z - ctgas-er virtual

Transcrição

AEROGERADORES
Docentes:
Eng. John Edward Neira Villena, D. Sc
Eng. Daniel Faro do A. Lemos, M.Sc
CONTEÚDO
• Capítulo 1: Situação atual da Energia Eólica no Mundo;
• Capítulo 2: Estado atual e perspectivas da Energia Eólica no Brasil;
• Capítulo 3: Meteorologia Eólica: Potencial Eólico;
• Capítulo 4: Tecnologia dos Aerogeradores;
• Capítulo 5: Aspectos de habilitação técnica de projetos;
• Capítulo 6: Impactos ambientais.
CAPÍTULO 1: SITUAÇÃO ATUAL DA ENERGIA EÓLICA NO MUNDO
Global Wind 2010 Report – GWEC (2011)
CAPÍTULO 2: ESTADO ATUAL E PERSPECTIVAS
DA ENERGIA EÓLICA NO BRASIL
Principais Parques Eólicos Implementados e Projeções – CRESEB (2008)
CAPÍTULO 3: METEOROLOGIA EÓLICA: POTENCIAL EÓLICO
E.B. Pereira (2010)
CAPÍTULO 4: TECNOLOGIA DOS AEROGERADORES
A. B. Fernandes, P. A. C. Rosas & C. C. Silva (2010)
CAPITULO 5: ASPECTOS DE HABILITAÇÃO TÉCNICA DE PROJETOS
Firmas (2011)
Exame (2011)
Skyscrapercity (2011)
F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira (2007)
CAPÍTULO 6: IMPACTO AMBIENTAL
Mercurius (2011)
REFERÊNCIAS
1. Global Wind 2011 Report – GWEC (2012); Disponível em
http://www.gwec.net/fileadmin/documents/NewsDocuments/Annual_report_2011_lowr
es.pdf; consultado em 20/06/2012
2. Principais Parques Eólicos Implementados e Projeções – CRESEB; Disponível
em http://www.cresesb.cepel.br/apresentacoes/20081030_natal_br08.pdf; consultado
em 24/03/2011
3. E.B. Pereira; Avaliação de recursos eólicos (2010) Natal, RN, Brasil 30 de junho a
03 de Julho de 2010; CTGAS-ER (2010)
4. A. B. Fernandes, P. A. C. Rosas & C. C. Silva; Energia eólica: Aspectos
técnicos,regulatórios e comerciais; Natal, RN, Brasil 19 a 23 de Julho de 2010;
CTGAS-ER (2010)
5. Firmas – (2011); Disponível em
http://firmas.lasprovincias.es/antoniorivera/la-energia-eolica-principal-fuentede-generacion-electrica-en-marzo; consultado em 18/03/2011
6. Exame – (2011); Disponível em
http://exame.abril.com.br/economia/brasil/noticias/leilao-vai-contratar-mais555-quilometros-de-linhas-de-energia; consultado em 16/03/2011
REFERÊNCIAS
7. Principais Parques Eólicos Implementados e Projeções – CRESEB;
Disponível em
http://www.cresesb.cepel.br/apresentacoes/20081030_natal_br08.pdf; consultado em
24/03/2011
8. Skyscrapercity (2011) Disponível em
http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=421237 ; consultado em
16/03/2011
9. Mercurius (2011) Disponível em
http://www.mercurius.com.br/portifolio/energias-alternativas/usina-eolica-deparajuru; consultado em 25/03/2011
CAPÍTULO 1: SITUAÇÃO ATUAL
DA ENERGIA EÓLICA NO MUNDO
INTRODUÇÃO
• Energia Eólica
• Conversão de energia cinética do vento em outra forma de energia;
• Provem a ação combinada da radiação solar com o efeito da rotação da terra;
• Utilizada há mais de 3000 anos;
Fotos e imagens (2011)
Olhares (2011)
Fronteira aberta (2011)
INTRODUÇÃO
• A aplicação que vem tornando mais importante o aproveitamento da energia
eólica é a geração de energia elétrica através do uso de aerogeradores;
Firmas (2011)
Exame (2011)
CAPACIDADE INSTALADA NO MUNDO
CAPACIDADE INSTALADA NO MUNDO
DISPERSÃO MUNDIAL TOP 10
TAXA DE CRESCIMENTO MUNDIAL
TAXA DE CRESCIMENTO DOS TOP 10
DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DO CRESCIMENTO
CRESCIMENTO ESPERADO
CRESCIMENTO ESPERADO POR REGIÕES
CAPACIDADE PROJETADA
BALANÇO DE NOVAS FONTES DE ENERGIA
Wind Energy Factsheets – EWEA (2010)
REFERÊNCIAS
1. Fotos e imagens – (2011); Disponível em
http://imagens.fotoseimagens.etc.br/moinho-de-vento_867_1024x768.jpg;
consultado em 18/03/2011
2. Olhares – (2011); Disponível em
http://br.olhares.com/caravela_boa_esperanca_foto1238153.html;
3. Fronteira aberta – (2011); Disponível em
http://www.fronteiraaberta.com/paulo/catavento.htm; consultado em
16/03/2011 Fotos e imagens – (2011); Disponível em
http://imagens.fotoseimagens.etc.br/moinho-de-vento_867_1024x768.jpg;
4. Firmas – (2011); Disponível em
http://firmas.lasprovincias.es/antoniorivera/la-energia-eolica-principal-fuentede-generacion-electrica-en-marzo; consultado em 18/03/2011
5. Exame – (2011); Disponível em
http://exame.abril.com.br/economia/brasil/noticias/leilao-vai-contratar-mais555-quilometros-de-linhas-de-energia; consultado em 16/03/2011
REFERÊNCIAS
6. Skyscrapercity (2011) Disponível em
http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=421237 ; consultado em
16/03/2011
7. F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira; O aproveitamento da energia
eólica (2007) Disponível em http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/301304.pdf;
http://www.gwec.net/fileadmin/documents/NewsDocuments/Annual_report_2
011_lowres.pdf; consultado em 20/06/2012
9. Wind Energy Factsheets – EWEA (2010); Disponível em
http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/publications/fac
tsheets/Factsheets.pdf; consultado em 22/03/2011
CAPÍTULO 2: ESTADO ATUAL E
PERSPECTIVAS DA ENERGIA
EÓLICA NO BRASIL
INTRODUÇÃO
INTRODUÇÃO
E O BRASIL??????
CARACTERÍSTICAS DA NOVA OFERTA
Hidroelétrica
• Escassez de novos projetos;
• Dificuldades para licenciamento ambiental;
• Novas usinas a fio d’água resultam na redução da capacidade de
regularização plurianual.
Termoelétrica
• Custo variável unitário elevado, com impacto na segurança do SIN.
Seu despacho ocorre somente para hidrologias críticas, em
montantes e antecedência que não são suficientes para recompor o
deplecionamento dos reservatórios.
CAPACIDADE EÓLICA BRASILEIRA
• Primeiro atlas eólico em 2001 estimou um potencial eólico Brasileiro
de: 143.000 MW ( à 50 metros);
• Medições em 2008 e 2009, a alturas de 80-100 metros indicam um
potencial consideravelmente maior em torno de 350 GW;
• As melhores áreas para a energia eólica se encontram ao longo da
costa especialmente nos estados do nordeste (RN, CE) e também
em certas áreas elevadas no interior do país (BA, RN); Possui bom
potencial na região sul (RS, SC).
ATLAS EÓLICO DO BRASIL
Atlas do Potencial Eólico Brasileiro – MME (2001)
Atlas de Energia Elétrica do
Brasil – ANEEL (2011)
Atlas do Potencial
Eólico Brasileiro –
MME (2001)
SITUAÇÃO DA ENERGIA EÓLICA NO BRASIL
Beberibe 25,6MW (CE)
• Em 2001 o Brasil tinha uma capacidade instalada de 22,6 MW, a maior
parte dos parques se encontrava no Ceará
• Em outubro de 2008 mais da metade da capacidade instalada se
encontrava na região sul
• Já no final de 2008 a capacidade instalada no Brasil atingiu 341 MW, 606
MW em 2009 e 931 MW em 2010.
• No dia 23 de maio de 2011, com a entrada em operação do parque
eólico Elebrás Cidreira 1 (RS, 70 MW), a capacidade de energia
instalada no Brasil atingiu 1.000 MW.
• Segundo a Abeeólica a energia eólica no Brasil atingirá em 1º de julho
uma capacidade instalada de 2 GW no país.
SAZONALIDADE DAS USINAS EÓLICAS DO PROINFA
COMPLEMENTARIDADE SAZONAL EÓLICA - HÍDRICA
6.000
350.000
300.000
5.000
Vazão (m3/s)
250.000
4.000
200.000
3.000
150.000
2.000
PROINFA - Eólicas do NE (MWh)
Eólicas - NE
100.000
1.000
50.000
Vazão do Rio São Francisco
0
0
JAN
FEV
MAR
ABR
MAI
JUN
JUL
AGO
SET
OUT
NOV
DEZ
FASES DO BRASIL - PROINFA
PROGRAMA DE INCENTIVO ÀS FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA
ELÉTRICA – PROINFA (2002)
OBJETIVOS ESTRATÉGICOS
• Diversificação da matriz energética brasileira, aumentando a segurança no
abastecimento
• Valorização das características e potencialidades regionais e locais, com
criação de empregos, capacitação e formação de mão-de-obra
• Redução de emissão de gases de efeito estufa
OBJETIVO ESPECÍFICO
• Implantar 3.300 MW de capacidade instalada, até dezembro de 2008,
distribuída pelas fontes eólica, PCHs e biomassa.
PROINFA – MME (2009)
• Lei no
11.943/2009,
que prorrogou
o PROINFA
para 30 de
dezembro de
2010.
• Medida
Provisória
517/2010
prorrogou o
PROINFA até
31 de
dezembro de
2011.
*
**
INTRODUÇÃO
Até a data
37% da
capacidade
eólica
contratada
(534 MW)
não foi
instalada
PROINFA –
MME (2009)
FASES DO BRASIL – LEILÕES
LEILÕES (Decreto nº 5.163, de julho de 2004):
Leilões de Energia Reserva (LER) - Novos Empreendimentos de geração
Objetivo: atender crescimento da demanda
• A-5: energia para entrega daqui a cinco anos (Hidráulica)
• A-3: energia para entrega daqui a três anos (Renováveis, térmica)
A-5
A-3
t
t+1
t+2
t+3
t+4
t+5
t+6
t+7
t+8
t+9
t+10
Objetivo de dois leilões: gerenciar incerteza na demanda
D. W. Carmeis (2010)
FASES DO BRASIL – LEILÃO 2009
Leilões Específicos A-3 – Leilão de Energia de Reserva (LER)
Habilitação Técnica em 2009
• Envio de informações por meio do Sistema de Cadastramento da
EPE;
• Registro na ANEEL;
• Memorial descritivo;
• Estudos e Licença Ambientais;
• Certificação de Medições Anemométricas;
• Ficha de Dados;
• Parecer preliminar de acesso à rede;
• Comprovante do direito do uso do solo;
• Declaração da produção de energia.
FASES DO BRASIL – LEILÃO 2009
• Projetos Registrados – Leilão 2009
• Totalizaram mais de 11GW
FASES DO BRASIL – LEILÕES: 2009
• Resultados do Leilão de 2009 – Projetos Vencedores por Região
Preço /MWh:
Abertura: R$189
Rodada final
(Fechamento)
Média –R$148,00
Max –R$153,00
Mín –R$131,00
• Resultados do Leilão de 2009 – Fabricantes (Junho/2010)
Leilão de Energia de Reserva - LER (25/08/10)
• Atender crescimento da demanda;
• 399 projetos se cadastraram para participar do leilão, totalizando 10,6 GW
Leilão de Fontes Alternativas - LFA (26/08/10)
• As fontes competem entre si pelo mercado – lances de preço de energia;
• Os 399 projetos que se cadastraram para participar do leilão de reserva
estão automaticamente cadastrados para o LFA;
• Outros 26 projetos fizeram seu cadastramento (645 MW),
• Total de 425 projetos e 11,2 GW
Resultados
Potencia instalada x Fator de Capacidade/100 = Energia Negociada
Leilões de Fontes Alternativas 2010 – ANEEL (2010)
Resultados
Leilão de Energia de Reserva (LER)
• Operação em 1° de janeiro de 2013;
• Valor médio R$ 135,48/MWh.
CONTRATADOS
LFA
- 2010
(MW)
CONTRATADOS
LER
– 2010
(MW)
Eolica
48,1
Biomassa
22,3
PCHs
643,9
Resultados
Leilão de Fontes Alternativas (LFA)
• Operação em 1° de setembro de 2013;
• Valor médio R$ 125,07/MWh.
CONTRATADOS LFA - 2010 (MW)
21,7
Eolica
Biomassa
PCHs
168,3
255,1
Resultados Eólica (LER e LFA)
LER 2010
LER - 2010
UF
BA
RN
RS
TOTAIS
Nº de
Empreendimentos
10
9
1
20
Potência Instalada Garantia Física
(MW)
(MWm)
261,0
137,7
247,2
121,1
20,0
8,0
528,2
266,8
F. Capacidade
Médio (%)
52,8%
49,0%
40,0%
FCmédio= 50,5%
LFA 2010
FA - 2010
UF
BA
CE
RN
RS
TOTAIS
Nº de
Empreendimentos
6
5
30
9
50
Potência Instalada Garantia Física
(MW)
(MWm)
326,4
122,1
150,0
67,8
817,4
374,8
225,8
93,8
1.519,6
658,5
F. Capacidade
Médio (%)
37,4%
45,2%
45,9%
41,5%
FCmédio= 43,3%
Habilitação Técnica e Medição Anemométricas para Projetos Vencedores dos Leiloes – EPE (2010)
Leilões A-3 e de Reserva de 2011
• 17 e 18 de agosto, para empreendimentos hidrelétricos, termelétricos e eólicos;
• Foram cadastrados os 16.665 MW de geração a partir das fontes renováveis
(Biomassa, Hidrelétrica e Eólica) dos quais mais de 65% foram de energia eólica.
• O Leilão de Reserva foi exclusivamente voltado para as fontes eólica e
biomassa, enquanto o Leilão A-3 foi aberto a todas as outras fontes cadastradas.
• O objetivo dos certames é contratar energia elétrica para suprir o crescimento do
mercado do Sistema Interligado Nacional – SIN no ano de 2014.
Portaria Nº 395 – MME (2011)
Informe à Imprensa: Leilões de Reserva e A-3 / 2011 - EPE (2011)
Resultado do leilão A-3 de 2011
Resultado de reserva de 2011
Resultado dos Leilões de 2011
Informe à Imprensa: Leilão de Energia de Reserva / 2011 – EPE (2011)
Informe à Imprensa: Leilão de Energia A-3 / 2011 (2011)
Resultado do leilão A-5 de 2011
Informe à Imprensa: Leilão de Energia A-5 / 2011,– EPE (2011)
PERSPECTIVAS
Antes dos leilões de 2010
PERSPECTIVAS
Mercado Eólico Brasileiro até 2016
D. F. A. Lemos (2011)
PERSPECTIVAS
A expectativa da ABEEólica é que a geração eólica represente 5,2 GW na
matriz brasileira até 2013. O valor considera os resultados dos leilões de 2009
e 2010.
ABEEólica, Energia eólica Clipping N# 602 (2011)
Plano decenal de expansão de energia 2019 - MME (2010)
PERSPECTIVAS
Crescimento do mercado eólico até 2016
Potência Contratada [MW]
3.000
RN
CE
2.500
BA
RS
2.000
SC
RJ
1.500
PE
1.000
PI
PB
500
SE
MA
0
PROINFA
Leilão 2009
Leilões 2010
Leilões 2011
A-5 2011
D. F. A. Lemos (2011)
REFERÊNCIAS
http://www.gwec.net/fileadmin/documents/NewsDocuments/Annual_report_2
011_lowres.pdf; consultado em 20/06/2012 A. B. Fernandes, P. A. C. Rosas
& C. C. Silva; Energia eólica: Aspectos técnicos,regulatórios e
comerciais; Natal, RN, Brasil 19 a 23 de Julho de 2010; CTGAS-ER (2010)
2. Atlas do Potencial Eólico Brasileiro – MME (2001); Disponível em
http://www.cresesb.cepel.br/index.php?link=/atlas_eolico_brasil/atlas.htm
consultado em 24/03/2011; consultado em 28/03/2011
3. Atlas de Energia Elétrica do Brasil – ANEEL (2011); Disponível em
http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/energia_eolica/6_3.htm; consultado
em 28/03/2011
Disponível em
http://www.cresesb.cepel.br/apresentacoes/20081030_natal_br08.pdf;
REFERÊNCIAS
5. Programa de incentivo às Fontes alternativas de energia elétrica –
PROINFA - ANEEL (2009); Disponível em
http://www.mme.gov.br/programas/proinfa/galerias/arquivos/apresentacao/Si
tuaxo_usinas_PROINFA_AGO-2009.pdf; consultado em 29/03/2011
técnicos,regulatórios e comerciais; Natal, RN, Brasil 19 a 23 de Julho de
2010; CTGAS-ER (2010)
7. D. W. Carmeis; Introdução à Regulação do Setor Elétrico Brasileiro;
Natal, RN, Brasil 12 e 19 de Março de 2010; CTGAS-ER (2010)
8. Habilitação Técnica e Medição Anemométricas para Projetos
Vencedores dos Leiloes – EPE (2010); Disponível em
http://www.ctgas.com.br/sgc/arquivos/img_upload/ciclo/Habilitacao_TecnicaGiacomo.pdf; consultado em 01/04/2011
9. Portaria Nº 395, de 1o de julho de 2011, Ministério de Minas e Energia
Gabinete do Ministro, Disponível em
http://www.epe.gov.br/leiloes/Documents/Leil%C3%B5es%20A3%20e%20Reserva%202011/Portaria%20MME%20n%C2%BA%2039511.pdf; consultado em 03/08/2011
REFERÊNCIAS
10. Informe à Imprensa: Leilão de Energia A-3 / 2011 – EPE (2011), Rio de
Janeiro, 17/08/2011, Disponível em
http://www.epe.gov.br/imprensa/PressReleases/20110817_1.pdf; consultado
em 25/11/2011
11. Informe à Imprensa: Leilão de Energia de Reserva / 2011 – EPE (2011), Rio
de Janeiro, 18/08/2011, Disponível em
http://www.epe.gov.br/imprensa/PressReleases/20110818_1.pdf; consultado
em 25/11/2011
12. ABEEólica, 2011; Energia eólica Clipping N# 602; 24 de maio de 2011
13. Informe à Imprensa: Leilão de Energia A-5 / 2011, EPE (2011), São Paulo
20/12/2011, Disponível em
http://www.epe.gov.br/imprensa/PressReleases/20111220_1.pdf;
14. Plano decenal de expansão de energia 2019 - MME (2010); Disponível em
http://www.epe.gov.br/PDEE/20101129_1.pdf; consultado em 02/04/2011
15. D. F. A. Lemos, Energia Eólica: Cenário Atual e Perspectivas, CTGAS-ER,
20 de dezembro de 2011, Natal – RN.
CAPÍTULO 3 – METEOROLOGIA
EÓLICA: POTENCIAL EÓLICO
INTRODUÇÃO
 z
v

vref  zref





 z
v
z
 ref


 vref


Onde:
v = Velocidade do vento a determinar (m/s)
vref = Velocidade do vento medida (m/s)
z = Altura da velocidade a determinar (m)
zref = Altura de medição do vento (m)
 = Constante em função da estabilidade atmosférica e rugosidade
(adimensional)
 v
ln 
v
 ref

 z
   ln 

z

 ref




ln u2 u1 

ln zref z 
T. Wizelius, (2007)
POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL
1
P  Av 3
2
Onde:
P = Potencia disponível no vento (W)
ρ = Densidade do vento (kg/m3)
A = Área do rotor (m2)
v = Velocidade do vento (m/s)
Considerando ρ = 1,25 kg/m3
Potencia disponível do vento por m2:
1
P  1,25v 3
2
P  0,625v 3
T. Wizelius (2007)
POTENCIA UTILIZÁVEL
Limite de Betz = 59,3% de P
T. Wizelius (2007)
POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL E UTILIZÁVEL
10000
Potencia disponível no vento
Potencia do Vento (W/m 2)
Potencia Utilizável do vento
8000
6000
4000
2000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Velocidade (m/s)
Wind Power Offshore – Gotland University (2009)
DISTRIBUIÇÃO DE FREQÜÊNCIA
Wind’s frequency
distribution
Freqüência
de distribuição
do vento
1200
Horas/ano
Hours/year
1000
800
600
400
200
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Wind do
speed
[m/s]
Velocidade
vento
(m/s)
DISTRIBUIÇÃO DE WEIBULL
f(u) = Função de Weibull
k = Fator de forma (adimensional)
c = Fator de escala (m/s)
u = Ocorrência de velocidade (m/s)
Potencial Eólico do estado do Rio Grande do Norte (2003)
INTRODUÇÃO
PARTES DE UM AEROGERADOR
The Encyclopedia of Renewable Energy and Sustainable Living (2011)
VENTO NA SUPERFÍCIE E CAMADA LIMITE
Perfil do vento
Camada limite
Mar
Litoral
Floresta
Planície sem vegetação
Laminar
Turbulento
VENTO NA SUPERFÍCIE E CAMADA LIMITE
Camada limite
COMPRIMENTO DE RUGOSIDADE
• Comprimento de Rugosidade (z0):
Altura da superfície onde a velocidade
do vento é nula.
Onde:
vref = velocidade do vento medida (m/s)
z = Altura do cubo (m)
z0 = Comprimento de rugosidade (m)
E.B. Pereira (2010)
• Perfis verticais de vento para diferentes comprimentos de rugosidade
E.B. Pereira (2010)
INTRODUÇÃO
Camada limite
INTRODUÇÃO
• Comprimento de Rugosidade (z0):
Altura da superfície onde a velocidade
do vento é nula.
LEI DA POTÊNCIA
 z
v

vref  zref





 z
v
z
 ref


 vref


Onde:
(adimensional)
 v
ln 
v
 ref

 z
   ln 

z

 ref




ln u2 u1 

ln zref z 
T. Wizelius, (2007)
VALOR DE  EM FUNÇÃO DO AMBIENTE
Classe
Ambiente

0
Águas abertas, lagos oceanos,
0,1
1
Planícies de vegetação, desertos, terreno plano.
0,15
2
Área cultivada, fazendas.
0,2
3
Vilas e florestas baixas.
0,3
T. Wizelius, (2007)
INTRODUÇÃO
 z
v

vref  zref





 z
v
z
 ref


 vref


Onde:
(adimensional)
 v
ln 
v
 ref

 z
   ln 

z

 ref




ln u2 u1 

ln zref z 
T. Wizelius, (2007)
POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL
1
P  Av 3
2
Onde:
P = Potencia disponível no vento (W)
ρ = Densidade do vento (kg/m3)
A = Área do rotor (m2)
v = Velocidade do vento (m/s)
Considerando ρ = 1,25 kg/m3
Potencia disponível do vento por m2:
1
P  1,25v 3
2
P  0,625v 3
T. Wizelius (2007)
POTENCIA UTILIZÁVEL
Limite de Betz = 59,3% de P
T. Wizelius (2007)
POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL E UTILIZÁVEL
10000
Potencia disponível no vento
Potencia do Vento (W/m 2)
Potencia Utilizável do vento
8000
6000
4000
2000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Velocidade (m/s)
DISTRIBUIÇÃO DE FREQÜÊNCIA
Wind’s frequency
distribution
Freqüência
de distribuição
do vento
1200
Horas/ano
Hours/year
1000
800
600
400
200
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Wind do
speed
[m/s]
Velocidade
vento
(m/s)
DISTRIBUIÇÃO DE WEIBULL
f(u) = Função de Weibull
k = Fator de forma (adimensional)
c = Fator de escala (m/s)
u = Ocorrência de velocidade (m/s)
Potencial Eólico do estado do Rio Grande do Norte (2003)
Exemplo
Estime a velocidade do vento a 108m para uma região de área cultivada partindo
de médias de velocidade do vento de uma torre de 10m = 4,9 m/s.
Solução:
Temos que:
vref = 4,9 m/s
z = 108 m
zref = 10 m
z0 = 0,1m (Tabela 4.1)
Aplicando a equação 4.1 temos
  z  
 ln   
  z 0  
v  v ref 

z


 ln  ref  
  z 
  0 
  108  
 ln 

0,1  

v  4,9 
 10  
 ln   
  0,1  
Resposta: A velocidade
para 108 m de altura
acima da superfície será
7,43 m/s.
T. Wizelius, (2007)
REFERÊNCIAS
1. F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira; O aproveitamento da energia
eólica (2007) Disponível em http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/301304.pdf;
2. T. Wizelius, (2007), Developing Wind Power Projects, Earthscan, London.
ISBN-13: 978-1-84407-262-0, ISBN-10: 1-84407-262-2
3. Wind Power Offshore – Gotland University (2009), Curso a distancia;
Gotland University; Suécia
4. Potencial Eólico do estado do Rio Grande do Norte, Brasil, 2003,
COSERN, Camargo-Schubert, Iberdrola, disponível em
http://www.cosern.com.br/ARQUIVOS_EXTERNOS/PDF/mapa_eolico.pdf,
Consultado em 06/04/2011
5. The Encyclopedia of Renewable Energy and Sustainable Living (2011);
Disponível em
http://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/AE_hub_height.html;
6. E. B. Pereira; Avaliação de recursos eólicos, Curso de especialização em
energia eólica UFRN/CTGAS-ER; Natal, RN, Brasil 30 de junho a 03 de
julho de 2010; CTGAS-ER (2010)
REFERÊNCIAS
7. Potencial Eólico do estado do Rio Grande do Norte, Brasil, 2003,
COSERN, Camargo-Schubert, Iberdrola, disponível em
http://www.cosern.com.br/ARQUIVOS_EXTERNOS/PDF/mapa_eolico.pdf,
Consultado em 06/04/2011
CAPÍTULO 4: TECNOLOGIA DOS
AEROGERADORES
INTRODUÇÃO
The Encyclopedia of Renewable Energy and Sustainable Living (2011)
EVOLUÇÃO HISTÓRICA
• Primeiro catavento para geração de energia elétrica
• Charles Brush
• 12 kW
• 1888
• USA
• Poul La Cour’s o
pioneiro na
Dinamarca
• 1891
• Eletrolise: Hidrogênio
• Lâmpadas a gás
• Escolas em Askov
• Diâmetro 20 metros
• 10 – 35 kW
E. Hau (2005)
• Poul La Cour’s
• Primeiro curso de
Engenheiros eólicos
na Dinamarca
• Primeira turma 1904
• Turbina Russa
• Wime D-30 em
Balaklava,
• Diâmetro 30 m,
• Potência nominal
100 kW,
• 1931
E. Hau (2005)
• Projeto ambicioso
MAN-Kleinhenz –
Alemanha,
• Diâmetro 130 m,
• Potência nominal
10000 kW,
• 1942
E. Hau (2005)
• Jacobs “wind charger”
• Primeiro nos EUA,
• Diâmetro 4 m,
• Potência nominal 1,8 a 3
kW)
• 1932
E. Hau (2005)
• Aerogerador Best-Romani,
• França
• Diâmetro 30.1 m,
• Potência nominal 800 kW,
• 1958
E. Hau (2005)
• Aerogerador W-34,
• Alemanha,
• Diâmetro 34 m,
• 1959–1968
E. Hau (2005)
• Depois da crise:
• Duas pás
• MOD-1
• Diâmetro 61 m,
General Electric,
• USA,
• 1979
E. Hau (2005)
• Monopteros,
• Alemanha
• Diâmetro 48 m,
• 1985
E. Hau (2005)
• Aerogerador Darrieus, 4 MW, Canadá, 1987
E. Hau (2005)
INTRODUÇÃO
• Primeiro catavento para geração de energia elétrica
• Charles Brush
• 12 kW
• 1888
• USA
INTRODUÇÃO
• Aerogerador Darrieus, 4 MW, Canadá, 1987
E. Hau (2005)
EVOLUÇÃO DO TAMANHO DOS AEROGERADORES
7.500 kW
5,000 kW
Diâmetro do rotor (m)
140
120
Aerogeradores de Série
Protótipos
2,500 kW
1,500 kW
100
80
600 kW
500 kW
60
300 kW
40
50 kW
20
0
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Ano
ESTIMATIVA DE INSTALAÇÕES VS TAMANHO
COMPONENTES DE AEROGERADORES: FUNDAÇÃO
• Suportar o peso, evitar que o mesmo afunde, atuar como contrapeso para
evitar o tombamento do aerogerador. Depende das características do solo
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: TORRE
• Treliçadas
• Metálicas
• Concreto: protendido
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: ROTOR
• Pás
• Sistema de pitch
• Cubo
Rossen (2011)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: PÁS
• Fibra de vidro Epoxy/Poliester
• Sistema de para raios
• Sistema anticongelamento
Rossen (2011)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: CUBO
Rossen (2011)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE ACIONAMENTO
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: CAIXA MULTIPLICADORA
• Vários estágios (Três estágios, planetário)
• Perdas 1% por estagio
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: ROLAMENTO PRINCIPAL
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE FREIOS
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: ACOPLAMENTOS
• Flexíveis
• Entre a caixa multiplicadora
e o gerador
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: GERADOR ELÉTRICO
World Wind Energy Association (2011)
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: CONVERSOR DE FREQÜÊNCIA
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE PITCH
E. Hau (2005)
COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE YAW
E. Hau (2005)
INTRODUÇÃO
E. Hau (2005)
FUNCIONAMENTO DO AEROGERADOR
7
2. Controle de yaw
3. Gerador
6. Pá
7. Anemômetro sônico
Enercon (2011)
FUNCIONAMENTO DO AEROGERADOR
Funcionamento do Enercon E82
Potencia P (kW)
Velocidade do vento na altura do cubo (m/s)
Potencia P
Enercon (2011)
TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: POSIÇÃO DO ROTOR
Downwind.
E. Hau (2005)
Upwind.
Vestas (2011)
TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: POSIÇÃO DO EIXO
E. Hau (2005)
E. Hau (2005)
Darrieus USA, Diâmetro do rotor 19 m,
Potencia 170 kW.
H-rotor, Diâmetro do rotor 35 m,
Potencia 300 kW
E. Hau (2005)
TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: NÚMERO DE PÁS
E. Hau (2005)
TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: CONTROLE DE POTÊNCIA
E. Hau (2005)
Atlas de Energia Elétrica do Brasil – ANEEL (2011)
E. Hau (2005)
Vestas (2011)
E. Hau (2005)
E. Hau (2005)
Curvas de potência pitch (Aerogerador Bônus) e stall (Aerogeradores NEG
Micon e Nordex)
R. M. G. Castro (2009)
REFERÊNCIAS
1. The Encyclopedia of Renewable Energy and Sustainable Living (2011);
Disponível em
http://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/AE_hub_height.html;
2010; CTGAS-ER (2010)
3. E. Hau, Wind turbines – “Fundamentals, technologies, application,
economics” (2005), Springer, 2nd edition Munich, Abril 2005.
COMPONENTES DE AEROGERADORES: SIST. DE CONTROLE E SEGURANÇA
• Sensores: de velocidade, de posição, de fluxo, de temperatura, de tensão,
corrente, entre outros;
• Controladores: dos mecanismos mecânicos, circuitos elétricos;
• Amplificadores de potência: switches, amplificadores elétricos, bombas
hidráulicas e válvulas;
• Atuadores: motores, pistões, ímãs, e solenóides;
• Inteligência: computadores, microprocessadores.
• Definir os limites superiores e limitação do torque e potência experimentada
pelo sistema de acionamento mecânico;
• Maximização da vida em fadiga do sistema de acionamento mecânico do rotor
e outros componentes estruturais, na presença de mudanças na direção do
vento, de velocidade de vento (incluindo rajadas), e de turbulência, bem como
ciclos de partida-parada do aerogerador;
• Maximização da produção de energia.
T. Wizelius, (2007)
REFERÊNCIAS
2010; CTGAS-ER (2010)
Disponível em
http://www.cresesb.cepel.br/apresentacoes/20081030_natal_br08.pdf;
4. G. V. Rossen, Melle turbine E-82 voorbeeld installatie (2011) Disponível
em http://guidohome.com/windturbines%20enercon.html; consultado em
30/11/2011
5. World Wind Energy Association; Wind Energy Technology and Planning
(2011) Disponível em
http://www.wwindea.org/technology/ch01/en/1_2_3_2.html; consultado em
30/11/2011
ISBN-13: 978-1-84407-262-0, ISBN-10: 1-84407-262-2.
REFERÊNCIAS
7. Enercon (2011) Disponível em
http://www.enercon.de/p/downloads/EN_Productoverview_0710.pdf;
8. Vestas (2011); Disponível em
http://www.vestas.com/Admin/Public/Download.aspx?file=Files%2fFiler%2fE
S%2fBrochures%2fV82_ES.pdf; consultado em 10/04/2011
9. Atlas de Energia Elétrica do Brasil – ANEEL (2011); Disponível em
http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/energia_eolica/6_3.htm; consultado
em 28/03/2011
10. R. M. G. Castro, Energias Renováveis e Produção Descentralizada:
Introdução à Energia Eólica (2009) Instituto Superior Técnico,
Universidade Técnica de Lisboa, DEEC / Área Científica de Energia, Lisboa,
Portugal, Disponível em
http://enerp4.ist.utl.pt/ruicastro/download/Eolica_ed3p1.pdf; Consultado
em 12/04/2011.
CAPÍTULO 5: ASPECTOS DE
HABILITAÇÃO TÉCNICA DE PROJETOS
INTRODUÇÃO
Firmas (2011)
Exame (2011)
LEILÕES PARA COMPRA DE ENERGIA ELÉTRICA
• O Art. 19 do Decreto nº 5.163, de 30 de julho de 2004, estabelece que a
ANEEL é responsável por promover, direta ou indiretamente, licitação na
modalidade de leilão, para a contratação de energia elétrica pelos agentes
de distribuição do Sistema Interligado Nacional – SIN
• A EPE deve efetuar a Análise e Habilitação Técnica dos empreendimentos
e a ANEEL a aferição da capacidade da idoneidade financeira, da
regularidade jurídica e fiscal dos licitantes
• A promoção de cada leilão é inaugurada pelo MME por meio da publicação
de uma portaria onde se estabelecem as diretrizes que deverão ser
observadas, tais como:
• O ano base para o início do suprimento;
Prazo contratual;
Modalidade de contratação - Quantidade ou Disponibilidade;
Data do leilão;
Tipos de fontes (eólica, biomassa, hídrica, solar, etc.)
Prazo para cadastramento na EPE;
Prazo para protocolar documentos na EPE após o cadastramento.
SISTEMA AEGE
Sistema AEGE – EPE (2010)
DOCUMENTAÇÃO
• Registro da ANEEL;
• Memorial descritivo do projeto;
• Licença Ambiental (ou Protocolo);
• Parecer de acesso (ou protocolo);
• Ficha de dados (AEGE);
• Certificado de consistência das medições anemométricas;
• Direito de usar ou dispor do local a ser destinado à Eólica;
• Declaração da quantidade de energia à ser disponibilizada ao SIN;
• Declaração de aerogeradores novos;
• Declaração da não participação da entidade certificadora;
• Outras declarações (ICG, direito de dispor do local da usina, etc.);
• Estudos e Relatórios de Impacto Ambiental (digitalizado - CD nº 1);
• Arquivos Eletrônicos (CD nº 2 - anexos 1 a 11 digitalizados)
ANÁLISE TÉCNICA
HABILITAÇÃO TÉCNICA
•
A Habilitação Técnica confere ao projeto analisado o direito de
participar do leilão visto que atende às condições para estar em
operação na data de início do fornecimento da energia a ser
contratada.
•
A Habilitação Técnica não implica em qualquer hipótese,
responsabilidade ou vinculação à EPE inclusive no tocante as
obrigações cíveis, comerciais e administrativas. A Habilitação Técnica
destina-se exclusivamente a compor a lista de referência dos
empreendimentos aptos à participação nos leilões de energia. É
importante ressaltar que a Habilitação Técnica perde a sua eficácia no
término do leilão
RECOMENDAÇÕES DA EPE
• A leitura atenta das normas legais e infralegais que regem os leilões para
mitigar o risco de não conformidades.
• Dar atenção para as questões fundiárias decorrentes do direito de uso do
local do empreendimento.
• A boa qualidade nas medições anemométricas resulta em menor incerteza
na produção de energia.
• Um projeto bem estudado terá vantagens competitivas no leilão.
• Finalmente, em caso de dúvidas relativas ao cadastramento de
empreendimentos, solicitar esclarecimentos via e-mail para
[email protected].
REFERÊNCIAS
2. Habilitação Técnica e Medição Anemométricas para Projetos
Vencedores dos Leiloes – EPE (2010); Disponível em
http://www.ctgas.com.br/sgc/arquivos/img_upload/ciclo/Habilitacao_Te
cnica-Giacomo.pdf; consultado em 01/04/2011.
3. Sistema AEGE – EPE (2011) Disponível em
https://sistemas.epe.gov.br/aege/adesao/; consultado em 18/04/2011.
CAPÍTULO 6: IMPACTOS
AMBIENTAIS
CONTEÚDO
• Introdução;
• Impactos ambientais;
• Ruído;
• Sombra;
• Impacto visual;
• Legislação ambiental.
INTRODUÇÃO
Mercurius (2011)
IMPACTOS AMBIENTAIS
Impactos ambientais na flora e fauna
• A flora pode ser afetada durante a etapa de construção ou por câmbios
nas condições hidrológicas devido à fundação, valas dos cabos, entre
outras. Em condições normais isso é raramente um problema.
• No que diz respeito à fauna, o risco por impactos de aves tem sido
debatido, e muitas pesquisas tem sido realizadas para aclarar este tema.
T. Wizelius, (2007)
RUÍDO
MECÂNICO
• Caixa multiplicadora;
• Gerador e outros componentes
mecânicos rotatórios
AERODINÂMICO
• Pás
Enercon (2011)
EMD - WindPro Decibel Report (2011)
T. Wizelius, (2007)
LIMITES DE RUÍDO
Nível de critério de avaliação NCA para ambientes externos, em dB(A)
Acústica - Avaliação do ruído em áreas habitadas, visando o conforto da
comunidade – Procedimento
NBR 10151 - (2003)
SOMBRA
EMD - WindPro Shadow Report (2011)
IMPACTO VISUAL
Energia Eólica Básica – Gotland University (2009)
IMPACTO VISUAL
EMD - WindPro Photomontage Report (2011)
LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
A legislação ambiental se encontra estabelecida na resolução CONAMA
237/1997.
As licenças estabelecidas conforme legislações federais pelas resoluções
CONAMA 6/1987 e 279/2001 são:
• Licença Previa (LP),
• Licença de Instalação (LI),
• Licença de Operação (LO),
• Licença Simplificada (LS)
REFERÊNCIAS
1. Mercurius (2011) Disponível em
http://www.mercurius.com.br/portifolio/energias-alternativas/usina-eolica-deparajuru; consultado em 25/03/2011
ISBN-13: 978-1-84407-262-0, ISBN-10: 1-84407-262-2.
3. EMD - WindPro Decibel Report (2011); disponível em
http://www.emd.dk/WindPRO_Modules/PDF/EN/EN_DECIBEL_rapporter.pdf
; consultado em 19/04/2011. E. Hau, Wind turbines – “Fundamentals,
technologies, application, economics” (2005), Springer, 2nd edition
Munich, Abril 2005.
4. NBR 10151 - Acústica - Avaliação do ruído em áreas habitadas, visando o
conforto da comunidade – Procedimento (2003).
5. EMD - WindPro Shadow Report (2011); disponível em
http://www.emd.dk/WindPRO_Modules/PDF/EN/EN_SHADOW_rapporter.pd
f; consultado em 19/04/2011.
6. Energia Eólica Básica – Gotland University (2009), Curso a distância;
Gotland University; Suécia.
REFERÊNCIAS
7. EMD - WindPro Photomontage Report (2011); disponível em
http://www.emd.dk/WindPRO_Modules/PDF/EN/EN_PHOTO_rapporter.pdf;
consultado em 19/04/2011.
2010; CTGAS-ER (2010)

z - ctgas-er virtual

Transcrição

Documentos relacionados

Projeto 2° Energia em Debate

PDF Impressão - Brahma Kumaris

“Como as Coisas Funcionam – Princípios de Engenharia e

PLANSITE WENDEL 27.08.2015

edital completo - Peterlongo Menegotto Leilões

5 – Micro-Turbinas Eólicas

22 de Janeiro de 2010 - Sexta-Feira - N# 283

consulta cpf ou cnpj

Microgeração de eletricidade ainda é pouco

Edital de Leilão

bellsouth promocoes e eventos ltda

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO USP PROGRAMA