INFLUÊNCIAS OROGRÁFICAS NO PADRÃO DE ESCOAMENTO EÓLICO
Rafael Pereira1 Arcilan Assireu1 Vanessa Souza1 Felipe Pimenta2 1
Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) / CEP: 37500-903, Itajubá, MG, Brasil 2
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) / CEP: 59072-970, Natal, RN, Brasil
(35) 99262130, fael.reis89@gmail.com
Resumo: Os efeitos orográficos, ao lado de outros atributos micro meteorológicos, são fundamentais para o regime de ventos. A topografia local, em determinadas condições, pode funcionar como um canalizador de ventos, intensificando este, ou como barreira, gerando regiões de “sombras” para o vento. Neste trabalho são apresentados resultados onde são indicadas algumas relações importantes observadas quanto à influência do relevo do entorno de reservatórios hidrelétricos para o regime de ventos atuantes sobre o correspondente lago. Os resultados mostram a importância da topografia local que se impõe diante a circulação atmosférica de meso escala, alterando os padrões na intensificação, persistência e regularidade na direção do vento.
Palavras-chave: Potencial eólico, efeitos orográficos, escoamento do ar.
Abstract: Orographic effects, together in other micrometeorological attributes are fundamental to the wind regime. The local topography, under certain conditions, can operate as a plumber winds, intensifying it, or as a barrier creating “shadow” regions for wind. This paper presents results which are shown some important relationships are observed regarding the influence of relief around hydroelectric reservoirs for the regime of winds acting on the corresponding lake. The results show the importance of local topography that is imposed on the mesoscale atmospheric circulation, changing patterns of intensification, persistence and regularity in the direction of the wind.
Key word: Wind potential, orographic effects, air flow.
1. Introdução
As diferenças no arrasto da superfície do solo e corpos d’água, e o efeito da topografia complexa adjacente aos reservatórios geram grande variação nos padrões de ventos (Whiteman e Doran, 1993; Guardans e Palomino, 1995; Bullard et al, 2000). De maneira similar, o aquecimento diferencial que ocorre entre a terra e a água causa convecção e gera marcante “brisa” diurna (Huthnance, 2002).
A topografia adjacente ao reservatório causa a convergência e o alinhamento dos fluxos de ar ao longo da direção do vale. O resultado é um aumento na velocidade média dos ventos sobre a
água e a redução da variabilidade direcional do vento (Mason, 1986, Hunt et al., 1988b; Finnigan et al., 1990; Bullard et al., 2000). Ambos os efeitos são importantes para o aproveitamento da energia eólica e, em específico, a redução da variabilidade direcional facilita a instalação de turbinas eólicas. A circulação no vale, no entanto, é naturalmente suscetível aos efeitos dos sistemas atmosféricos de maior escala (weigel & Rotach, 2004; Bitencourt et al., 2009).
2. Objetivos
Este estudo relaciona as alterações nos padrões de circulação de micro e meso escala com as características topográficas e de rugosidade de reservatórios hidroelétricos. Explora particularmente a característica dos ventos de oito reservatórios hidroelétricos do Brasil a fim de avaliar a influência de sua topografia adjacente nos padrões de ventos para o aproveitamento eólico e possível geração de energia elétrica a partir de aerogeradores.
Bóias meteorológicas são combinadas com um conjunto de dados topográficos para definir o tempo, força, persistência dos ventos e as características de seu relevo circundante e elementos de rugosidade.
3. Material e Métodos
Oito reservatórios hidroelétricos (Furnas, Estreito, Manso, Funil, Itumbiara, Corumbá, Serra da Mesa e Tucuruí) estão incluídos neste estudo (Fig. 1).
Considerando os sete primeiros reservatórios acima mencionados, antes da inundação da vegetação original do bioma Cerrado (savana). O clima da região é tropical úmido (Niemer, 1989), com uma estação chuvosa no verão e um período seco no inverno (junho-agosto).
O reservatório de Tucuruí está localizado na Amazônia (Fig. 1). O clima da região sobre a Amazônia representa uma combinação de vários fatores, onde o mais importante é a disponibilidade de energia solar através de equilíbrio energético.
O conjunto de dados de vento foi coletado por uma bóia chamada Sistema Integrado de Monitoramento Ambiental (SIMA), e cotejados com mapas digitais de elevação (MDE) (Fig. 2)
4. Resultados e Discussão
O efeito de afunilamento e convergência dos ventos causados pelo relevo montanhoso ao redor dos vales fluviais em conjunto com a baixa resistência da superfície aquática dos reservatórios contribui para a estabilidade e intensificação dos ventos, explicando os altos valores de velocidade encontrados nos reservatórios de Itumbiara (~8 ms-1), Estreito e Manso (~6 ms-1), alguns casos com grande persistência (>90% do tempo).
A mesma análise feita para o reservatório de Estreito e verifica a influência da topografia no fluxo de meso escala, embora os ventos de altitude sejam predominantemente de leste, no
interior do vale o padrão encontrado foi do quadrante sul em concordância com eixo principal caracterizado pela topografia, provocando ainda mais convergência e ventos fortes sobre o reservatório. Uma análise dos perfis de sua topografia (Fig. 3) torna clara a influência do relevo. Este tipo de efeito topográfico pode ser ainda observado nos reservatórios da Amazônia, que têm uma topografia notavelmente suavizada. Para este reservatório, os sistemas de circulação atmosférica são dominados por ventos de norte e nordeste, o que coincide com a direção do canal de montanhas.
5. Conclusões
Os resultados indicam a importante relação entre o relevo montanhoso ao redor dos reservatórios e a baixa rugosidade da superfície da água, responsáveis por causar um desvio acentuado no fluxo de vento atmosférico de meso escala, o que tende a fluir paralelamente ao eixo principal dos reservatórios, intensificando e regularizando os mesmos à valores favoráveis para o aproveitamento eólico.
Com a grande variabilidade direcional dos ventos existentes em fluxos de maior escala e com a possível mudança de certas condições climáticas o resultado oferece uma alternativa confiável para produção energética.
A disponibilidade de ventos para geração elétrica a partir de aerogeradores demonstra que a instalação de parques eólicos em reservatórios hidroelétricos é possível.
6. Agradecimentos
Agradecemos a Furnas Centrais Hidroelétricas S.A. por disponibilizar os dados de velocidade de vento. O primeiro autor agradece ao CNPq pela bolsa de Iniciação Científica. À FAPEMIG pelo financiamento ao Projeto APROVEITAMENTO EÓLICO EM RESERVATÓRIOS HIDRELÉTRICOS NO ESTADO DE MINAS GERAIS: IMPACTOS DAS MUDANÇAS CLIMÁTICAS PARA O CENÁRIO ATUAL (Mudanças Climáticas APQ 00288/11) no qual está inserido este trabalho.
7. Referências Bibliográficas
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Figura 1 - Localização dos sistemas aquáticos estudados. Os biomas são indicados pela legenda.
Figura 2 - Topografia circundante do reservatório de Estreito
Figura 3 – Perfis topográficos perpendiculares à direção do vento para o reservatório de
