Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-10-02T23:44:18Z No. of bitstreams: 1 MiltonDeOliveiraPinto_DISSERT.pdf: 7215649 bytes, checksum: 76cf8de47a4ddb6dd8d269310a9953a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-10-09T21:17:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MiltonDeOliveiraPinto_DISSERT.pdf: 7215649 bytes, checksum: 76cf8de47a4ddb6dd8d269310a9953a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T21:17:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MiltonDeOliveiraPinto_DISSERT.pdf: 7215649 bytes, checksum: 76cf8de47a4ddb6dd8d269310a9953a1 (MD5) Previous issue date: 2017-08-25 / A energia e?lica, como fonte renov?vel de energia, n?o produz emiss?es e ? uma excelente alternativa em termos ambientais. Espera-se que a gera??o de energia e?lica aumente significativamente no futuro pr?ximo. Nos ?ltimos anos, a energia e?lica cresceu de um pequeno nicho na ?rea de eletricidade para uma fonte bem estabelecida de produ??o de eletricidade em muitos pa?ses. As predi??es preveem um forte aumento no desenvolvimento da energia e?lica nos pr?ximos 15-20 anos. Grande parte desse desenvolvimento ser? de energia e?lica offshore. Isso implica que um grande investimento ser? feito em parques e?licos offshore nas pr?ximas d?cadas. Por esta raz?o, os parques e?licos offshore prometem tornar-se uma importante fonte de energia no futuro pr?ximo. O objetivo deste trabalho ? apresentar um estudo estimativo b?sico para implanta??o de turbinas e?licas offshore no litoral do Rio Grande do Norte, atrav?s de um estudo de caso no munic?pio de S?o Miguel do Gostoso. O Brasil possui um grande litoral, com aproximadamente 3,6 milh?es de km? na sua Zona Econ?mica Exclusiva, ?rea que pode ser aproveitada para a gera??o de energia e?lica offshore. Os dados de vento para se realizar a an?lise foram obtidos do projeto MERRA (Modern- Era Retrospective Analysis for Research and Applications), em sua vers?o 2, denominada de MERRA-2, que ? um modelo de mesoescala para gera??o de dados de longo prazo de rean?lise global, disponibilizado pela NASA. Para o c?lculo da gera??o de energia tomou-se um intervalo de 3 anos (01/05/2014 a 01/05/2017) de uma s?rie hor?ria de velocidade de vento a 50m de altura, escolhidos nas coordenadas S 5.000000 W 35.625000, regi?o mar?tima no litoral de S?o Miguel do Gostoso. Atrav?s da lei de pot?ncia, esta velocidade do vento foi extrapolada para as alturas de cubo de 3 modelos de aerogeradores escolhidos para a an?lise. Foi calculado a distribui??o de frequ?ncia de Weibull e a produ??o anual de energia. O resultado apresenta que entre os tr?s aerogeradores de 5 MW analisados, o que se mostrou mais adequado a instala??o, de acordo com as condi??es levantadas foi o aerogerador offshore Gamesa G132. / Wind energy, as a renewable source of energy, produces no emissions and is an excellent alternative in environmental terms. Wind power generation is expected to increase significantly in the near future. Over the last years, wind energy has grown from a small niche in the electricity area to a well-established source of electricity production in many countries. Estimates predict a strong increase in wind power development over the next 15-20 years. Much of this development will be offshore wind power. This implies that great investment will be done in offshore wind farms over the next decades. For this reason, offshore wind farms promise to become an important source of energy in the near future. The purpose of this work is to present a basic estimative study for the implementation of offshore wind turbines in the coast of Rio Grande do Norte, through a case study in the municipality of S?o Miguel do Gostoso. Brazil has a large coastline, with approximately 3.6 million km? in its Exclusive Economic Zone, an area that can be used to generate offshore wind energy. The wind data for the analysis were obtained from the MERRA project (Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications) in its version 2, denominated of MERRA-2, that is a model of mesoscale for generation of data of long-term of global reanalysis, made available by NASA. For the calculation of energy generation it was taken an interval of 3 years (From 1st may 2014 to 1st may 2017) from a time series of wind velocity at 50m height, chosen at coordinates S 5.000000 W 35.625000, a maritime region on the coast of S?o Miguel do Gostoso. Through the power law, that wind velocity was extrapolated to the cube heights of 3 wind turbine models chosen for analysis. Weibull frequency distribution and annual energy production were calculated. The result shows that among the three wind turbines of 5 MW analyzed, which proved to be more appropriate to the installation, according to the conditions raised was the offshore wind turbine Gamesa G132.

Made available in DSpace on 2014-12-17T13:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoPCM_DISSERT.pdf: 2393754 bytes, checksum: f95d47c17e14c0db5625ca5a0ae4656d (MD5) Previous issue date: 2014-01-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Offshore wind power emits low amounts of gases, is renewable and has better performance than onshore due to its greater stability and higher wind power density, less visual and noise impact, among others. Brazil has a high capacity of generation, but has not yet developed any offshore projects. High costs are a strong impediment. This study is an effort towards pricing offshore resources through Livelized Cost of Energy - LCOE, which represents the minimum return to cover the costs of development, production and maintenance of a wind project. Initially LCOE was calculated for all Brazilian onshore wind farms listed at Bloomberg New Energy Finance R?, accounting for 71 farms. Then hypothetical offshore wind farms were created from the onshore farms, tripling the cost of generation, which is consistent with the literature, and estimating the offshore energy for two locations off the Brazilian coast using satellite data extracted from National Oceanic and Atmospheric Administration. The results demonstrate that offshore resources have the potential to significantly reduce the energy price due to the better performance of the wind at sea / A fonte de energia e?lica offshore emite baixas quantidades de gases causadores do efeito estufa, ? renov?vel e apresenta melhor desempenho do que a fonte onshore em quesitos como maior estabilidade e densidade de pot?ncia dos ventos, menor impacto visual e sonoro, dentre outros. O Brasil possui uma capacidade de gera??o offshore substancialmente elevada, mas ainda n?o desenvolveu nenhum projeto nessa modalidade. Os custos elevados s?o um forte empecilho. Esse estudo ? um esfor?o em dire??o ? explora??o desse campo, precificando a fonte offshore atrav?s do Livelized Cost of Energy LCOE, que representa o retorno m?nimo para cobrir os custos de desenvolvimento, produ??o e manuten??o de um projeto e?lico. O LCOE foi primeiramente calculado para todos os parques e?licos onshore brasileiros listados no Bloomberg New Energy Finance R?, contabilizando 71 parques. Em seguida foram criados parques e?licos offshore hipot?ticos a partir dos parques onshore, triplicando os custos de gera??o, o que est? em conformidade com a literatura especializada, e estimando-se a energia offshore para dois pontos da costa brasileira atrav?s de dados de sat?lite extra?dos do National Oceanic and Atmospheric Administration. Os resultados demonstram que a fonte offshore tem o potencial de reduzir significativamente o pre?o da energia devido ? melhor performance do vento no mar

Made available in DSpace on 2014-12-17T13:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LanaVLCS_DISSERT.pdf: 716391 bytes, checksum: b33e1111ab67ab2b0d5834afe0fe5855 (MD5) Previous issue date: 2014-06-27 / Universidade Federal do Rio Grande do Norte / The consumption of energy on the planet is currently based on fossil fuels. They are responsible for adverse effects on the environment. Renewables propose solutions for this scenario, but must face issues related to the capacity of the power supply. Wind energy offshore emerging as a promising alternative. The speed and stability are greater winds over oceans, but the variability of these may cause inconvenience to the generation of electric power fluctuations. To reduce this, a combination of wind farms geographically distributed was proposed. The greater the distance between them, the lower the correlation between the wind velocity, increasing the likelihood that together achieve more stable power system with less fluctuations in power generation. The efficient use of production capacity of the wind park however, depends on their distribution in marine environments. The objective of this research was to analyze the optimal allocation of wind farms offshore on the east coast of the U.S. by Modern Portfolio Theory. The Modern Portfolio Theory was used so that the process of building portfolios of wind energy offshore contemplate the particularity of intermittency of wind, through calculations of return and risk of the production of wind farms. The research was conducted with 25.934 observations of energy produced by wind farms 11 hypothetical offshore, from the installation of 01 simulated ocean turbine with a capacity of 5 MW. The data show hourly time resolution and covers the period between January 1, 1998 until December 31, 2002. Through the Matlab R software, six were calculated minimum variance portfolios, each for a period of time distinct. Given the inequality of the variability of wind over time, set up four strategies rebalancing to evaluate the performance of the related portfolios, which enabled us to identify the most beneficial to the stability of the wind energy production offshore. The results showed that the production of wind energy for 1998, 1999, 2000 and 2001 should be considered by the portfolio weights calculated for the same periods, respectively. Energy data for 2002 should use the weights derived from the portfolio calculated in the previous time period. Finally, the production of wind energy in the period 1998-2002 should also be weighted by 1/11. It follows therefore that the portfolios found failed to show reduced levels of variability when compared to the individual production of wind farms hypothetical offshore / O consumo de energia no planeta ? atualmente baseado no uso de combust?veis f?sseis. Eles s?o respons?veis por efeitos negativos sobre o meio-ambiente. As energias renov?veis prop?em solu??es para esse cen?rio, mas devem encarar quest?es relacionadas ? capacidade de fornecimento de energia. A energia e?lica offshore desponta como uma alternativa promissora. A velocidade e estabilidade dos ventos s?o maiores sobre oceanos, mas a variabilidade dos mesmos pode provocar flutua??es inconvenientes ? gera??o de energia el?trica. Para diminuir isso, uma combina??o de parques e?licos distribu?dos geograficamente foi proposta. Quanto maior a dist?ncia entre eles, menor a correla??o entre a velocidade dos ventos, aumentando a probabilidade de que produzam conjuntamente um sistema de energia mais est?vel, com menos flutua??es da produ??o de energia. O uso eficiente da capacidade de produ??o dos parques e?licos, entretanto, depende da distribui??o deles em ambientes mar?timos. O objetivo desta pesquisa foi analisar a aloca??o ?tima de parques e?licos offshore na costa leste dos EUA, atrav?s da Moderna Teoria de Carteiras. A Moderna Teoria de Carteiras foi empregada de modo que o processo de constru??o das carteiras de energia e?lica offshore contemplasse a particularidade da intermit?ncia dos ventos, atrav?s dos c?lculos de retorno e risco da produ??o dos parques e?licos. A pesquisa foi desenvolvida com 25.934 observa??es de energia, produzidas por 11 parques e?licos offshore hipot?ticos, a partir da instala??o simulada de 01 turbina oce?nica com capacidade m?xima de 5 MW. Os dados apresentam resolu??o de tempo hor?ria e cobrem o per?odo entre 01 de janeiro de 1998 at? 31 de dezembro de 2002. Por meio do software Matlab R , foram calculadas seis carteiras de m?nima vari?ncia, cada qual para um per?odo de tempo distinto. Diante da desigualdade da variabilidade dos ventos no tempo, estabeleceu-se quatro estrat?gias de rebalanceamento para avaliar o desempenho das carteiras calculadas, o que possibilitou identificar a mais ben?fica ? estabilidade da produ??o de energia e?lica offshore. Os resultados apontaram que a produ??o de energia e?lica dos anos de 1998, 1999, 2000 e 2001 deve ser ponderada pelos pesos das carteiras calculadas nos mesmos per?odos, respectivamente. Os dados de energia de 2002 devem utilizar os pesos oriundos da carteira calculada no per?odo de tempo anterior. Por fim, a produ??o de energia e?lica do per?odo entre 1998-2002 deve ser igualmente ponderada por 1/11. Conclui-se assim que as carteiras encontradas conseguiram demonstrar n?veis de variabilidade reduzidos quando comparados aos da produ??o individual dos parques e?licos offshore hipot?ticos

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-06-08T23:18:13Z No. of bitstreams: 1 AllanRodriguesSilva_TESE.pdf: 23816481 bytes, checksum: d4554a5a05635c895c42dfbae3c3ff21 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-08T23:44:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AllanRodriguesSilva_TESE.pdf: 23816481 bytes, checksum: d4554a5a05635c895c42dfbae3c3ff21 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-08T23:44:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AllanRodriguesSilva_TESE.pdf: 23816481 bytes, checksum: d4554a5a05635c895c42dfbae3c3ff21 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A estabiliza??o da oferta de energia no Brasil tem sido um desafio para o planejamento do Sistema Interligado Nacional, diante das varia??es hidrol?gicas e clim?ticas. Termoel?tricas s?o utilizadas como fonte emergencial no per?odo de escassez h?drica. Por?m a utiliza??o de combust?veis f?sseis tem elevado o custo de produ??o, da energia el?trica. Por outro lado, a energia e?lica em alto mar (offshore) vem ganhando import?ncia no cen?rio internacional, e tornando-se competitiva a ponto de tornar-se uma possibilidade futura de gera??o no Brasil. Nesse sentido, o objetivo principal desta tese foi investigar a magnitude e distribui??o dos recursos e?licos offshore, verificando tamb?m possibilidades de complementaridade com a fonte h?drica. Para isto, foi utilizado uma s?rie de dados de precipita??o do Climatic Research Unit (CRU) e conjunto de dados satelit?rios de velocidade de vento do projeto Blended Sea Winds da National Climatic Data Center (NCDC/NOAA). De acordo com crit?rios estat?sticos foi encontrado tr?s tipos de complementaridade presentes no territ?rio brasileiro: h?drica h?drica, e?lica e?lica e h?drica e?lica. Notou-se que houve complemento bastante significativo (r=-0,65) entre as fontes, h?drica e e?lica, principalmente das bacias hidrogr?ficas do sudeste e centro oeste com os ventos do Nordeste. Com intuito de refinar a extrapola??o dos ventos sobre o oceano, foi utilizado m?todo baseado na teoria de Monin-Obukhov para modelar a estabilidade da camada limite atmosf?rica. Foi utilizado o conjunto de dados de fluxos de calor, temperatura e umidade do Projeto Objectively Analized Air-Sea Flux (OAFLUX), al?m de dados de press?o ao n?vel do mar do projeto NCEP/NCAR e o modelo de relevo global ETOPO1 da National Geophysical Data Center (NGDC/NOAA). Verificou-se um bom recurso em ?guas rasas, entre 0-20 metros, estimados em 559 GW. A contribui??o do recurso e?lico em um reservat?rio, foi investigada com um modelo h?brido e?lico-hidr?ulico simplificado que permitiu o c?lculo do n?vel dos reservat?rios a partir de dados de vaz?o afluente, defluente e produ??o de turbina. Notou-se que o sistema h?brido evita os per?odos de estiagem, poupando continuamente ?gua dos reservat?rios atrav?s da produ??o e?lica. Assim, a partir dos resultados obtidos, ? poss?vel afirmar que os bons ventos das costa brasileira podem, al?m de diversificar a matriz el?trica, estabilizar as flutua??es h?dricas evitando racionamentos e apag?es, reduzindo o uso das t?rmicas que eleva o custo de produ??o e emite gases poluentes. Pol?ticas p?blicas voltadas ao incentivo da energia e?lica offshore ser?o necess?rias para seu pleno desenvolvimento. / The stabilization of energy supply in Brazil has been a challenge for the operation of the National Interconnected System in face of hydrological and climatic variations. Thermoelectric plants have been used as an emergency source for periods of water scarcity. The utilization of fossil fuels, however, has elevated the cost of electricity. On the other hand, offshore wind energy has gained importance in the international context and is competitive enough to become a possibility for future generation in Brazil. In this scenario, the main goal of this thesis was to investigate the magnitude and distribution of offshore wind resources, and also verify the possibilities of complementing hydropower. A data series of precipitation from the Climatic Research Unit (CRU) Blended Sea Winds from the National Climatic Data Center (NCDC/NOAA) were used. According to statistical criteria, three types of complementarity were found in the Brazilian territory: hydro ? hydro, wind ? wind and hydro ? wind. It was noted a significant complementarity between wind and hydro resources (r = -0.65), mainly for the hydrographical basins of the southeast and central regions with Northeastern Brazil winds. To refine the extrapolation of winds over the ocean, a method based on the Monin-Obukhov theory was used to model the stability of the atmospheric boundary layer. Objectively Analyzed Air-Sea Flux (OAFLUX) datasets for heat flux, temperature and humidity, and also sea level pressure data from NCEP/NCAR were used. The ETOPO1 from the National Geophysical Data Center (NGDC/NOAA) provided bathymetric data. It was found that shallow waters, between 0-20 meters, have a resource estimated at 559 GW. The contribution of wind resources to hydroelectric reservoir operation was investigated with a simplified hybrid wind-hydraulic model, and reservoir level, inflow, outflow and turbine production data. It was found that the hybrid system avoids drought periods, continuously saving water from reservoirs through wind production. Therefore, from the results obtained, it is possible to state that the good winds from the Brazilian coast can, besides diversifying the electric matrix, stabilize the hydrological fluctuations avoiding rationing and blackouts, reducing the use of thermal power plants, increasing the production cost and emission of greenhouse gases. Public policies targeted to offshore wind energy will be necessary for its full development.