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Type: Dissertação
Title: Efeito do Distanciamento de Aerogeradores sobre a Geração Elétrica dos Parques Eólicos do Ceará.
Authors: Uchôa, Kênio Monteles
Advisor: Carvalho, Paulo Cesar Marques de
Keywords: Geração distribuída de energia elétrica;Energia elétrica - Produção;Energia eólica - Produção;Geradores elétricos
Issue Date: 20-Jun-2022
Citation: UCHÔA, K, M. Efeito do Distanciamento de Aerogeradores sobre a Geração Elétrica dos Parques Eólicos do Ceará. 2022. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.)
Abstract in Brazilian Portuguese: O objetivo da presente dissertação é analisar o efeito do distanciamento de aerogeradores sobre as perdas por efeito esteira e a geração de energia elétrica, através de simulações no software Wasp. A dissertação reuniu inicialmente dados de 11 parques eólicos em operação em Trairi-CE e 1 em Amontada-CE: coordenadas geográficas, capacidade instalada, área ocupada, modelo do aerogerador e diâmetro do rotor. Identificado o parque eólico, foi medido o distanciamento entre os aerogeradores e calculada a relação da média desses distanciamentos com o respectivo diâmetro do rotor, relação que evidencia a proximidade dos aerogeradores. Após esta etapa, foi calculada a relação entre a área ocupada e capacidade instalada (em km²/MW) e densidade de capacidade (em MW/km²), a fim de avaliar o uso da área ocupada e a concentração de capacidade instalada. Em seguida, foi calculada a área imobilizada (em m²ano/MWh), relação entre a área ocupada ao longo da vida útil da planta e a geração de energia elétrica. A fim de verificar a influência do distanciamento de aerogeradores sobre a geração de energia elétrica, foi escolhido um parque em operação em Amontada-CE (Icaraí) e realizada sua transposição para Parnaíba (PI), onde foi simulado um parque fictício em três cenários: cenário 1 (sem reposicionamento de aerogeradores), cenário 2 (reposicionamento individual de aerogeradores) e cenário 3 (reposicionamento coletivo de aerogeradores) no Wasp. Ao analisar a relação da média dos distanciamentos com o diâmetro do rotor, os parques de Trairi-CE, Icaraí e Parnaíba mostram um distanciamento superior ao distanciamento inferior orientado pela norma IEC 61400-12; porém não estão em conformidade parcialmente com a literatura e parques eólicos internacionais. Quando comparado com as faixas do relatório do National Renewable Energy Laboratory (NREL), ao analisar a relação entre área ocupada e capacidade instalada, verificou-se que 5 dos 11 parques estão com valores superiores à faixa inferior; somente 1 apresenta densidade de capacidade com valor abaixo da faixa superior, indicando para os demais parques eólicos, baixa quantidade de área ocupada e concentração de capacidade instalada. Quanto às áreas imobilizadas, a média dos resultados calculados (712,24 m²ano/MWh) indica que as áreas imobilizadas analisadas estão abaixo da média global (1.129 m²ano/MWh). As simulações do parque fictício no Wasp apresentaram os seguintes resultados de perdas por efeito esteira (%): 3,80% (cenário 1), 3,71% (no melhor reposicionamento individual do cenário 2) e 3,45% (cenário 3), e eletricidade anual gerada líquida (GWh): 33,596 GWh (cenário 1), 33,629 GWh (no melhor reposicionamento individual do cenário 2) e 33,721 GWh (cenário 3).
Abstract: The objective of this dissertation is to analyze the effect of the distance between wind turbines on the wake effect losses and electricity generation, through simulations in Wasp software. The dissertation initially gathered data from 11 wind farms in operation in Trairi-CE and 1 in Amontada-CE: geographic coordinates, installed capacity, occupied area, wind turbine model and rotor diameter. Once the wind farm was identified, the distance between the wind turbines was measured and the ratio of the average of these distances with the respective rotor diameter was calculated. After this step, the relationship between the occupied area and installed capacity (in km²/MW) and capacity density (in MW/km²) was calculated, in order to evaluate the use of the occupied area and the concentration of the installed capacity. Then, the immobilized area (in m²year/MWh), the ratio between the occupied area over the plant's lifetime and the generation of electric energy were calculated. In order to verify the influence of the distance of wind turbines on electricity generation, a farm in operation in Amontada-CE (Icaraí) was chosen and transposed to Parnaíba (PI), where a fictitious farm was simulated in three scenarios: scenario 1 (no repositioning of wind turbines), scenario 2 (individual repositioning of wind turbines) and scenario 3 (collective repositioning of wind turbines) in Wasp. When analyzing the relationship of the average distance with the rotor diameter, TrairiCE, Icaraí and Parnaíba farms show a higher distance than the lower distance guided by the IEC 61400-12 standard; however, they are partially not in accordance with the literature and international wind farms. When compared with the ranges of the National Renewable Energy Laboratory (NREL) report, considering the relationship between occupied area and installed capacity, it was found that 5 of the 11 farms are with values above the lower range; only 1 presents capacity density with a value below the upper range, indicating for the other wind farms, low amount of occupied area and concentration of the installed capacity. As for the immobilized areas, the average of the calculated results (712.24 m²year/MWh) indicates that the analyzed immobilized areas are below the global average (1,129 m²year/MWh). The simulations of the fictitious park in Wasp presented the following results of losses by wake effect (%): 3.80% (scenario 1), 3.71% (in the best individual repositioning of scenario 2) and 3.45% (scenario 3), and net annual generated electricity (GWh): 33.596 GWh (scenario 1), 33.629 GWh (in the best individual repositioning of scenario 2) and 33.721 GWh (scenario 3)
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/67472
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