[pt] A constante busca pelo desenvolvimento sustentável, com o uso de fontes de energia limpa e renováveis, tem fomentado o crescimento da energia eólica no cenário mundial. Como resultado, a produção de energia elétrica por meio de aerogeradores atingiu um estágio de maturidade que a coloca como participante da matriz energética em vários países onde esse recurso natural é disponível, com projeção para vir a ter participação expressiva na matriz energética mundial nas próximas décadas. A integração de grandes usinas/parques de energia eólica ao sistema elétrico tem despertado preocupações em relação a seus impactos sobre questões de controle/estabilidade de frequência, visto que os parques eólicos com gerador de indução com dupla alimentação (DFIG) e turbinas com conversor de potência não contribuem para a inércia do sistema. Como resultado disso, a substituição de unidades geradoras convencionais por fazendas eólicas resulta na redução do momento total de inércia, acarretando uma deterioração da qualidade da frequência frente a grandes distúrbios no SIN. A indústria de energia eólica desenvolveu um controlador para permitir a resposta inercial em geradores de turbinas eólicas, chamada de Inércia Sintética. Logo, o objetivo principal deste trabalho é descobrir o impacto da integração da energia eólica na estabilidade/manutenção da frequência do sistema e avaliar os efeitos da emulação de inércia em turbinas eólicas com base em conversores de potência e seu impacto no momento de inércia total do sistema após a ocorrência de distúrbios de frequência. / [en] The constant pursuit of sustainable development through the use of clean and renewable energy sources has fostered the growth of wind energy on the world stage. As a result, the production of electric energy through wind turbines reached a maturity stage that places it as a participant in the energy matrix in several countries where this natural resource is available, with a projection to have a significant participation in the world energy matrix in the coming decades. The integration of large wind power plants and wind farms into the electricity system has raised concerns about their impacts on frequency control and stability issues, as wind farms with doubly-fed induction generator (DFIG) engines and turbines with power converters do not contribute to system Inertia. As a result, the replacement of conventional generating units by wind farms results in the reduction of the total moment of inertia, causing a deterioration of the quality of the frequency in front of major disturbances in the SIN. The wind power industry has developed a controller to allow inertial response in wind turbine generators, called Synthetic Inertia. Therefore, the main objective of this work is to discover the impact of integrating wind energy into the stability / maintenance of the frequency of the system and to evaluate the effects of the inertia emulation in wind turbines based on power converters and their impact at the moment of total inertia of the System after the occurrence of frequency disturbances.

[pt] A preocupação com o aquecimento global e a poluição tem aumentado significativamente o interesse no desenvolvimento de fontes renováveis de energia. Este estudo tem como eixo principal a energia eólica, o uso dessa energia elimina resíduos indesejados e prejudiciais à saúde e ao meio ambiente causados por outras fontes de energia, como carvão e usinas nucleares. Este trabalho objetiva analisar a relação de dependência entre a velocidade do vento e a geração de energia eólica, esta é uma relação bastante complexa, por isso busca-se entender a natureza estocástica de ambas as variáveis. Como ferramenta metodológica foi utilizada a teoria da cópula. O estudo baseia-se na análise e modelagem da dependência entre dados de velocidade do vento e geração de energia eólica, para um banco de dados horário de um parque eólico do estado da Bahia, no período de janeiro a dezembro de 2017, após encontrar a cópula correspondente a estrutura de dependência para o ano completo e para cada mês individualmente, foram geradas simulações e apresentadas as probabilidades de ocorrência dos cenários em intervalos pré-definidos, os resultados obtidos foram significativos, testes estatísticos adequados foram realizados, evidenciando a qualidade do ajuste. / [en] Concern about global warming and pollution has significantly increased interest in developing renewable energy sources. This study has wind energy as its main axis, the use of this energy eliminates unwanted and harmful waste to health and the environment caused by other energy sources, such as coal and nuclear power plants. This work aims to analyze the dependence relationship between wind speed and wind energy generation, this is a very complex relationship, so we seek to understand the stochastic nature of both variables. As a methodological tool, the copula theory was used. The study is based on the analysis and modeling of the dependence between wind speed data and wind energy generation, for an hourly database of a wind farm in the state of Bahia, from January to December 2017, after finding the copula corresponding to the dependency structure for the entire year and for each month individually, simulations were generated and the probabilities of occurrence of the scenarios were presented at pre-defined intervals, the results obtained were significant, adequate statistical tests were performed, evidencing the quality of the fit .

[pt] Após o choque de racionamento de energia elétrica, decorrente do desequilíbrio entre oferta e demanda, os vários setores da sociedade brasileira constataram a real e iminente necessidade de diversificação das fontes de geração de energia elétrica e de seu uso racional. Busca-se hoje novas fontes, entre as quais a energia eólica, uma alternativa nova e promissora. A energia eólica está aumentando no mundo todo e o Brasil tem um enorme potencial devido a sua localização geográfica e o governo tem investido neste tipo de energia. O principal objetivo desta dissertação é estudar e desenvolver modelos de previsão de velocidade de vento, de curto prazo da velocidade do vento. Os métodos de amortecimento exponencial, em particular o método de Holt-Winters e suas variações, são apropriados para este contexto devido à sua alta adaptabilidade e robustez. Para aplicação da metodologia considerou-se o município de São João do Cariri (Estado de Paraíba), onde está localizada uma das estações de referência do projeto SONDA (Sistema Nacional de Dados Ambientais para o setor de energia). Será utilizado o método de Holt-Winters, que será comparado com os modelos: de persistência, neuro-fuzzy (ANFIS) e estatísticos. / [en] After the shock of electricity rationing, due to the imbalance between supply and demand, the various sectors of the Brazilian society found a real and imminent need to diversify sources of electricity generation and its rational use. New sources are searched today, including wind power, a promising new alternative. Wind energy has been increasing worldwide and Brazil has huge potential due to its geographical location and the government has invested in this type of energy. The main objective of this thesis is to study and develop forecasting models, of short-term wind speed. The methods of exponential smoothing, in particular the method Holt-Winters and its variations, are suitable in this context because of its high adaptability and robustness. The city of São João do Cariri (State of Paraíba), where it is located one of the reference stations of project SONDA (National Environmental Data for the energy sector) was chosen in order to apply the methodology. The method that will be used is Holt-Winters, who will be compared with the models: persistence, neuro-fuzzy (ANFIS) and statistics.

[pt] A energia eólica é hoje uma das mais promissoras fontes de energia do mundo por ser limpa e abundante. O estudo de fenômenos que estão relacionados com alterações na circulação atmosférica, como o El Niño, são de extrema importância pela possibilidade de afetarem a geração eólica. A fim de explorar o possível efeito de tais fenômenos nos ventos da região Nordeste do Brasil, a qual possui a maior capacidade eólica instalada, é realizada uma análise estatística para a quantificação desse efeito através dos modelos Generalized Autoregressive Score (GAS). Estes permitem a modelagem de séries temporais para diferentes distribuições de probabilidade. Nesse estudo, o GAS é aplicado às séries de velocidade do vento a partir das distribuições Weibull, Gama e Beta. Os resultados mostram que a distribuição Beta produz o melhor ajuste quando se considera o efeito do El Niño através da Temperatura da Superfície do Mar (TSM), na velocidade do vento de uma usina eólica no Nordeste do Brasil. Em particular estes mostram que, o maior impacto do El Niño ocorre nos meses de abril e maio, onde para um aumento de 1 grau Celcius da TSM é observada uma variação de aproximadamente 1.3 por cento na velocidade do vento. / [en] Wind energy is now one of the most promising energy sources of the world being both clean and abundant. The study of phenomena that are related to changes in atmospheric circulation, such as El NiÑo, are extremely important for its ability to affect wind generation. In order to explore the possible effect of such phenomena in the winds of the Northeast region of Brazil which has the largest installed wind capacity, a statistical analysis is performed to quantify this effect through the Generalized Autoregressive Score (GAS) models. These allows the modeling of time series for different probability distributions. In this study, GAS models are applied to the wind speed series using Weibull, Gamma and Beta distributions. The results shows that the Beta distribution produces the best fit when considering the effect of El Niño through Sea Surface Temperature (SST) in the wind speed of an wind farm in the Northeast of Brazil. In particular these show that the greatest impact of the El Niño occurs in the months of April and May, where for an increase of 1 degrees Celcius of SST is observed a variation of approximately 1.3 per cent in wind speed.

[pt] Com o objetivo de reduzir o efeito estufa e atender a alta demanda de energia elétrica, muitos países desenvolvidos e emergentes têm optado pelo uso de energias essencialmente de origem renovável, incluindo energia eólica, biomassa e solar fotovoltaica. Para determinar a viabilidade econômica dos projetos de energias renováveis é necessário capturar as variáveis de maior interesse. As opções reais ao considerar a dinâmica e incertezas, típicas dos mercados de eletricidade, surgem como uma alternativa para a tomada de decisões neste tipo de projetos. Este trabalho aplica a técnica tradicional de avaliação de projetos através do fluxo de caixa descontado (FCD) e a teoria de opções reais (TOR) para avaliação de um parque eólico. A flexibilidade foi incluída ao considerar a opção de fazer um investimento em retrofit para atualizar a tecnologia das turbinas eólicas e estender o contrato de operação. A opção real analisada é análoga a uma opção de compra europeia, seu valor é calculado através de uma árvore binomial recombinante com barreira no preço da energia eólica, principal fonte de incerteza do modelo. Realizaram-se análises de sensibilidade para avaliar o comportamento do preço da opção frente às mudanças em alguns parâmetros do modelo. Conclui-se a viabilidade econômica de estender a operação do parque eólico através de um investimento em retrofit, utilizando a TOR, uma vez que o seu valor é muito superior frente ao calculado pelo FCD, apesar do valor da opção ter uma forte correlação com o limite da barreira e a volatilidade do preço. / [en] In order to reduce the greenhouse effect and meet the high demand of electricity, many developed and emerging countries have opted for the use of renewable energies, for example, wind energy, biomass and solar photovoltaic. To determine the economic viability of renewable energy projects it is necessary to capture the most relevant variables that suggest greater interest. Real options allows to consider the dynamic and uncertainties present in the power markets, therefore it is an attractive tool for decision-making in this kind of markets. In this work we apply the traditional technique of project evaluation, the discounted cash flow (DCF), as well as the real real options theory (ROT) for the financial evaluation of a wind farm. The flexibility is the option of making a retrofit investment that allows upgrading the wind turbines technology in order to extend the operating contract. The real option analyzed is analogous to a european call option and its value was calculated through a recombinant binomial tree with barrier in the wind energy price, considered the main source of uncertainty in the model. Sensitivity analyzes were performed to assess the option price behavior when some parameters of the model change. We finally conclude for the economic viability of extending the operation of the wind farm through an investment in retrofit, using the ROT, since its value is much higher than the calculated by the DCF, even though the option value is strongly dependent on the barrier and the volatility of electricity prices.

[pt] O principal objetivo desta dissertação é estudar modelos de previsão da geração eólica utilizando os dados de cinco parques eólicos, mais precisamente comparar o desempenho dos modelos lineares e não lineares. Utilizando a metodologia do modelo não-linear STAR-TREE (Smooth Transition AutoRegression Tree) e comparando com o modelo linear Box e Jenkins através de medidas estatísticas. Basicamente, o modelo STAR-TREE é uma combinação dos modelos STAR (Smooth Transition AutoRegression) e CART (Classification and Regression Tree), realizando assim uma modelagem em árvore onde a transição entre os regimes é feita de forma suave através da função logística e nos nós terminais são ajustados modelos preditivos. Neste estudo será ajustado nos nós terminais um modelo simples constante e também modelos autorregressivos. / [en] The main objective of this dissertation is to study wind generation forecasting models using data from five wind farms, more accurately compare the performance of linear and nonlinear models. Using the methodology of the nonlinear model STAR-TREE (Smooth Transition Autoregression Tree) and compare with the linear model BoxandJenkins through statistical measures. Basically the model STAR-TREE is a combination of models STAR (Smooth Transition Autoregression) and CART (Classification and Regression Tree), thus creating a modeling tree where the transition between regimes is done smoothly through the logistics function and in the terminal nodes are adjusted predictive models. In this study will fit in the terminal nodes, a simple model of constant and a autoregressive models.

[pt] Neste trabalho usamos o arcabouço dos modelos GAS para gerar previsões conjuntas de fator de capacidade eólico, pertencentes a diferentes usinas localizadas em áreas geográficas distintas. Esses cenários são insumos para gerar uma distribuição de fluxo de caixa associada a um portfólio de contratos atrelados aos parques eólicos em questão. Inicialmente modelamos as densidades marginais via um modelo GAS, supondo densidade Beta. De maneira a capturar a estrutura de dependência entre esses fatores de capacidade, usamos uma cópula t-Student com a matriz de correlação também sendo atualizada via mecanismo GAS. Uma das contribuições importantes desse trabalho para o setor elétrico está na geração de cenários conjuntos apenas em um passo, evitando a necessidade de modelar variáveis transformadas e posteriormente transforma-las para retornar às suas respectivas escalas originais. Assim como é feito no caso supondo normalidade para as marginais. Como é sabido, exponenciar valores simulados a partir de uma densidade normal pode gerar resultados equivocados para fatores de capacidade eólico, e por propagação, isso pode afetar severamente as medidas de risco que são obtidas a partir da distribuição simulada de fluxo de caixa associada com o portfolio das usinas eólicas. Nossos resultados mostram que quando a dependência é levada em consideração, os fluxos de caixa tendem a ser maiores do que quando ignora-se a dependência. / [en] In this work we use the framework of GAS models to generate joint forecasts for capacity factors of several wind plants belonging to different geographical areas. Such scenarios are then used as input to raise the distribution of cash flows associated with a portfolio of contracts attached to these wind plants. We first model the marginal density of each capacity factor using a GAS model with Beta density. In order to capture the observed dependence among these capacity factors, we use a copula t- Student with correlation matrix evolving through a GAS mechanism. One of the important contributions of our framework is that generation of scenarios is accomplished in just one step, avoiding the need of transforming back variables to its original scale, as it is the case under a Gaussian assumption for the marginals. As it is known, exponentiation of simulated Gaussian values can result in unrealistic sampling paths for the wind capacity factor, and by propagation, this can badly a ect the risk measures obtained from the simulated distribution of the cash flows associated with a particular portfolio of wind plants. Our results shows that when taking into account dependence the cash flows are higher than when ignoring dependence.

[pt] Nos últimos anos tem-se observado o crescente fomento de pesquisas globais por sistemas de energias renováveis que proporcionem menor impacto ambiental, garantindo às necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras. Tal propósito tem impulsionado o avanço da pesquisa em diferentes áreas do campo da energia eólica global, objetivando-se entender o comportamento estrutural e mecânico de cada componente, a fim de garantir uma engenharia de maior segurança e qualidade, bem como reduzir o tempo de indisponibilidade dos aerogeradores. O presente estudo tem como objetivo avaliar o comportamento estrutural de um aerogerador onshore de eixo horizontal, com rotor de três pás, submetido a campos normais e extremos de velocidade do vento definidos de acordo com a IEC 61400- 1 - Wind Turbines Design Requirements. Devido ao acesso limitado às informações técnicas dos aerogeradores comercializados pelos fabricantes, será realizada a análise para o aerogerador de referência de 5 MW desenvolvido pelo Laboratório Nacional de Energias Renováveis (NREL) dos Estados Unidos, o qual disponibilizou as especificações técnicas do aerogerador para acesso público. O comportamento da estrutura será avaliado através da simulação do sistema acoplado rotor-torre-fundação no código FAST, que é um simulador aero-hidro-servo-elástico desenvolvido pelo NREL, o qual está abertamente disponível e bem documentado no meio científico. Os casos de vento normal e extremo, estabelecidos pela IEC 61400-1 e utilizados no FAST, são processados pelo programa TurbSim, também disponibilizado pelo NREL. A análise modal do aerogerador é realizada pelo software SAP2000 para obtenção das frequências naturais e avaliação da característica dos modos de vibração da estrutura. O modelo de elementos finitos considera a torre e as pás discretizadas em elementos de viga. / [en] In recent years there has been a global research for forms of renewable energy which could provide less environmental impact as well as guarantee energy for future generations. This scenario leads to the rise of studies in wind power field which scrutinizes the wind turbine aiming to understand the structural and mechanical behaviour of each component in order to assure safer and quality engineering as well as reducing the wind turbines downtime. The present study aims to understand the structural behavior of an onshore three-bladed horizontal-axis wind turbine subjected to the normal and extreme wind speed fields defined in accordance with IEC 61400- 1 - Wind Turbines Design Requirements. Due to limited access to technical information on wind turbines marketed by manufacturers, the analysis will be performed for the 5 MW Reference Wind Turbine developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL) of the United States, which made the technical specifications of the turbine available for public access. The behavior of the structure will be evaluated through the simulation of the rotor-tower-foundation coupled system in the FAST code, which is an aero-hydro-servo-elastic simulator developed by NREL, which is openly available and well documented in the scientific community. The cases of normal and extreme wind, established by IEC 61400-1, used in FAST, are processed by the TurbSim program also provided by NREL. The modal analysis of the wind turbine is performed using the software SAP2000 in order to obtain the natural frequencies and evaluate the characteristic of the structure s vibration modes. The finite element model considers the tower and the blades discretized into beam elements.

[pt] O setor elétrico é estratégico para o país, estando presente no dia-a-dia da população, além de ser fundamental para todos os setores. A participação do setor também é muito importante na redução das emissões de gases poluentes. Com o aumento da demanda por energia, o forte potencial das fontes eólica e solar no Brasil favorece as empresas geradoras de energia por fontes renováveis e, consequentemente, aumenta a competição no setor. Com esse aumento e a busca por recursos complementares, principalmente por meio de inovação, as alianças estratégicas contribuem para um melhor desempenho das empresas. Neste contexto, existe uma necessidade de tecnologias cada vez mais sustentáveis para atender aos interesses ambientais e sociais. Portanto, as inovações orientadas à sustentabilidade são imprescindíveis para se alcançar vantagem competitiva no setor. O estudo de caso realizado em uma empresa de energia elétrica permitiu avaliar as implicações estratégicas para inovação orientada à sustentabilidade por meio das redes/alianças no setor elétrico, especialmente pelas fontes eólica e solar, com a utilização do ferramental de análise estratégica SNA-SOI (Macedo-Soares, 2018). A pesquisa demonstrou a adequação estratégica da empresa focal, constatando que a ótica relacional adiciona valor à análise tradicional ao proporcionar importantes lições para a tomada de decisão dos administradores, notadamente, uma visão mais ampla das oportunidades e ameaças externas, uma melhor análise das forças e fraquezas dos parceiros e dos seus relacionamentos, além de um maior conhecimento sobre o posicionamento e a influência dos atores estratégicos do setor, considerando as características da rede que os integra. / [en] The electric sector is strategic for the country, being present in the day to day of the population, besides being fundamental for all industries. The participation of the electric sector is also crucial in the efforts to reduce greenhouse gas emissions. With the increasing demand for energy, the strong potential of wind and solar sources in Brazil favors companies that generate energy from renewable sources and, consequently, increases competition in the sector. With this increased competition and the search for complementary resources, mainly through innovation, strategic alliances contribute to a better performance of companies. In this context, there is a need for increasingly sustainable technologies to meet environmental and social interests. Therefore, sustainability-oriented innovations are essential to gain competitive advantage in the industry. The case study carried out at a major power company allowed us to evaluate the strategic implications for innovation oriented towards sustainability through networks/alliances in the electric sector, especially wind and solar sources, using the SNA-SOI strategic analysis tool (Macedo -Soares, 2018). The research demonstrated the adequateness of the focal company s strategy, noting that the relational perspective adds value to traditional strategic analysis by providing important lessons for managers decision making, notably, a broader view of external opportunities and threats, a better analysis of the strengths and weaknesses of partners and their relationships, as well as greater knowledge about the positioning and influence of the sector s strategic actors, considering the characteristics of the network that integrates them.

[pt] Atualmente as fontes de energia de origem fóssil como petróleo, carvão e gás natural, predominam na matriz energética global. No Brasil a situação é diferente da mundial, pois possui uma das matrizes energéticas mais limpas do planeta. Considerando a importância do desenvolvimento das energias renováveis, em especial a energia eólica, para descarbonização do setor de energia e com o intuito de implementar ferramentas para suportar o processo contínuo de planejamento-gestão ambiental, esse trabalho se propõe a desenvolver dois procedimentos: (1) verificação de aplicabilidade e conformidade de empreendimentos quanto aos Padrões de Desempenho da IFC (Análise de Lacunas); (2) elaboração, implementação e monitoramento de Planos de Ação de Biodiversidade (PABs). Além disso, o segundo procedimento proposto será utilizado para revisar o PAB já existente para a área de estudo (Complexo Eólico Serra da Babilônia, Morro do Chapéu, Bahia), que é operacionalizado pela Rio Energy. O intuito é identificar se o mesmo atende às diretrizes do procedimento proposto e indicar possíveis melhorias, se aplicável. A elaboração dos procedimentos foi realizada utilizando a ferramenta de mapeamento de processos. Após aprovação interna na empresa, foram incorporados ao Sistema de Gestão Integrado (SGI) da Rio Energy. A expectativa é que a utilização dos procedimentos elaborados elevará a qualidade do produto entregue e trará um melhor direcionamento para a implementação das ações necessárias, facilitando o monitoramento e acompanhamento pelos investidores. Com esse instrumento, a Rio Energy tem a contribuir para agregar conhecimento ao setor de energia, área com escassez deste tipo de estudo. / [en] Currently, fossil energy sources such as oil, coal and natural gas predominate in the global energy matrix. In Brazil, the situation is different from the world, as it has one of the cleanest energy matrices on the planet. Considering the importance of the development of renewable energies, especially wind energy, for the decarbonization of the energy sector and with the aim of implementing tools to support the continuous process of environmental planning-management, this work proposes to develop two procedures: (1) verification of applicability and compliance of projects with the IFC Performance Standards (Gap Analysis); (2) elaboration, implementation and monitoring of Biodiversity Action Plans (PABs). In addition, the second proposed procedure will be used to review the existing PAB for the study area (Serra da Babilônia Wind Power Complex, Morro do Chapéu, Bahia), which is operated by Rio Energy. The aim is to identify whether it meets the guidelines of the proposed procedure and indicate possible improvements, if applicable. The elaboration of the procedures was carried out using the process mapping tool. After internal approval at the company, they were incorporated into Rio Energy s Integrated Management System (SGI). The expectation is that the use of the elaborated procedures will raise the quality of the delivered product and bring a better direction for the implementation of the necessary actions, facilitating the monitoring and follow-up by investors. With this instrument, Rio Energy can contribute to adding knowledge to the energy sector, an area where this type of study is scarce.