POTÊNCIA EXTRAÍDA DE TURBINAS EÓLICAS BASEADA NA
COMPARAÇÃO DE DIFERENTES TIPOS DE VELOCIDADE DOS VENTOS
Lucas Fernandes Lima1, Sebastião C. Guimarães Jr.2 (Dr.), Aídson A. de Paula2 (M.Sc.)
1
Engeprom Engenharia Ltda, Brasília – DF, [email protected]
Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Elétrica, Núcleo de Pesquisa e Extensão em Energias
Alternativas (NUPEA), Uberlândia – MG, [email protected] , [email protected]
2
Resumo - A potência gerada por uma turbina eólica
depende em grande parte da velocidade a que ela está
submetida (variação cúbica com a velocidade). Neste
trabalho a potência máxima extraída de uma turbina
eólica será calculada para diferentes tipos de velocidade
(modal, média e raiz média cúbica). Para tanto serão
utilizadas velocidades obtidas pela estação de medição
localizada em Uberlândia para um período de um ano.
Posteriormente é feita uma comparação com a velocidade
obtida do mapa eólico brasileiro. Demonstra-se que o uso
da velocidade raiz média cúbica é a mais adequada.
Palavras-Chave – Distribuição Estatística, Energia Eólica,
Fontes Alternativas de Energia, Potência de Turbina
eólica, Velocidade dos Ventos.
WIND TURBINE POWER EXTRACTION
BASED ON COMPARISON OF DIFFERENT
TYPES OF WIND SPEEDS
Abstract - The power generated by a wind turbine
depends largely on the speed at which it is submitted
(cubic variation with velocity). In this work the maximum
power extracted from a wind turbine will be calculated
for different types of speed (modal, mean and root mean
cubic). For the comparison will be used velocities
obtained by the measuring station in the city of
Uberlandia for a period of one year. Subsequently a
comparison will be made with the velocity obtained from
the Brazilian wind map. It is shown that the use of cubic
root mean speed is more appropriate.
1
Keywords – Alternative Energy Sources, Statistical
Distribution, Wind Energy, Wind Speed, Wind Turbine
Power.
I. INTRODUÇÃO
A energia elétrica gerada em nosso país vem,
principalmente, da energia hidrelétrica. No Brasil vimos que
a água é um insumo finito, isso foi percebido pela primeira
vez na crise energética nos anos de 2001 e 2002, onde houve
um grande problema devido à seca dos rios e o racionamento
de energia devido a problemas climáticos ocorridos neste
período. Após esse acontecimento a sociedade brasileira
constatou a necessidade de se diversificar as fontes de
geração de energia. Atualmente vários estudos estão sendo
feitos e várias oportunidades se abrem para geração de
energia de fontes elétricas renováveis, como a energia eólica
que vem indicando resultados significativos de crescimento.
A energia eólica está crescendo devido a vários aspectos,
dentre eles se destacam [1], [3], [5]: tempo de implantação
menor do que para usinas térmicas, usinas nucleares e
hidráulicas; é uma fonte de energia renovável e segura;
custos de implantação e operação reduzidos; baixo impacto
ambiental; reduzida manutenção dos sistemas; utilização do
solo para outros tipos de atividades, como pecuária,
agricultura, etc.
Aspectos de ordem econômica também tiveram influência
no crescimento de outras fontes energéticas. Um exemplo
prático disso é o aumento de preços sofrido pelo petróleo,
principal combustível fóssil, a partir da década de 1970, que
certamente motivou governos, instituições de pesquisa e
setores produtivos a investirem em novas fontes energéticas.
Resultado de tudo isso é que as fontes alternativas ou
renováveis de energia são hoje uma realidade que,
gradativamente, estão sendo incorporadas às matrizes
energéticas de países do mundo todo [4].
Os sistemas eólicos encontram uma barreira principal e
inerente às fontes alternativas de energia que diz respeito ao
seu regime intermitente e dificuldade de acumulação, uma
vez que essa energia é baseada na conversão energética de
um fluxo da natureza. O regime aleatório leva a fatores de
capacidade anualizados (FCA) menores que os obtidos para
fontes tradicionais [3]. Baixos FCA levam a custos de
energia elevados, uma vez que os fluxos financeiros das
receitas com a venda de energia são obtidos em uma base de
energia menor em relação a um sistema tradicional para uma
dada potência instalada. O FCA para uma fonte de geração
eólica é de 33% enquanto que para usinas hidrelétricas o
FCA é de 65% [3].
Por esta razão fontes energéticas de menores FCA têm,
normalmente, condições diferenciadas de taxas e tempo de
retorno de investimento, de forma a compensar a sua
desvantagem competitiva estrutural. Resumidamente, o custo
de energia é dependente do custo de instalação (R$/kW), que
traduz o quanto o investidor gasta inicialmente para colocar
um sistema energético em operação, e do FCA, que traduz a
quantidade de energia média gerada em uma base anual que
produzirá a receita para pagamento do investimento e dos
custos variáveis ao longo do tempo de análise [3].
Uma análise financeira visando o retorno de investimento
da instalação de um aproveitamento eólico deve, portanto,
buscar sítios de elevados FCA, ou seja, com capacidade de
gerar grandes potências ao longo do ano. A potência extraída
de uma turbina eólica pode ser calculada pela Equação (3). A
potência calculada depende principalmente da área A em m2
e da velocidade V em m/s. Neste trabalho a área de varredura
das pás será considerada constante e serão analisados apenas
os diferentes tipos de velocidades.
Para o cálculo da potência de uma turbina eólica é
necessário saber o valor da velocidade para que se tenha um
retorno mais rápido do investimento feito para esse tipo de
energia. Em uma primeira análise no cálculo da potência
extraída de uma turbina poderia se utilizar o valor médio da
velocidade de vento obtido diretamente do Mapa Eólico
Brasileiro. Poderiam ainda ser utilizadas as velocidades
Modal , Média e a velocidade raiz média cúbica Vrmc. Por ser
a potência da turbina proporcional ao cubo da velocidade a
velocidade Vrmc é mais adequada para se estimar
corretamente a velocidade dos ventos, pois propiciará valores
mais realistas e condizentes com a energia dos sites
estudados do que as outras velocidades anteriormente citadas
[2]. A velocidade Vrmc é a que mais se aproxima dos valores
reais, quando do cálculo da potência de um parque eólico e
que permite uma correta análise do retorno de investimento
desta infraestrutura.
Assim, neste trabalho é proposta uma comparação do
cálculo das potências de turbinas eólicas utilizando-se as
velocidades médias (obtidas do mapa eólico brasileiro) e das
velocidades modal, média e raiz média cúbica para a cidade
de Uberlândia utilizando os valores das velocidades medidas,
ao longo de um ano, pela estação de medição de ventos da
Universidade Federal de Uberlândia [8].
Serão mostrados os equacionamentos e cálculos sobre a
potência de uma turbina eólica. Através desses cálculos e
discussões pretende-se obter um valor verdadeiro da potência
extraída de uma turbina eólica em comparação com o mapa
eólico brasileiro disponibilizado pela ANEEL, Agência
Nacional de Energia Elétrica [6] e pelo CRESESB [10].
massa de ar mais frio que se desloca das regiões polares.
Estes deslocamentos de massas de ar determinam a formação
dos ventos. Devido ao mecanismo descrito, existem lugares
na terra onde os ventos jamais cessam [7].
Um parâmetro importante a ser analisado é a direção do
vento, pois este está sujeito a mudanças freqüentes, que
indicam situações de rajadas. Além disso, a direção dos
ventos pode ser determinante na escolha da melhor
localização das turbinas em um parque eólico.
A velocidade e a direção do vento estão constantemente
variando no tempo. Para efetuar o aproveitamento energético
de um local é necessário realizar estudos durante um longo
período de tempo, para analisar o seu comportamento,
evitando assim a obtenção de resultados imprecisos.
B. Distribuição dos Ventos
Grande parte do litoral brasileiro, em particular o da
região Nordeste, apresenta velocidades de vento propícias ao
aproveitamento da energia eólica em larga escala. O litoral
do Estado do Rio Grande do Sul é também considerado
bastante favorável, assim como o litoral Norte do Estado do
Rio de Janeiro. No interior do país, em áreas montanhosas
também se encontram diversos sítios propícios. A região
Norte é a menos favorecida em relação à energia eólica. Na
Figura 1 abaixo são mostradas as velocidades dos ventos no
Brasil.
II. ENERGIA EÓLICA
A energia eólica é gerada pelos ventos, através de
aerogeradores que são colocados em locais abertos com
grandes quantidades de ventos. Através da rotação das pás do
gerador ele converte esse movimento em energia elétrica.
Para que esse tipo de energia seja viável e de boa
qualidade é necessário a identificação de locais
potencialmente aproveitáveis e definir \o melhor ponto para
construir uma turbina ou um parque eólico.
A. Como se Formam os Ventos
Ventos são deslocamentos de ar da zona de alta pressão
para a zona de baixa pressão e são muito importantes para a
vida de qualquer ser vivo, pois são eles que deslocam o ar
contaminado trazendo o ar puro (oxigênio).
A atmosfera terrestre desempenha um papel fundamental
no processo de formação dos ventos, pois é nela que ocorrem
as mudanças que influenciam o clima e os ventos, de forma
diferenciada no tempo e no espaço, causando também
aquecimentos não homogêneos da superfície terrestre.
O ar quente que se encontra nas baixas altitudes das
regiões tropicais tende a subir, sendo substituído por uma
Fig. 1. Mapa eólico Brasileiro.
C. A evolução comercial de aerogeradores de grande porte
O comércio de aerogeradores no mundo se desenvolveu
rapidamente em tecnologia e tamanhos durante os últimos 15
anos. Na Figura 2 é mostrado o desenvolvimento do tamanho
e da potência de aerogeradores desde 1985.
III. TURBINAS EÓLICAS
As turbinas eólicas podem ser de dois tipos: turbinas de
eixo vertical ou horizontal. As turbinas de eixo horizontal são
as mais conhecidas e as mais utilizadas por ter uma eficiência
maior que as de eixo vertical. O seu maior custo é
compensado pela sua eficiência fazendo destes os mais
utilizados para geração de energia em larga escala [7].
As turbinas de três pás são as mais utilizadas para geração
de energia elétrica em larga escala. Apesar das turbinas de
duas pás serem mais eficientes elas são mais instáveis e
propensas a turbulências, trazendo risco a sua estrutura, o
que não acontece nas de três pás, que são muito mais
estáveis, barateando seu custo e possibilitando a construção
de aerogeradores de mais de 100 metros de altura e com
capacidade de geração de energia que pode chegar a 5MW.
A velocidade do ar é descontínua de V para Vo no plano
das pás do rotor. A taxa de fluxo de massa de ar através das
lâminas rotativas é, portanto, resultado da multiplicação da
densidade com a velocidade média, Equação (5):
taxa fluxo de massa de ar = ρ .
V + Vo
2
(5)
Então a potência P0 extraída pelo rotor será, Equação (6):
Po =
(
1 ⎡
V + Vo ⎤ 2
.⎢ ρ .A
. V − Vo2
2 ⎣
2 ⎥⎦
)
(6)
A Equação (6) pode ser expressa algebricamente como:
2
⎛ Vo ⎞ ⎛⎜ ⎛ Vo ⎞ ⎞⎟
⎜1 + ⎟* 1 − ⎜ ⎟
V ⎠ ⎜ ⎝V ⎠ ⎟
⎝
1
⎠
⎝
Po = .ρ .A.V 3 .
2
2
(7)
Fig. 2. Evolução dos aerogeradores desde 1985 até 2005 [7]
A. Relações de Velocidade e Potência
A turbina eólica capta a energia cinética realizada através
do movimento das pás do aerogerador. Essa energia no ar
com uma massa “m” movendo-se a uma velocidade “V” é
dada pela Equação (1):
1
Energia cinética = mV 2
2
(1)
A Equação acima é escrita na forma da Equação (8)
Po =
Cp - Eficiência do rotor
O valor de Cp será dado pela Equação (9):
2
V ⎞ ⎛ ⎛V ⎞ ⎞
⎛
⎜1 + o ⎟ * ⎜1 − ⎜ o ⎟ ⎟
V ⎠ ⎜ ⎝V ⎠ ⎟
⎝
⎠
⎝
Cp =
2
Potência=1/2.(razão volumétrica da massa por segundo).V2 (2)
P=
1
1
.( ρ .A.V ).V 2 = .ρ .A.V 3
2
2
(3)
Sendo:
P - Potência [W];
ρ - Densidade do ar [kg/m3].
A - Área varrida pelas pás do rotor [m2].
V - Velocidade do vento [m/s].
B. Potência Extraída do Vento
A atual potência extraída pelas pás do rotor de uma
turbina eólica é a diferença entre as potências upstream, em
que o vento ataca as pás pelo lado da frente da torre, e a
potência downstream, em que o vento ataca as pás após a
passagem pela estrutura [1]. Então a potência de saída da
turbina Po é dada pela Equação (4):
Po=1/2.(razão volumétrica da massa por segundo).(V2-V02) (4)
(8)
Onde:
A potência movida no ar é dada pela Equação (2):
Como a razão volumétrica da massa por segundo é ρ.A.V
então a potência é dada pela Equação (3):
1
.ρ .A.V 3 .Cp
2
(9)
O Cp é a fração da energia eólica, a montante, que é
captado pelas pás do rotor. O restante da energia é
descarregado ou desperdiçado com o vento a jusante. O fator
Cp é chamado de coeficiente de potência do rotor ou de
eficiência do rotor e tem o valor máximo de 0,59, quando a
relação (Vo / V) tem o valor de1/3. Em projetos práticos, o
máximo Cp alcançável é inferior a 0,5 para altas velocidades.
A potência máxima é extraída do vento em que a
velocidade do vento a jusante é igual a um terço da
velocidade a montante. Sob esta condição tem-se a Equação
(10), que é a máxima potência extraída do rotor:
Pmax =
1
.ρ . A.V 3 .0,59
2
[W/m2]
(10)
Fazendo Cp igual ao valor de 0,5 a eficiência máxima do
rotor, a potência máxima da turbina eólica é dada pela
Equação (11):
1
Pmax = .ρ .V 3
(11)
4
C. Área de Varredura do Rotor
Como visto na Equação (3), a potência da turbina eólica
varia linearmente com a área varrida pelo rotor. Para a
turbina de eixo horizontal, a área varrida pelo rotor é dada
pela Equação (12):
π
A = .D 2
(12)
4
D. Densidade do Ar
A força do vento varia linearmente com a densidade do ar
que acionam as pás, e a densidade do ar varia com a pressão
e temperatura de acordo com a lei dos gases mostrada na
Equação (13):
p
ρ=
R ⋅T
(13)
Onde:
p - pressão do ar.
R - constante do gás.
T - Temperatura na escala absoluta.
A densidade do ar ao nível do mar, a uma pressão
atmosférica de 1 atm e a uma temperatura de 15 ° C é de
1,225 kg/m3. Utilizando-o como referência, ρ é corrigida
para o lugar específico de temperatura e pressão. A
temperatura e a pressão variam com a altitude. Seus efeitos
sobre a densidade do ar é dada pela Equação (14), que é
válida até 6.000 metros da altitude acima do nível do mar [1].
Hm é a altitude do local em relação ao nível do mar em
metros.
ρ = ρo ⋅ e
⎧ 0 , 297 ⋅ H m ⎫
−⎨
⎬
⎩ 3048 ⎭
(14)
O cálculo de ρ pode também ser feito pela Equação (15):
ρ = ρ o − 1,194 ⋅ 10 −4 ⋅ H m
(15)
A temperatura T também pode ser encontrada para uma
dada referência, pois ela varia com a altitude do local, a
Equação (16) abaixo fornece o valor da temperatura em °C
para diferentes locais:
19.83 ⋅ H m
T = 15.5 −
(16)
3048
E. Efeito da Altitude
O efeito da altitude sobre superfície do solo provoca o
aumento da velocidade do vento com a altura de acordo com
a Equação (17):
⎛h
V2 = V1 ⋅ ⎜⎜ 2
⎝ h1
⎞
⎟⎟
⎠
α
Onde:
V1 - Velocidade no vento referida a altura h1.
V2 - Velocidade no vento estimada para a altura h2.
α - coeficiente de atrito da superfície do solo.
(17)
IV. TIPOS DE VELOCIDADES DE VENTO
Na instalação de um parque eólico é necessário saber a
quantidade de energia produzida por esse tipo de fonte. Neste
trabalho o cálculo será feito para a potência extraída de uma
turbina de eixo horizontal. O cálculo da potência da turbina
eólica é para se saber qual tipo de velocidade que pode trazer
um retorno mais rápido do investimento feito para esse tipo
de energia.
Aqui serão tratados os diferentes tipos de velocidades dos
ventos e qual é o mais realista para o cálculo de uma potência
eólica de um aerogerador.
A. Velocidade do Mapa Eólico Brasileiro
O mapa eólico Brasileiro mostra, conforme ilustrado na
Figura 1, diferentes velocidades em cada região do país. Do
mapa eólico a velocidade do vento será inferior a 5 (m/s)
para a cidade de Uberlândia. Os valores obtidos serão
mostrados adiante.
B. Velocidade Modal
A velocidade modal é definida como sendo a velocidade
que mais repete para uma distribuição de velocidade do
vento. Esse tipo de velocidade é importante para sabermos se
a velocidade que mais repete pode ser escolhida para o
cálculo da potência eólica.
C. Velocidade Média
A velocidade média Vmed ao longo de um período é
calculada pela Equação (18):
Vmed =
1 n
∑ Vi
n i =1
(18)
Onde:
Vi - velocidade da primeira amostra da distribuição.
n - número de medições no período.
D. Velocidade da Raiz Média Cúbica
No cálculo da energia eólica esta é proporcional ao cubo
da velocidade e da energia coletada ao longo do ano que é a
integral de h.v3.dv [1]. Portanto, a velocidade da raiz média
cúbica e dada pela Equação (19):
Vrmc = 3
1 ∞
⋅ ∫ h ⋅ v 3 .dv
8760 0
(19)
Onde:
V rmc - velocidade da raiz média cúbica.
v - velocidade do vento medida.
h - número de horas.
Assim a velocidade da raiz média cúbica é útil na
estimativa rápida do potencial energético anual do local a ser
analisado para instalação do futuro parque eólico [2]. Usando
a velocidade da raiz média cúbica a potência média anual
será dada pela Equação (20):
Prmc =
1
3
⋅ ρ ⋅ Vrmc
[W / m 2 ]
4
(20)
Onde:
Prmc- potência máxima extraída pela turbina eólica
Vrmc- velocidade da raiz média cúbica
ρ - densidade do ar
Multiplicando o valor Prmc pelo número total de horas no
ano teremos o potencial de produção anual de energia do
local. Para uma melhor aproximação da Equação (20), a
velocidade da raiz média cúbica pode ser equivalente a:
Vrmc =
1
3
∑ ρ i ⋅ Vi
n i =1
n
(21)
Onde:
n- número de medições no período
Vi - velocidade do vento no momento das medições
ρi - densidade do ar.
Para a implementação do parque eólico é necessário que
se tenha dados confiáveis da velocidade correta do vento, que
será utilizada no cálculo da potência. Com esses dados
confiáveis poderá se ter uma posição do retorno do
investimento do parque eólico a ser implantado.
E. Velocidades Modal, Média e Raiz Média Cúbica a partir
dos dados coletados para Uberlândia
Os cálculos das velocidades, mostradas na Tabela I, foram
feitas a partir de dados disponibilizados pela estação
metereológica da UFU, Campus Santa Mônica, Uberlândia.
A velocidade do vento é medida a cada hora durante todo dia
e o período de medição foi de janeiro a dezembro de 2008.
Os valores destas velocidades estão disponíveis em [8].
TABELA I
Velocidades Modal, Média e Raiz Média Cúbica (RMC)
calculadas para o ano de 2008.
Período
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Dezembro
Velocidade
Modal (m/s)
2,2
1,7
2
1,8
1,5
2
2
2,3
2,8
1,6
1,7
2,4
Velocidade
Média (m/s)
2,040134228
1,697113997
2,175140449
1,938963211
1,675098039
1,936652237
2,223780488
2,342581602
2,410428571
2,392885906
2,196279762
2,145950413
Velocidade
RMC (m/s)
2,510765
2,22167
2,688398
2,42442
2,2058496
2,4600065
2,673454
2,802824
2,92665
2,986711
2,746161
2,5702277
Os cálculos foram realizados conforme as Equações (18) e
(19). Como era de se esperar a velocidade RMC apresentou
os maiores valores para a velocidade. Usando-se a
velocidade RMC no cálculo da potência eólica da turbina
esta também será maior e mais realista e o retorno do
investimento será mais rápido [2].
V. CÁLCULO DA POTÊNCIA DAS TURBINAS
EÓLICAS
A potência máxima de uma turbina eólica é calculada pela
Equação (11) onde este valor de potência é uma aproximação
do valor prático. Com base na Equação (11) serão feitos a
seguir os cálculos das potências extraídas de uma turbina
eólica para cada mês do ano de 2008.
A. Potência do Mapa Eólico
De acordo com [9] as coordenadas da cidade de
Uberlândia são 18,91º sul e 48,27º oeste. Usando estas
coordenadas no site [10] este fornece as velocidades dos
ventos, dadas na Tabela II, para um regime trimestral. As
respectivas potências foram calculadas usando-se a Equação
(22).
Pmapa =
1
3
.ρ .Vmapa
4
(22)
TABELA II
Velocidades dos ventos para a cidade de Uberlândia a
partir do mapa eólico e respectivas potências calculadas.
Meses
Dez-Fev
Mar-Mai
Jun-Ago
Set-Out
Velocidade (m/s)
3,25
4,05
4,81
4,17
Potência (W/m2)
9,69
18,76
31,42
20,48
B. Potência Modal
A potência modal Pmodal será calculada pela Equação (23)
para cada mês usando-se a velocidade correspondente a este
mês.
Pmod al =
1
2
3
[W/ m ]
⋅ ρ ⋅ Vmod
al
4
(23)
C. Potência Média
A potência média Pmédia é calculada com base na
velocidade da média aritmética das medições para cada mês,
Equação (24):
2
1
3
[W/ m ]
(24)
Pmédia = ⋅ ρ ⋅ Vmédia
4
D. Potência da Raiz Média Cúbica
A potência da raiz média cúbica é calculada pela Equação
(25) onde o valor da velocidade RMC é utilizado para cada
mês.
Prmc =
1
2
3
[W/ m ]
⋅ ρ ⋅ Vrmc
4
(25)
E. Densidade do ar na cidade de Uberlândia
Para o cálculo das potências eólicas citadas acima é
necessário calcular a densidade do ar em Uberlândia. Como a
cidade se localiza a 800 m acima do nível do mar pela
Equação (15) tem-se:
ρ udia = 1,225 − 1,194 ⋅ 10 −4 .800
3
ρ udia = 1,12948 [ Kg / m ]
(26)
Usando-se essa densidade do ar referida a Uberlândia, as
potências eólicas calculadas são mostradas na Tabela III.
TABELA III
Potências Modal, Média e Raiz Média Cúbica (RMC)
calculadas para o ano de 2008
Período
Potência
Potência
Potência RMC
Modal (W/m2) Média (W/m2)
(W/m2)
Janeiro
3,00667
2,39769
4,46927
Fevereiro
1,38728
1,38023
3,0964
Março
2,25896
2,90589
5,4865
Abril
1,64678
2,05837
4,02385
Maio
0,95299
1,32721
3,03072
Junho
2,25896
2,05103
4,20362
Julho
2,25896
3,10523
5,39556
Agosto
3,43559
3,62996
6,21736
Setembro
6,19858
3,95458
7,07833
Outubro
1,15658
3,86884
7,52311
Novembro
1,138728
2,991445
5,84784
Dezembro
3,90348
2,79047
4,79438
Observando a Tabela III verifica-se que a potência RMC
será sempre o maior valor, pois a velocidade RMC é maior
do que a velocidade modal e média. A distribuição de
potências por mês foi escolhida devido à variação muito
grande de potência durante os meses ao longo do ano. Pode
ser observado que o valor da potência tem um aumento
considerável nos meses de agosto a outubro, meses onde há
uma mais incidência do vento na cidade de Uberlândia.
Usando-se as velocidades obtidas do mapa eólico as
potências extraídas de uma turbina eólica entre 9,69 e 31,42
[W/m2] (Tabela II). Com esses valores pode-se afirmar que
ocorrerá um possível erro do retorno de investimento, pois a
maior potência calculada e verificada para o ano de 2008 é a
potência RMC com valor de 7,52311 [W/m2]. Além disso, as
velocidades obtidas do mapa eólico são fornecidas com
valores únicos em uma base trimestral, não retratando as
variações mensais (ou até diárias) das velocidades do vento.
VI. CONCLUSÕES
Neste trabalho foi apresentada a forma de como calcular
os diferentes tipos de velocidade (modal, média e raiz média
cúbica) e as respectivas potências das turbinas eólicas,
enfatizando suas diferenças. Os cálculos foram realizados
mês a mês, pois assim pode-se mostrar uma variação mais
realista tanto da velocidade como da potência eólica extraída
de uma turbina. Os resultados obtidos demonstram qual
deveria ser o valor correto da velocidade do vento a ser usada
para um cálculo mais realista da potência e em conseqüência
para um retorno mais rápido do investimento realizado.
Através deste trabalho foi mostrado que ao se usar a
velocidade do vento obtido pelo mapa eólico brasileiro para
se calcular a potência extraída de uma turbina pode-se
cometer um erro muito grande, pois existe uma diferença nos
valores das velocidades dos ventos medidos pela estação
metereológica de Uberlândia e a velocidade obtida no mapa.
Ao se fazer um estudo para uma possível instalação de um
parque eólico em Uberlândia existiria um erro no cálculo do
valor do retorno do investimento, pois a velocidade de vento
do mapa eólico resulta numa potência para a turbina com
valores maiores e incompatíveis com os verdadeiros valores
da potência calculados a partir das velocidades medidas na
cidade.
Para estudos de retorno de investimento, a potência
extraída de uma turbina eólica deve ser calculada usando-se a
velocidade raiz média cúbica. Para uma análise de
investimento de um determinado site eólico as velocidades
deveriam ser medidas no próprio local para se ter uma maior
precisão dos resultados obtidos. A velocidade do mapa eólico
brasileiro deve ser usada apenas como uma primeira
avaliação, mas esta é inadequada para uma análise mais
criteriosa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Patel, Mukund R. “Wind and Solar Power Systems”,
Kings Point, New York: CRC Press, 1999, 348 p.
[2] Ramos Robles, Carlos A.. Development of Eolic
Generation Under Economical Uncertainty. 8'
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