Abstract This study aims to analyze the energy and environmental performance of the manufacture of two models of wind turbine blades for a 300 MW wind farm. Material flow analysis (MFA) was used to prepare the mass balance, while life cycle assessment (LCA), based on ISO-14044, was used to evaluate three impact categories, considering sensitivity analysis to evaluate the replacement of wind turbine blade materials. Results showed that the manufacturing of wind turbine blades causes a 10% loss of material impregnated with fiberglass and epoxy resin. Fiberglass was the input with the highest contribution to water consumption, energy consumption, and the carbon footprint. The sensitivity analysis showed that, for the offshore scenario of higher capacity factor and longer lifetime, the carbon footprint contribution per electricity to be produced was 0.214 kg CO2eq/GJ, while for the onshore scenario of lower capacity factor and shorter lifetime, it was 1.37 kg CO2eq/GJ. When using jute fiber grown without irrigation as a substitute input for fiberglass, the reduction was 38% (onshore) and 42% (offshore) in water consumption, 18% (onshore and offshore) in energy consumption, and 24% (onshore) and 25% (offshore) in carbon footprint. The onshore model had a larger impact in all the categories evaluated than the offshore model. Therefore, the use of unirrigated jute fiber allows gains in energy and environmental performance.
Resumo Este estudo tem como objetivo analisar o desempenho energético e ambiental da manufatura de dois modelos de pás de turbina eólica para compor um parque eólico de 300 MW. A Análise de Fluxo de Material (AFM) foi utilizada para elaborar o balanço de massa, enquanto a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) baseada na NBR ISO-14044 foi utilizada para avaliar três categorias de impacto, na qual a análise de sensibilidade foi considerada para avaliar a substituição de materiais da pá de turbina eólica. Os resultados indicaram que a manufatura das pás de turbina eólica gera uma perda de 10% de material impregnado com fibra de vidro e resina epóxi. A fibra de vidro foi o insumo que apresentou a maior contribuição em relação ao consumo de água, consumo de energia e pegada de carbono. A análise de sensibilidade evidenciou que, para o cenário offshore de maior fator de capacidade e maior vida útil, a contribuição da pegada de carbono por eletricidade a ser produzida foi 0,214 kg CO2eq/GJ, enquanto para o cenário de onshore de menor fator de capacidade e menor vida útil foi 1,37 kg CO2eq/GJ. Ao se utilizar a fibra vegetal de juta cultivada sem irrigação como um insumo substituto da fibra de vidro, a redução do consumo de água é de 38% (onshore) e 42% (offshore), do consumo de energia é de 18% (onshore e offshore) e da pegada de carbono é de 24% (onshore) e 25% (offshore). O modelo onshore apresentou um maior impacto que o offshore em todas as categorias avaliadas. Portanto, é possível obter ganhos no desempenho energético e ambiental empregando fibra vegetal de juta não irrigada.
