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Estudo estimativo b?sico para implanta??o de turbinas e?licas offshore no litoral do estado do Rio Grande do NortePinto, Milton de Oliveira 25 August 2017 (has links)
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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.
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Precifica??o da energia e?lica offshore no BrasilMedeiros, Jo?o Paulo Costa de 21 January 2014 (has links)
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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
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Teoria de carteiras e a aloca??o de parques e?licos offshoreSilva, Lana Viviane Linhares da Costa 27 June 2014 (has links)
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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
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Energia e?lica em alto mar: distribui??o dos recursos e complementaridade h?drica / Offshore wind energy: resource distribution and complementarity to hydrological resourcesSilva, Allan Rodrigues 21 December 2015 (has links)
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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.
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