UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA - DEL
LISTA DE PREGUNTAS GERAÇÃO EÓLICA LISTA DE PREGUNTAS GERAÇÃO EÓLICA
Prof.Dr. Milthon Serna Silva Prof.Dr. Milthon Serna Silva
Prognostico de Energia
Prognostico de Energia
1.
1. Que é o PAE e qual é sua importância?Que é o PAE e qual é sua importância?
R
R – – PAE PAE – – Produção Anual de Energia. Produção Anual de Energia.
Tem como fator de importância fundamental a velocidade do vento, que Tem como fator de importância fundamental a velocidade do vento, que determinará a quantidade de energia que será obtida em
determinará a quantidade de energia que será obtida em um determinado local.um determinado local. Influencias na Produção de Energia:
Influencias na Produção de Energia:
Velocidade de vento média e distribuição de frequências;Velocidade de vento média e distribuição de frequências;
Distribuição das direções de vento;Distribuição das direções de vento;
Densidade do ar;Densidade do ar;
Curva de potência do aerogerador;Curva de potência do aerogerador;
Disponibilidade técnica;Disponibilidade técnica;
Eficiência do parque eólico.Eficiência do parque eólico.
2.
2. Que informações é possível obter com a Que informações é possível obter com a técnica do MCP?técnica do MCP?
R -
R - MCP (Medir-Correlacionar-Prever).MCP (Medir-Correlacionar-Prever). Com o MCP obtemos:
Com o MCP obtemos:
Medição de vento de alta precisão e Medição de vento de alta precisão e qualidade;qualidade;
Correlação com dados de vento de longo termo;Correlação com dados de vento de longo termo;
Micrositing com modelos meteorológicos.Micrositing com modelos meteorológicos.
3.
3. Qual é a diferença entre os controles Pitch e Stall de Qual é a diferença entre os controles Pitch e Stall de turbinas eólicas?turbinas eólicas?
R - Controle de Pitch
R - Controle de Pitch – – considera-se potencia constante, considera-se potencia constante, relaciona-se velocidaderelaciona-se velocidade
com densidade. com densidade.
Controle de Stall – considera-se a velocidade constante, as potências estão em
direta relação com a densidade.
4. Quais são as principais causas de incertezas no prognostico de energia eólica?
R – As causas de possíveis incertezas de prognóstico de energia eólica são:
Medição:
Lacunas nas anotações e coletas de dados;
Anemômetros não calibrados ou de péssima qualidade;
Montagem do anemômetro fora dos padrões das normas da IEC;
Mudanças na região de torre de medição, especialmente em baixas
altitudes (alteração no terreno, árvores, edifícios, etc.).
Métodos de Cálculo:
Utilização de procedimentos impróprios para terrenos complexos;
Estimativa errada da rugosidade do terreno, obstáculos e orografia.
Outras causas: Curva de Potência:
Curva teórica;
Incerteza da medição. Perdas:
Eficiência do parque eólico;
Disponibilidade técnica das turbinas; Perdas elétricas.
5. No prognostico de energia eólica das ferramentas estatísticas qual é a
distribuição de frequências mais utilizada e porque?
R – Distribuição de Weibull. A distribuição de Weibull é o método mais
utilizado para se realizar o tratamento estatístico de histogramas relativos ao comportamento dos ventos sendo também usado na maioria dos programas computacionais que estimam a produção anual de energia. A função de Weibull
permite um ajuste de curva mais refinado para diferentes características de vento e pode ser usada para adaptar a distribuição para condições que não são suficientemente aproximadas pela distribuição de Rayleigh.
Aspectos Regulatórios
6. Quais são os principais atos normativos para comercialização de energia eólica?
R –
Outorga:
Resolução Aneel 391/2009 – Regulamenta o requerimento de outorga de
autorização para exploração das centrais geradoras eólicas;
Leilões:
Manual de Cadastramento EPE – Disciplina o cadastramento de
empreendimentos eólicos para fim de habilitação técnica à participação dos leilões;
Portaria 21/2008 – Define as diretrizes para o registro de empreendimentos na
Aneel e para a habilitação técnica e cadastramento junto à EPE;
Portaria 29/2011 – Estabelece regras e diretrizes para as medições
anemométricas, impõe a necessidade de declaração de atendimento aos procedimentos de rede por parte dos aerogeradores e estabelece e define
responsabilidade e titularidade MDL.
Garantia Física:
Portaria 258/2009 – Determinação das GF (Garantia Física) das Eólicas.
7. Quais são os requisitos para o cadastramento de projeto eólico na EPE?
R – Através da Resolução 391/2009 – Anexo I, os requisitos para o
cadastramento de projeto eólico são:
Organograma do Grupo Econômico;
Ato Constitutivo, estatuto ou Contrato Social;
Contrato de Constituição de Consórcio se for o caso;
CPF (autoprodutores); Ficha Técnica;
Arranjo Geral e Planta da Usina; Mapa com representação cartográfica; Memorial descritivo;
Diagrama elétrico unifilar geral;
Dados de vento: 1 ano (2010), 2 anos (2011) ou 3 anos (2012); Localização das torres de medição;
Estudos que comprovem não interferência em outros parques dentro da zona
de turbulência (20 vezes a altura máxima da pá);
Certificação anemométrica e de estimativa de produção anual (certificador
independente).
8. Que é o SIN, qual é sua rede básica e quem é o encarregado de sua operação?
R – SIN – Sistema Interligado Nacional. O SIN é formado pelas empresas que
compõem os sistemas de produção e transmissão de energia elétrica das regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste, Nordeste e parte da região Norte do Brasil, tem por característica ser um sistema hidrotérmico de grande porte, com predominância de usinas hidrelétricas, interligado por linhas de alta tensão (230kv).
O encarregado de sua operação e o ONS (Operador Nacional do Sistema).
9. Quais são os tipos de conexão e como é definido seu custo?
R – TUST (Taxa de uso do sistema de transmissão)
TUSD (Taxa de uso do sistema de distribuição)
CUSTO = TUST + Rede Exclusiva – Opção conservadora, porém torna o
empreendimento menos competitivo.
CUSTO = TUSDg + Rende Exclusiva – Opção arriscada, pois o TUSDg não é
pré-fixada e há possibilidade de esgotamento da capacidade da SE e da Distribuidora.
Observação: Caso da não existência de uma rede próxima para interligação da Central Eólica precisa-se fazer uma ICG.
CUSTO = TUST + ICG + Rede Exclusiva – Opção arriscada, pois há incerteza forte quando à viabilidade da ICG, sua
10. Que é um ICG?
R – ICG – Interligação Compartilhada para Geração.
Sua solicitação deverá ser feita ao ONS (Operador Nacional do Sistema)
Economia
11. Quais são os custos básicos de um projeto eólico?
R – Investimentos:
AEROGERADOR CUSTO DE CAPITAL
Aerogerador Juros para o capital próprio Depósito de peças de reposição Custo do crédito (juros,
taxas)
Taxas aduaneiras, outras taxas Aquisição de Investidores Transporte, Montagem Câmbio
INFRAESTRUTURA CUSTOS ADICIONAIS
Fundação Peritos
Acesso Medições
Cablagem interna e externa Due diligence Reforço da rede e subestação Planejamento
12. Quanto representa o custo de infraestrutura de um gerador eólico e quais são
seus componentes principais em porcentual (exemplo Alemão)? R –
Custo da Fundação 4 - 6% Custo da conexão à rede 10 – 14% Custo do acesso 1,6 – 2,4% Custo do planejamento 2,4 – 4%
Diversos 4 – 5%
Custo adicional total: 22 – 33% relacionado a um preço do aerogerador de 1.130 €/kW (preço de 2008).
13. Que itens compõem os custos de operação de um parque eólico?
R –
Seguros:
Ruptura mecânica
Custo do transporte de energia na rede Custo de manutenção e de conserto Custo para peças de reposição
Arrendamento da área
Custo do pessoal de operação e gerência
Custo para o controle remoto
Custo da desmontagem do parque eólico Taxas, impostos, tributos, fiscalização, etc.
14. Quais são os principais itens a considerar quando se calcula as perdas de
produção de um parque eólico? R –
Fonte Perda
Rede e subestação de conexão 2,5%
Disponibilidade 4,0%
Manutenção programada 0,3% Disponibilidade da rede 0,1% Velocidade de saída (cult-out) 0,0% Modos especiais de operação 0,0% Gelo/degradação da pá do rotor 0,5%
Soma 7,4%
*Perdas de Produção não são equivalentes a margens de segurança.
15. Em relação à garantia que tipos de disponibilidade existem?
R –
Disponibilidade em termos de Tempo
Disponibilidade em termos de Produção de Energia
Projeto de Parques Eólicos
16. Quais são as características aerodinâmicas necessárias para a escolha do rotor
em um sistema eólico?
R – O rotor é o primeiro elemento na cadeia de elementos funcionais da turbina
eólica. Consequentemente, suas propriedades aerodinâmicas e dinâmicas, têm influencia decisiva no sistema completo em vários aspectos. A capacidade do rotor para converter a máxima proporção de energia do vento fluindo através da área varrida em energia mecânica é obviamente o resultado direto das
propriedades aerodinâmicas que, por sua vez, determinam a eficiência total da conversão de energia na turbina eólica.
A potência mecânica do vento capturada pelo rotor é influenciada pela geometria das pás do rotor. Determinar uma forma aerodinamicamente ótima ou a melhor aproximação desta é uma das tarefas do projetista. Aplicando a teoria do momento de Betz e a teoria do vórtice, uma forma do contorno da pá do rotor teoricamente ótima pode ser calculada. O critério crucial no calculo é a demanda de que em cada raio da pá a velocidade do vento no plano do rotor seja reduzida a dois terços do valor não perturbado.
17. Desenhe o diagrama de bloco de um sistema eólico de grande porte com
multiplicador? R –
A seguir são apresentados os diagramas de blocos de três sistemas eólicos amplamente empregados:
Sistemas de Geração Eólica
No primeiro (a), observa-se um sistema convencional, com um gerador de indução diretamente conectado que é movido por uma turbina eólica por meio de uma caixa de engrenagens, onde são comuns as razões de velocidades por volta de 100 para potências nominais de 1,5 MW e acima. Para evitar picos de corrente depois do acionamento, é comum ter-se um dispositivo de partida suave o qual consiste em um circuito de potência de fase controlada.
Observa-se no segundo diagrama de blocos (b) um típico sistema com um gerador síncrono, preferencialmente diretamente acoplado ao eixo do rotor o que implica num projeto com grande número de dipolos. No entanto, alguns modelos podem apresentar uma caixa de marcha para razões de velocidades moderadas, em torno de 10 (Multibrid), o que permite o uso de geradores menores. Nesse sistema, a rede é alimentada por meio de um conversor com circuito D.C. intermediário que deve ser projetado para carga total.
No terceiro diagrama (c), observa-se um circuito para um sistema com gerador de indução com anel de escorregamento duplamente alimentado. Nesse caso, ao contrário do anterior, a razão de conversão é tipicamente apenas 35% da carga total para permitir uma faixa de velocidade de 1:2. Dispositivos eletrônicos de potência adaptativos são mostrados como conversores de circuito intermediários,
18.Indique as principais componentes de um sistema eólico?.
R –
1) Aerogeradores: convertem a energia cinética do vento em eletricidade; 2) Transformador: eleva a voltagem para transmitir para a subestação; 3) Subestação: eleva a voltagem para transmissão para longas distancia; 4) Rede de transmissão.
Principais componentes de um sistema eólico.
19. Quais são os parâmetros que influenciam no perfil do vento?
R – O perfil vertical do vento é influenciado por obstáculos, rugosidade,
topografia do terreno, temperatura, umidade e pressão.
20.Quais são as forças que apresentam-se na aerodinâmica das turbinas eólicas?
R – Força de sustentação – definida como a força perpendicular a direção do
fluxo do vento. A força de sustentação é uma consequência das pressões desiguais na superfície superior e inferior do aerofólio.
Força de arrasto – definida como a força paralela a direção do fluxo do vento. A
força de arrasto é produzida tanto pela forca de atrito viscoso na superfície do aerofólio como pela pressão desigual nas superfícies do aerofólio posicionadas a frente e atrás do fluxo do vento.
Momento de torção – definido como o momento em torno do eixo perpendicular
a seção transversal do aerofólio.
21. Qual é a função do GearBox?
R – A função do Gearbox é aumentar a velocidade de rotação, transferida pelo
rotor, para um valor adequado aos geradores de indução padrões.
22. Que tipos e quais são suas características dos geradores elétricos usados nas
turbinas eólicas?
R – Geradores assíncronos não necessitam de dispositivos de sincronismo e são
mais econômicos. Utilizam altas correntes de partida e maior demanda por potência reativa.
Geradores síncronos são mais comuns devido à característica de controle da frequência gerada e das potências ativa e reativa.
23. Explicar os diferentes tipos de regulação de potência na geração eólica?
R –
Controle por stall
É a mais simples forma de controle de potencia, a qual utiliza o uma redução pós- stall não coeficiente de sustentação associado a um incremento no
coeficiente de arrasto. O ângulo fixo da pá é selecionado para que a turbina alcance a máximo ou potencia nominal a uma velocidade do vento desejada. Máquinas reguladas por stall possuem a desvantagem de incertezas no
comportamento aerodinâmico pós- stall .
Controle por ângulo de passo ativo
Atinge a limitação de potencia acima da velocidade de vento nominal mediante a rotação de todos ou cada pá acima do eixo em direção do eixo o qual reduz o ângulo de ataque e, portanto, o coeficiente de sustentação. O principal benéfico do controle por ângulo de passo ativo é o de incrementar a captura de energia, a frenagem aerodinâmica reduz cargas extremas.
Controle por ângulo de passo passivo
A limitação de potencia é feita através da torção da pá e/ou a nacele sob a ação das cargas das pás para atingir o ângulo de passo desejado a velocidades de vento elevadas.
Controle por stall ativo
Atinge a limitação de potencia acima da velocidade de vento nominal através da mudança de ângulo de passo das pás na direção oposta da empregada no controle por ângulo de passo ativo.
24.Em relação ao rotor qual é a diferença entre o número de pás nas turbinas
eólicas?
R – O número de pás do rotor é a característica mais obvia do rotor. Rotores com
número de pás menores giram mais rápido, em compensação existe uma menor área física para das pás. A figura apresenta a influencia do número de rotores no coeficiente de potencia. O incremento reduzido no coeficiente com o incremento do número de pás pode ser observado claramente.
Influência do número de pás no coeficiente de potência e na velocidade na ponta da pá (tip-speed ).
25. Que é potência de curto circuito na geração eólica?
R – É o valor de referência que limita a razão de potência permissível dos
geradores a serem conectados à rede elétrica, ou seja, limita o desvio na tensão que ocorre no ponto de conexão à rede devido à operação de um sistema de geração eólico.
