AEROGERADORES. Docentes: Eng. John Edward Neira Villena, D. Sc Eng. Daniel Faro do A. Lemos, M.Sc

(1)

AEROGERADORES

Docentes:

Eng. John Edward Neira Villena, D. Sc

Eng. Daniel Faro do A. Lemos, M.Sc

(2)

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.

(3)

CAPÍTULO 1: SITUAÇÃO ATUAL DA ENERGIA EÓLICA NO MUNDO

(4)

CAPÍTULO 2: ESTADO ATUAL E PERSPECTIVAS DA ENERGIA EÓLICA NO BRASIL

(5)

CAPÍTULO 3: METEOROLOGIA EÓLICA: POTENCIAL EÓLICO

(6)

CAPÍTULO 4: TECNOLOGIA DOS AEROGERADORES

(7)

F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira (2007) Firmas (2011)

Exame (2011)

Skyscrapercity (2011)

(8)

CAPÍTULO 6: IMPACTO AMBIENTAL

(9)

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-fuente-de-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-mais-555-quilometros-de-linhas-de-energia; consultado em 16/03/2011

(10)

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-de-parajuru; consultado em 25/03/2011

(11)

CAPÍTULO 1: SITUAÇÃO ATUAL

DA ENERGIA EÓLICA NO MUNDO

(12)

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;

F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira (2007) Fotos e imagens (2011) _{Olhares (2011)}

(13)

INTRODUÇÃO

• A aplicação que vem tornando mais importante o aproveitamento da energia eólica é a geração de energia elétrica através do uso de aerogeradores;

F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira (2007) Firmas (2011)

Exame (2011)

(14)

CAPACIDADE INSTALADA NO MUNDO

(15)

CAPACIDADE INSTALADA NO MUNDO

(16)

DISPERSÃO MUNDIAL TOP 10

(17)

TAXA DE CRESCIMENTO MUNDIAL

(18)

TAXA DE CRESCIMENTO DOS TOP 10

(19)

DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DO CRESCIMENTO

(20)

CRESCIMENTO ESPERADO

(21)

CRESCIMENTO ESPERADO POR REGIÕES

(22)

CAPACIDADE PROJETADA

(23)

BALANÇO DE NOVAS FONTES DE ENERGIA

(24)

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; consultado em 18/03/2011

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; consultado em 18/03/2011 4. Firmas – (2011); Disponível em http://firmas.lasprovincias.es/antoniorivera/la-energia-eolica-principal-fuente-de-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-mais-555-quilometros-de-linhas-de-energia; consultado em 16/03/2011

(25)

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; consultado em 16/03/2011

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

(26)

CAPÍTULO 2: ESTADO ATUAL E

PERSPECTIVAS DA ENERGIA

(27)

INTRODUÇÃO

(28)

INTRODUÇÃO

E O BRASIL??????

(29)

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.

(30)

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).

(31)

ATLAS EÓLICO DO BRASIL

(32)

Atlas de Energia Elétrica do Brasil – ANEEL (2011)

(33)

Atlas do Potencial Eólico Brasileiro – MME (2001)

(34)

SITUAÇÃO DA ENERGIA EÓLICA NO BRASIL

(35)

Beberibe 25,6MW (CE)

(36)

• 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.

(37)

COMPLEMENTARIDADE SAZONAL EÓLICA - HÍDRICA 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

V azã o ( m3 /s ) 0 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 300.000 350.000 P R O IN F A -E ó li ca s do N E ( M W h ) Eólicas - NE

Vazão do Rio São Francisco

SAZONALIDADE DAS USINAS EÓLICAS DO PROINFA

(38)

FASES DO BRASIL - PROINFA

PROINFA – MME (2009)

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.

PROGRAMA DE INCENTIVO ÀS FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA ELÉTRICA – PROINFA (2002)

(39)

(40)

(41)

FASES DO BRASIL - PROINFA PROINFA – MME (2009) * **

• Lei n

o

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.

(42)

PROINFA – MME (2009) Até a data 37% da capacidade eólica contratada (534 MW) não foi instalada INTRODUÇÃO

(43)

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)

t t+1 t+2 t+3 t+4 t+5 t+6 t+7 t+8 t+9 t+10

A-3 A-5

D. W. Carmeis (2010)

(44)

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.

(45)

FASES DO BRASIL – LEILÃO 2009

• Projetos Registrados – Leilão 2009

• Totalizaram mais de 11GW

(46)

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

(47)

• Resultados do Leilão de 2009 – Fabricantes (Junho/2010)

(48)

A. B. Fernandes, P. A. C. Rosas & C. C. Silva (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

(49)

(50)

Leilões de Fontes Alternativas 2010 – ANEEL (2010)

Resultados

(51)

CONTRATADOS LFA - 2010 (MW) 643,9 48,1 22,3 Eolica Biomassa PCHs

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.

(52)

CONTRATADOS LFA - 2010 (MW) 255,1 21,7 168,3 Eolica Biomassa PCHs

Resultados

Leilão de Fontes Alternativas (LFA)

• Operação em 1° de setembro de 2013;

• Valor médio R$ 125,07/MWh.

(53)

Resultados Eólica (LER e LFA)

Habilitação Técnica e Medição Anemométricas para Projetos Vencedores dos Leiloes – EPE (2010)

LER 2010

LFA 2010

UF _{Empreendimentos}Nº de Potência Instalada _(MW) Garantia Física _(MWm) F. Capacidade _{Médio (%)} BA 10 261,0 137,7 52,8% RN 9 247,2 121,1 49,0% RS 1 20,0 8,0 40,0% TOTAIS 20 528,2 266,8 FCmédio= 50,5% LER - 2010 UF Nº de Empreendimentos Potência Instalada (MW) Garantia Física (MWm) F. Capacidade Médio (%) BA 6 326,4 122,1 37,4% CE 5 150,0 67,8 45,2% RN 30 817,4 374,8 45,9% RS 9 225,8 93,8 41,5% TOTAIS 50 1.519,6 658,5 FCmédio= 43,3% FA - 2010

(54)

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.

Informe à Imprensa: Leilões de Reserva e A-3 / 2011 - EPE (2011) Portaria Nº 395 – MME (2011)

(55)

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-3 de 2011

Resultado de reserva de 2011

(56)

Informe à Imprensa: Leilão de Energia A-5 / 2011,– EPE (2011) Resultado do leilão A-5 de 2011

(57)

PERSPECTIVAS

Antes dos leilões de 2010

(58)

PERSPECTIVAS

Mercado Eólico Brasileiro até 2016

(59)

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.

Plano decenal de expansão de energia 2019 - MME (2010) ABEEólica, Energia eólica Clipping N# 602 (2011)

(60)

PERSPECTIVAS

Crescimento do mercado eólico até 2016

D. F. A. Lemos (2011) 0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

PROINFA Leilão 2009 Leilões 2010 Leilões 2011 A-5 2011

P o tê n ci a C o n tr ata d a [M W ] RN_CE BA RS SC RJ PE PI PB SE MA

(61)

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; consultado em 24/03/2011

(62)

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_Tecnica-Giacomo.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%20A- 3%20e%20Reserva%202011/Portaria%20MME%20n%C2%BA%20395-11.pdf; consultado em 03/08/2011

(63)

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

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

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,

(64)

CAPÍTULO 3 – METEOROLOGIA

EÓLICA: POTENCIAL EÓLICO

(65)

INTRODUÇÃO

















ref ref

z

v

Onde:

v = Velocidade do vento a determinar (m/s) v_ref= Velocidade do vento medida (m/s)

z = Altura da velocidade a determinar (m) z_ref = Altura de medição do vento (m)

 = Constante em função da estabilidade atmosférica e rugosidade

(adimensional)



























ref ref

z

v

ln







z

u

ref

ln

₂ ₁





T. Wizelius, (2007) ref ref

v

z

v

















(66)

POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL T. Wizelius (2007) 3

2

1 Av

P





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_:

3

25 ,

1

2

1 v

P



P



0 ,

625 v

3

(67)

POTENCIA UTILIZÁVEL

Limite de Betz = 59,3% de P

(68)

POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL E UTILIZÁVEL

Wind Power Offshore – Gotland University (2009)

0 2000 4000 6000 8000 10000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Velocidade (m/s) P ot e nc ia do V e nt o (W /m 2 )

Potencia disponível no vento Potencia Utilizável do vento

(69)

DISTRIBUIÇÃO DE FREQÜÊNCIA

Wind Power Offshore – Gotland University (2009) Wind’s frequency distribution

0 200 400 600 800 1000 1200 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 speed [m/s] H ou rs /y ea r

Freqüência de distribuição do vento

Velocidade do vento (m/s)

Horas/an

(70)

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)

(71)

INTRODUÇÃO

(72)

PARTES DE UM AEROGERADOR

(73)

VENTO NA SUPERFÍCIE E CAMADA LIMITE

Camada limite

Laminar

Turbulento

Wind Power Offshore – Gotland University (2009) Mar Litoral Floresta Planície sem vegetação Perfil do vento

(74)

VENTO NA SUPERFÍCIE E CAMADA LIMITE

Camada limite

(75)

COMPRIMENTO DE RUGOSIDADE

• Comprimento de Rugosidade (z₀): Altura da superfície onde a velocidade do vento é nula.

(76)

F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira (2007) Onde:

v = Velocidade do vento a determinar (m/s) v_ref = velocidade do vento medida (m/s)

z = Altura do cubo (m)

z_ref = Altura de medição do vento (m)

(77)

(78)

• Perfis verticais de vento para diferentes comprimentos de rugosidade

(79)

Camada limite

(80)

• Comprimento de Rugosidade (z₀): Altura da superfície onde a velocidade do vento é nula.

F.R. Martins, R.A. Guarnieri, E.B. Pereira (2007)

(81)

LEI DA POTÊNCIA

















ref ref

z

v

Onde:

(adimensional)



























ref ref

z

v

ln







z

u

ref

ln

₂ ₁





v

z

v

















(82)

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

(83)

INTRODUÇÃO

















ref ref

z

v

Onde:

(adimensional)



























ref ref

z

v

ln







z

u

ref

ln

₂ ₁





v

z

v

















(84)

POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL T. Wizelius (2007) 3

2

1 Av

P





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_:

3

25 ,

1

2

1 v

P



P



0 ,

625 v

3

(85)

POTENCIA UTILIZÁVEL

Limite de Betz = 59,3% de P

(86)

POTENCIA EÓLICA DISPONÍVEL E UTILIZÁVEL

0 2000 4000 6000 8000 10000 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Velocidade (m/s) P ot e nc ia do V e nt o (W /m 2 )

Potencia disponível no vento Potencia Utilizável do vento

(87)

DISTRIBUIÇÃO DE FREQÜÊNCIA

Wind Power Offshore – Gotland University (2009) Wind’s frequency distribution

0 200 400 600 800 1000 1200 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 speed [m/s] H ou rs /y ea r

Freqüência de distribuição do vento

Velocidade do vento (m/s)

Horas/an

(88)

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)

(89)

COMPRIMENTO DE RUGOSIDADE 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:

v = Velocidade do vento a determinar (m/s) v_ref = 4,9 m/s

z = 108 m z_ref = 10 m

z₀ = 0,1m (Tabela 4.1)

Aplicando a equação 4.1 temos







































0 0

ln

z

v

ref ref











































1 ,

0

10 ln

1 ,

0

108 ln

9 ,

4 v

Resposta: A velocidade para 108 m de altura acima da superfície será 7,43 m/s.

(90)

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; consultado em 16/03/2011

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; consultado em 04/04/2011

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)

(91)

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

(92)

CAPÍTULO 4: TECNOLOGIA DOS

AEROGERADORES

(93)

INTRODUÇÃO

(94)

EVOLUÇÃO HISTÓRICA

• Primeiro catavento para geração de energia elétrica

• Charles Brush • 12 kW

• 1888 • USA

(95)

EVOLUÇÃO HISTÓRICA • 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)

(96)

• Poul La Cour’s • Primeiro curso de Engenheiros eólicos na Dinamarca • Primeira turma 1904 EVOLUÇÃO HISTÓRICA

(97)

• Turbina Russa • Wime D-30 em Balaklava, • Diâmetro 30 m, • Potência nominal 100 kW, • 1931 EVOLUÇÃO HISTÓRICA E. Hau (2005)

(98)

• Projeto ambicioso MAN-Kleinhenz – Alemanha, • Diâmetro 130 m, • Potência nominal 10000 kW, • 1942 EVOLUÇÃO HISTÓRICA E. Hau (2005)

(99)

• Jacobs “wind charger” • Primeiro nos EUA,

• Diâmetro 4 m, • Potência nominal 1,8 a 3 kW) • 1932 EVOLUÇÃO HISTÓRICA E. Hau (2005)

(100)

• Aerogerador Best-Romani, • França • Diâmetro 30.1 m, • Potência nominal 800 kW, • 1958 EVOLUÇÃO HISTÓRICA E. Hau (2005)

(101)

• Aerogerador W-34, • Alemanha, • Diâmetro 34 m, • Potência nominal 100 kW, • 1959–1968 EVOLUÇÃO HISTÓRICA E. Hau (2005)

(102)

• Depois da crise: • Duas pás • MOD-1 • Diâmetro 61 m, • Potência nominal 2000 kW, General Electric, • USA, • 1979 EVOLUÇÃO HISTÓRICA E. Hau (2005)

(103)

• Monopteros, • Alemanha • Diâmetro 48 m, • Potência nominal 600 kW, • 1985 EVOLUÇÃO HISTÓRICA E. Hau (2005)

(104)

• Aerogerador Darrieus, 4 MW, Canadá, 1987

EVOLUÇÃO HISTÓRICA

(105)

• Primeiro catavento para geração de energia elétrica

• Charles Brush • 12 kW

• 1888 • USA

A. B. Fernandes, P. A. C. Rosas & C. C. Silva (2010)

(106)

• Aerogerador Darrieus, 4 MW, Canadá, 1987

E. Hau (2005)

(107)

EVOLUÇÃO DO TAMANHO DOS AEROGERADORES

Principais Parques Eólicos Implementados e Projeções – CRESEB (2008)

Aerogeradores de Série Protótipos 50 kW 0 20 40 60 80 100 120 140 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Ano Diâm etr o do roto r (m) 600 kW 500 kW 2,500 kW 1,500 kW 5,000 kW 7.500 kW 300 kW

(108)

ESTIMATIVA DE INSTALAÇÕES VS TAMANHO

(109)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: FUNDAÇÃO

E. Hau (2005) • Suportar o peso, evitar que o mesmo afunde, atuar como contrapeso para

(110)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: TORRE

E. Hau (2005) • Treliçadas

• Metálicas

(111)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: ROTOR

Rossen (2011) • Pás

• Sistema de pitch • Cubo

(112)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: PÁS

• Fibra de vidro Epoxy/Poliester • Sistema de para raios

• Sistema anticongelamento

(113)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: CUBO

(114)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE ACIONAMENTO

(115)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: CAIXA MULTIPLICADORA

E. Hau (2005) • Vários estágios (Três estágios, planetário)

(116)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: ROLAMENTO PRINCIPAL

(117)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE FREIOS

(118)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: ACOPLAMENTOS

E. Hau (2005) • Flexíveis

• Entre a caixa multiplicadora e o gerador

(119)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: GERADOR ELÉTRICO

E. Hau (2005) World Wind Energy Association (2011)

(120)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: CONVERSOR DE FREQÜÊNCIA

(121)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE PITCH

(122)

COMPONENTES DE AEROGERADORES: SISTEMA DE YAW

(123)

E. Hau (2005)

(124)

FUNCIONAMENTO DO AEROGERADOR 2. Controle de yaw 3. Gerador 6. Pá 7. Anemômetro sônico 7 Enercon (2011)

(125)

Enercon (2011)

Velocidade do vento na altura do cubo (m/s) Potencia P (kW)

Potencia P Funcionamento do Enercon E82

(126)

TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: POSIÇÃO DO ROTOR

Downwind. _Upwind.

(127)

E. Hau (2005)

(128)

E. Hau (2005)

(129)

TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: POSIÇÃO DO EIXO

E. Hau (2005) Darrieus USA, Diâmetro do rotor 19 m,

Potencia 170 kW.

H-rotor, Diâmetro do rotor 35 m, Potencia 300 kW

(130)

TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: NÚMERO DE PÁS

(131)

E. Hau (2005) Atlas de Energia Elétrica do Brasil – ANEEL (2011)

(132)

E. Hau (2005)

TIPOS CONSTRUTIVOS DE AEROGERADORES: CONTROLE DE POTÊNCIA

(133)

E. Hau (2005)

(134)

E. Hau (2005)

(135)

R. M. G. Castro (2009) Curvas de potência pitch (Aerogerador Bônus) e stall (Aerogeradores NEG

Micon e Nordex)

(136)

REFERÊNCIAS

1. The Encyclopedia of Renewable Energy and Sustainable Living (2011);

Disponível em

http://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/AE_hub_height.html; consultado em 04/04/2011

2010; CTGAS-ER (2010)

3. E. Hau, Wind turbines – “Fundamentals, technologies, application,

(137)

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.

(138)

REFERÊNCIAS

2010; CTGAS-ER (2010)

economics” (2005), Springer, 2nd edition Munich, Abril 2005.

Disponível em

http://www.cresesb.cepel.br/apresentacoes/20081030_natal_br08.pdf; consultado em 24/03/2011

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

6. T. Wizelius, (2007), Developing Wind Power Projects, Earthscan, London. ISBN-13: 978-1-84407-262-0, ISBN-10: 1-84407-262-2.

(139)

7. Enercon (2011) Disponível em http://www.enercon.de/p/downloads/EN_Productoverview_0710.pdf; consultado em 07/04/2011 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.

(140)

CAPÍTULO 5: ASPECTOS DE

(141)

INTRODUÇÃO

Firmas (2011)

Exame (2011)

(142)

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.

(143)

SISTEMA AEGE

(144)

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)

(145)

ANÁLISE TÉCNICA

(146)

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

(147)

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

AEGE@epe.gov.br.

(148)

economics” (2005), Springer, 2nd edition Munich, Abril 2005. 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.

(149)

CAPÍTULO 6: IMPACTOS

AMBIENTAIS

(150)

• Introdução; • Impactos ambientais; • Ruído; • Sombra; • Impacto visual; • Legislação ambiental. CONTEÚDO

(151)

INTRODUÇÃO

(152)

IMPACTOS AMBIENTAIS

T. Wizelius, (2007)

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

(153)

RUÍDO

MECÂNICO

• Caixa multiplicadora;

• Gerador e outros componentes mecânicos rotatórios

AERODINÂMICO • Pás

EMD - WindPro Decibel Report (2011)

Enercon (2011) T. Wizelius, (2007)

(154)

LIMITES DE RUÍDO

NBR 10151 - (2003) Acústica - Avaliação do ruído em áreas habitadas, visando o conforto da

comunidade – Procedimento

(155)

SOMBRA

(156)

IMPACTO VISUAL

(157)

IMPACTO VISUAL

(158)

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)

(159)

1. Mercurius (2011) Disponível em

http://www.mercurius.com.br/portifolio/energias-alternativas/usina-eolica-de-parajuru; consultado em 25/03/2011

2. T. Wizelius, (2007), Developing Wind Power Projects, Earthscan, London. 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.

(160)

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)