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Title in Portuguese: Caracterização de potencial eólico para fins de geração eolioelétrica: estudo de caso para Maracanaú (CE), Parnaíba (PI) e Petrolina (PE)
Title: Characterization of potential wind generation eolioelétrica for purposes: a case study for Maracanaú (CE), Parnaíba (PI) and Petrolina (PE)
Author: Carneiro, Tatiane Carolyne
Advisor(s): Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Keywords: Engenharia elétrica
Velocidade do vento
Análise de séries temporais
Issue Date: 28-Jul-2014
Citation: CARNEIRO, T. C. Caracterização de potencial eólico para fins de geração eolioelétrica: estudo de caso para Maracanaú (CE), Parnaíba (PI) e Petrolina (PE). 2014. 207 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Abstract in Portuguese: Nos últimos anos a energia eólica tem se tornando cada vez mais competitiva no cenário mundial, fazendo com que sua participação na matriz elétrica apresente uma forte expectativa de crescimento. A presente dissertação apresenta inicialmente uma análise do comportamento do vento em três localidades no Nordeste do Brasil (Maracanaú (CE), Petrolina (PE) e Parnaíba (PI)); numa segunda etapa, são pesquisadas análises estatísticas mais adequadas aos padrões de comportamento do recurso eólico observado nas três localidades e, concluindo, é identificado o impacto das análises estatísticas utilizadas na produção de eletricidade de aerogeradores. Neste estudo são utilizados dados históricos de velocidade e direção do vento coletados durante os períodos de: fevereiro de 2012 - janeiro de 2013 para Maracanaú, Agosto de 2012 - Julho de 2013 para Parnaíba, maio de 2012 - março 2013 para Petrolina. A distribuição de frequência de Weibull é aplicada para aproximar os histogramas de velocidade do vento, utilizando diferentes horizontes de aplicações (anual, semestral) e quatro diferentes métodos numéricos (Empírico, Momento, Fator Padrão de Energia e Energia Equivalente) para a estimação dos parâmetros de forma e escala. Além de avaliar a aplicação de Weibull, são analisadas outras distribuições de frequência (Normal, Gama e Log-Normal) objetivando obter o melhor ajuste possível. Numa última etapa, com o auxílio do programa RETScreen,é calculada a produção de eletricidade anual entregue à rede a partir de aerogeradores. Os melhores valores de velocidade do vento ocorreram em Parnaíba (10 e 11 m/s), seguido de Petrolina (8 e 9 m/s). Dos diferentes métodos numéricos avaliados, o método de energia equivalente apresentou o melhor desempenho e o método fator de padrão de energia foi o método com o pior desempenho. A distribuição de Weibull demonstrou bom potencial para o ajuste de dados de vento em Maracanaú e Parnaíba, ambas localizadas ao longo do litoral. No entanto, em Petrolina, que está situada mais para o interior, foi verificado um desempenho limitado a partir dos dados de vento registrados. Das diferentes distribuições de frequências testadas, apenas a distribuição normal apresenta um ajuste aproximado ao que Weibull permite desenvolver. Com base nas estimações da produção de eletricidade anual, Parnaíba é a cidade que apresenta o melhor potencial para o aproveitamento eolioelétrico.
Abstract: In recent years wind energy is becoming increasingly competitive on the world stage, making their participation in the electricity generation matrix presents a strong growth expectation. This dissertation initially presents an analysis of the behavior of wind at three locations in Northeast Brazil (Maracanau-CE, Petrolina-PE e Parnaiba-PI). In a second step, statistical analyzes are researched to the most appropriate behavior patterns of the observed wind resource in the three localities. In conclusion, the impact of the statistical analyzes used in the production of electricity from wind turbines is identified. In this study,historicaldata of speed and direction of wind collectedare used, during periods of: February 2012 to January 2013, to Maracanau; August 2012 to July 2013, for Parnaiba; and May 2012 to March 2013, for Petrolina. The Weibull distribution is applied to approximate the histograms of wind speed using different horizons of applications (annual, semiannual) and four different numerical methods (Empirical, Momentum, Energy Pattern Factor and Equivalent Energy) for estimation of the form and scale parameters. In addition to evaluating the application of Weibull, other frequency distributions (Normal, Gamma and Log-Normal)are analyzed, in order to obtain the best possible fit. In a last step, with the aid of RETScreen program,annual production of electricity, delivered to the grid from wind turbines,is calculated. The optimum wind speed occurred in Parnaiba (10 and 11 m / s), followed by Petrolina (8 and 9 m / s). Among all different numerical methods that was evaluated, the Equivalent Energy method presented the best performance, unlike the Energy Pattern Factor method, that presented the worst. The Weibull distribution showed good potential for setting wind data in Maracanau and Parnaiba, both located along the coastline. However, based on the wind data recorded, in Petrolina, which is located further inland, the performance was inferior. Among all the different frequency distributions that were verified, only normal distribution had an fit as good as Weibull distribution. Based on the annual electricity production estimation, Parnaiba is the city that has the best potential for energy production.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/10666
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