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ANEMOMETRIA Medição de vento para desenvolvimento de projetos eólicose. Gustavo Rodrigues Silva, M.Sc e Administrativo do Grupo Braselco

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ANEMOMETRIA

ANEMOMETRIA

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ão de vento para

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desenvolvimento de projetos e

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Gustavo Rodrigues Silva, M.Sc

Gustavo Rodrigues Silva, M.Sc

Conselheiro T

Conselheiro Téécnico e Administrativo do Grupo Braselcocnico e Administrativo do Grupo Braselco

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Programa

 14:00h – Início da Palestra Técnica;

 14:00h a 14:15h – Apresentações ;

 14:15h a 15:45h – Módulo 1: Estudo da Anemometria;



15:45h a 16:15h - Parada Programada;

 15:45h a 17:30h – Módulo 2: Equipamentos e

Incertezas;

 17:30 a 18:00h – Discussão geral



18:00h – Fim da Palestra Técnica.

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Grupo Braselco

Grupo Braselco

 Empresa Brasileira, com sede em Fortaleza (Ceará). Possui um escritório em

Porto Alegre/RS;

 Fundada em 1996, presta serviços de Consultoria na área das energias

renováveis, em especial as Energias Eólica e Solar.

 O grupo é constituído de 4 Empresas, sendo 3 delas exclusivamente voltadas

para a prestação de serviços (

Braselco Energias, Braselco Serviços e

Braselco do Sul

);

 O Grupo possui uma empresa especializada em projeto, fabricação e

comercialização de equipamentos específicos, voltados para a medição do

vento (

Braselco Equipamentos

). É a única “Authorized Dealer” da NRG

Systems no Brasil;

 O principal

Ramo de Atuação

do grupo Braselco é o Desenvolvimento de

Projetos de Engenharia na área de energia eólica.

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Grupo Braselco

Grupo Braselco

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 117

Torres Anemométricas instaladas e comissionadas

, nos estados do Maranhão,

Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Bahia, Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul;

 65

Torres Anemométricas em operação (O&M)

atualmente nos estados do Maranhão,

Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Bahia e Rio Grande do Sul;

 46

Certificações de Avaliação do Recurso Eólico e Estimativa de Produção Anual

elaboradas e emitidas;

 10

Projetos Eólicos (turn-key de desenvolvimento) contratados no PROINFA

,

totalizando

445 MW

em capacidade instalada;

 67

Projetos Eólicos em desenvolvimento

, nos estados do Maranhão, Piauí, Ceará, Rio

Grande do Norte, Bahia e Rio Grande do Sul;

 33

Projetos Eólicos (turn-key de desenvolvimento) cadastrados e habilitados

no

Leilão de Reserva EPE de 2009;

 11

Projetos Eólicos contemplados

no Leilão de Reserva 2009; totalizando,

aproximadamente,

295 MW

em capacidade instalada.

 26

Projetos Eólicos cadastrados

para o Leilão de Reserva EPE de 2010.1;

Atualizado em Janeiro de 2010 Atualizado em Janeiro de 2010

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Palestrante

Palestrante

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 Técnico em

Mecânica Industrial

pela antiga ETFPE; Engenheiro Mecânico pela UFPE;

Mestre em

Engenharia Mecân

ica, com habilitação em

energia eólica

para UFPE; MBA

em

Gestão Empresarial

pela FGV;

 Atuo na área de energia eólica desde abril de 1997, iniciado no Grupo de Energia

Eólica da UFPE; passando pelo

CBEE

da UFPE;

PENUD/ONU

;

EPF Eólica Tecnologia

;

grupo

Braselco

e grupo

Megajoule;

 Consultor técnico para as medições de campo e dados de vento para o

desenvolvimento do

Panorama do Potencial Eólico Brasileiro

, publicado pela ANEEL

em 2000;

 Membro do Conselho Técnico e Admistrativo do

Grupo Braselco

; CEO da

Megajoule

do Brasil

e membro do

Conselho Técnico

do

Grupo Mega

joule;

 29

Projetos Eólicos (direto no desenvolvimento) contratados no PROINFA

, totalizando

692,23 MW

em capacidade instalada. Dentre os quais, 18 iniciaram operação

comercial, 7 estão em construção e 4 estão previstos para ainda este ano;

 145

Torres Anemométricas conduzidas

nos estados do Amapá, Maranhão, Piauí,

Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Sergipe, Bahia, Rio de Janeiro e

Rio Grande do Sul.

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Quem são vocês?

Qual o nível de conhecimento

geral sobre tema?

O que trouxe vocês para

assistir esta Palestra?

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Estudo da Anemometria

Estudo da Anemometria

Projetos E

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Anemometria

O que é Anemometria?

Derivada da palavra grega:

Ánemos

(vento)

+

metrein

(medir)

Estudo dos métodos de medição da

velocidade ou intensidade, e direção do

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Anemometria

Para que Serve?

Mais comumente empregada para caracterização e

representação da dinâmica de fluxos de ar,

principalmente suas componentes de velocidade e de

direção. Podendo estas serem analisadas em 1, 2 ou 3

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Anemometria

Onde pode ser aplicada?

Indústria, Aeronáutica e Aerodinâmica

Sensores de aeronaves; Túneis de vento.

Áreas afins da Mecânica dos Fluidos

Indústrias químicas que utilizam fluidos em seu estado gasoso.

Meteorologia

Caracterização climatológica;

Modelos de propagação de partículas em suspensão.

Energia eólica

Caracterização do vento para projetos de centrais eólicas; Elaboração de atlas eólicos.

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Anemometria

Aeroportos

Estações meteorológicas

Túneis de vento

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Anemometria

O mais antigo instrumento anemométrico que se tem

conhecimento é um direcionador do vento, instalado no topo

da “Torre do Vento” em Atenas, Grécia. Foi construído no

século 1 A.C por Adronicos de Kyrrhos, na Mecedônia.

Consistia de uma estrutura móvel na forma do Deus Triton em

torno de uma eixo vertical, que sob ação do vento, tinha a

mão apontando para direção de vento predominante.

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Anemometria

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Estudo da Anemometria

Estudo da Anemometria

Projetos E

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ão de vento para

ão de vento para

desenvolvimento de

desenvolvimento de

projetos e

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Anemometria & Energia Eólica

Uma definição ampla de

Anemometria

na área de

energia eólica é a utilização para representar as

medições das principais

variáveis meteorológicas

,

visando fornecer subsídios ou informações para a

adequada caracterização dos recursos eólicos de um

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Para que Serve?

Empregada para caracterização e representação das

principais

variáveis meteorológicas

relacionadas ao vento:

Componentes de velocidade e sua direção.

Também são incluídas a medição de

variáveis

complementares

:

Temperatura do ar, pressão barométrica, radiação solar, umidade

relativa e índices de precipitação.

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Onde são Utilizados?

1.

Caracterização pontual do vento

,

visando a implantação de uma única turbina

eólica neste local ou de local particular para estudos de CFD;

2.

Caracterização dos recursos eólicos de uma área

,

visando subsidiar

informações para um modelo de extrapolação de vento (microescala) para

todos os locais de implantação de turbinas eólicas;

3.

Caracterização dos recursos eólicos de uma região

,

visando subsidiar

informações para modelos atmosféricos complexos (mesoescala), ou apenas

para ajustes e correções dos parâmetros do modelos;

4.

Caracterização dos parâmetros específicos

,

visando subsidiar informações

específicas acerta dos recursos eólicos, como turbulência, estabilidade

atmosférica, fluxos inclinados, e visando avaliações avançadas como

levantamento da curva de potência e avaliação da qualidade de energia.

Anemometria & Energia Eólica

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1. Caracterização pontual do vento:

Maior precisão, exige técnicas

apuradas com pequenas incertezas. É a medição no mesmo local onde os

registros de vento serão estudados e avaliados;

2. Caracterização dos recursos eólicos de uma área:

Maior precisão, exige

técnicas mais apuradas com pequenas incertezas. Medição em local que

representa bem a maior parte da área onde serão instaladas as turbinas

eólicas e pouco influenciado por efeitos aerodinâmicos.

3. Caracterização dos recursos eólicos de uma região:

Menor precisão,

exige técnicas apuradas , mas com maiores incertezas. Medição em

qualquer ponto do domínio que se deseja avaliar, mas evitando efeitos

locais e tendências;

4. Caracterização dos parâmetros específicos

:

Maior precisão, exige

técnicas altamente apuradas com pequenas incertezas, além, em alguns

casos, de equipamentos específicos. Geralmente é exigido atender

necessidades específicas para cada finalidade a que se destina os

registros de vento.

Anemometria & Energia Eólica

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1. Facilitar a operação do sistema de medição, com bom índice de dados válidos.

Além de mitigar as ocorrências de problemas operacionais.

2. Obtenção de resultados em concordância com as ocorrências históricas de

vento;

3. Subsidiar informações para melhor entendimento dos principais mecanismos de

ventos atuantes, buscando prever o comportamento das ocorrências futuras;

4. Garantir os menores níveis de incertezas relacionadas aos parâmetros eólicos

que se desejam representar;

5. Garantir estimativas de projetos mais realistas, precisas e segura;

6. Facilitar a obtenção de recursos financeiros para o desenvolvimento do projeto

eólico.

Anemometria & Energia Eólica

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Anemometria & Energia Eólica

Importância de Boas Práticas de Anemometria

0% 10% 20% 30% 40%

Medição do vento - CP

Caracterização a LP

Aplicabilidade

Micrositing

Curva de potência

Eficiência da planta

Incerteza Total

Dados precisos –Sistemas anemométricos

Dados imprecisos – Estações meteorológicas

Fonte: DEWI

Climatologia regional

Grau de incerteza

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Estudo da Anemometria

Estudo da Anemometria

Projetos E

Projetos E

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Principais Aspectos da

Principais Aspectos da

Campanha de Medi

Campanha de Medi

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ão do

ão do

Vento

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1.

Avaliação preliminar da área:

subsidiar a definição das estratégias adotadas

na campanha de medição do vento;

2.

Planejamento da campanha de medição:

definição dos métodos, estratégias

e procedimentos que serão adotados na campanha;

3.

Instalação e comissionamento da torre anemométrica:

Montagem, testes

operacionais e comissionamento de mastros, anemógrafos e sensores;

4.

O&M das torres anemométricas:

Acompanhamento da operação dos

equipamentos instalados, que balizam as

ações preventivas e corretivas a

serem realizadas. Também acompanhar a evolução das transformações na área

do seu entorno;

5.

Descomissionamento:

Retirada dos equipamentos instalados, tentando

restaurar as condições paisagísticas do local, diretamente influenciado pelos

mesmos. Inclui a realização de testes operacionais mais criteriosos, visando

identificar problemas.

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Avaliação Preliminar da Área

Aspectos Levantados:

Características de vento esperadas: dados sintéticos, estações meteorológicas, Atlas e mapas eólicos, informações de moradores locais, e indicadores geomorfológicos;

Características climatológicas: temperatura, pressão barométrica, umidade relativa, precipitação;

Condições da superfície: mapas topográficos, imagens e fotografias aéreas, levantamentos planimétricos, levantamentos da rugosidades e obstáculos no entorno dos locais de medição;

Condições do solo nos locais de medição;

Condições de infra-estrutura nos locais de medição do vento (acessos, energia elétrica, celular);

Condições de segurança dos equipamentos instalados;

Dinâmica da transformação do uso do solo, a partir de depoimentos locais;

Estudo dos principais mecanismos condicionantes do vento;

Fotografias do local e pontos georeferenciados;

Declinação magnética e time-zone;

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Definição das Estratégias

Aspectos Levantados:

 Parâmetros a serem medidos;

 Tipo de equipamento, qualidade e custo;

 Número de torres anemométricas a serem instaladas e respectivos locais de instalação;

 Quantidade e altura dos sensores;

 Precisão das medições, duração e índice de cobertura de dados válidos;  Taxa de amostragem e intervalos de integração;

 Formado de armazenamento dos dados;

 Métodos e procedimentos do tratamento, validação e análise dos dados de vento;  Ações para a O&M das torres anemométricas e acesso à sobressalentes;

 Formatos dos documentos da campanha de medição do vento.

Apenas o equipamento não garante

uma campanha de medição do

vento satisfatória; e sim uma boa

definição de estratégias.

Devem levar em consideração as

condições e as necessidades de

cada campanha de medição,

segundo os padrões reconhecidos.

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1. Recommended Practices for Wind Turbine Testing and Evaluation, 11. Wind Speed Measurement and Use of Cup Anemometry [IEA, 1999]: Norma técnica internacional publicada pela Agência Internacional de Energia – IEA, que especifica os procedimentos recomendados para a medição do vento, com o uso de anemômetros de copo. 2. IEC 61.400-12-1, Wind Turbine Part 12-1: Power Performance Measurement of Electricity Producing Wind

Turbines [IEC, 2005]:Norma técnica internacional publicada pela Comissão Internacional de Eletrotécnica – IEC, que especifica, além de outras coisas, os procedimentos recomendados para a medição de vento, visando a avaliação da performance de central eólica.

3. Standard procedures for Meteorological Measurement at a Potential Wind Turbine Site [AWEA, 1986]: Procedimentos técnicos para realização de medições meteorológicas em locais específicos para aproveitamento eólico. Este documento é publicado pela Associação Americana de Energia Eólica – AWEA/EUA e tem reconhecimento de norma técnica nacional.

4. Wind Resource Assessment Handbook [NREL, 1997]: Fundamentos para condução de campanhas de medição do vento publicado pelo NREL/EUA. O NREL é um laboratório nacional do Departamento de Energia do governo dos Estados Unidos.

5. European Wind Turbine Standard II, Part 5 – Site Evaluation [ECN, 1998]: Recomendação técnica publicada pela ECN/NL, que sintetiza as principais metodologias e procedimentos técnicos para avaliação do potencial eólico, de um sítio específico, praticados por mais de 70 instituições de pesquisa e desenvolvimento, e escritórios de consultoria da Europa.

6. Evaluation of Site-Specific Wind Conditions [MEASNET, 2009]: Recomendações técnicas para avaliação das condições de vento de um local. A MEASENET é uma network de Institutos Europeus que visa harmonizar os procedimentos de medição na área da energia eólica.

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Definição das Estratégias

Quantidades de torres (distância do mastro aos prontos alvo):

 Terreno simples e plano: Teoricamente, a cada 10km???. WAsP: recomendação 2 km.  Terreno complexo: a cada 2 km.

Aspectos mais relevantes

Registros dos dados:

 Equipamentos: adequados para a finalidade do estudo;

 Taxa de amostragem: a partir de 0,5 Hz (2 segundos); Preferencialmente, 1 Hz.  Intervalo de integração: 10 minutos;

 Formatos de armazenamento: Séries temporais contínuas;

 Alturas de medição: adequados para cada parâmetro de medição;

 Duração da campanha: mínimo12 meses, com índice de cobertura de pelo menos 90%.

Documentação (formatos e informações):

 Plano da Campanha de medição;

 Relatório de Instalação e comissionamento;

 Sumário de Acompanhamento da Campanha de medições.

 Plano e Relatórios de Manutenções;  Relatório de Descomissionamento.

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Escolha do Local de Instalação

O local escolhido deve:

 ser representativo para a maioria da área do parque eólico;

 ser distante de obstáculos que afetem o comportamento do vento;

 ser de fácil acesso e seguro, principalmente durante a campanha de medição; sofre mudanças poucas e lentas mudanças paisagem, quando possível;

Mitigar o trabalho do modelo de fluxo que se pretende usar (menos viciado possível).

O segredo é também saber as condicionante e limitações dos

modelos de fluxo utilizados, como o WAsP. Como por exemplo

evitando zonas de transição do modelo de rugosidade e locais

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Instalação e Comissionamento

Fatores críticos:

 Experiência da equipe de campo, na condução da instalação do mastro e dos equipamentos;  Uso de EPIe procedimentos adequados para o trabalho em altura;

 Alinhamento e estabilidade do mastro metálico: boa estrutura metálica e experiência na montagem;

 Aterramamento satisfatório, quando possível, e grau de proteção do sistema de proteção;

 Montagem dos sensores, em hastes suportes, de acordo com as normas da IEC e IEA. Entretanto podem ser adaptadas às condições de vento locais;

Condução da instalação e comissionamento segundo as especificações do

Plano da Campanha de

Medição

.

Aspectos mais relevantes

Relatório de Instalação e Comissionamento:

 Posição de instalação dos mastros e descrição das áreas no seu entorno;  Especificação dos equipamentos instalados;

 Alturas de medição, dimensões e orientações das hastes suporte dos sensores;

 Programação do anemôgrafo, por exemplo, taxa de amostragem e intervalo de integração;  Outros aspectos considerados relevantes observados durante a instalação e/ou

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Diferentes Condições

Fonte: Braselco

Terreno

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Diferentes Condi

Diferentes Condi

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ões

ões

REGIÃO NORDESTE

 Vento “mais comportado”

0 5 10 15 2 0 25 0 2 4 6 8 10 12 14 16 W e ib ull Da d o s Velocidade do Vento (m/s) F re q u ê n c ia ( % ) E W N S 60% u < 4 4 ≤ u < 8 u ≥ 8

REGIÃO SUDESTE

 Vento “comportado”

0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 W e ib ull Da d o s Velocidade do Vento (m/s) F r e q u ê n c ia ( % ) E W N S 30% u < 4 4 ≤ u < 8 u ≥ 8

REGIÃO SUL

 Exige mais cuidado

0 5 10 15 20 25 30 35 0 2 4 6 8 10 12 W e ib ull Da d o s Velocidade do Vento (m/s) F re q u ê n c ia ( % ) E W N S 20% u < 4 4 ≤ u < 8 u ≥ 8

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Fonte: Braselco\Megajoule

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2008 2009 Polinômio (Média Histórica)

-50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 E v o lu çã o m e n sa l d a V e lo ci d a d e m é d ia Mâs do Ano 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

2008 2009 Polinômio (Média Historica)

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Evolu

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ão Mensal

ão Mensal

-50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 E v o lu çã o m e n sa l d a V e lo ci d a d e m é d ia Mâs do Ano 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Polinômio (Média Histórica)

Sul

Sudeste

Nordeste

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E

M

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P

E

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A

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S

E

R

T

A

Ç

Ã

O

Instalação e Comissionamento

IMPORTANTE

Cada instalação de torre anemométrica as necessidades são

únicas. E devem ser consideradas para a definição do arranjo

dos equipamentos. Assim pode-se mitigar ainda mais as

incertezas da campanha de medição.

Bom exemplo disso é o uso de hastes com menores dimensões no

litoral do nordeste, devido a unidirecionalidade do vento. Melhora

os efeitos vibratórios do rotor do anemômetro, assimetria do fluxo e

(33)

M

E

M

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F

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T

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Ã

O

O&M da Torre Anemométrica

Fatores críticos:

 Experiência da equipe de campo, na condução das operações de O&M;  Manter o Alinhamento e estabilidade do mastro metálico;

 Realizar coletas e processamento de dados regularmente;

Boa comunicação com o proprietário do terreno e habitante das redondezas;

Realizar manutenções preventivas e estar prontamente preparado para as operações corretivas;

Acompanhar as transformações do terreno no em torno da torre anemométrica;

Condução da O&M segundo as especificações do

Plano da Campanha de Medição

.

Aspectos mais relevantes

Devem ser reportados:

 Informações a cerca do acompanhamento mensal da campanha de medições;  Todas intervenções provenientes de manutenções preventivas e corretivas;

(34)

M

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O

Descomissionamento

Fatores críticos:

 Experiência da equipe de campo, na condução das operações de descomissionamento;  Uso de EPI e procedimentos adequados para o trabalho em altura;

Realizar registros das condições da torre anemométrica antes e depois do descomissionamento;

Realizar inspeção das condições operacionais de cada equipamento;

Condução do descomissionamento segundo as especificações do

Plano da Campanha de

Medição;

Catalogar e acomodar adequadamente todos os equipamentos, para eventuais inspeções futuras.

Aspectos mais relevantes

Devem ser reportados:

 Informações a cerca dos procedimentos realizados no descomissionamento;

 Condições dos equipamentos imediatamente antes e após o descomissionamento;

 Todos os problemas e defeitos observados durante a inspeção das condições operacionais;  Registrar a catalogação dos equipamentos retirados.

(35)

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O

M

M

Ó

Ó

DULO 1:

DULO 1:

Estudo da Anemometria

Estudo da Anemometria

Projetos E

Projetos E

ó

ó

licos

licos

Principais Parâmetros

Principais Parâmetros

Climatol

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M

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Dados Medidos

Velocidade Direção Temperatura Pressão barométrica

Umidade relativa

Unidade (SI) m/s graus ºC kPa %

Faixa de medição 0 a 50 m/s 0º a 360º -40º a 60ºC 94 a 106 kPa 0 a 100%

Início de movimento ≤ 1 m/s ≤ 1 m/s - -

-Constante de distância ≤ 4 m - - -

-Precisão ≤ 3 % ≤ 5º ≤ 1ºC ≤ 1 kPa ≤ 3 %

Resolução ≤ 0,1 m/s ≤ 1º ≤ 0,1ºC ≤ 0,2 kPa ≤ 2%

Faixas operacionais recomendadas – Principais parâmetros Medições Principais:

 Velocidade do Vento: A partir de Anemômetros de copos;  Direção do Vento: A partir de Direction vanes

Medições complementares:

 Temperatura, Pressão barométrica e umidade relativa do ar;

 Componente vertical da velocidade (“W” propeller); Gradiente de temperatura ∆t  Radiação solar e índice pluviométrico.

(37)

M

E

M

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E

D

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S

E

R

T

A

Ç

Ã

O

Velocidade do Vento

Principais variáveis registradas:



Média aritmética

no intervalo de integração; 

Desvio padrão

no intervalo de integração;

 Valor

máximo

(rajadas) e

mínimo

no intervalo de integração.

Permite o cálculo dos:

 Outros momentos amostrais (velocidade quadrática e cúbica);  Níveis de turbulência (IT, espectros, entre outros);

 Gradiente vertical da velocidade;  Variações diurnas e sazonais;

 Freqüências de ocorrências da velocidade e sua distribuição probabilística. Recomendações mínimas:

 Uma medição superior a, pelo menos, 2/3 da altura média do cubo dos aerogeradores;

(38)

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O

Direção do Vento

Principais parâmetros da direção do vento:  Média vetorial do intervalo de integração;

 Setor de máxima rajada de velocidade no intervalo de integração. Permite o cálculo de:

 Setores predominantes de vento;

 Freqüências de ocorrência em cada setor (Rosa dos ventos);;

 Ocorrências setorizadas de outras variáveis, como a velocidade média e IT;  Variações diurnas e sazonais da direção do vento (caracterização das brisas);  Entre outras...

Recomendações mínimas:

 Uma medição em, pelo menos, 2/3 da altura média do cubo dos aerogeradores; Desejável uma segunda altura de medição;

(39)

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S

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Ã

O

Variáveis Complementares

Temperatura do ar:

 Altura superior a 10 m. Correção pela ISO 2533.  Média do intervalo de integração;

 Máxima e mínima no intervalo de integração. Pressão barométrica:

 Altura superior a 10m. Correção pela ISO 2533. Média do intervalo de integração;

 Máxima e mínima no intervalo de integração. Umidade relativa do ar:

 Altura superior a 10m.

 Média do intervalo de integração. Outros parâmetros:

 Média do intervalo de integração.

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M

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O

M

M

Ó

Ó

DULO 2:

DULO 2:

Principais Componentes e

Principais Componentes e

Incertezas da Medi

(41)

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O

Componentes

V V D T, P, U, R Nível 01 Nível 02

Principais Sensores

V

Velocidade do vento

D

Direção do vento

T

Temperatura do ar

P

Pressão barométrica

U

Umidade Relativa

R

Radiação Solar

C

Volume de Precipitação

C

Principais Equipamentos

TM

Torre metálica

HS

Hastes suportes dos sensores

CS

Cabos dos sensores

CP

Caixa de proteção e anemógrafo

BD

Balizamento diurno - Pintura

BN

Balizamento noturno

PR

Pára-raios

PR BN HS TM CP CB BD CS

(42)

M

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O

Escolha dos Equipamentos

Aspectos Importantes:



Custo:

adequado ao orçamento disponível (considerar condição macro do

projeto);



Confiabilidade

e

Aceitação

;



Adequação

aos estudos da fonte eólica;

 Sensibilidade

necessárias ao fim que se destina os registros de vento;



Robustez

, principalmente em ambientes mais agressivos;



Compatibilidade

com o restante dos equipamentos;

 Compatíveis com os

acessos

existentes (dimensões e peso);

 e

disponibilidade.

(43)

M

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O

Torre Metálica

Equipamento utilizado para a sustentação do sistema de

aquisição de dados (anemógrafo e sensores).

É composta da estrutura da torre, base metálica ou de

concreto, âncoras de sustentação e estaios. Balizamento

diurno, geralmente, nas cores laranja scania e branco.

Também são incorporados os seguistes acessórios:

(44)

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O

Torre Metálica

Torre Cilíndrica

Vantagens:

 Baixo Custo;

 De fácil montagem;

 Baixa influência na medição.

Desvantagens:

 Difícil manutenção;

 Vibrações mecânicas;

(45)

M

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Torre Metálica

(46)

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T

A

Ç

Ã

O

Torre Metálica

Torre Treliçada

Desvatagens:

 Maior Custo;

 Montagem mais complicada;

 Maior influência na medição.

Vantagens

 Fácil manutenção dos

sensores;

 Mais estável às vibrações;

 Maior suporte de carga;

 Durabilidade.

(47)

M

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O

Torre Metálica

Torre Treliçada - Montagem

Estaiada

Auto-portante

(48)

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T

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Ç

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O

Anemógrafo

Sistema computadorizado que registra (interpreta e armazena)

os sinais dos vários sensores instalados.

Principais características:

 Número de canais;

 Taxa de amostragem;

 Intervalo de integração;

 Alimentação elétrica;

 Capacidade de

armazenamento.

(49)

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E

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T

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O

Conexão Remota

Dispositivo utilizado para enviar e receber dados e informações de

programação de forma remota.

Principais meios:

 Rede celular: GSM,GPRS, CSD,

CDMA;

 Satélite; Iridium, Globalstar;

 Rede enthernet;

(50)

M

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E

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O

Memória de Massa

Dispositivo utilizado para armazenar os dados brutos de vento.

Data plug - EPROM

Data card – PCMCIA Data chip - EEPROM

(51)

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E

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S

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A

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O

Leitora de Dados

Dispositivo utilizado para ler e transportar os dados armazenados nas

memórias de massa para o computador.

(52)

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T

A

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O

Anemômetros

Vantagens:

 Bons resultados;

 De fácil montagem;

 Baixo custo.

Desvantagens:

 Exige re-calibração;

 Não são robustos;

 Aplicações específicas;

 Aplicações limitadas.

Equipamento utilizado para a medição da velocidade do vento.

(53)

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O

Anemômetros

Anemômetro de Copo - Geometria

Copo

Haste-eixo Rolamento

Corpo

Observar:

 Forma e ângulos dos copos;

 Distância dos copos para a

haste-eixo;

 Tipo de rolamentos do rotor;

 Dimensões da haste-eixo;

(54)

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O

Anemômetros

Anemômetro de Copo

Freqüência de onda senoidal

Ótico Pulso

Ótico Gelo

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O

Classificação

Classificação:

 Caracterizado como Classe A e B, segundo a norma IEC 61.400-12-1;

 De acordo com a velocidade horizontal do vento nas faixas de

influência:

Aspectos levantados (ACCUWIND program)

 Características da calibração (regressão linear)

 Sensibilidade vertical (Angular response);  Curvas de coeficientes de torque;

 Inércia do rotor;

(56)

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Classificação

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O

Anemômetros

Outras tecnologias

Radar

Ultra-sônico

Sodar

Propeler

Propeler W

Cintilômetro

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S

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O

Sensor Direção

Vantagens:

 Bons resultados;

 De fácil montagem;

 Baixo custo.

Desvantagens:

 Não são robustos;

 Aplicações específicas;

 Aplicações limitadas.

Equipamento utilizado para a medição da direção do vento.

(59)

M

E

M

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O

Sensor de Direção

Sensor de Direção – Tecnologias

Resistência Variável

Aquecido

Ótico

Combinado

(60)

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E

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T

A

Ç

Ã

O

Sensor de Direção

Exige cuidado especial durante a montagem

Cuidados especiais:

O norte de referência do sensor

deve ser posicionado visando evitar

ocorrências de medição na zona

morta (< 8º);

Para isso deverá ser considerado

um valor de

off-set

relacionado ao

norte magnético de um

determinado local. O qual deverá

ser verificado por uma bússola;

Este valor pode ser transportado

para o norte verdadeiro, a partir da

(61)

M

E

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O

Variáveis Complementares

Termopar

Aplicação:

 Cálculo da massa específica;

 Ajuste do perfil vertical da

velocidade do vento

(Estabilidade atmosférica).

 Operação das máquinas.

Equipamento utilizado para a

medição da temperatura do

ar.

Cuidados:

 Proteção contra incidência raios

solares;

(62)

M

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S

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O

Variáveis Complementares

Barômetro

Aplicação:

 Cálculo da massa específica;

 Operação das máquinas:

 Projeto da planta eólica.

Equipamento utilizado para a

medição da pressão

(63)

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S

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IS

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O

Variáveis Complementares

Outros Sensores

Aplicação:

 Projeto da planta eólica;

 Operação das máquinas

Piranômero – Radiação Solar

Umidade do Ar

(64)

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O

Hastes de Suporte dos Sensores

Equipamento utilizado para sustentar os sensores na torre.

Principais características:  Forma e simetria;  Dimensões;  Material de construção;  Estabilidade mecânica;  Dificuldade de montagem.

(65)

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Outros Componentes

Acessórios do sistema de aquisição de dados.

(66)

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D

E

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S

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O

M

M

Ó

Ó

DULO 2:

DULO 2:

Principais Componentes

Principais Componentes

e Incertezas da Medi

e Incertezas da Medi

ç

ç

ão

ão

Principais Incertezas da

Principais Incertezas da

Medi

(67)

M

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M

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S

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O

Principais Incertezas

Tipo A:

 Relacionadas à derivação de estatísticas

[até 0,5%];

Tipo B:

 Calibração do anemômetro

[1,0%

-5,0%];

 Variações na calibração

[0,2% - 3,0%];

 Dinâmica do sensor (“overspeed”)

[0,2% - 1,0%];

 Dinâmica do sensor (sensibilidade vertical)

[0,2% - 1,5%];

 Distorção do fluxo pela torre

[0,5% - 2,0%];

 Distorção do fluxo pela haste

[0,5% - 2,0%];

 Distorção do fluxo pelos acessórios de fixação

[0,1%

-1,0%];

 Assimetria do fluxo em torno do anemômetro

[0,2%

-2,0%];

 Imprecisão do sistema de medição

[0,2%

-1,0%].

(68)

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O

Calibração do Anemômetro

Tipos de calibração:

 Atmosfera livre (maior uso na verificação da

calibração);

 Túnel de vento.

Fontes de incertezas:

 Calibração do túnel de vento;  Calibração dos instrumentos e transdutores;

 Resolução dos registradores digitais;  Correção de “Blockage”;

 Derivações estatísticas em médias. Fontes de incertezas da calibração:  Atmosfera livre (componentes 3D)  Variação da calibração com o tempo;  Influência da temperatura.

(69)

M

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T

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Ã

O

Dinâmica - Overspeed

Depende de:

 Construção do anemômetro (momentos de inércia do rotor);

 Características do vento (turbulência atmosférica e superficial).

(

1

,

8

1

,

4

)

2

=

I

d

E

(70)

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S

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E

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S

E

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T

A

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Ã

O

Dinâmica - Sensibilidade Vertical

Depende de:

 Geometria do anemômetro e hastes suporte;

 Características do vento (componente

vertical);

 Condições de montagem do sensor.

(71)

M

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M

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E

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A

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O

Montagem – Torre Metálica

Torre Cilíndrica

Influência na Medição

Vento - 1.00 45º 45º Depende de:

 Geometria e dimensões da torre;

 Condições de vento (direção e velocidade)

(72)

M

E

M

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Ã

O

Montagem – Torre Metálica

Torre Treliçada – Influência na Medição

Vento - 1.00

90º

(73)

M

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O

Montagem – Acessórios

Depende de:

 Geometria e dimensões da haste dos sensores;

 Geometria dos clips, abraçadeiras e outros acessórios de fixação

 Condições de montagem dos sensores.

(74)

M

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M

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O

Assimetria do Fluxo

Depende de:

 Geometria da haste dos sensores e equipamentos próximos;  Condições do vento (perturbações do fluxo);

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M

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O

Incertezas Totais

IEA – Recommended Practices Part 11:

 Campanha de medição conforme recomendado pela norma [mínimo 1,5%];

 Campanha de medição não segue as recomendações da norma [até 7,0%];

Para o cálculo do total das incertezas, deverão ser assumidos erros

independentes. Assim os erros deverão ser combinados a partir da raiz da

soma do quadrados.

AWEA – Standard procedures for Meteorological Measurement:

 Campanha de medição – Somatório das incertezas [< 3,0%].

=

+

+

+

n

i

n

e

e

e

1

2

2

2

2

1

...

(76)

M

E

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O

Conclusões

 Uma das principais fontes de incertezas do desenvolvimento de

um projeto eólico é a campanha de medição do vento.

 O sucesso de uma campanha está relacionado, principalmente, a

elaboração de um satisfatório Plano da Campanha de medição, e

não unicamente a qualidade dos equipamentos especificados;

 Atualmente existem boas fontes de informações a cerca do tema,

como normas, handbook e práticas recomendadas;

 A especificação dos equipamentos e a metodologia adotada na

campanha de medição deve levar em conta as características do

projeto, buscando assim mitigas ainda mais a as incertezas;

 Saber medir o vento é apenas uma peça do xadrez, e a

movimentação desta peça deverá esta de acordo com a estratégia

pensada para ganhar o jogo.

(77)

Obrigado pela Aten

Obrigado pela Aten

ç

ç

ão

ão

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braselco@braselco.com.br

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Gustavo Rodrigues Silva, M.Sc

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Referências

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