição às grandes turbinas localizadas em grandes parques eólicos, em áreas não urbanas. Apresenta-se na Fig. 22, uma turbina de pequena dimensão e outra de larga escala, bem como as respetivas potências nominais e a energia produzida por ano. Fig. 22 - Comparação entre uma turbina de pequena dimensão e uma de larga escala [27]. Uma visão global da tecnologia relativa à energia eólica é apresentada no capítulo 4, através da descrição deste tipo de aerogeradores mais recentes. 3.3. A ENERGIA EÓLICA NO CONTEXTO DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS 3.3.1. INTRODUÇÃO O uso de energia tem aumentado dramaticamente, nas últimas décadas e os problemas associados ao uso excessivo de combustíveis fósseis para fins energéticos, estão a ser investigados e revelados. Efeitos como, o aumento das temperaturas, a alteração dos padrões de precipitação, o derretimento dos glaciares e a subida do nível médio das águas do mar são uma realidade e é de esperar que estas alterações prossigam e que se tornem mais frequentes e intensas. Estes efeitos denominados por alterações climáticas têm vindo a assumir a forma de fenómenos climáticos extremos que acarretam perigos como inundações e secas. Estas alterações climáticas, induzidas pelo homem são consequência da emissão de gases com efeito de estufa para a atmosfera, cuja principal fonte, associadas à atividade humana, é a queima de combustíveis fosseis seja na O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 23 produção de eletricidade, por utilização nos transportes, na indústria e mesmo em utilizações domésticas [28]. As energias renováveis são fontes de energia primária inesgotáveis e não poluentes existentes na Natureza, que podem fazer face aos problemas supracitados, substituindo os combustíveis fósseis na produção de energia. Estas incluem a energia eólica, solar, hidroelétrica e das marés, bem como a energia geotérmica e a energia proveniente da biomassa. A procura global de energias renováveis tem continuado a crescer, apesar da crise económica internacional, das disputas comerciais e da incerteza política, bem como da diminuição do financiamento estatal nalguns mercados-chave. As energias renováveis forneceram energia primária para, aproximadamente, 19% do consumo global mundial de energia final em 2011, como se pode observar na Fig. 23. Deste total, cerca de 9,3% provêm da biomassa, usada regularmente para aquecimento em áreas rurais de países em vias de desenvolvimento. A energia útil para aquecimento proveniente de outras fontes renováveis representou 4,1% do uso total de energia; a hidroelétrica cerca de 3,7%, e 1,9% foram fornecidos por energia eólica, solar, geotérmica, biomassa e por biocombustíveis. Fig. 23 - Quota de energia renovável no consumo final de energia em 2011 [29]. Esta urgência na introdução e aumento da produção de energia a partir de fontes renováveis tem um propósito - evitar que os efeitos das alterações climáticas atinjam níveis perigosos, ou seja, a comunidade internacional decidiu que o aquecimento global do planeta não deve exceder em mais de 2 º C as temperaturas pré-industriais. Em 2007, a União Europeia estabeleceu várias metas a atingir até 2020, conhecidas como as metas «20-20-20»: • Redução de 20% nas emissões de gases com efeitos estufa, em relação aos níveis de 1990; • Aumento de 20% na eficiência energética e; • Aumento da quota de consumo de energia da UE, produzida a partir de fontes renováveis, para 20% do total de energia final consumida. A longo prazo, será necessário proceder a reduções muito mais drásticas das emissões a nível mundial para evitar alterações climáticas perigosas. A UE está empenhada em reduzir as suas emissões em 80-95% em relação aos níveis de 1990 até 2050, desde que os países desenvolvidos participem num esforço de redução coletivo [1]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 24 A maior utilização de energias renováveis permite à União Europeia cortar nas emissões de gases com efeito de estufa e diminuir a dependência externa de energia ou de matérias-primas para a produção da mesma, como os combustíveis fósseis. Estes podem ser substituídos por energias renováveis em quatro mercados distintos: produção de eletricidade, aquecimento e arrefecimento, combustíveis para alguns modos de transporte e serviços de fornecimento de energia em meios rurais ou como sistemas isolados não ligados à rede [29]. Para além disto, ao impulsionar a indústria de renováveis está a estimular a inovação tenológica e o emprego na Europa. A Diretiva 2009/28/CE, de 23 de Abril de 2009 [30], relativa à promoção da utilização de energia proveniente de fontes renováveis - Diretiva FER, definiu objetivos ambiciosos para os estados membros, de forma a que a União Europeia atinja a quota de 20% de energia produzida a partir de energias renováveis no consumo final bruto de energia da Comunidade Europeia até 2020 e uma quota de 10% de energia proveniente de fontes renováveis, especificamente, no consumo de energia setor dos transportes de cada estado-membro. De acordo com os elementos apresentados no Anexo I dessa diretiva, Portugal deveria conseguir uma quota de energia proveniente de fontes renováveis no consumo final bruto de energia, em 2020, correspondente a 31%. No seguimento desta Diretiva, que obriga cada Estado-Membro a aprovar e notificar a Comissão um plano nacional de ação para as energias renováveis, foi elaborado o primeiro plano nacional de ação para as energias renováveis em Portugal, aprovado em 30 de Julho de 2010, tomando a designação PNAER2010. Na Fig. 24, podem observar-se as quotas de energia proveniente de fontes renováveis no consumo total de energia, nos anos de 2011 e 2005 e a quota que se pretende atingir em 2020 [29]. Da análise desta figura verifica-se que tem ocorrido algum sucesso com as políticas implementadas a nível dos diversos Estados-Membros, já se tendo alcançado 13% dos 20% pretendidos de contribuição média das fontes renováveis. Aliás, existem países que atualmente já atingiram as metas pretendidas para 2020, nomeadamente, a Roménia, Estónia, e outros que estão próximo como a Suécia, Finlândia, Portugal, Espanha, entre outros. As metas relativas às energias renováveis podem assumir várias formas, para além das quotas de energia de fontes renováveis relativamente à energia final, sendo a mais comum, o aumento da contribuição das fontes renováveis na produção de energia elétrica. Na Fig. 25, podem observar-se os países da EU com mais peso de fontes renováveis na produção de energia elétrica. Outras metas incluem quotas de energia proveniente de fontes renováveis relativamente à energia primária, ao fornecimento de calor e de combustíveis para os diferentes meios de transporte, bem como, a capacidade de instalação e/ou operação de tecnologias renováveis. As fontes de energia renováveis contribuem cada vez mais para a produção de eletricidade na EU, registando em 2012 um aumento de 28.8% relativamente a 1999. A energia eólica e hídrica são as fontes de energia que mais contribuem para esta produção. Em 2012, cerca de 24,1% da produção de energia elétrica na União Europeia (UE15) foi proveniente de fontes renováveis de energia. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 25 Fig. 24 – Quota de energia de fontes renováveis no consumo final de energia em 2005, 2011 e metas para 2020 [29]. Fig. 25 - Peso da produção de energia elétrica a partir de energia proveniente de fontes renováveis na produção bruta + saldo importador, em 2012 [31] O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 26 A Suécia e a Áustria lideraram o setor elétrico de energias renováveis na EU15, apresentando ambos os países a maior incorporação de fontes renováveis na produção bruta de energia elétrica, cerca de 66,1%, devidos sobretudo à hídrica que apresentou, em 2012, uma quota de 53,9% e 55,6%, respetivamente, na produção total de energia elétrica destes países. Segue-se a Dinamarca, com uma quota de fontes renováveis de 40,7% na produção de eletricidade e que ultrapassa estes dois países no que toca à quota de energia eólica, 28,8%, o maior valor registado na EU15, em 2012. A Dinamarca apresenta ainda a segunda maior cota de incorporação de Biomassa e Biogás a seguir à Finlândia. Em Portugal, as fontes renováveis de energia contribuíram com cerca de 35% para a produção total de energia elétrica do país, colocando-o no quarto lugar da lista de países da União Europeia (UE15) com maior incorporação de energias renováveis, seguido da Finlândia, Espanha entre outros. Em 2013, tendo sido identificado um excesso de oferta de produção de eletricidade decorrente de uma redução da procura, considerou-se necessário reformular o PNAER2010, tendo sido aprovado pela Resolução do Conselho de Ministros n.º 20/2013, de 28 de fevereiro de 2013, o novo PNAER2020 [32]. O PNAER2020 tem como objetivo rever o peso relativo de cada uma das FER no mix energético nacional e bem como as metas de incorporação a atingir em 2020, de acordo não só com o seu custo de produção, mas com o seu potencial de funcionamento em regime de mercado livre, embora respeitando sempre os compromissos assumidos por Portugal em matéria de energias renováveis, nos termos previstos da Diretiva 2009/27/CE. No que respeita às energias renováveis, o PNAER2020, prevê uma redução de 18% na capacidade instalada em tecnologias baseadas em FER, face ao de 2010, embora com uma quota de eletricidade proveniente de fontes renováveis superior (60% vs. 55%), tal como a meta global a alcançar, que deverá situar-se em cerca de 35% (face à anterior meta de 31%). Estas novas linhas gerais têm como base a premissa de que Portugal deve ser um país energeticamente eficiente e independente, ou seja, um país competitivo. O PNAER2020 estabelece a introdução de FER nos setores de Aquecimento e arrefecimento, Eletricidade e Transportes. 3.3.2. ENERGIAS RENOVÁVEIS EM PORTUGAL Portugal é um país com escassos recursos energéticos endógenos, nomeadamente, aqueles que asseguram a generalidade das necessidades energéticas da maioria dos países desenvolvidos (como o petróleo, o carvão e o gás). Segundo a DGEG - Direção Geral de Energia e Geologia, em 2011 o contributo das energias renováveis no consumo total de energia primária foi de 22,8% contra 23,4% em 2010 e a dependência de Portugal em termos de importação de energia foi de 79%, nomeadamente, no que se refere às importações de fontes primárias de origem fóssil. Importa assim aumentar a contribuição das energias renováveis: hídrica, eólica, solar, geotérmica e biomassa, nas quais Portugal pode ser um bom contribuinte [33]. A diretiva 2009/29/CE de 23 de Abril [30], para além de fixar objetivos nacionais para a quota de energia proveniente de fontes de energia renováveis no consumo final bruto de energia, estabelece também a metodologia de contabilização da eletricidade produzida a partir da energia hídrica e eólica. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 27 Em Portugal, em 2012, o consumo de energia elétrica totalizou 49,1 TWh, contraindo 3,6% face ao ano anterior. A produção de energia com origem em fontes renováveis permitiu abastecer 37% do consumo, com a energia eólica a atingir a quota mais elevada de sempre, cerca de 20% da produção total de eletricidade foi satisfeita a partir da energia eólica. Fig. 26 - Repartição da produção de energia elétrica, em Portugal e por fonte de energia, em 2011 e 2012 [34]. Como se pode observar na Fig. 26, 2012 foi um ano com uma redução acentuada na quantidade de energia produzida a partir de energia hidráulica, tal dever-se-á ao facto de ter sido um ano excecional com reduzida pluviosidade. No final de novembro de 2013, Portugal Continental tinha cerca de 11.066 MW de capacidade instalada para produção de energia elétrica a partir de fontes renováveis. A produção a partir de FER cresceu 57% (de 17,5 TWh para 27,5 TWh), nos onze meses de 2013, quando comparada com o período homólogo de 2012. Neste período a participação da energia hídrica cresceu 154%, sendo assegurada, em cerca de 2/3, no Norte de Portugal [31] . Na Fig. 27, pode observar-se a evolução da energia produzida a partir de fontes renováveis, desde 2005, assistindo-se a uma grande flutuação na comparticipação da energia hídrica, fruto essencialmente das grandes alterações verificadas nas condições climatéricas, e um crescimento consistente e progressivo da potência eólica instalada, ao longo dos últimos anos, corroborado pela informação apresentada na Fig. 28. A Fig. 28 representa a evolução do peso da produção das energias renováveis na produção bruta de energia a partir de fontes renováveis ao longo dos anos, caracterizada por acentuadas flutuações que acompanham as flutuações da grande hídrica, que apresenta a maior quota de renováveis do O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 28 país. A produção de energia a partir de fontes renováveis continua a aumentar, atingindo desde 2009 valores superiores a 1/3 da produção de energia elétrica nacional. Fig. 27 - Evolução da energia produzida em Portugal a partir de fontes renováveis (FVFotovoltaica, EOL – Eólica, RSU – Resíduos Sólidos Urbanos) (TWh) [31]. Fig. 28 - Evolução do peso da produção das energias renováveis na produção bruta+ saldo importador em Portugal Continental [31]. As fontes renováveis de energia assumiram na última década um papel incontornável no mix elétrico nacional, sobretudo com o aumento do número de parques eólicos e de centrais hídricas em território português. Em Portugal, o sector das energias renováveis concentra-se predominantemente nas fontes de energia hídrica, eólica e biomassa, existindo também centrais, embora de menor relevo, nos sectores da energia solar fotovoltaica, biogás e geotérmica, estando-se agora a iniciar uma produção embrionária a partir das ondas. Nos últimos anos o sector registou níveis de crescimento consideráveis que apresentam um impacte significativo na criação de riqueza, de empregos e desenvolvimento regional, além de contribuir significativamente para a redução das emissões de gases de efeito de estufa. Adicionalmente, o sector de energias renováveis permite a redução da dependência energética do O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 29 país, através da redução das importações de energia e de combustíveis fósseis, que se traduz numa poupança considerável a nível da balança comercial portuguesa [35]. 3.4. MERCADO EÓLICO MUNDIAL A capacidade eólica mundial atingiu 296.255 MW no final de Junho de 2013, dos quais 13.980 MW foram adicionados nos primeiros seis meses de 2013, como se pode observar na Fig. 29. Este aumento foi significativamente menor que na primeira metade de 2012 e 2011, quando foram adicionados 16,5 e 18,4 MW, respetivamente. Todas as turbinas instaladas a nível mundial podem gerar, aproximadamente, 3,5% da procura mundial de eletricidade. Fig. 29 - Capacidade total instalada de energia eólica entre 2010 e 2013 em MW [36]. Atualmente, a China constitui o maior mercado de energia eólica. Na Fig. 30, representa-se a capacidade eólica dos dez países com maior produção de energia eólica na primeira metade de 2013. Fig. 30 - Capacidade eólica instalada por país [36]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 30 Nos últimos anos, o mercado mundial de turbinas eólicas de pequena dimensão - turbinas eólicas cuja potência nominal, nalguns países, pode ir até aos 100 kW, apresenta um elevado crescimento. A partir do final de 2011, pelo menos 730.000 turbinas eólicas de pequena dimensão estavam instaladas em todo o mundo, excluindo dois grandes mercados como a India e a Itália. Durante esse ano, o número de pequenas turbinas eólicas instaladas cresceu 11%, tendo sido instaladas 74.000 unidades. Atualmente, a China constitui o maior mercado de energia eólica, continuando a ultrapassar outros grandes mercados, como os EUA e o Reino Unido, com um total acumulado de 500.000 unidades instaladas, o que representa cerca de 68% do mercado mundial [37]. Mais de 120 MW de capacidade instalada de pequenas turbinas eólicas foram instalados em 2011, representando um aumento da capacidade instalada global de 27%. Esta capacidade atingiu mais de 576 MW a partir do final de 2011, sendo a China responsável por, aproximadamente, 40% e os EUA por 35% desta capacidade instalada, como se pode observar na Fig. 31. Fig. 31 – Capacidade de energia eólica instalada acumulada total por país [37]. 3.5. MERCADO EÓLICO EUROPEU Durante o ano de 2012, foram instalados na Europa 12.744 MW de energia eólica, dos quais 11.895 MW na União Europeia. No final de 2012, o total acumulado em toda a Europa era de 109.581 MW, sendo 106.040 MW na União Europeia e desses 4.525 MW em Portugal. O crescimento da capacidade instalada na União Europeia em 2012 foi de 12,6% em relação ao ano anterior, similar ao crescimento registado em 2011, como se pode observar na Fig. 32 (a). Na Fig. 32 (b) representa-se a quota de cada membro da união europeia na capacidade total instalada em 2012, ou seja, reportada a 106 GW. A capacidade eólica instalada no final de 2012, um ano normal de vento, produziu 231 TWh de eletricidade, representando 7% do consumo final da União Europeia. A Dinamarca apresenta-se como o país com maior taxa de penetração de energia eólica no consumo de eletricidade (27,1%) como se pode observar na Fig. 33, seguida de Portugal e Espanha, respetivamente, com 17% e 16%, e ainda acima dos 10% da Irlanda e da Alemanha [38]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 37 O avanço tecnológico proporcionado pela produção de energia eólica em larga escala criou condições para investimentos noutros subsetores das energias renováveis como as pequenas turbinas eólicas. Este setor tem especial relevância devido ao baixo custo das soluções que existem no mercado. Acresce ainda o facto de se poderem considerar um complemento à energia solar uma vez que o uso de pequenas turbinas pode facilmente preencher algumas falhas de alimentação e contribuir, assim, para uma produção de energia mais estável no setor doméstico [50]. Segundo o portal “Renováveis na hora” [51] atualmente, em Portugal estão registadas no “Sistema de registo da microprodução” (SRM), 134 unidades de microprodução eólica e no “Sistema de registo da miniprodução” (SRMini) 2 unidades de miniprodução eólica, respetivamente, para um total de 25.034 e 1.047 unidades em cada um dos sistemas. As 134 unidades de microprodução perfazem uma potência total de ligação de 455 kW e as de miniprodução eólica apresentam uma potência de ligação de 60 kW. Na Fig. 36 apresenta-se o número de unidades de mini e microprodução registadas em Portugal, por distrito, até ao final de 2013 [51]. Fig. 36 - Unidades de micro e miniprodução instaladas em Portugal. Ainda de acordo com a informação recolhida no portal “Renováveis na Hora”, na Fig. 37 representa-se a evolução ao longo dos anos do número de unidades de mini e microprodução eólica registadas em Portugal. 512 2 32 11 17 48 1 7 16 1 7 1532 1 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AVEIRO BRAGA BRAGANÇA CASTELO BRANCO COIMBRA FARO GUARDA LEIRIA LISBOA PORTALEGRE PORTO SANTARÉM SETÚBAL VIANA DO CASTELO VISEU ÉVORA BEJA VILA REAL ILHA DA MADEIRA ILHA DE PORTO SANTO ILHA DE SÃO MIGUEL ILHA TERCEIRA 2013 Microprodução Miniprodução O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 38 Fig. 37 - Evolução ao longo dos anos do número de unidades de micro e miniprodução eólica. Apesar de o número de turbinas eólicas instaladas a partir de 2010 ter vindo a diminuir com apenas duas unidades instaladas em 2013, a potência instalada em 2013 foi mais elevada do que em 2012, onde apenas se registaram 15,81 kW de potência distribuídos por quatro unidades de microprodução, como se pode observar na Fig. 38. Fig. 38 - Evolução da potência de ligação (kW) 3.7. POTENCIAL EÓLICO PARA SOLUÇÕES DE PEQUENA GERAÇÃO 3.7.1. CARACTERIZAÇÃO DO RECURSO EÓLICO Uma aplicação interessante para as turbinas de pequena dimensão é a sua utilização em ambiente urbano e construído. A energia eólica, em meio urbano, apresenta um elevado potencial de exploração, quer ao nível da instalação de pequenas turbinas nos topos de edifícios, quer ao nível da sua integração nos terrenos circundantes, desde que a sua conceção seja pensada de forma a prever este tipo de aproveitamento. 11 71 25 23 42 82 107 130 134 136 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Eólica Acumulado 38,07 239,97 83,65 77,55 15,81 60 515 0 100 200 300 400 500 600 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Potência (kW) Microprodução Miniprodução Potência Acumulada O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 39 O vento é uma característica determinante no desempenho das turbinas eólicas, sendo necessário caracterizar o recurso eólico em meio urbano de forma a encontrar o tipo de turbina mais adequado e a selecionar a melhor localização para a sua instalação. As características de vento em zonas periurbanas e fora das cidades (ambiente rural) são bastante distintas das que se verificam nas zonas construídas. Em ambientes mais rurais encontram-se grandes áreas com condições de rugosidade aproximadamente uniformes que contrastam com as áreas urbanas, onde os obstáculos e a rugosidade se alteram em curtas distâncias, como se pode observar na Fig. 39. Fig. 39 - Mudança brusca na rugosidade da superfície e regime de ventos em ambiente urbano [52]. O vento nas cidades tende a ser menos estável e previsível e bastante mais turbulento. O clima eólico local dependente da envolvente, por exemplo, está relacionado com a distância a áreas mais desafogadas como o extremo da cidade, um parque, lago ou a uma rua de elevado tráfego. Geralmente, as velocidades do vento em meio urbano são mais reduzidas e com uma orientação mais errática [52]. As baixas velocidades de vento devem-se às irregularidades e à rugosidade do terreno, criadas pelos edifícios, pelas vias e por outras características do ambiente urbano, que fazem com que o aumento da velocidade do vento com a altura acima do solo seja mais lento. O escoamento turbulento resulta da interação com os edifícios e outros obstáculos [53]. Para além das condições de circulação do vento num dado local, que condicionam a escolha do local para a colocação da turbina, também existe outro elemento importante neste contexto: a relação entre a velocidade do vento e a potência da turbina. Em geral, esta relação é representada por uma curva de potência, exemplificada na Fig. 40. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 40 Fig. 40 – Exemplo da curva de potência de uma turbina eólica [27]. A velocidade do vento, no que se refere ao funcionamento de uma turbina eólica, apresenta quatro momentos chave [27]: • Velocidade “zero”; • Velocidade de arranque: velocidade a partir da qual a turbina começa a gerar energia (“cut-in wind speed”); • Velocidade nominal: velocidade à qual a turbina produz a sua potência nominal, aproximadamente entre os 11 e os 13 m/s (47 km/h) (“rated wind speed”); • Velocidade de paragem: velocidade além da qual a turbina não consegue gerar energia, normalmente aos 25 m/s (90 km/h)(“cut-out wind speed”). Em geral, as características de vento e a curva de potência da turbina são usadas em conjunto, para selecionar a turbina mais adequada para uma dada localização e para determinar a quantidade de energia que a turbina poderá gerar nesse local durante um dado intervalo de tempo. O recurso eólico disponível depende primariamente das condições de macro escala (continentais) e meso-escala (regionais). Contudo, em meio urbano, as circunstâncias de microescala (locais) podem ser críticas. Apesar da monitorização local ser a melhor maneira de determinar as características do recurso eólico disponível, a avaliação a uma escala macro pode constituir um bom ponto de partida, recorrendo a dados de estações meteorológicas existentes nas proximidades, procurando analisar posteriormente os efeitos de microescala através de uma inspeção qualitativa [54]. De seguida examinam-se estes dois aspetos com maior detalhe. 3.7.1.1. Avaliação eólica: macro escala A caracterização do clima de uma região ou de um país em particular, no que se refere ao vento, apresenta três componentes, que são a chave da avaliação do recurso eólico: • A velocidade média anual; • O perfil de distribuição do vento; • A direção do vento. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 41 O principal fator é a “velocidade de vento média anual”, que se pode encontrar em séries cronológicas, normalmente disponíveis em estações meteorológicas próximas e que são iguais à soma dos valores da média horária para um ano, divididos pelo número de horas do ano. O segundo fator é o “perfil de distribuição do vento”, onde se representa o número de horas por ano, durante as quais, certos intervalos de velocidades de vento ocorrem. A terceira componente é a direção do vento, que apresenta uma importância vital na avaliação da adequação de uma localização particular em ambiente urbano bem como do tipo de turbina mais apropriada para a localização que se tem em vista, uma vez que em múltiplas situações o local onde se pode implantar a turbina já está pré-determinado pela existência do edifício ou pela posse do terreno [54]. Fig. 41 – Exemplo de um perfil de distribuição do vento e de uma rosa-dos-ventos [27]. Na Fig. 41, pode observar-se o exemplo de um “perfil de distribuição do vento”, onde existe uma tendência para a predominância de baixas velocidades do vento e, à direita, o exemplo de uma rosa-dos-ventos, a representação gráfica da direção do vento em que, no caso apresentado, a direção predominante é de sudoeste. 3.7.1.2. Avaliação eólica: microescala Quando se procura perceber o comportamento do vento em meio urbano, verifica-se que não é um processo simples. A mera existência de edifícios, a forma como se agrupam, a altura e a diferença de alturas entre si, são fatores que influenciam significativamente as condições de propagação do vento. A Fig. 42 ilustra como diferentes disposições de edifícios isolados podem perturbar a circulação do vento, gerando várias direções de escoamento e induzindo situações de turbulência. Quando se pretende instalar turbinas em meio urbano, estas zonas de escoamento perturbado devem ser evitadas, o que se pode conseguir elevando as pás da turbina suficientemente acima do nível do topo do edifício, de forma a atingir a “região não perturbada”. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 42 Fig. 42 - Regimes de vento em meio urbano mostrando regiões “perturbadas” e regiões altamente turbulentas à volta de edifícios [54]. Geralmente, a região de escoamento perturbado, no caso de “rugosidade induzida por edifícios isolados”, é igual a duas vezes a altura dos obstáculos, como se pode observar na Fig. 43. Fig. 43 - Várias posições de turbinas eólicas no caso do escoamento com “rugosidade induzida por edifícios isolados” [54] Consequentemente, as pás das turbinas devem ser colocadas, pelo menos, ao dobro da altura do obstáculo mais elevado para evitar perda de perda de potência. A região de influência do edifício, em termos de turbulência, estende-se na horizontal-entre 10 a 20 vezes a altura do obstáculo [54]. No caso de se estar na presença de vários edifícios, por exemplo, numa rua já construída de ambos os lados (perfil em U), apenas de um dos lados (perfil em L) ou, eventualmente no caso de um quarteirão, o tamanho e a densidade dos obstáculos das regiões vizinhas da localização de uma O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 43 turbina devem ser avaliados. Esta avaliação é feita através de categorias de “rugosidade do terreno”. Na Fig. 44 podem observar-se três tipos diferentes de terrenos com a sua correspondente “rugosidade aerodinâmica”, Z0, e os respetivos perfis de velocidade de vento associados a cada uma das situações. A primeira situação corresponde ao centro de uma cidade, a segunda a um terreno suburbano e a terceira a um terreno em campo aberto [54]. Fig. 44 - Perfis de velocidades de vento associados a diferentes tipos de ocupação urbana e correspondente rugosidade aerodinâmica, Z0 [54]. A velocidade do vento aumenta em altura enquanto, junto ao solo, a velocidade do vento é praticamente nula devido aos efeitos de resistência causados pela rugosidade do solo. Geralmente, a velocidade do vento aumenta em altura com uma acentuada aceleração até uma determinada distância acima do solo e com uma aceleração mais gradual, a partir dessa distância. Na zona de rugosidade elevada e com edifícios muito próximos, o perfil é deslocado pra cima e muda de forma, fazendo com que a velocidade aumente mais lentamente em altura. 3.7.2. AVALIAÇÃO DO RECURSO EÓLICO A avaliação do recurso eólico é usualmente feita em três etapas: • A primeira envolve a estimativa da velocidade de vento local, com recurso a informações de estações meteorológicas locais e a modelos matemáticos em macro escala, por exemplo, dados de velocidades médias anuais a diferentes alturas acima do solo; • A segunda etapa de análise pode ser feita através de medições no local com um anemómetro; • A turbulência do vento é o terceiro parâmetro que requer consideração quando se monitoriza o vento em áreas urbanas. Tipicamente, ventos de velocidades elevadas ao passarem por cima de obstáculos tornam-se mais turbulentos, o que não só reduz a quantidade de energia que pode ser extraída mas também aumenta a tensão na turbina e o desgaste no equipamento. A turbulência usualmente não é avaliada para projetos fora de ambiente urbano ou para pequenos projetos como turbinas eólicas residenciais devido aos elevados custos associados [54]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 44 Para concluir a investigação do recurso eólico, deve-se prever a energia total anual gerada para uma dada turbina numa dada localização. As variáveis finais que devem ser estimadas são a temperatura média anual e a altitude do local a fim de se determinar a densidade do ar que tem impacto na produção de energia [54]. Atualmente estão disponíveis modelos de avaliação do recurso eólico que podem auxiliar no processo de decisão que permitem colmatar algumas lacunas que os modelos de micro escala habituais não são capazes de explicar (nomeadamente os efeitos mencionados em 3.7.1), embora descrevam de forma bastante simples o escoamento do vento em redor dos obstáculos. Até agora, em Portugal os custos das campanhas experimentais de vento estavam associadas a elevados custos sendo na maior parte do caso mais caros que as próprias turbinas de pequena dimensão [50]. Devido à falta de meios para avaliar o recurso eólico em ambiente urbano, têm vindo a ser realizados estudos usando outras fontes de dados. No caso português, está disponível o Atlas do potencial eólico regional e nacional [55], que pode ser usado como indicador da existência de vento adequado para instalação pontual de pequenas turbinas eólicas. Na Fig. 45 podem-se observar três mapas com uma resolução espacial de 3 x 3 km, provenientes desse Atlas que representam a distribuição espacial da velocidade média de vento estimada para três alturas (10 m, 60 m e 80 m) [55]. Fig. 45 – Distribuição espacial da velocidade média de vento estimada para diferentes alturas, (a) h=10 m, (b) h=60 m, (c) h=80 m [55]. Contudo, estas estimativas baseiam-se na aplicação de modelos tradicionais de microescala como WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program) [56] em conjunto com resultados de mesoescala que, apesar da sua validade, não estão devidamente adaptados para o ambiente urbano. O primeiro porque não tem em conta os efeitos tridimensionais do fluxo de vento sobre obstáculos como edifícios e outras estruturas urbanas e o último, porque apesar de ter em consideração estes efeitos, só possibilita a obtenção de resultados para uma grelha de espaçamento mínimo de 1 km por 1 km, o que não se pode considerar uma malha adequada para a caraterização detalhada dos edifícios e demais estruturas [50]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 45 O WAsP é uma ferramenta que determina o potencial do vento baseada em informação sobre medições de vento próximas da área de interesse, parâmetros de rugosidade dos arredores e obstáculos esparsamente distribuídos a alguma distância do ponto de interesse. Usualmente ferramentas como o WAsP são usadas para estimar o potencial do vento em ambiente aberto e não de geometria complexa [52]. Existem outras possibilidades para a caracterização do micro clima em ambiente urbano, entre elas: a utilização de modelos CFD (Computacional Fluid Dynamics), medições no local ou testes em túneis de vento, incluindo uma extensão suficiente de área vizinha [52]. O recurso a modelos CFD constitui, atualmente, o estado da arte na modelação do comportamento do vento em redor das cidades ou de edifícios. No entanto, a aplicação destes modelos é complexa e implica elevado custo computacional o que leva, em termos práticos, às mesmas limitações associadas à realização de campanhas experimentais. O uso de modelos físicos de uma cidade ou partes desta num túnel de vento aerodinâmico é provavelmente a solução mais adequada para modelar o fluxo de vento em áreas urbanas, apesar de também envolver um custo elevado [50]. Neste contexto, o LNEG (Laboratório Nacional de Energia e Geologia) encontra-se atualmente a desenvolver uma metodologia inovadora, de fácil aplicação, precisão aceitável e reduzido custo, para avaliar o recurso eólico em meio urbano, a W.URBan. A metodologia W.URBan baseia-se na geração de uma superfície envolvente aos edifícios de uma dada área urbana, a qual é posteriormente tratada em termos computacionais, como se de um terreno com orografia muito complexa se tratasse. A avaliação do potencial eólico e o correspondente mapeamento são, então, efetuados por aplicação de um modelo computacional linear, como por exemplo o WAsP, de forma a reduzir custos computacionais e simplificar o mapeamento da malha urbana. A metodologia ainda carece de calibração e validação, mas este procedimento encontra-se atualmente em curso para zonas da cidade de Torres Vedras. O recurso a modelos CFD existentes, como o modelo UrbanWind (geometria natural dos edifícios) e o modelo WindSim (superfície de cotas sobre a área de edifícios) quer desenvolvidos para aplicação em terrenos complexos, quer para sólidos representativos dos edifícios, afigura-se como a solução para proceder a uma primeira validação da metodologia [57]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 46 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 53 Na figura Fig. 49, apresentam-se os três principais tipos de turbinas de eixo vertical (VAWTs) modernas, cuja principal vantagem é serem omnidirecionais. As VAWTs aceitam o vento de qualquer direção. Isto simplifica o seu desenho e elimina o problema imposto pelas forças giroscópicas no rotor das turbinas convencionais quando estas se alinham com a direção do vento. O eixo rotor vertical permite ainda montar o gerador e a caixa de engrenagens junto ao solo. Como mencionado anteriormente, as VAWTs podem ser divididas em dois grandes grupos: tipo drag, como as Savonius e tipo lift. Este último grupo pode ainda ser subdividido naquelas que possuem pás retas, por exemplo, o tipo H-rotor e aquelas que usam pás curvadas, por exemplo, do tipo Darrieus [52]. Para as VAWTs, o tipo lift - Darrieus tende a dominar e a maioria das turbinas deste tipo, existentes no mercado, permite produzir mais energia por metro quadrado de “área de varrida”. Contudo as VAWTs do tipo drag apresentam potencial em várias situações distintas por exibirem as seguintes propriedades [54]: • Altamente durável (Compatível com altas velocidades do vento, por exemplo, até 60 m/s (216 km/h), sem precisarem de parar); • Baixa manutenção; • Silenciosos (devido às baixas velocidades de rotação); • Baixa velocidade de arranque (podem gerar energia por longos períodos); • Visualmente mais atrativas. Apesar das VAWTs serem omnidirecionais, dada a posição dos seus perfis e o alinhamento do eixo de rotação, estas turbinas nunca se encontram orientadas com a direção dominante do vento o que condiciona o seu desempenho máximo. Este é medido em termos de coeficiente de potência, que é calculado pela razão entre a potência útil e a potência incidente do escoamento não perturbado, verifica-se assim que a eficiência máxima de uma VAWT é cerca de 80% da eficiência máxima de uma HAWT [57]. Resumindo, as vantagens das turbinas de pequena dimensão verticais (VAWTs) em relação às horizontais (HAWTs) são [52]: • Independentes da direção do vento; • O gerador pode ser colocado ao nível do solo (vantagem estrutural e manutenção de fácil acessibilidade); • Menos ruidosas; • Turbulência e ventos de todas as direções são controlados mais efetivamente (características do meio urbano); • Esteticamente mais agradáveis. Enquanto as desvantagens são: • Não arrancam sozinhas; • São mais caras; • Não mudam o ângulo de ataque durante uma rotação. Na Fig. 50 podem-se observar vários modelos de turbinas de pequena dimensão de eixo vertical e de eixo horizontal existentes no mercado. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 54 Fig. 50 – Exemplos de turbinas de pequena dimensão de eixo vertical e horizontal, existentes no mercado [59]. 4.3.3. UM AEROGERADOR DE PEQUENA DIMENSÃO PORTUGUÊS Em 2007, o INETI - Instituto Nacional de Engenharia, apresentou a primeira microturbina eólica concebida e construída em Portugal, no âmbito do projeto T.Urban, com o objetivo de integrar esta tecnologia em ambiente urbano. A T.Urban representa uma contribuição, ao nível do utilizador doméstico, para satisfazer o aumento das necessidades de energia, numa perspetiva de otimização do sistema de energia elétrica e desenvolvimento das “Smart Grids”, sob uma perspetiva do desenvolvimento sustentável e da utilização de recurso renováveis. A T.Urban (Fig. 51) é uma microturbina eólica de eixo horizontal, com 2,5 kW de potência nominal, que apresenta um elevado desempenho. O diâmetro da turbina é de apenas 2,3 m que, para uma potência de 2,5 kW, equivalente a uma relação potência/área típica de turbinas de vários MW. O sistema de controlo da T.Urban foi especificamente desenhado para operar com ligação monofásica à rede, de forma a permitir uma vasta e fácil integração em aplicações domésticas, sendo entregue com um kit de fácil montagem. Apresentam-se no Quadro 3 as principais características da microturbina T.Urban e na Fig. 51 uma imagem do seu protótipo, bem como a respetiva curva de potência nominal. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 55 Quadro 3 - Características da T.Urban [60]. Modelo T.Urban Potência nominal 2,5 kW Número de pás 3 Diâmetro do rotor 2,3 m Gerado elétrico Tipo Síncrono, com ímanes permanentes Velocidade do rotor Variável Voltagem 220/240 V Tipo de convecção Monofásica Velocidade de arranque 3,5 m/s (13 km/h) Velocidade de paragem 25 m/s (90 km/h) Fig. 51 - Um modelo completo da T.Urban na EWEC 2008 [52] e caraterísticas de Potência nominal [60]. 4.3.4. TIPOS DE APLICAÇÕES Conforme já mencionado, as turbinas eólicas de pequena dimensão podem integrar sistemas isolados não interligados à rede elétrica, sistemas ligados à rede e ainda sistemas híbridos. Os sistemas não interligados à rede são, normalmente, usados em lugares isolados onde não existe eletricidade ou para pequenos consumos. Estes sistemas não estão ligados à rede elétrica e requerem uma forma de armazenamento de energia que normalmente é feito através de baterias que armazenam o excesso de energia elétrica gerada para posterior utilização. É ainda necessário um controlador de carga para impedir a sobrecarga das baterias. As turbinas de pequena dimensão produzem corrente contínua, sendo necessário um inversor para a converter em corrente alternada. Na Fig. 52, esquematiza-se um sistema não interligado à rede elétrica. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 56 Fig. 52 - Sistema eólico isolado [61]. Os sistemas híbridos são aqueles que apresentam mais de uma fonte de energia, como por exemplo a energia solar e a energia eólica. Nestes sistemas é necessário realizar um controlo de todas as fontes, para que haja máxima eficiência e otimização dos fluxos energéticos na entrega de energia para o utilizador. O sistema híbrido também necessita de um inversor para transformar a corrente alternada produzida [61]. A Fig. 53, esquematiza um sistema híbrido de energia solar e fotovoltaica, isolado, onde os componentes associados aos números de 1 a 7, representam, respetivamente, o aerogerador, os módulos fotovoltaicos, o controlador, o inversor de carga, as baterias, o sistema de monitorização, e o equipamento de consumo elétrico. Atualmente, não é possível ligar à rede elétrica nacional energia fornecida por mais do que uma fonte de energia renovável, de acordo com o Decreto-Lei n.º 25/2013 [48], que é o caso dos sistemas híbridos. Os sistemas interligados à rede elétrica não necessitam de armazenar energia, sendo toda a energia produzida injetada na rede elétrica nacional. É apenas necessário um inversor, que transforma a corrente produzida pelas turbinas eólicas em corrente compatível com a rede elétrica, como se pode observar na Fig. 54 [61]. Fig. 53 - Sistema Híbrido de energia eólica e solar [adaptado de [62] O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 57 Fig. 54 - Sistema eólico interligado à rede elétrica [adaptado de [63]] As turbinas eólicas de pequena dimensão podem localizar-se em meio urbano, sendo a maior parte das turbinas montadas em edifícios já existentes ou integradas em edifícios que foram dimensionados e construídos tendo em atenção a futura utilização de turbinas eólicas. Podem ainda, ser montadas em torres, no solo, em espaços públicos ou perto do edifício ao qual fornecem energia. Na Fig. 55, apresentam-se exemplos de opções genéricas de turbinas eólicas integradas em edifícios e montadas no topo de edifícios. a) b) O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 58 c) d) Fig. 55 - Exemplo de turbinas eólicas integradas em edifícios em a) Manama b) Dubai c) Londres d) Glasgow [54]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 59 5 RUÍDO DE AREOGERADORES 5.1. INTRODUÇÃO Um dos entraves à aceitação da instalação de aerogeradores é o facto de estes serem percebidos como ruidosos. Além do potencial eólico do local, caracterizado no capítulo 3, o ruído emitido por aerogeradores é outra consideração a ter em conta na determinação da localização de aerogeradores de pequenas e grandes dimensões. Contudo, como os aerogeradores de pequenas dimensões são localizados perto do local ao qual fornecem energia, tal significa que estão, normalmente, próximos de pessoas e outros recetores sensíveis, aumentando o seu potencial de incomodidade sonora. Isto leva a que a avaliação do ruído seja um dos aspetos mais importantes a ter em conta na localização de um aerogerador de pequena dimensão. 5.2. FONTES DE RUÍDO DE AEROGERADORES As fontes de ruído emitidas pelos aerogeradores podem ser divididas em duas categorias: • Fontes de ruído mecânico; • Fontes de ruído aerodinâmico. O ruído mecânico resulta do movimento e da interação dos componentes dos aerogeradores e os sons aerodinâmicos são originados por fenómenos de escoamento de ar em redor das diferentes partes das pás. Os aerogeradores podem produzir uma vasta variedade de níveis sonoros e frequências, dependendo do desenho da pá, do tipo de torre e da complexidade dos seus componentes mecânicos. O desenho das pás é determinado pelo fabricante enquanto o tipo de torre é tipicamente escolhido pelo utilizador [64]. O ruído produzido pelos aerogeradores tem vindo a diminuir, com o avanço e desenvolvimento da tecnologia. Até 1990, ambas as fontes de ruído (mecânica e aerodinâmica) contribuíam de forma significativa para o ruído emitido pelos aerogeradores. Contudo, o amortecimento das vibrações e o aperfeiçoamento do desenho dos componentes mecânicos contribuíram para reduzir o ruído proveniente de fontes mecânicas. O perfil alar das pás, tem-se tornado mais eficiente, havendo mais energia eólica convertida em energia rotacional e menos em energia acústica [65]. Atualmente, o ruído aerodinâmico é, normalmente, a componente dominante no ruído de aerogeradores e torna-se ainda mais relevante com o aumento da sua dimensão, uma vez que o ruído mecânico não aumenta tão rapidamente, com o aumento da dimensão dos aerogeradores, como o aerodinâmico [66]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 60 5.2.1. FONTES DE RUÍDO MECÂNICO As fontes de ruídos mecânicos incluem componentes como a caixa de engrenagem, o gerador, os mecanismos de orientação (yaw), sistemas de arrefecimento, bem como equipamento hidráulico e elétrico. Os ruídos mecânicos são originados pelo movimento relativo dos componentes mecânicos e pela sua resposta dinâmica, como por exemplo o ruído produzido pelas engrenagens e pelo eixo de alta velocidade [67]. Uma vez que o ruído está associado à rotação do equipamento mecânico e elétrico, este tende a ser tonal, apesar de possuir componentes de banda larga. Por exemplo, os sons tonais puros podem ser emitidos nas frequências de rotação de eixos, geradores e engrenagens. Além disto, o rotor e a torre podem atuar como “alto-falantes”, transmitindo o som mecânico e difundindo-o. O som pode ser transmitido através do ar, sendo diretamente propagado, desde a superfície ou interior do componente para o ar, ou ainda transmitido através dos componentes estruturais antes de ser emitido para o ar [65]. Na Fig. 56, apresentam-se os níveis de potência sonora (Lw) associados a cada componente de uma dada turbina eólica. Fig. 56 - Componentes e nível de potência sonora de uma turbina eólica e respetivos caminhos de transmissão de ruído: o ar (a/b) e os componentes estruturais (s/b) [65]. O ruído mecânico, em geral, não é um problema para os aerogeradores de pequena dimensão, uma vez que, a maior parte não apresenta caixa de engrenagem e, consequentemente apresenta menos componentes que se movem ou outros componentes mecânicos ruidosos. Qualquer ruído mecânico existente é, normalmente, eliminado ou reduzido para um nível mais baixo que o nível de ruído aerodinâmico, principalmente, através de melhoramentos no desenho mecânico. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 61 Ocasionalmente podem ser ouvidos ruídos mecânicos devido a falhas, por exemplo nos rolamentos ou de partes eletromecânicas, uma vez que, no caso dos pequenos aerogeradores, se situam perto do aerogerador [3]. 5.2.2. FONTES DE RUÍDO AERODINÂMICO As fontes de ruído aerodinâmico que contribuem para as emissões do ruído total de um aerogerador, são resultado do desenho da pá e do tipo de torre usada [64]. O ruído aerodinâmico é de banda larga, com uma ligeira concentração nas baixas frequências e aumenta, geralmente, com o aumento da velocidade de rotação das pás, podendo-se dividir nos seguintes tipos de ruído [65]: • Ruído da turbulência do fluxo (Inflow Turbulence Sound) – Depende da quantidade de turbulência atmosférica, que resulta em forças locais ou em flutuações de pressão em redor das pás. • Ruído próprio da pá (Airfoil Self Noise) - Som gerado pelo fluxo de ar, diretamente ao longo da superfície da pá. Na Fig. 57, ilustram-se vários tipos de escoamento, relacionados com várias partes da pá de um aerogerador. Fig. 57 - Ruído aerodinâmico [68]. Uma representação esquemática, do ruído aerodinâmico devido à interação das pás com a turbulência atmosférica natural, o ruído da turbulência do fluxo, pode ser observada na Fig. 58. Em condições atmosféricas instáveis, a pá encontra remoinhos de ar turbulentos, que exercem forças instáveis na pá. A camada limite atmosférica caracteriza-se por padrões de escoamento que se alteram constantemente, o que torna difícil prever o comportamento da turbulência atmosférica natural e, consequentemente quantificar o ruído da turbulência do fluxo [3]. Fig. 58 - Ruído da turbulência do fluxo [3]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 62 O ruído próprio da pá, provocado pela turbulência na camada limite das pás, pode dividir-se nos seguintes tipos de ruído [3]: • Ruído do vórtice da extremidade da pá (tip vortex formation noise) – Ocorre quando se formam vórtices, que se propagam e interagem com o bordo de fuga (trailing edge) da pá, resultando em ruído. Este ruído apresenta frequências de banda larga. Fig. 59 - Ruído do vórtice da extremidade da pá [3] • Ruído do mecanismo de controlo stall (Separation Stall Noise) - O mecanismo de controlo stall provoca a separação da camada limite da superfície da pá, causando um escoamento instável, o que provoca a emissão de ruído que apresenta frequências de banda larga. Fig. 60 – Ruído provocado pelo mecanismo de controlo stall [3]. • Ruído do vórtice na camada limite laminar (Laminar Boundary Layer Vortex Shedding Noise) – Instabilidades na camada limite laminar podem formar vórtices que se propagam ao longo da pá e interagem com o bordo de fuga, causando ruído com componentes tonais. Fig. 61 - Laminar Boundary Layer Vortex Shedding Noise [3] • Ruído de Bordo de Fuga – Este ruído divide-se em dois tipos de ruído de natureza distinta: O ruído devido ao efeito do formato embotado do bordo de fuga da pá (Blunt Trailing Edge Noise) e o ruído devido à interação da turbulência existente na camada limite com o bordo de fuga da pá (Turbulent Boundary layer Trailing Edge Noise). O primeiro ruído pode apresentar componentes tonais, enquanto o segundo apresenta componentes de banda larga no espetro sonoro. Ambos estão representados na Fig. 62. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 69 do aerogerador cumpre os requisitos estabelecidos no Regulamento Geral de Ruído (DecretoLei n.º 9/2007, de 17 de janeiro). Em Portugal, como já foi referido, é o Decreto-Lei n.º 9/2007, de 17 de Janeiro: Regulamento Geral do Ruído (RGR) [12], que regula o ruído ambiente e avalia a incomodidade sonora. O RGR estabelece o regime de prevenção e controlo da poluição sonora, visando a salvaguarda da saúde humana e o bem-estar das populações e aplica-se às atividades ruidosas permanentes e temporárias e a outras fontes de ruído suscetíveis de causar incomodidade. Em relação à regulação da produção de ruído o RGR define dois critérios, o critério de exposição e o critério de incomodidade. O critério de exposição consiste no cumprimento de valores limite para os indicadores de ruído em função da classificação acústica atribuída à zona em causa. Estes limites, definidos no RGR encontram-se indicados no Quadro 4 para os indicadores que constam do atual RGR assim como das diretivas europeias em vigor, nomeadamente Ln e Lden, cuja determinação se faz pela expressão 8. 𝐿𝑑𝑒𝑛 =10∗log[1 24 ( 13∗ 10𝐿𝑑 10+ 3 ∗ 10𝐿𝑒+5 10 + 8 ∗ 10𝐿𝑛+10 10 )] (8) sendo Lden - Indicador de ruído diurno-entardecer-noturno” - é o indicador de ruído, expresso em dB(A), associado ao incómodo global Ld - “Indicador de ruído diurno” - é o nível sonoro médio de longa duração, conforme definido na Norma NP1996-1, determinado durante uma série de períodos diurnos (7 - 20h) representativos de um ano. Le - “Indicador de ruído do entardecer” - é o nível sonoro médio de longa duração, conforme definido na Norma NP 1996-1, determinado durante uma série de períodos do entardecer (20 – 23 h) representativos de um ano. Ln - “Indicador de ruído noturno” é o nível sonoro médio de longa duração, conforme definido na Norma NP 1996-1, determinado durante uma série de períodos noturnos (23 – 7 h) representativos de um ano. Quadro 4 - Limites máximos de Exposição em Função da Classificação de Zonas, de acordo com o RGR [8]. Classificação de Zonas Lden dB(A) Ln dB(A) Zonas Mistas 65 55 Zonas Sensíveis 55 45 Zonas Sensíveis na proximidade de GIT existente 65 55 Zonas Sensíveis na proximidade de GIT não aéreo em projeto 60 50 Zonas Sensíveis de GIT aéreo em projeto 65 55 Recetores Sensíveis em Zonas ainda não classificadas 63 53 De acordo como estipulado no RGR, a classificação acústica do território reparte-se em Zonas Sensíveis e Mistas, correspondendo uma Zona Sensível à “área definida em plano municipal de O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 70 ordenamento do território como vocacionada para uso habitacional, ou para escolas, hospitais ou similares, ou espaços de lazer, existentes ou previstos, podendo conter pequenas unidades de comércio e de serviços destinadas a servir a população local, tais como cafés e outros estabelecimentos de restauração, papelarias e outros estabelecimentos de comércio tradicional, sem funcionamento no período noturno”, e uma Zona mista à “área definida em plano municipal de ordenamento do território, cuja ocupação seja afeta a outros usos, existentes ou previstos, para além dos referidos na definição de zona sensível”. Enquanto os municípios não aprovarem a classificação acústica do território, “aplicam-se aos recetores sensíveis os valores limites de Lden igual ou inferior a 63 dB(A) e Ln igual ou inferior a 53 dB(A)” [12]. A sigla GIT diz respeito a Grandes Infraestruturas de Transporte que se refere “a instalação e meios destinados ao funcionamento de transporte aéreo, ferroviário ou rodoviário”, nomeadamente: • GIT aéreo - Aeroporto civil com tráfego> 50 000 movimentos anuais; • GIT ferroviário - Troços de via-férrea com> 30 000 passagens de comboios anuais; • GIT rodoviário - Troço de estrada com> três milhões de passagens de veículos anuais. A instalação e o exercício de atividades ruidosas permanentes em zonas Mistas ou Sensíveis, nas envolventes destas ou na proximidade dos recetores Sensíveis isolados estão sujeitos ao cumprimento dos valores limite fixados (Lden e Ln), e ao cumprimento do critério de incomodidade. Este critério apenas se aplica se o LAeq do ruído particular for superior a 27 dB no interior dos edifícios e 45 dB no exterior. O Critério de Incomodidade é “considerado como a diferença entre o valor do indicador LAeq do ruído ambiente determinado durante a ocorrência do ruído particular da atividade ou atividades em avaliação e o valor do indicador LAeq do ruído residual” [12]. Esta diferença, a menos das correções devidas às características tonais (Ktonal) ou impulsivas (Kimpulsivo) do ruído em avaliação, conforme o indicado na equação 9, não pode exceder: • 5 dB(A) no período diurno; • 4 dB(A) no período entardecer; • 3 dB(A) no período noturno. (𝐿𝐴𝑒𝑞 𝑟𝑢í𝑑𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟+𝐾𝑡𝑜𝑛𝑎𝑙+𝐾𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑖𝑣𝑜)−𝐿𝐴𝑒𝑞 𝑟𝑢í𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 ≤ 3 (4 𝑜𝑢 5) + 𝐷 (9) A constante Ktonal toma o valor de 3 dB(A) quando o ruído for tonal, isto é, se pelos pelo menos uma banda de 1/3 de oitava sobressair em pelo menos 5 dB em relação às duas bandas adjacentes, na gama dos 50 Hz aos 8000 Hz e avaliado com filtro A. A constante Kimpulsivo é igual a 3 dB(A) quando o ruído for considerado impulsivo, isto é, se a diferença entre o nível sonoro contínuo equivalente, LAeq, medido em simultâneo com característica impulsiva e fast (LAIm-LAeq), for superior a 6 dB(A). Os valores 3, 4 ou 5 dB(A) da expressão 9 são usados, respetivamente, para os períodos noturno, entardecer e diurno. O parâmetro D é escolhido de acordo com a percentagem q do tempo de emergência do ruído perturbador, sendo q a relação percentual entre a duração acumulada de ocorrência do ruído particular e a duração total do período de referência em causa e apresenta os valores constantes no Quadro 5. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 71 Quadro 5 - Valores de D em função da percentagem de tempo de emergência, q [8]. Períodos Diurno e/ou Entardecer Noturno até às 24h Noturno depois das 24h q ≤ 12,5% 4 3 2 12,5% < q ≤ 25% 3 Não possível 2 25% < q ≤ 50% 2 Não possível 2 50% < q ≤75% 1 Não possível 1 q > 75% 0 Não possível 0 Caso o cumprimento dos valores limite de exposição e de incomodidade não seja conseguido devem ser adotadas as medidas necessárias, de acordo com a seguinte ordem de prioridade de atuação: • Medidas de redução na fonte de ruído; • Medidas de redução no meio de propagação de ruído; • Medidas de redução no recetor sensível. 5.6.2. LEGISLAÇÃO INTERNACIONAL 5.6.2.1. Estados Unidos da América - Califórnia A American Wind Energy Association’s small Wind Advocate Team, em cooperação com a Northwest Sustainable Energy for Economic Development, desenvolveu o guia Permitting Small Wind Turbines: A handbook – Learning from California experience [71], em 2003, que consiste num conjunto de boas práticas relativamente à instalação de sistemas eólicos de pequena dimensão, onde são citadas as principais disposições da lei “AB 1207” (AB 1207, Longville - Small Wind Energy Systems), descritas as condições em que os condados da Califórnia devem cumprir esta lei e os passos que os municípios tomaram e podem vir a tomar para agilizar o processo de licenciamento de turbinas eólicas de pequena dimensão, usando exemplos de instalações existentes. É um guia útil para compreender as implicações de licenciamento da nova lei da Califórnia e para que as entidades públicas ganhem um melhor conhecimento destes sistemas e os proprietários percebam o que esperar do processo de licenciamento. A primeira secção cobre as considerações dos locais, listando os fatores que determinam se o local é adequado, onde posicionar a turbina e que impactes a turbina poderá ter nas propriedades vizinhas, na vida selvagem e na segurança. A secção seguinte descreve as disposições fundamentais da lei AB 1207 e ilustra como tem sido aplicada em condados específicos ao longo da Califórnia. A terceira secção apresenta o regulamento relativo ao modelo de zonamento recomendado pela American Wind Association (AWEA) e uma lista com as melhores práticas de licenciamento de pequenas turbinas eólicas tanto na Califórnia, como em todo o país. A secção final descreve uma variedade de publicações de agências governamentais e organizações, bem como uma lista de fabricantes de pequenas turbinas eólicas. Relativamente ao ruído, de acordo com a lei da Califórnia, as turbinas eólicas de pequena dimensão, em regime de funcionamento normal, não devem produzir um nível de pressão sonora superior a 60 dB(A), medidos junto à habitação vizinha mais próxima. Contudo, este nível pode O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 72 ser excedido durante eventos de curto prazo, como cortes de energia elétrica e tempestades de vento severas. A AWEA possui regulamentação com o objetivo de ajudar as entidades locais a atualizar a regulamentação relativa a pequenas instalações de turbinas eólicas, como o regulamento Model Zoning Ordinance: Permitted Use Regulation for Small Wind Turbines. Na seção quatro desta lei, designada de Permitted Use, pode ler-se que os sistemas de energia eólica de pequena dimensão devem ser considerados permitted use em todas as classificações de zonamento, onde qualquer estrutura é autorizada, sujeita a certos requisitos. Um desses requisitos prende-se com o ruído, sendo estabelecido que para velocidades de vento no intervalo de 0-25 mph (≈11,2 m/s) as turbinas eólicas de pequena dimensão não devem causar um nível sonoro superior a 60 dB(A) ou 5 dB(A) acima do ruído de fundo – o máximo entre os dois valores, medidos na habitação mais próxima. Este nível pode ser excedido em eventos de curta duração como cortes de energia elétrica e tempestades de vento severas. 5.6.2.2. Canadá No Canadá, na província de Ontário, de acordo com o respetivo governo [72], é necessário aprovação, relativamente a projetos de energias renováveis (Renewable Energy Approval - REA), por parte do Ministério do Ambiente, para a maior parte dos projetos eólicos com exceção da classe de energia eólica de pequena escala 1. No portal do governo de Ontário [72], é disponibilizado um guia técnico para a obtenção desta aprovação - Technical Guide to Renewable Energy Approvals [73]. Segundo este guia, todos os projetos de energias renováveis que requeiram REA necessitam de um relatório de descrição de projeto (Project Description Report - PDR), que constitui o documento de síntese principal para a solicitação de REA. Este documento tem como objetivo analisar a proposta, incluindo uma breve descrição do projeto e de todos os efeitos ambientais negativos que possam resultar deste. A figura Fig. 67, constante do guia mencionado, sumaria os requisitos necessários à obtenção da REA de projetos de energia eólica, para as classes 1 a 4, com as características de potência nominal e o nível de potência sonora apresentadas. Fig. 67 - Classificação de projetos eólicos e respetivos requerimentos de aprovação no Canadá (Ontário) [73]. Este guia especifica ainda orientações relativamente ao ruído de projetos das classes 2 e 3. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 73 No caso de projetos da classe 2, não existem requisitos de distâncias mínimas entre os recetores sensíveis e os aerogeradores, baseadas no ruído que estes emitem. Para a aprovação deste tipo de projetos são necessários o PDR e um Relatório de especificações de projetos eólicos de classe 2. É ainda recomendado que o promotor examine os efeitos ambientais negativos que ocorrerão devido ao ruído, no próprio PDR., incluindo um resumo das emissões de ruído dos aerogeradores propostos com referência ao relatório de especificações de projetos eólicos de classe 2; uma descrição da localização do aerogerador em relação à localização dos recetores na vizinhança do projeto; e conclusões acerca da probabilidade e magnitude dos efeitos ambientais negativos que provavelmente ocorrerão devido ao ruído proveniente do projeto e como estes podem ser tratados e mitigados. Os projetos eólicos pertencentes à classe 3, também não necessitam de cumprir distâncias mínimas, contudo estas instalações cobrem uma vasta escala de projetos, que podem incluir projetos com várias turbinas. Por esta razão é recomendado que seja preparado um estudo de ruído relativo a parques eólicos constituídos por turbinas de grandes dimensões, como forma de avaliar os efeitos do ruído e determinar distâncias apropriadas relativamente aos recetores sensíveis. Em relação ao ruído de aerogeradores, o ministério inspeciona estes projetos regularmente a fim de assegurar o cumprimento dos limites de ruído e avalia as queixas relativas a ruído dos mesmos. 5.6.2.3. Reino Unido No Reino Unido, a lei GPDO, The General Permitted Development Order [74], concede direitos para instalar certas formas de tecnologias de energias renováveis, a nível doméstico, sem necessidade de solicitar uma licença de construção, planning permission. Segundo o Planning Portal do governo britânico [75], a instalação, alteração ou substituição de uma turbina integrada num edifício ou montada isoladamente pode ser considerada de permitted development, ou seja, não necessita de licença de construção, desde que sejam satisfeitas algumas condições, como o cumprimento das normas de planeamento do esquema de certificação de microprodução - Microgeneration Certification Scheme [76]. Este esquema foi introduzido para pequenas e micro turbinas e exige a classificação do ruído provocado por estas de acordo com a RenewableUK Small Wind Turbine Standard, anterior BWEA Small Wind Turbine Performance and Safety Standard, que é, até hoje, a única norma diretamente relacionada com sistemas eólicos de pequena dimensão. As normas de planeamento que devem ser respeitadas para que as instalações domésticas de turbinas eólicas sejam consideradas permitted development são as normas constantes no documento MCS 020 - MCS Planning Standards For permitted development installations of wind turbines and air source heat pumps on domestic premise [77]. Esta norma permite que as empresas de instalação estabeleçam claramente se a instalação está de acordo com as MCS Planning Standard e inclui um processo de cálculo para confirmar se o valor de ruído LAeq,5 mins máximo de 42 dB é respeitado. De acordo com esta norma, cada turbina terá o seu próprio rótulo de ruído, que pode ser obtido através do fabricante. Cada rótulo de ruído contém um mapa de ruído, que apresenta dois tipos de zonas, uma com o nível de ruído LAeq,5mins, gerado pela turbina, a várias distâncias do centro do rotor desta, superior a 42 dB e outra com o mesmo nível de ruído inferior a 42 dB. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 74 5.6.2.4. Países Baixos 2006 Nos Países Baixos as turbinas urbanas não são reconhecidas como uma tecnologia para produção de eletricidade, o que significa que estas não são reguladas pelos documentos e procedimentos relativos a energias renováveis, não existindo quadro jurídico para as turbinas urbanas. A regulamentação aplicável às turbinas urbanas consiste na regulamentação relativa a instalações de energia eólica e a energias renováveis em ambiente construído [78]. De acordo com esta regulamentação, em 2006, a instalação de uma turbina eólica necessita de licença de construção, com exceção de turbinas com um diâmetro rotor inferior a 2 m. É também necessária uma licença ambiental, com exceção para as turbinas que cumpram os seguintes critérios: • Turbinas eólicas montadas em torre e diretamente conectadas ao solo, turbinas de eixo horizontal; • Distância à habitação mais próxima ou a outro recetor sensível mínima de 4 vezes a altura da torre; • Capacidade total instalada inferior a 15 MW; • Turbinas que cumpram os requisitos relativos a segurança, produção de ruído, sombreamento, oscilação, vibração e operação descritos na lei Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer, Bvim [79]. Em geral as turbinas de pequena dimensão necessitam de uma licença ambiental no caso de estarem localizadas numa instalação que necessite de uma licença ambiental, como por exemplo, uma fábrica. No caso de ambos os tipos de licença serem necessários, só é possível requerer a licença de construção depois de obter a licença ambiental. De acordo com a Lei da Habitação (Woningnet), os municípios devem definir requisitos que as instalações em edifícios (building objects) devem cumprir para obter uma licença de construção. O Plano de Zoneamento (bestemmingsplan) define alturas e larguras máximas de instalações em edifícios bem como as possíveis utilizações de uma certa área. Se a produção de energia eólica não é mencionada como possível utilização, este plano deve ser adaptado antes da permissão pelo município da instalação das turbinas. As turbinas devem ainda cumprir normas relativas a segurança, como a IEC 61400-1 Design requirements small wind turbines e serem certificadas por entidades acreditadas para a certificação de turbinas eólicas de pequena dimensão. A produção de ruído deve estar de acordo com a norma IEC61400-11: Wind turbine generator systems – Part 11: Acoustic noise measurement techniques [80]. Quando as turbinas eólicas se situam ao longo de autoestradas, caminhos-de-ferro ou instalações industriais podem ser definidos requerimentos adicionais por parte do governo dos Países Baixos e dos caminhos-de-ferro holandeses. No Quadro 6 apresentam-se os requisitos globais relativamente à distância entre as turbinas eólicas e outras instalações. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 75 Quadro 6 – Distâncias recomendadas entre as turbinas eólicas e outras instalações nos Países Baixos [78]. Função Distância mínima à turbina eólica (m) Áreas habitacionais e espaços de lazer 300-500 Estradas 30 (estrada), 50 (canal) Caminho-de-ferro Raio + 7,85 Linha de alta tensão 50 Aeroporto / Rota de voo 1852 / 500 Autoestrada 30 Parque de estacionamento e posto de gasolina 30 Canal, rio, porto 50 5.6.2.5. França Em França, quando se instala uma turbina eólica de pequena dimensão em ambiente urbano devese ter em conta vários requerimentos administrativos, que se sumariam de seguida, de forma a obter aprovação [81]. • A instalação de uma turbina com altura inferior a 12 m não necessita de licença de construção; • Em todos os casos em necessária uma declaração de construção; • É necessário um aviso de impacto relativo às instalações com menos 12 m de altura; • Se a potência nominal instalada for menor que 2,5 MW, um estudo de impacte é necessário mas não é necessário consulta pública; • A instalação de uma turbina eólica com altura superior a 50 m necessita de consulta pública. O Quadro 7 sumaria a documentação necessária para a instalação de turbinas eólicas em função da altura da turbina eólica. Quadro 7 - Documentação necessária em função da altura da turbina, em França [81] . Altura <12 m [12 m; 50 m] > 50 m Documentação necessária  Declaração de construção  Aviso de impacte  Licença de construção  Estudo de impacte  Licença de construção  Estudo de impacte  Consulta Pública Não existe regulamentação específica relativamente ao ruído emitido por estas instalações de pequena dimensão e a regulamentação geral de ruído é aplicável. O ruído urbano pode ser definido pelo seu impacto acima e abaixo do “ruído de fundo” típico de uma localização específica, ou seja, pelo acréscimo de ruído causado por uma fonte sonora específica, neste caso uma turbina eólica. Em França a regulamentação estabelece que o acréscimo máximo permitido é de +5 dB(A) durante o dia (entre 7h e as 10h) e + 3 dB(A) durante a noite (entre as 22h e as 7h ) [81]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 76 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 77 6 CASOS DE ESTUDO 6.1. INTRODUÇÃO Neste capítulo apresentam-se casos de estudo teóricos e práticos, bem como os resultados das medições de ruído efetuadas relativamente aos casos de estudo práticos. Descrevem-se ainda alguns dos casos de estudo práticos relativamente aos quais não possível realizar as medições e o motivo pelo qual não foi possível estudá-los. A forma e a razão da escolha destes casos de estudo são também apresentadas. Em primeiro lugar salienta-se o facto de existirem casos de estudos teóricos de forma a complementar o presente trabalho devido à impossibilidade de estudar parte dos casos de estudo práticos descritos neste trabalho, ampliando desta forma a coletânea de dados e resultados relativos a medições efetuadas em aerogeradores de pequena dimensão. Não foi encontrado nenhum estudo português similar realizado em Portugal, pelo que foram considerados casos de estudo realizados noutros países que são apresentados nos subcapítulos seguintes e, posteriormente, utilizados como elementos de análise para simulação do contexto nacional. Os casos de estudo práticos situam-se nos concelhos da Maia, Porto, Chaves, Aveiro e Vila do Conde. Estes consistem em aerogeradores de pequena dimensão e foram selecionados tendo em conta a proximidade geográfica e a disponibilidade de informação relativamente a esses casos. No início deste trabalho procurou-se investigar os aerogeradores existentes em Portugal através de pesquisas online, nomeadamente no portal “Renováveis na Hora” [51], que indica o concelho de cada um dos aerogeradores registados neste portal e sobre empresas do setor da energia eólica. Estabeleceram-se contatos contactos telefónicos e presenciais que levaram à localização de alguns aerogeradores. Relativamente aos aerogeradores registados no portal “Renováveis na Hora”, não foi possível obter informação acerca da sua localização exata, sendo por isso, inicialmente, postos de parte. Para obter esta informação foi contactada a DGEG, em particular a Direção de Serviços de Energia Elétrica da DGEG, direção responsável pela inspeção das unidades de micro e mini produção, que não forneceu a localização exata destas unidades. Posteriormente, num novo contacto, alguma dessa informação foi facultada resultando no acrescento de alguns casos de estudo adicionais. Além da DGEG, foram contactadas algumas das unidades instaladoras, também registadas no portal “Renováveis na Hora” e empresas instaladoras de aerogeradores de pequenas dimensão. As entidades instaladoras estão divididas por concelhos, apesar de não serem necessariamente O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 78 responsáveis pela instalação de unidades no concelho a que pertencem, o que dificultou a obtenção de informação acerca de aerogeradores localizados nos concelhos pretendidos. Uma destas entidades foi responsável pela instalação do aerogerador do ISMAI (Maia), que forneceu informações sobre a sua ligação e funcionamento e que se disponibilizou a facilitar a realização das medições. Foram efetuadas várias visitas ao local e realizadas algumas medições embora aerogerador não estivesse suficientemente ativo e durante o tempo necessário para efetuar as medições de forma a se poderem obter resultados viáveis. No início de 2014 este aerogerador sofreu danos devido ao mau tempo, o que impossibilitou a realização das medições depois desta altura. Foram ponderados ainda outros dois aerogeradores situados no concelho da Maia. Para obter informações sobre estas instalações foi contactada a Câmara Municipal da Maia e a empresa instaladora, que se comprometeu a enviar as especificações técnicas das turbinas eólicas. Contudo tal não aconteceu e durante as visitas aos locais os aerogeradores não se encontravam a funcionar durante o tempo necessário para efetuar as medições de forma correta. Ainda no concelho da Maia, foi estudada a possibilidade de estudar um aerogerador registado no portal “Renováveis na Hora” cuja localização foi fornecida apenas no final de Maio de 2014. Contudo este aerogerador não se encontrava minimamente ativo impossibilitando a realização das medições de ruído. No concelho de Aveiro, o aerogerador existente na Universidade de Aveiro, sofreu também danos relevantes tendo sido desligado para impedir a sua entrada em funcionamento. No concelho de Chaves, foram ainda contactadas duas empresas, que disponibilizaram informações acerca de um aerogerador de eixo vertical, relativamente ao qual não foi possível efetuar as medições ou porque não estava a funcionar ou porque as condições meteorológicas não permitiram ou porque não houve disponibilidade imediata por parte do Laboratório de Acústica da FEUP para efetuar as medições em Maio de 2014. No Porto, precisamente no edifício da biblioteca da FEUP, existe um aerogerador que nunca se encontrou suficientemente ativo para que se pudessem realizar medições relativamente ao ruído emitido. Os casos de estudo práticos aqui apresentados correspondem a um aerogerador situado no concelho de Chaves, na freguesia de Oura e outro aerogerador localizado em Mindelo, no concelho de Vila do Conde. 6.2. CASOS DE ESTUDO TEÓRICOS Neste subcapítulo descrevem-se casos de estudo teóricos internacionais, onde são apresentadas as medições de ruído efetuadas e a caracterização do nível sonoro relativo a aerogeradores de pequena dimensão, bem como a extrapolação da análise para a situação nacional, em termos de enquadramento legal relativo ao cumprimento do atual RGR. Algumas das medições de ruído descritas nos subcapítulos foram efetuadas de acordo com a norma internacional IEC 61400-11: Wind turbine generator systems – Part 11: Acoustic noise measurement techniques [80], que é descrita resumidamente no ponto seguinte. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 85 Fig. 73 – Posição dos aerogeradores 1, 2, 3 e 4 e posições de medição 1, 3, 5 e 7 para o aerogerador Bornay Inclin [83]. Foram efetuadas três séries de medições em três dias diferentes, 1 de Fevereiro de 2005, 4 de Março de 2005, 31 de Maio de 2005. Os dados apresentados no estudo referem-se aos dois primeiros dias e para o aerogerador n.º 2, tendo-se recolhido para esta análise os que se referiam ao dia 4 de Março, uma vez que eram os que permitiam ter a totalidade da informação relevante, nomeadamente, a relação entre a velocidade do vento e o nível sonoro. Fig. 74 – Espetros por banda de 1/3 de oitava para o aerogerador Bornay Inclin 1500. Na Fig. 74 podem observar-se os espetros sonoros por banda de 1/3 de oitava, correspondentes às medições realizadas nos Pontos 1, 7 e 3, para as velocidades de vento de 10, 11 e 12 m/s, respetivamente. 20 30 40 50 60 dB(A) Frequência (Hz) 10 m/s 11 m/s 12 m/s O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 86 Na Fig. 75, apresentam-se os resultados das medições efetuadas no aerogerador n.º 2 e para as posições 1, 3 e 7, durante as quais os aerogeradores 1, 3 e 4 se encontravam desligados. O nível sonoro ambiente (RA) corresponde ao ruído com o aerogerador 2 em funcionamento e o nível sonoro residual (RR) ao ruído com o aerogerador 2 desligado. As medições realizaram-se com velocidades de vento entre aproximadamente 10 e 12 m/s. De forma a perceber se os limites dispostos no RGR seriam cumpridos, caso este aerogerador se instalasse em Portugal, verifica-se de seguida o respeito pelo critério de exposição e pelo critério de incomodidade.  Critério de exposição: Devido ao não conhecimento do período de referência durante o qual se realizaram as medições e à falta de dados de níveis sonoros relativos aos três períodos de referência, bem como à falta de informação sobre as condições em que se realizaram as medições, como por exemplo, cuidados em evitar outros ruídos que não os da turbina, aplicou-se este critério considerando a situação mais gravosa em que os valores de ruído sonoro apresentados ocorreriam durante o período noturno e analisou-se o cumprimento do critério de exposição para Zonas mistas e Zonas Sensíveis. • Critério de incomodidade: Na aplicação deste critério foram arbitradas algumas variáveis cujos valores não eram conhecidos. De forma a ter em conta a situação mais gravosa, o parâmetro D foi considerado igual a 0 dB(A), ou seja, que a turbina funcionava em pelo menos 75% do tempo total do período de referência. A constante Kimpulsivo tomou o valor de 0 dB(A), uma vez que não existem dados sobre a impulsividade do ruído e a probabilidade deste ruído ser impulsivo é baixa bem como a constante Ktonal uma vez que através da análise dos espetros sonoros de ruído ambiente correspondentes às três posições estudadas se concluiu que não existiam componentes tonais, na gama de frequências de 100 a 5000 Hz. Fig. 75 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição para o aerogerador Bornay Inclin 1500. 3,7 3,5 4,6 62,7 56 58,4 0 10 20 30 40 50 60 70 678910 11 12 dB(A) Velocidade do vento (m/s) ∆ = RA -RR Ln, ZM ≤ 55 Ln, ZS ≤ 45 RR RA ∆max, diurno ≤ 5 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 87 Na Fig. 75 podem observar-se a representação dos valores de ruído ambiente (RA) e de ruído residual (RR), dos limites legais do indicador Ln para Zonas Sensíveis (ZS) e para Zonas Mistas (ZM) e a diferença ∆ entre o ruído ambiente e o ruído residual, assim como do respetivo valor legal máximo para o período diurno (∆max). Verifica-se que o valor do limite máximo do indicador Ln é excedido para todas as velocidades de vento para zonas sensíveis e para zonas mistas. O critério de incomodidade é cumprido para todas as velocidades de vento indicadas no período de referência diurno e para a velocidade de 10 m/s e de 11 m/s no período do entardecer. No período noturno o critério de incomodidade não é cumprido para nenhuma das velocidades de vento indicadas. 6.2.4. CASO DE ESTUDO 3 - AEROGERADOR WHISPER 40 (GOLDEN, EUA) Neste subcapítulo apresenta-se um estudo de ruído realizado pelo National Renewable Energy Laboratory [84], num aerogerador de 900 W, Whisper 40, cujas características se apresentam de seguida no Quadro 10. Quadro 10 - Especificações técnicas Whisper 40 (Golden, EUA) [84]. Modelo Whisper 40 Eixo Horizontal Orientação Upwind Altura do centro do rotor 9,1m Diâmetro do rotor 2,1 m Área de captação de energia incidente do vento 3,6 m2 Potência nominal 900 W a 12,5 m/s Número de pás 3 Velocidade de arranque 3,4 m/s Velocidade nominal 12,5 m/s Mecanismo de proteção Furling Mecanismo de orientação “cata-ventos” O equipamento usado durante as medições foi o seguinte: • Microfone da ACO Japan, modelo 7012; • Calibrador da Bruel & Kjaer, modelo 4230; • Anemómetro da Met One, modelo 010C; • Wind Vane (“Cata-ventos”) da Met One, modelo 020C; • Sensor de pressão da Omega, modelo HHP-102F; • Sensor de temperatura da Omega, 869. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 88 O anemómetro encontrava-se a 9,1 m de altura, numa torre meteorológica localizada a 6,7 m a montante do aerogerador, relativamente à direção do vento. Cada medição foi integrada durante o período de 10 segundos em vez de um minuto, para melhor caracterizar a natureza do ruído relativo à resposta do aerogerador a mudanças de velocidade de vento. As medições de ruído foram efetuadas nos dias 4 e 25 de Janeiro de 2001 entre as 09:25 e as 15:40 h e entre as 16:30 e as 18:00 h, respetivamente e no dia 5 de fevereiro de 2001 entre o 12:00 e as 14:30 h. Na Fig. 76 apresenta-se o nível sonoro emitido pelo aerogerador e o nível sonoro de ruído residual, sem o funcionamento do aerogerador, a uma distância de 10,2 m do centro da base da torre do aerogerador. Fig. 76 – Níveis sonoros correspondentes às velocidades de vento de 4, 6, 8, 10, 12 e 14 m/s para o aerogerador Whisper 40 [85]. Com vista a perceber se os limites dispostos no RGR seriam cumpridos, caso este aerogerador se instalasse em Portugal, são verifica-se o comportamento em relação ao critério de exposição e o critério de incomodidade para o presente caso.  Critério de exposição: Os valores de ruído obtidos neste estudo resultaram de medições efetuadas apenas durante o período diurno. Uma vez que o ruído proveniente de fontes sonoras passageiras foi omitido dos resultados, os níveis sonoros para ambos os períodos de referência seriam semelhantes. Desta forma calculou-se o valor do indicador Lden através da expressão 8, considerando que os indicadores Le e Ln tomariam o mesmo valor do indicador Ld obtido nas medições efetuadas. Considerou-se ainda a situação mais gravosa em que os valores de ruído sonoro apresentados na Fig. 76 ocorreriam durante o período noturno e analisou-se o cumprimento do critério de exposição relativo ao indicador Ln para Zonas mistas e Zonas Sensíveis. • Critério de incomodidade: Na aplicação deste critério foram arbitradas algumas variáveis cujos valores não estavam disponíveis no estudo consultado. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 89 De forma a ter em conta a situação mais gravosa, o parâmetro D foi considerado igual a 0 dB(A), ou seja, que a turbina funcionava em pelo menos 75% do tempo total do período de referência. A constante Kimpulsivo tomou o valor de 0 dB(A), uma vez que não existem dados sobre a impulsividade do ruído e a probabilidade deste ruído ser impulsivo é baixa. A constante Ktonal tomou o valor 0 dB(A) uma vez que, segundo o estudo consultado, não se identificaram componentes tonais durante as medições. Fig. 77 - Representação gráfica dos níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição para o aerogerador Whisper 40 Na Fig. 77 pode observar-se a representação dos valores de ruído ambiente (RA) e de ruído residual (RR), do valor do indicador Lden, dos limites legais dos indicadores Ln e Lden para zonas sensíveis (ZS) e para zonas mistas (ZM) e a diferença ∆ entre o ruído ambiente e o ruído residual, assim como do respetivo valor legal máximo para o período diurno (∆max). Analisando o valor do indicador Lden, verifica-se que o critério de exposição não é cumprido para Zonas Sensíveis e no caso de Zonas Mistas para velocidades superiores e iguais a 9 m/s. Considerando que o valor do RA corresponderia ao indicador Ln verifica-se que, segundo o estudo consultado e para Zonas Sensíveis, o critério de exposição praticamente não é cumprido para nenhuma das velocidades de vento, sendo cumprido apenas em Zonas Mistas e para velocidades de vento de, aproximadamente 4 m/s. O critério de incomodidade é cumprido em qualquer período de referência para a velocidade de vento de 9 m/s e não é cumprido em todos os períodos de referência para velocidades inferiores a 6 m/s e de 8 m/s. Para as restantes velocidades o critério de exposição é cumprido para o período diurno e do entardecer para velocidades de 11 m/s e 13 m/s e apenas para o período diurno para as velocidades de 7 m/s e 10 m/s. Na eventualidade de ocorrer tonalidade e a constante Ktonal tomar o valor de 3 dB(A), o critério de incomodidade não seria cumprido. 54,9 56,2 55,2 55,8 57,6 59,6 63,2 64,4 68,6 61,2 62,5 61,5 62,1 63,9 65,9 69,5 70,7 74,9 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 45678910 11 12 13 dB(A) Velocidade do vento (m/s) ∆=RA-RR Ln, ZM ≤ 55 Ln, ZS ≤ 45 RR RA ∆max, diurno ≤ 5 Lden, ZS ≤ 55 Lden, ZM ≤ 65 Lden O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 90 6.2.5. CASO DE ESTUDO 4 – AEROGERADOR QR5 (PEMBROKESHIRE,UK) O estudo aqui descrito sumaria os resultados do relatório de medição de ruído conduzido no aerogerador QR5 v1.2 VAWT, no dia 20 de Dezembro de 2007, cuja fotografia se apresenta na Fig. 78 e cujas características estão descritas no Quadro 11 [86]. O local onde se efetuaram as medições denota níveis sonoros baixos e situa-se longe de fontes sonoras como estradas, árvores, habitações e indústria, num terreno relvado, sem superfícies refletoras próximas. As medições cumpriram o indicado na norma BS EN 61400-11: 2003 – Wind turbine generator systems. Acoustic measurement techniques [80]. Foram efetuadas usando quatro microfones, em que o microfone de referência foi posicionado a montante do aerogerador, relativamente à direção do vento, e a uma distância de 22,5 m da base da torre. Os três microfones adicionais foram posicionados como descrito na referida norma, para que se pudesse analisar a diretividade e a tonalidade. Foi usado equipamento da Brüel & Kjær. Fig. 78 – Aerogerador qr5 v1.2 VAWT em Pembrokeshire, UK [87]. Quadro 11 – Especificações técnicas do aerogerador QR5 v1.2 VAWT em Pembrokeshire [87]. Modelo QR5 v1.2 Fabricante Quiet Revolution Eixo Vertical Diâmetro do rotor / área de captação de energia incidente d\o vento 3,1 m / 16 m2 Velocidade de arranque 5 m/s Velocidade de paragem 26 m/s Altura 5,5 m Altura da torre 15 m Potência nominal A 11 m/s: 4,6 kW (gerador aerodinâmico), 3,3 kW (gerador de corrente continua) e 2,3 kW (gerador de ligação à rede elétrica) Os níveis de pressão sonora ponderados em A, foram medidos durante intervalos de um minuto, com o aerogerador em funcionamento (ruído ambiente) e com o aerogerador desligado (ruído O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 91 residual) e, para uma distância a 22,5 m do rotor com uma velocidade de vento de 10 m/s, o nível de pressão sonora equivalente medido foi de 57,9 dB(A), na Fig. 79 podem observar-se os níveis sonoros de ruído ambiente e de ruído residual para diferentes velocidades de vento. Fig. 79 – Níveis sonoros correspondentes a diferentes velocidades de vento do aerogerador QR5 v1.2 VAWT [87]. De acordo com este estudo foi aplicado o critério de tonalidade apresentado na norma BS 4142 tendo-se verificado não existirem componentes tonais. É ainda apresentado um mapa de emissão de ruído, com informação sobre os níveis sonoros equivalentes a várias distâncias do aerogerador e para velocidades de vento compreendidas entre 4 e 16 m/s, como se pode observar na Fig. 80. Fig. 80 – Mapa de emissão de ruído do aerogerador QR5 v1.2 VAWT [87]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 92 De forma a perceber se os limites dispostos no RGR seriam cumpridos, caso este aerogerador se instalasse em Portugal, avaliou-se a sua compatibilidade com o critério de exposição e o critério de incomodidade:  Critério de exposição: Devido ao não conhecimento do período de referência durante o qual se realizaram as medições e à falta de dados de níveis sonoros relativos aos três períodos de referência, bem como à falta de informação sobre as condições em que se realizaram as medições, como por exemplo, cuidados em evitar outros ruídos que não os da turbina, aplicou-se este critério considerando a situação mais gravosa em que os valores de ruído sonoro apresentados na Fig. 79 ocorreriam durante o período noturno e analisou-se o cumprimento do critério de exposição para Zonas mistas e Zonas Sensíveis. • Critério de incomodidade: Na aplicação deste critério foram arbitradas algumas variáveis cujos valores cujos valores não estavam disponíveis no estudo consultado. De forma a ter em conta a situação mais gravosa, o parâmetro D foi considerado igual a 0 dB(A), ou seja, que a turbina funcionava em pelo menos 75% do tempo total do período de referência. A constante Kimpulsivo tomou o valor de 0 dB(A), uma vez que não existem dados sobre a impulsividade do ruído e a probabilidade deste ruído ser impulsivo é baixa e a constante Ktonal tomou o valor 0 dB(A) uma vez que não se identificaram componentes tonais no estudo efetuado. Na Fig. 81 podem observar-se a representação dos valores de ruído ambiente (RA) e de ruído residual (RR), dos limites legais do indicador Ln para zonas sensíveis (ZS) e para zonas mistas (ZM) e a diferença ∆ entre o ruído ambiente e o ruído residual, assim como do respetivo valor legal máximo para o período diurno (∆max). Fig. 81 - Níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição para o aerogerador QR5 v1.2 VAWT. 11,0 14,0 17,0 17,0 15,5 14,9 48,5 51,0 52,5 55,0 56,5 57,9 54,8 57,3 58,8 61,3 62,8 64,2 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 5,5 6 7 8 9 10 dB(A) Velocidade do vento (m/s) ∆=RA-RR Ln, ZM ≤ 55 Ln, ZS ≤ 45 RR RA ∆max, diurno ≤ 5 Lden, ZS ≤ 55 Lden, ZM ≤ 65 Lden O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 93 O critério de exposição é cumprido apenas para velocidades de vento iguais ou inferiores a 8m/s em zonas mistas. No caso de zonas sensíveis este critério não é cumprido para nenhuma das velocidades de vento analisadas. Verifica-se que o critério de incomodidade não é cumprido, em nenhum dos períodos de referência, para nenhuma das velocidades de vento. 6.2.6. CASO DE ESTUDO 5 (REINO UNIDO) Apresentam-se agora os resultados e os procedimentos de medições de ruído efetuadas em duas instalações de aerogeradores de pequena dimensão, correspondendo uma a duas micro turbinas eólicas (Instalação d) e a outra a duas pequenas turbinas eólicas (Instalação b) [3], cujas características se apresentam no Quadro 12. Quadro 12 – Características das turbinas eólicas [3]. Modelo Micro Turbina Pequena turbina Potência nominal (kW) 0,6 (a 12,6 m/s) 5 (a 12 m/s) Velocidade de rotação 1000 rpm 200 rpm Número de pás 3 3 Diâmetro do rotor (m) 1,7 5,4 Velocidade de arranque (m/s) 3 3 Velocidade de paragem (m/s) - 60 Lwd,8m/s dB(A) 89,5 89,0 A Instalação d é constituída por duas turbinas de 0,6 kW (Td1 e Td2) montadas no topo de um edifício de habitação de oito pisos em ambiente urbano, tendo sido considerados três locais de medição (Md1 no topo do edifício, Md2 e Md3 ao nível do solo, como se pode observar na Fig. 82 (a). Fig. 82 - Localização dos aerogeradores (T) e dos pontos de medição (M): (a) na instalação d relativa às micro turbinas Td1 e Td2; (b) na instalação b relativa aos aerogeradores de pequena dimensão Tb1 e Tb2 [3]. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 94 A Instalação b, representada na Fig. 82 (b), localiza-se em ambiente rural e é constituída por duas turbinas eólicas de 5 kW (Tb1 e Tb2), rodeadas por alguns edifícios de pequena dimensão. A avaliação foi realizada com recurso a sete locais de medição, dos quais, quatro estão situados a montante da turbina relativamente à direção de vento dominante (Mb1, Mb2, Mb6, Mb7), tendo o local Mb7 sido usado para estimar o nível sonoro do ruído residual. Os três locais restantes consistem no local Mb4, a jusante da turbina relativamente à direção de vento dominante e nos locais Mb3 e Mb5, que relativamente à turbina se situam perpendicularmente à direção predominante do vento. O Quadro 13 indica a distância entre os locais de medição (M) e o eixo rotor dos aerogeradores (T) em cada instalação. Quadro 13 – Distâncias (em m) entre os locais de medição (M) e os aerogeradores (T) [3]. T / M 1 2 3 4 5 6 7 b1 27 17 27 16 13 43 127 b2 23 14 18 19 21 40 122 d1 12 28 63 d2 14 29 65 Apresenta-se de seguida a descrição do equipamento usado na realização das medições: • Sonómetro da Brüel & Kjaer 2260 com microfone tipo 4189, colocado num tripé a uma altura de 1,4 m; • Telémetro da Bushnell X500 para medir a distância de cada local de medição ao eixo rotor do aerogerador; • Garmin eTrex H GPS, um GPS usado para gravar os locais de medição como pontos de referência para possibilitar a repetição das medições; • Gravador Tascam DA-P1 DAT (digital audiotape) e microfone omnidirecional DPA do tipo 4060; • Equipamento de medição de temperatura, velocidade de vento e humidade relativa da Kestrel 4500 Pocket Weather Tracker; • Programa Noise Explorer Type 9815 usado para processar os dados das medições; • Calibrador da B&K, tipo 4231. O valor do nível sonoro contínuo equivalente LAeq foi medido para cada banda de 1/3 de oitava no espetro sonoro de 16 a 12500 Hz, com a constante de tempo fast e a ponderação do filtro A. As condições de calibração foram de 94 dB para a frequência de 1000 Hz. Os níveis sonoros contínuos equivalentes foram calculados como a soma de todas as bandas de 1/3 de oitava. Os resultados das medições realizadas na Instalação d, relativas ao local Md1, no topo do edifício apresentam-se na Fig. 83 com as turbinas em funcionamento (ruído ambiente) e desligadas (ruído residual) e para diferentes velocidades de vento. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 101 Fig. 92 – Higro-Termo-Anemómetro HTA 4200, constituído por: unidade indicadora; cabeça de sonda com cabo de conexão; sonda de humidade / temperatura com cabo de conexão. 6.3.2. PARÂMETROS DE ANÁLISE Os ensaios acústicos realizados serviram para avaliar o parâmetro, LAeq, ponderado pelo filtro A, de forma a obter resultados adequados à audição humana. Foram ainda obtidos os espectros por banda de 1/3 de oitava para as medições realizadas. 6.3.3. PROCEDIMENTO DE MEDIÇÃO SEGUNDO A NP ISO 1996 O procedimento seguido na realização das medições baseia-se na norma portuguesa NP ISO 1996 “Acústica – Descrição, medição e avaliação do ruído ambiente” – Parte 1: ”Grandezas fundamentais e métodos de avaliação” [11] e Parte 2 – “Determinação dos níveis de pressão sonora do ruído ambiente” [88]. De seguida apresentam-se as condições em que se efetuaram as medições de ruído. • Condições meteorológicas satisfatórias: céu parcialmente limpo e ausência de precipitação; • A superfície das ruas encontrava-se seca; • O anemómetro foi utilizado para medir a velocidade média de vento, a temperatura e humidade relativas em cada local de medição, • A data das medições foi condicionada pelo funcionamento contínuo dos aerogeradores; • O posicionamento do sonómetro foi condicionado pelo não impedimento da circulação de veículos e pessoas; • O equipamento de medição foi colocado a pelo menos 3,5 m de distância de superfícies refletoras; • Foram usados dois tripés que posicionaram o microfone a 1,5 m e 4 m de altura acima do solo; • Dada a impossibilidade de desligar o aerogerador, o ruído residual foi medido noutro local de forma a reproduzir as condições que existiriam no local de medição do ruído ambiente, sem o aerogerador em funcionamento, ou seja, o ruído residual foi medido em locais a uma distância suficiente dos aerogeradores para que o ruído emitido por este não influenciasse as medições e com características de ruído e condições meteorológicas semelhantes às dos outros locais de medição. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 102 • Efetuou-se o registo fotográfico dos locais analisados. Devido à natureza deste trabalho foram efetuadas algumas exceções à norma NP ISO 1996 que se enumeram de seguida: • As medições realizaram-se em dias com condições meteorológicas favoráveis ao funcionamento dos aerogeradores, nomeadamente, velocidades de vento, aproximadamente constantes e direcionais e que no caso de estudo prático 1 excederam os 5 m/s; • Os tempos de medição foram determinados pela estabilização do nível de pressão sonora contínuo equivalente e foram efetuadas interrupções durante o período de medição, sempre que existia ruído proveniente de fontes sonoras que mascaravam o ruído do aerogerador ou ruído proveniente de acontecimentos discretos, como passagens de veículos e pessoas e ruído emitido por animais e equipamentos no local; • Usaram-se tempos de medição de 10 minutos e por vezes de apenas 5 minutos por impossibilidade de continuar a medição em condições de ruído ambiente semelhantes. 6.3.4. CASO DE ESTUDO 1: (OURA – CHAVES) O primeiro caso de estudo consiste num aerogerador de pequena dimensão de eixo horizontal, do tipo upwind, possuindo um sistema passivo de orientação, com um “cata-ventos”, que se apresenta na Fig. 93. O aerogerador possui três pás, e encontra-se montado numa torre de aproximadamente 5 m de altura. Não foi possível obter as especificações técnicas exatas deste aerogerador. Contudo tendo em conta os aerogeradores existentes no mercado, o aerogerador em estudo corresponde a um dos aerogeradores da gama Whisper, cujas especificações técnicas gerais se apresentam no Quadro 14. Quadro 14 – Especificações técnicas de aerogeradores Whisper (Oura – Chaves) [89] . Modelo Whisper 100 Whisper 200 Whisper H-40 Whisper H-80 Eixo Horizontal Horizontal Horizontal Horizontal Potência nominal (kW) 0,9 (a 12,5m/s) 1 ( a 12m/s) 0,9 (a 12,5m/s) 1 ( a 10,5 m/s) Velocidade de arranque (m/s) 3,4 3,1 3,4 3,1 Mecanismo de proteção Furling Furling Furling Furling Número de pás 3 3 3 3 Diâmetro do rotor (m) 2,1 2,7 2,1 3,0 Mecanismo de orientação “Cata-ventos” “Cata-ventos” “Cata-ventos” “Cata-ventos” O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 103 Fig. 93 – Caso de estudo prático 1 (Oura – Chaves). O aerogerador situa-se no concelho de Chaves, na freguesia de Oura, a uma distância de 22 m da estrada nacional N2, sendo o tráfego rodoviário desta via a principal fonte sonora do local, como se pode observar na Fig. 94, onde os pontos vermelhos representam os locais de medição, ponto amarelo a localização do aerogerador c1 e a seta a branco a direção predominante de vento – aproximadamente de Sul. A direção do vento foi percebida no local de medição e tendo em conta que a turbina do tipo upwind se encontrava “virada” para sul. Fig. 94 - Localização do aerogerador a que corresponde o caso de estudo prático 1, a amarelo e dos locais de medição, a vermelho (Oura – Chaves). As características do solo são as seguintes: gravilha e vegetação. Não existem habitações num raio de aproximadamente 700 m dos locais de medição e o local apresenta um ruído residual baixo quando não existe ruído de tráfego. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 104 O local de medição M1 situa-se a aproximadamente 8 m do aerogerador e a mais de 3,5 m de superfícies refletoras existentes no local, como se pode observar na Fig. 95, à esquerda. O local da medição foi escolhido de forma a localizar-se o mais próximo do aerogerador no sentido da propagação do vento, tendo sido impossível executar a medição exatamente no alinhamento da direção do vento com o aerogerador, uma vez que o local é de difícil acesso e apresenta um desnível relativamente à plataforma onde se encontra o aerogerador. O local de medição M2 representa o ruído residual do local, uma vez que foi impossível desligar o aerogerador e proceder à medição de ruído residual desta forma. Este local situa-se a aproximadamente 80 m do aerogerador, na direção oposta à direção da propagação de vento predominante e apresenta condições meteorológicas similares às do local de medição 1, como se pode observar na Fig. 95, à direita. Neste local o ruído do aerogerador não era audível. Fig. 95 – Local de medição 1 (à esquerda) e local de medição 2 (à direita) indicados pelas setas a laranja (Oura – Chaves). As medições de ruído foram realizadas no dia 24 de Maio de 2014, no período de referência de diurno e sem influência de ruído do tráfego rodoviário. Apesar do tráfego rodóviario ser pontual e o número de passagens de veículos ser baixo, o ruído de tráfego mascarava o ruído emitido pelo aerogerador e, por conseguinte, as medições foram ínterrompidas a partir do momento em que o ruído de tráfego era percetivel e até que este se extinguia, de forma a obter resultados mais fiáveis de medição do ruído proveniente do aerogerador. O microfone foi colocado num tripé a 4 m de altura e o aerogerador funcionou de forma contínua durante as medições. O valor da temperatura e humidade registados no local pelo higro-termoanenómetro foram de 21 ºC e 50,5%, respetivamente, e a velocidade média de vento de 6 m/s, medida a, aproximadamente, 2 m acima do solo. No Quadro 15 apresentam-se os resultados obtidos nos dois locais de medição para o parâmetro LAeq. Apresentam-se igualmente a duração e a hora de realização das medições. Quadro 15 - Valores obtidos nas medições nos locais designados de 1 a 2 (Oura – Chaves). Local de Medição Distância ao Aerogerador (m) Data Hora Duração (min.) Parâmetro LAeq (dB) M1 8 24 / 5 / 2014 17h32 15 56,2 M2 (residual) 80 24 / 5 / 2014 18h40 10 41,5 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 105 Fig. 96 – Espetro sonoro do ruído ambiente (a azul) e do residual (a laranja) (Oura – Chaves). Na Fig. 96 representa-se o espetro sonoro em dB(A), na gama dos 50 aos 8000 Hz, para as medições realizadas. De forma a perceber se os limites dispostos no RGR seriam cumpridos é avaliado de seguida o cumprimento do critério de exposição e do critério de incomodidade para o presente caso: Critério de exposição: As medições de ruído foram realizadas durante o período diurno, uma vez que as condições de vento satisfatórias ao funcionamento do aerogerador não se verificaram nos outros períodos nos dias em que houve disponibilidade de realizar as medições por parte do Laboratório de Acústica da FEUP. Tendo em conta que o ruído de tráfego e outras fontes sonoras como, por exemplo, o ruído pontual provocado por pessoas e animais não influenciou as medições de ruído, os níveis sonoros medidos nos diferentes períodos de referência seriam similares e não existiria uma diferença significativa entre os resultados que se obteriam nos três períodos do dia. Desta forma calculou-se o valor do indicador Lden através da expressão 8, considerando que os indicadores Le e Ln tomariam o mesmo valor do indicador Ld obtido nas medições efetuadas. Considerou-se ainda a situação mais gravosa em que o nível sonoro obtido corresponderia ao indicador de ruído noturno Ln. e fez-se a análise deste critério para Zonas Sensíveis e para Zonas Mistas, uma vez que não foi possível obter a carta de condicionantes de Chaves e classificar a zona quanto ao ruído. • Critério de incomodidade: Na aplicação deste critério foi arbitrado o valor da variável D, que foi considerado igual a 0 dB(A), situação mais gravosa, em que o aerogerador se encontraria em funcionamento durante pelo menos 75% do tempo de referência. A constante Kimpulsivo tomou o valor de 0 dB(A), uma vez que se verificou que: LAImLAeq=1,2 < 6 dB(A) e a Ktonal tomou o valor 0 dB(A) uma vez que se verificou, através da análise do expecto sonoro do ruído ambiente, que não existem componentes tonais. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Nível sonoro dB(A) Frequência (Hz) O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 106 Fig. 97 - Representação gráfica dos níveis sonoros envolvidos na avaliação dos critérios de incomodidade e exposição (Oura – Chaves). Na Fig. 97 pode observar-se a representação dos valores de ruído ambiente (RA) e de ruído residual (RR), do valor do indicador Lden, dos limites legais do indicador Ln e Lden para zonas sensíveis (ZS) e para zonas mistas (ZM) e a diferença ∆ entre o ruído ambiente e o ruído residual, assim como do respetivo valor legal máximo para o período diurno (∆max), para uma velocidade de vento média de 6 m/s. Analisando o valor do indicador Lden, verifica-se que este cumpre o critério de exposição para Zonas Mistas, mas não para Zonas Sensíveis. Considerando que o valor do RA corresponderia ao indicador Ln verifica-se que o limite máximo de exposição não seria cumprido no período noturno, para nenhum tipo de zona, no local de medição M1, a 8 m da turbina e a uma velocidade de vento de 6 m/s. O critério de incomodidade também não seria cumprido neste local, em nenhum dos períodos de referência. A uma distância de aproximadamente 80 m do local, ou seja, sem a influência do ruído emitido pelo aerogerador, o critério de exposição seria cumprido tanto para Zonas Sensíveis como para Zonas Mistas. 6.3.5. CASO DE ESTUDO 2: MINDELO O segundo caso de estudo consiste num aerogerador de pequena dimensão de eixo horizontal, do tipo downwind com um sistema passivo de orientação, que se apresenta na Fig. 98. O aerogerador possui três pás e encontra-se montado numa torre de aproximadamente 10 m de altura. As especificações exatas deste aerogerador não se encontravam disponíveis, contudo tendo em conta os aerogeradores presentes no mercado pode classificar-se este aerogerador como sendo do tipo Skystream 3.7 As características do modelo Skystream 3.7 apresentam-se no Quadro 16. 56,2 41,5 62,5 14,7 0 10 20 30 40 50 60 70 RA RR Lden ∆ dB(A) Niveis e indicadores de ruído RA RR Lden ∆=RA-RR Lden, ZS ≤ 55 Lden, ZM ≤ 65 ∆max, diurno ≤ 5 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 107 Quadro 16 – Especificações técnicas do aerogerador Skystream 3.7 (Mindelo) [90] Modelo Skystream 3.7 Potência nominal 2,4 kW Velocidade nominal 13 m/s Velocidade de arranque 3,5 m/s Velocidade de paragem 25 m/s Mecanismo de proteção Sistema eletrónico de Stall Mecanismo de Orientação Passivo Número de pás 3 Diâmetro do rotor 3,72 m Área de energia incidente de vento 10,87 m2 O aerogerador situa-se no concelho de Vila do Conde, na freguesia de Mindelo em meio urbano na Rua Infante Dom Henrique, no interior de uma propriedade com uma habitação situada a aproximadamente 100 m da costa, como se pode observar na Fig. 99, onde o ponto a azul representa a localização do aerogerador. A malha urbana da envolvente é constituída maioritariamente por edifícios habitacionais de 1, 2 e 3 pisos. As principais fontes sonoras do local de estudo são o ruído proveniente do oceano e do tráfego rodoviário local, muito escasso. Fig. 98 – Caso de estudo prático 2 (Mindelo) Fig. 99 – Localização do caso de estudo prático 2 (Mindelo) O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 108 As medições de ruído foram realizadas no dia 28 de Maio de 2014, no período de referência diurno e sem a influência de ruído de tráfego rodoviário ou outras fontes sonoras que mascarassem o ruído proveniente do aerogerador. O sonómetro foi posto em pausa a partir do momento em que, por exemplo, o ruído de tráfego ou o ruído de pessoas e animais era percetível e até que este se extinguia, de forma a obter resultados mais fiáveis da medição de ruído emitido pelo aerogerador. As medições foram efetuadas com o microfone colocado num tripé a 1,5 m e a 4 m de altura. A fonte sonora funcionou de forma contínua e praticamente com a mesma velocidade de rotação durante o decorrer de todas as medições. O valor da temperatura e humidade relativa registados no local pelo higro-termo-anemómetro são de aproximadamente 20 ºC e 80%, respetivamente. A direção de vento predominante era de - Nornoroeste, entre as 15h00 e as 20h00 do dia 31 de Maio, de acordo com o portal World Weather Online [91] para o local – Vila do Conde. Na Fig. 100 apresenta-se o mapa com a localização do aerogerador c2, a amarelo, e de cada uma das medições M1, M4, M5, M6, M7, M8, M9, M10 e M11 e no Quadro 17 apresentam-se os resultados obtidos nos diferentes locais de medição, para o parâmetro LAeq em dB(A). As medições foram efetuadas com o microfone posicionado a 4 m de altura em todos os locais de medição e ainda a 1,5 m de altura nos locais M8 e M10, de forma a melhor caracterizar a incomodidade sonora à altura média acima do solo de um ouvinte. Apresentam-se igualmente as durações e a hora em que se realizaram as medições, bem como a velocidade média de vento no local da medição e, no Quadro 18, indicam-se as distâncias de cada local de medição à costa. Quadro 17 – Valores obtidos nos vários locais de medição. Local de Medição Distância ao Aerogerador (m) Data Hora Duração (min.) Parâmetro LAeq (dB(A)) M1 8 31/5/2014 15:35:28 10 61,4 M3 166 31/5/2014 16:14:05 3 63,9 M4 70 31/5/2014 16:44:15 10 51,9 M5 62 31/5/2014 17:11:29 10 53,1 M6 (residual) 372 31/5/2014 17:33:30 5 52,3 M7 53 31/5/2014 17:58:10 9 55,8 M8* 58 31/5/2014 18:28:10 10 57,0 M9 58 31/5/2014 18:45:52 10 58,4 M10* 8 31/5/2014 19:06:51 5 60,8 M11 8 31/5/2014 19:23:03 6 61,6 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 109 Fig. 100 - Localização do caso de estudo 2 e dos onze locais de medição (Mindelo). O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 110 Quadro 18 – Distância de cada local de medição à linha da costa (Mindelo). Local de Medição Distância ao Aerogerador (m) Distância à linha da costa (m) Velocidade média de vento (m/s) M1 8 100 2,3 M2 170 120 6,6 M3 165 105 6,6 M4 67 140 2,3 M5 62 122 3,3 M6 (residual) 372 150 2,7 M7 53 150 5,6 M8* 58 150 5,6 M9 58 150 5,6 M10* 8 100 2,2 M11 8 100 2,2 Uma das condicionantes na escolha da localização dos locais de medição foi o facto de a zona se situar a poucos metros da costa, cujo ruído influencia as medições à medida que nos afastamos ou aproximamos desta. Este é muito mais intenso à medida que nos aproximamos da costa. Outra condicionante foi o facto dos locais de medição se situarem numa urbanização em malha quadrada e perpendicular à linha de costa, o que resulta em canais de vento de diferentes velocidades em cada uma das ruas. O ruído provocado pelo vento aumenta com o aumento da velocidade do próprio vento, influenciando bastante o ruído ambiente na zona. Nas Fig. 101, Fig. 102, Fig. 103 e Fig. 104 podem observar-se alguns dos locais de medição. Fig. 101 – Locais de medição M1, M10 e M11 (Mindelo). Fig. 102 – Local de medição M4 (Mindelo). O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 117 Na Fig. 109 podem observar-se os valores de nível sonoro de ruído ambiente (RA), medidos a 8 m de distância de cada um dos aerogeradores, e de nível sonoro de ruído residual (RR) obtidos para o caso de estudo prático 1, no local de medição M1 (c1M1) e para o caso de estudo prático 2 no local de medição M1 (c2M1), bem como a diferença ∆ entre o ruído ambiente e o ruído residual. Pode observar-se que a diferença ∆ no caso prático 1 (Chaves) é mais elevada do que no caso prático 2 (Mindelo), existindo um acréscimo de ruído maior, devido ao ruído emitido pelo aerogerador respetivo. Apesar de se localizarem à mesma distância dos aerogeradores respetivos, a velocidade de vento no caso prático 1 é de 6 m/s e no caso prático 2 de, aproximadamente, 2 m/s, o que leva a um aumento do ruído emitido pelo aerogerador mas também do ruído residual, o que não influenciaria o resultado de forma significativa, a esta distância dos aerogeradores. Contudo o aumento do ruído residual com o aumento da velocidade de vento não é necessariamente proporcional ao aumento do ruído emitido pelo aerogerador com o aumento da velocidade de vento. Além disto o aerogerador c2 está montado numa torre de aproximadamente 10 m de altura, e o aerogerador c1 a 5 m de altura, o que poderá levar a velocidades de vento superiores aos valores registados pelo anemómetro, através do qual se mediu a velocidade de vento a, aproximadamente, 2 m de altura do solo. Como os aerogeradores se localizam em locais distintos o perfil de velocidades de vento poderá ser diferente para os dois locais e a velocidade de vento não aumentaria da mesma forma desde a altura do anemómetro à altura do centro do rotor dos aerogeradores. Relativamente ao ruído ambiente total, este apresenta valores mais elevados no caso de estudo c2. Isto deve-se ao facto de o ruído residual em c2 ser também mais elevado, uma vez que se localiza em meio urbano e próximo da frente marítima e o caso de estudo c1 em meio rural, embora se tenha verificado que a velocidade de vento seja mais elevada neste último. Fig. 110 - Níveis sonoros de ruído ambiente e residual relativo ao caso de estudo teórico 3 (Golden) e caso prático 1 (Chaves), para uma velocidade de vento de 6 m/s. Compara-se agora o caso de estudo teórico 3 e caso de estudo prático 1, correspondentes a aerogeradores da família Whisper, cujas características técnicas são similares. Na Fig. 110 pode 8,2 10,8 47 41,5 55,2 52,3 0 10 20 30 40 50 60 Caso Teórico 3 (Golden) Caso Prático 1 (Chaves) dB(A) Velocidade do vento (m/s) ∆=RA-RR RR RA O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 118 observar-se a representação dos valores de nível sonoro ambiente (RA), e de nível sonoro residual (RR) obtidos a uma velocidade de vento de 6 m/s, para o caso de estudo prático 1 (c1M1), a 8 m de distância do aerogerador, e para o caso de estudo teórico 3, a 10 m do aerogerador Whisper H40, bem como a diferença ∆ entre o ruído ambiente e o ruído residual. O valor de ruído ambiente do caso teórico 3 é mais elevado do que no caso prático 1, o que se deve ao facto de o ruído residual já ser, por si só, mais elevado do que no caso prático 1. Apesar de apresentarem características similares pode observar-se na Fig. 110 que a diferença ∆ no caso de estudo prático 1 é maior em 2,6 dB(A) do que o caso de estudo teórico. Contudo neste caso deve ter-se em conta o decréscimo de nível sonoro com a distância à fonte, uma vez que no caso prático 1, o aerogerador se encontra 2 m mais próximo da base do aerogerador, o que resulta numa atenuação por divergência geométrica de: ∆ = 20*log (9,43/13,52) = -3,1 dB(A), em relação ao nível sonoro do caso prático 1, considerando a fonte sonora como pontual. Considerando que o RA do caso prático a 10 m de distância do aerogerador sofria uma redução adicional ∆ = -3,1 dB(A), este tomaria o valor de 7,7 dB(A) e seria inferior ao valor de 8,2 dB(A) do caso de estudo teórico 3. Outro aspeto a ter em conta é o facto de, no caso prático 1, a velocidade de vento ter sido medida através de um anemómetro colocado a, aproximadamente, 2 m de altura e no caso teórico 3 a 9,1 m de altura, o que pode resultar num valor de velocidade de vento para o caso prático 1 menor do que aquele que existiria à altura do rotor do aerogerador ou a 9,1 m de altura, o que resultaria na comparação com um valor de ruído mais elevado, tendo em conta que o nível de ruído aumenta com o aumento da velocidade de vento (ver Fig. 76). Contudo aerogeradores com características similares podem apresentar diferentes acréscimos de ruído devido, por exemplo, a má manutenção do aerogerador ou diferenças no desenho das pás, que causam emissão de ruído com características diferentes. De seguida é feita uma comparação geral entre os casos de estudo analisados, relativamente ao acréscimo de ruído causado pelos aerogeradores, a várias velocidades de vento, a fim de se perceber o que é possível fazer para que os casos de estudo analisados cumpram os critérios de exposição e incomodidade. Contudo é necessário ter em conta que os locais de medição de cada caso de estudo não se encontram à mesma distância do respetivo aerogerador em todos os casos apresentados, o que pode influenciar os resultados de acréscimo de ruído na Fig. 111. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 119 Fig. 111 – Nível de ruído ambiente (RA) e acréscimo de ruído (∆) devido ao aerogerador para os vários casos de estudo em função da velocidade de vento nos locais de medição. 14,7 4,4 0,8 4,8 11,5 9,0 12,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 2,2 2,6 3,1 3,5 3,9 4,4 4,8 5,3 5,7 6,1 6,6 7,0 9,3 10,3 10 10,9 8 8,2 8,8 9,9 12,2 8,2 3,8 5,1 2,6 4,2 3,4 4,1 14,0 17,0 17,0 15,5 14,9 3,7 3,5 4,6 2,5 3,2 3,9 4,6 5,4 6,1 6,8 7,5 0 10 20 30 40 50 60 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 dB(A) Velocidades de vento (m/s) ∆c1 ∆c2 ∆Mb2 ∆Mb6 ∆Gaia ∆ Whisper40 ∆ QR5 ∆Bornay ∆Md1 RA c1 RA c2 RA Mb2 RA Mb6 RA Gaia RA whisper40 RA QR5 RA Bornay RA Md1 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 120 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 121 Na Fig. 111 podem observar-se os níveis sonoros de ruído ambiente (RA) para cada um dos caso de estudo e para diferentes velocidades de vento, bem como a diferença ∆ entre o ruído ambiente corrigido da constante ktonal e o respetivo ruído residual, que representa o acréscimo ao ruído residual que o ruído emitido por cada turbina provoca. Verifica-se que os casos de estudo designados por “QR5” “Mb2” e “c1” são aqueles que sofrem um acréscimo de ruído, devido ao aerogerador, mais elevado na gama de velocidades analisadas, sendo o acréscimo de ruído mais significativo o correspondente ao caso de estudo QR5 com cerca de 17 dB(A), para uma velocidade de vento de 7 m/s. Os casos de estudo “QR5”, “Mb2” e “c1” correspondem, respetivamente, a um aerogerador de 4,6 kW, a dois aerogeradores de 5 kW e a um aerogerador de, aproximadamente, 1 kW. Contudo, as distâncias dos locais de medição aos respetivos aerogeradores, em cada caso de estudo não são as mesmas, o que poderá influenciar os resultados. O local de medição do caso de estudo “QR5” encontra-se a 9,3 m do aerogerador respetivo e o local de medição de “c1” a 8 m, distâncias próximas e com os menores valores em todos os casos de estudo. O local de medição do caso Mb2, por sua vez encontra-se a 17 m e 14 m dos dois aerogeradores respetivos, o que levaria a um acréscimo de ruído maior se este se localizasse a distâncias menores dos dois aerogeradores. O aerogerador “Gaia” apresenta uma potência nominal de 11 kW sendo a mais elevada neste estudo, seguida da potência combinada dos dois aerogeradores do caso de estudo “Mb6” que provocariam o dobro do ruído que um só aerogerador de 5 kW emitiria. Contudo, no caso “Gaia” o ponto de medição encontra-se a 24,7 m do aerogerador respetivo e, no caso “Mb6”, a 43 m e 40 m dos dois aerogeradores respetivos, o que faz com que estes acréscimos ao ruído residual sejam mais baixos do que os três casos primeiramente mencionados. Em relação à incomodidade causada pelo acréscimo de ruído, verifica-se que o caso prático “c2” e o caso teórico “Bornay” seriam aqueles que provocariam menor incómodo. O ruído ambiente do caso prático 2 não apresenta características tonais ou impulsivas e este caso cumpriria o critério de incomodidade no período diurno. O mesmo acontece para o caso de estudo “Bornay”. O caso de estudo “Mb6” apenas cumpre este critério em todos os períodos para velocidades de 1 e de 2 m/s. Contudo necessita de um decréscimo de no máximo 2 dB(A) para poder cumprir o critério de incomodidade no período diurno em todas as velocidades de vento e no período noturno na maioria das velocidades de vento analisadas, nomeadamente velocidades inferiores a 7 m/s. Este decréscimo poderia ser conseguido com o aumento da distância ao aerogerador. O local Mb6 encontra-se a 43 e 40 m dos dois aerogeradores correspondentes ao caso de estudo 5. Se este conjunto de distâncias aumentasse para 54,2 e 50,4 m, respetivamente, o critério de incomodidade durante o período diurnos seria cumprido em todas as velocidades de vento. Analisando a possibilidade destes aerogeradores estudados se localizarem em Zona Mista e cumprirem o critério de exposição no período noturno, verifica-se que os níveis de ruído de todos os casos de estudo apresentados excedem o limite máximo de exposição Ln = 55 dB(A), para Zonas Mistas. O mesmo acontece no cumprimento do critério de incomodidade para o este período de referência. De forma a perceber o que se poderia fazer para que os casos de estudo analisados passassem a cumprir estes dois critérios nas condições referidas, analisou-se a hipótese de atenuar os níveis de pressão sonora através do aumento da distância do aerogerador aos recetores sensíveis mais próximos. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 122 No Quadro 19 apresentam-se as distâncias mínimas (df) a que se deveria colocar o aerogerador para cumprir os dois critérios, nos locais de medição de cada de estudo onde não são cumpridos estes critérios para Zonas Mistas e no período noturno e pode-se observar o decréscimo de nível sonoro necessário para cumprir o critério de exposição no período noturno em Zonas Mistas (∆Lexposição) e o critério de incomodidade no período noturno (∆Lincomodidade), os valores de ruído ambiente (RA) que se considerou corresponderem ao indicador Ln e a diferença entre o ruído ambiente corrigido e o ruído residual (∆). Os valores de RA e ∆ escolhidos para cada caso de estudo, correspondem à velocidade de vento com os valores de RA e ∆ mais elevados do respetivo caso de estudo, com exceção dos casos “Bornay” e “c2”, que apresentam locais de medição com distâncias ao aerogerador diferentes. São ainda indicados os valores da potência nominal (Po) e do nível de potência sonora (Lw) a uma velocidade de vento de 8 m/s, de cada aerogerador, bem como a distância dos locais de medição ao(s) respetivo(s) aerogerador(es) (di). Os decréscimos necessários ∆Le e ∆Li foram calculados através da fórmula da atenuação por divergência geométrica, para fontes pontuais que se apresenta na expressão 10: ∆𝐿=20×log10(𝑑𝑖 𝑑𝑓) (10) Onde, ∆L designa o decréscimo do nível de pressão sonora por variação da distância em decibel (dB(A)); di distância inicial do aerogerador ao local de medição; df a distância final mínima a que se deveria colocar o aerogerador. Pode observar-se que os decréscimos de ruído necessários para cumprir ambos os critérios de avaliação estabelecidos pelo RGR, para o mesmo local de medição e para cada caso de estudo, diferem consideravelmente e, consequentemente a distância final de afastamento necessária. Locais de medição relativos a aerogeradores com valores de potências sonora próximas e a distâncias, aproximadamente iguais do aerogerador, podem exigir decréscimos de nível de ruído em relação, por exemplo, à diferença entre o RA corrigido e o RR diferentes, devido ao facto de os locais de medição respetivos apresentarem velocidades de vento diferentes quando se realizaram as medições. O aumento do nível de ruído residual e do nível sonoro emitido pela turbina com o aumento da velocidade de vento não são diretamente proporcionais ao aumento da velocidade de vento, pelo que a diferença entre o RA corrigido e o RR também não o é, e consequentemente, esta diferença é diferente para distintas velocidades de vento. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 123 Quadro 19 – Distâncias mínimas df necessárias ao cumprimento dos critérios de exposição e incomodidade. Caso de estudo Po (kW) Lw,8m/s (dB(A)) ∆máx (dB(A)) di (m) ∆Lincomodidade, n (dB(A)) df, incomodidade (m) RAmáx (dB(A)) ∆Lexposição, n (dB(A)) df, exposição (m) Gaia 11 88,1 10,9 25 7,9 61 57 2 31 Bornay P1 1,5 3,7 5 0,7 5 62,7 7,7 12 P3 1,5 4,6 10 1,6 18 58,4 3,4 15 P7 1,5 3,5 35 0,5 37 56 1 39 Whisper 0,9 84,9 12,2 10 9,2 30 68,6 13,6 49 QR5 4,6 17 9 14,0 47 57,9 2,9 13 Md1 2 x 0,6 2 x 89,5 7,5 13 4,5 22 60 5 23 Mb2 2 x 5 2 x 89 14 16 11,0 55 68 13 69 Mb6 2 x 5 2 x 89 7 42 4,0 66 61 6 83 Chaves ~0,9 a 1 ~84,4 14,7 8 11,7 31 56,2 1,2 9 Mindelo M1 2,4 83,8 9,1 8 6,1 100 61,4 6,4 178 M7 2,4 83,8 3,5 53 0,5 150 55,8 0,8 58 M9 2,4 83,8 6,1 58 3,1 150 58,4 3,4 86 M11 2,4 83,8 9,3 8 6,3 100 61,6 6,6 17 O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 124 Além disso a correção do RA varia consoante o local de medição, fazendo variar para cada caso o valor de RA corrigido e, consequentemente, a diferença entre este e o RR. Dada a variedade de características próprias de cada aerogerador e do local onde se podem instalar é difícil ou mesmo impossível arranjar uma regra geral que imponha uma distância mínima do recetor sensível mais próximo a considerar para aerogeradores de pequena dimensão. Nas medições efetuadas não foi possível comparar locais em que as condições de velocidade de vento, de ruído residual, de distâncias dos locais de medições ao rotor do aerogerador, ou mesmo em que os aerogeradores tivessem características semelhantes. O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 125 7 CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS 7.1. CONCLUSÕES O presente trabalho permitiu investigar e caracterizar o ruído provocado por aerogeradores de pequena dimensão com especificações técnicas diferentes, em locais com ruído ambiente diferenciado, bem como o seu potencial de incomodidade. Atualmente apenas os aerogeradores de pequena dimensão ligados à REN e registados no portal “Renováveis na hora” são obrigados a cumprir os requisitos estabelecidos no RGR, não estando estabelecidas distâncias mínimas a respeitar na instalação de aerogeradores e, no caso de aerogeradores autónomos (não ligados à rede e destinados a autoconsumo), não existe sequer qualquer exigência de licenciamento prévio ou outro tipo de regra imposta. Os resultados obtidos nas monitorizações realizadas permitem concluir que os acréscimos de níveis sonoros causados pelos aerogeradores excedem os limites legais correspondentes ao critério de incomodidade do RGR e, por conseguinte, este não é cumprido em nenhum dos casos de estudo para os indicadores analisados, o que poderá causar incómodo “legal” a pessoas que se encontrem próximas destes aerogeradores. O critério de exposição também não é cumprido na maior parte das situações analisadas. A identificação deste tipo de incomodidade sugere a necessidade de estabelecer regras em relação à instalação de qualquer tipo de aerogerador de pequena dimensão em locais próximos de recetores sensíveis, como:  a obrigatoriedade da realização de uma estimativa de ruído, para o local da instalação, quando se pretende instalar um aerogerador de pequena dimensão, a fim de se verificar o cumprimento dos critérios constantes no RGR e antes de se proceder ao seu licenciamento;  a obrigatoriedade da monitorização de ruído depois de instalado o aerogerador, a fim de se verificar que efetivamente os critérios impostos pelo RGR são cumpridos. Estas campanhas de monitorização são muito importantes uma vez que os níveis de ruído variam em função das características específicas e das condições climatéricas no local e o ruído causado pelo aerogerador pode aumentar devido ao envelhecimento das componentes mecânicas dos aerogeradores e a deficiências na manutenção do mesmo. As medições de ruído deveriam ser efetuadas durante vários dias, em condições atmosféricas diversas, e durantes os períodos de referência constantes no RGR, de forma a se poder obter O Ruído Ambiental de Aerogeradores de Pequena Dimensão 126 valores mais representativos dos indicadores Ld, Le e Ln e, consequentemente aplicar de forma mais correta o critério de exposição do RGR. Deveria ser efetuado um maior número de medições de ruído nos mesmos locais de medição em condições meteorológicas diferentes, nomeadamente, a velocidades de vento diferentes, de forma a se obter um conjunto mais vasto de resultados nos mesmos pontos de medição. O ruído de aerogeradores instalados em zonas rurais, onde o ruído residual não é tão elevado como em zonas urbanas, poderá levar a uma emergência de ruído emitido pelo aerogerador mais acentuada e, consequentemente a uma maior manifestação de incomodidade, por exemplo, um dos aerogeradores ponderados como caso de estudo no concelho de Chaves, localiza-se em ambiente rural próximo da única habitação existente no local, onde o ruído residual é relativamente baixo e a emergência do ruído emitido pelo aerogerador seria maior do que, por exemplo, num dos aerogeradores localizados no concelho da Maia junto de uma via de trânsito com bastante tráfego, onde o ruído residual mais elevado mascara o ruído emitido pelo aerogerador. Foi possível constatar a forma como algumas situações particulares de ruído podem influenciar os resultados, nomeadamente o ruído residual próprio do local. É o caso dos locais correspondentes aos casos de estudo práticos 1 e 2, onde o valor de ruído residual difere bastante e influencia o valor de ruído ambiente total. Verificou-se, no caso de estudo prático 2, que a distância às fontes sonoras relevantes existentes, como o ruído marítimo pode influenciar o valor do ruído ambiente, mesmo para distâncias distintas da costa e que, em ambiente urbano a geometria dos edifícios pode também influenciar os valores medidos, na medida em que os edifícios existentes funcionam como obstáculos que podem atenuar o ruído emitido pelas várias fontes sonoras em determinados locais de medição. Tal facto ocorreu também no caso de estudo prático 2 onde locais de medição com características semelhantes, como os locais M7 e M9, apresentam valores distintos de ruído ambiente devido à atenuação do ruído marítimo pelos edifícios existentes próximos do local M7. Por fim concluiu-se que os procedimentos formais de licenciamento de aerogeradores deveriam ser estendidos a todos os aerogeradores de pequena dimensão, mesmo para aqueles que não se encontram ligados à rede elétrica e que estes deveriam incluir a apresentação de uma “avaliação acústica” – conforme indicado no ponto 9 do artigo 13º do RGR - Atividades Ruidosas Permanentes, que, no mínimo englobará uma recolha de dados acústicos com a descrição detalhada da futura localização do aerogerador, uma estimativa do ruído causado pelo aerogerador e dos seus potenciais efeitos relativamente a recetores sensíveis existentes na proximidade. Dados os resultados das medições realizadas, em situações que incluíam aerogeradores que foram objeto de licenciamento, considera-se que também será necessário instituir procedimentos regulares de monitorização – pós instalação do aerogerador, para verificação das estimativas da avaliação acústica e do efetivo cumprimento do RGR. 7.2. DESENVOLVIMENTOS FUTUROS Tendo em conta que a incomodidade é dependente da perceção humana, seria interessante a realização de questionários aos habitantes mais próximos, de forma a obter mais informação sobre o ruído percebido pelas pessoas, que vivem próximas de aerogeradores de pequena dimensão e relacionar esta informação com os resultados das medições de ruído.