Desde hace varias décadas, la sociedad y la economía están apostando fuerte por las energías renovables en general, y por las marinas en particular. Esto es un hecho relevante puesto de manifiesto en la Agenda 2030, así como en los ODS (Objetivos de Desarrollo Sostenible), especialmente el ODS 7, que apuesta por garantizar el acceso a una energía sostenible y moderna. También en el ODS 13 (combatir el cambio climático y sus efectos) y el 14 (utilizar de forma sostenible los océanos, los mares y los recursos marinos). Dentro de las energías renovables marinas, la que más avances tecnológicos y más implantación ha tenido ha sido la eólica marina. Por ello, la mayor parte de investigaciones científicas llevadas a cabo en estos últimos años en cuestión de energías marinas se han centrado en revisar, discutir y cuestionar los diseños de los elementos estructurales y las cimentaciones de los parques eólicos offshore. Las distintas incertidumbres surgidas en este campo de la ingeniería se deben principalmente a la limitada experiencia del sector (que sólo tiene unas pocas décadas de implantación) y por las continuas modificaciones y discrepancias en la normativa existente. Partiendo de la base anterior, en la presente investigación se han analizado las distintas variables que entran en juego en los parques eólicos marinos, como la vida útil, el período de retorno del temporal de cálculo (y su probabilidad de presentación), los modelos ondulatorios a emplear (Airy, Stokes de diversos órdenes, Cnoidal, Stream Function, etc), los dominios hidrodinámicos, la repercusión de monomios adimensionales como KC, y sus efectos en el terreno (principalmente en la socavación). Utilizando la experiencia acumulada en el sector, se ha discutido la sensibilidad del comportamiento hidrodinámico y estructural frente a los términos no lineales en teoría de ondas, la variación del campo de velocidades y repercusión en el parámetro de Keulegan y Carpenter, así como otros efectos, como los de orden cero, uno y dos en el comportamiento de la socavación. También y como consecuencia de los diferentes fallos ocurridos en parques en servicio y explotación (principalmente debidos a las cotas de instalación de cubiertas y plataformas), se han planteado formulaciones para el cálculo del remonte (run-up), así como el alcance de la vena líquida tras el impacto sobre la estructura. Las distintas expresiones obtenidas en esta investigación han permitido la propuesta de recomendaciones de diseño para la obtención de una cota de coronación fiable, eficiente y económica en las estructuras pilotadas, así como la necesidad de proteger o no las cimentaciones frente a la socavación, comprobando la aplicabilidad de los cálculos en parques eólicos reales, como Arklow Bank o Egmond Aan Zee, entre otros. Finalmente, los valores propuestos se han contrastado con el modelo físico llevado a cabo en Deltares (Holanda) para la plataforma noruega de Aibel (parte oriental del mar del Norte), lo cual ha facilitado la calibración de las fórmulas planteadas. Todos los efectos anteriores sobre las estructuras de los parques eólicos offshore, tanto los que suceden en la superficie del mar, como aquéllos que se manifiestan en la cimentación, se verán considerablemente magnificados con la subida del nivel del mar. Numerosos estudios científicos cifran este fenómeno en 1 a 2 mm/año durante el pasado siglo XX, valor que se ve aumentado a 3 mm/año en la primera mitad del siglo XXI.

A energia eólica é uma das fontes de energia renovável mais promissoras e que cresce mais rapidamente em todo o mundo. O uso da energia eólica pode contribuir para reduzir as emissões de gases de efeito estufa derivados da queima de combustíveis fósseis. Estima-se que o Brasil dispõe de um significativo potencial eólico offshore na sua Zona Econômica Exclusiva de cerca de 1,78 TW. Entretanto, um dos fatores limitantes para o desenvolvimento da energia eólica offshore no Brasil é a inexistência de um marco regulatório. O marco regulatório é uma condição essencial para atrair investimentos no setor e permitir o desenvolvimento do potencial latente. Este estudo tem como objetivo analisar princípios e experiências regulatórias brasileiras e internacionais para subsidiar o debate na formulação de instrumentos normativos com vista a inserção da energia eólica offshore no Brasil. O estudo apresenta um panorama do estado da arte e das tendências tecnológicas para geração de energia eólica offshore que ajuda a compreender como a construção e operação de usinas pode provocar impactos socioambientais e conflitos no espaço oceânico. Uma síntese do conceito de potencial eólico é elaborada, e as rendas econômicas do recurso eólico offshore são analisadas ressaltando-se a necessidade de atuação do Estado na arbitragem de sua extração e distribuição. Por meio da investigação do arcabouço jurídico-regulatório brasileiro, e com uso da metodologia descritiva, constatou-se que não há instrumentos capazes de dar suporte ao desenvolvimento de parques eólicos offshore no Brasil. A partir da análise de princípios e experiências regulatórias brasileiras em geração de energia eólica onshore, geração de energia hidrelétrica, exploração e produção de petróleo e gás natural, e, em geração de energia eólica offshore do Reino Unido, Alemanha, Dinamarca, Holanda, Bélgica, China e Estados Unidos, foram elaborados quadros de referências para servirem de base para o caso do Brasil. Em conclusão, princípios dos modelos brasileiros para outorga de usinas hidrelétricas; princípios do modelo de exploração e produção de petróleo e gás natural, assim como das experiências internacionais em energia eólica offshore aderentes ao ambiente institucional do Brasil, podem ser adotados na formulação de instrumentos jurídicos e normativos com vista a inserção da energia eólica offshore no país. / Wind power is one of the most promising and fastest growing renewable energy sources in the world. The use of wind power can contribute to reduce greenhouse gas emissions from burning fossil fuels. It is estimated that Brazil has a significant offshore wind potential in its Exclusive Economic Zone of about 1.78 TW. However, one of the limiting factors for the development of offshore wind power in Brazil is the lack of a regulatory framework. The regulatory framework is an essential condition to attract investments in the sector and allowing the development of latent potential. This study aims to analyze Brazilian and international regulatory principles and experiences to support the debate in the formulation of normative instruments for the insertion of offshore wind energy in Brazil. The study presents an overview of the state of the art and technological trends for offshore wind power generation that helps to understand how the construction and operation of power plants can cause socio-environmental impacts and conflicts in the ocean space. A synthesis of the concept of wind potential is elaborated, and the economic rents of the offshore wind resource are analyzed emphasizing the necessity of State action in the arbitration of its extraction and distribution. Based on the investigation of the Brazilian legal-regulatory framework and by using the descriptive methodology it was verified that there are no instruments capable of supporting the development of offshore wind farms in Brazil. Based on the analysis of Brazilian principles and regulatory experiences in onshore wind power generation, hydroelectric power generation, oil and natural gas exploration and production, and in offshore wind power generation in the United Kingdom, Germany, Denmark, the Netherlands, Belgium, China, and United States, frameworks of the conceptual references were developed to serve as a basis for the case of Brazil. In conclusion, principles of the Brazilian model for the grant of hydroelectric plants; principles of the Brazilian model for oil, and natural gas exploration and production, as well as of the international offshore wind experiences adhering to the institutional environment of Brazil, can be adopted in the formulation of legal and normative instruments aiming the insertion of offshore wind power in the country.

Tese de mestrado. Engenharia de Segurança e Higiene Ocupacionais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

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No. of bitstreams: 2 Dissertacao Mateus Gomes.pdf: 6830547 bytes, checksum: 47179b5d6a73fd8cdb299c49042f908c (MD5) Carta comprovante Mateus Gomes.jpg: 517376 bytes, checksum: 897b93ae582b7da42bf02be5122cf5a6 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Não recebi financiamento / Electricity generation is a global challenge to be faced by several countries. This has led to the pursuit and development of new clean technologies to sustainable supply of the growing world demand for energy. Currently the main sources of renewable energy are: biomass, solar, geothermal, tidal, wind on and offshore (land and sea). Among these sources, wind energy presents worldwide growth and recently a significant increase in its use in the offshore segment. Brazil is among the ten largest onshore wind power producers in the world, however it does not have yet any offshore wind farms. The country has great potential for exploration of offshore wind power, since there are large population concentrations with increasing energy demands in coastal areas and an Exclusive Economic Zone (EEZ) of approximately 3.5 × 10^6 km^2. The objective of this work was to develop a methodology for the use of offshore wind energy through the proposal of an offshore wind farm on the Southeast coast of Brazil. The study was carried out for the Southeast region of Brazil in order to complement the energy matrix of the region, which today is mostly composed of hydroelectric power plants. The offshore wind farm proposal was carried out following the methodology developed in this work, which is based on two different types of data collection sources: ocean buoys and automatic meteorological stations. Weibull frequency distributions were calculated for each data collection source, power curve and capacity factor for the selected wind turbines in each locality, in order to identify the best location for the utilization of offshore wind energy in the Southeast region. The location of the collection point Cabo Frio 2 presented the best wind characteristics for offshore wind energy production, however its installation would require great complexity, so the selected collection point for the installation of an offshore wind farm in this work was the station A606 - Arraial do Cabo. The capacity factor calculated in the selected region was 0,51 for the wind turbine with lower power and 0,39 for the wind turbine with higher power, and the calculated wind speed at the reference height was 7,77 m/s, which is an adequate value for wind energy production. The wind farm proposed for this region is capable of supplying annually 604.461 MWh through 39 wind turbines, which are enough to supply the energy demand of approximately 115,870 residences during the whole year in a county located in the state of Rio de Janeiro. / A geração de energia elétrica é um desafio mundial a ser enfrentado por vários países. Isso tem levado a busca e desenvolvimento de novas tecnologias limpas para o abastecimento de forma sustentável da crescente demanda mundial por energia. As principais fontes de energia renováveis da atualidade são: biomassa, solar, geotérmica, maremotriz, eólica on e offshore (terra e mar). Dentre essas fontes, a energia eólica sinaliza crescimento mundial e recentemente um aumento significativo na sua utilização no segmento offshore. O Brasil está entre os dez maiores produtores mundiais de energia eólica onshore, entretanto ainda não possui empreendimentos eólicos offshore. O país possui grande potencial para exploração da fonte eólica offshore, visto que existem grandes concentrações populacionais com crescentes demandas energéticas em áreas costeiras e uma Zona Econômica Exclusiva (ZEE) de aproximadamente 3.5 × 10^6 km^2. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para utilização da energia eólica offshore através da proposta de um parque eólico offshore no litoral Sudeste do Brasil. O estudo foi realizado para a região Sudeste do Brasil com intuito de complementar a matriz energética elétrica da região, que hoje é em sua maioria composta por hidroelétricas. A proposta do parque eólico offshore foi realizada seguindo a metodologia desenvolvida neste trabalho, que se baseia em dois diferentes tipos de fontes de coleta de dados: boias oceânicas e estações meteorológicas automáticas. Foram calculadas as distribuições de frequência de Weibull para cada fonte de coleta de dados, curva de potência e o fator de capacidade para os aerogeradores selecionados em cada localidade, com objetivo de identificar a melhor localização para utilização de energia eólica offshore na região sudeste. Os resultados mostram que, dentre os pontos de coleta de dados analisados, o local do ponto de coletas Cabo Frio 2 apresentou as melhoras características de ventos para exploração de energia eólica offshore, entretanto sua instalação demandaria grande complexidade, por isso o ponto de coleta selecionado para instalação de um parque eólico offshore neste trabalho foi a estação A606 - Arraial do Cabo. O fator de capacidade calculado na região selecionada foi de 0, 51 para o aerogerador com menor potência e 0,39 para o aerogerador com maior potência, e a velocidade no local calculada na altura de referência foi de 7,77 m/s, que é um valor adequado para produção de energia eólica. O parque proposto para esta região é capaz de fornecer anualmente 604.461 MWh, utilizando 39 aerogeradores, que são suficientes para abastecer cerca de 115.870 domicílios durante todo o ano para um município localizado no estado do Rio de Janeiro.