Energia Eólica no Brasil: Situação atual e Perspectivas

Apresentação em tema: "Energia Eólica no Brasil: Situação atual e Perspectivas"— Transcrição da apresentação:

1 Energia Eólica no Brasil: Situação atual e Perspectivas
Sustentabilidade na Geração e uso de Energia no Brasil: Os próximos 20 anos. Energia Eólica no Brasil: Situação atual e Perspectivas Everaldo Alencar Feitosa Centro Brasileiro de Energia Eólica Recife – PE

2 Turbina Eólica de Pequeno Porte X Turbina Eólica de Grande Porte
Turbinas de Grande Porte Características: Potência: 500kW – kW Controle: microprocessador Conexão com rede elétrica Turbinas de Pequeno Porte Potência: 100W – 50kW Controle: mecânico Independente da rede elétrica

3 Centrais Eólicas

4 Localização de Projetos Eólicos no Brasil
5 MW - CE 10 MW - CE 1,2 MW - CE 0.3MW - FN/PE 0.3MW - PE 1 MW - MG 2,5 MW - PR Em operação: 20,3 MW

5 Centrais Eólicas

6 Centrais Eólicas

7 Meteorologia Eólica Dados de vento - anemógrafo computadorizado
Velocidade de vento Rosa dos ventos Local: Olinda-PE (CBEE)

8 Wind Analysis Diagrams (60 meters) Average hourly wind speed
Diurnal wind speed variation 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Hour Average wind speed (m/s) 13.0 14.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 24 25 26 27 28 29 30 31 Day hourly daily

9 Wind Speed Frequency Distribution
Wind Analysis Wind Direction Wind Speed Frequency Distribution

10 Meteorologia Eólica WANEB - Wind Atlas of Northeast of Brazil
> 8.5 < 5.0 Velocidade do vento em m/s, à 50m de altura. > 9.0 < 5.5 > 11.5 < 7.0 > 7.5 < 4.5 > 6.0 < 3.5 Topografia favorável Terreno Plano Litoral Mar aberto Obstáculos

11 (simulações realizadas pelo CBEE)
Potencial Eólico Análise de potencial eólico - medidas e simulações – Atlas Eólico Densidade de Potência, DP = ½  malha <V3> [W/m2] Potência Total, Pt = DP x Área (NE) = 1.2 TW Fator de Uso do Solo, fs=50 % Potencial Energético Bruto, Pe= fs x Pt = 0.6 TW Modelo atmosférico de mesoscala MM5 (simulações realizadas pelo CBEE) Fator de Turbulência, ft =1 % Potencial Disponível, P = ft x Pe = MW

12 Energia Eólica e Geração Hidrelétrica Região Nordeste e o dilema do uso da água

13 Proeólica Programa Emergencial de Geração de Energia Eólica
1050 MW até 2003 PPA - Contrato de compra de eletricidade (15 anos): Eletrobrás Prêmio: Adicional variável em função do início de operação (máx. 20%)

14 Energia Renovável PROEÓLICA 1 050 MW PROINFRA: MW

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17 The Top-10 Markets in the World
MW 7000 1998 6000 1999 2000 5000 4000 3000 2000 1000 UK USA Spain Brazil India Italy Greece Germany Denmark R.P.China Netherlands Source: BTM Consult ApS - March EWEA

18 Aspectos Econômicos União Européia
Potência Total Instalada : ± MW Introduzir 10% Eólica até 2010: ± MW Capacidade total Instalada no Brasil: ± MW Mercado Europeu - Energia Eólica Portugal: Espanha: Alemanha: Itália: R$ 180,00 / MWh R$ 170,00 / MWh R$ 175,00 / MWh R$ 225,00 / MWh Externalidades (ambiente, saúde, etc.) Externe, vol 10, EUR 18528, 1999 GÁS Euro / MWh CARVÃO Euro / MWh

19 Aspectos Econômicos Brasil
Energia Eólica Brasil: US$ / MWh Combustível gratuito; Independe de instabilidades políticas e econômicas; Curto prazo de implantação. Gás Natural Combustível dolarizado; tendência de aumento Depende de instabilidades políticas e econômicas; Médio - longo prazo de implantação. Brasil: restrições ambientais ??

20 Change in coal market shares (%)

21 Change in natural gas market shares(%)

22 Change in nuclear market shares (%)

23 Sistemas Isolados Sistema Híbrido Eólico – Diesel
CCC – Subsídio ao Diesel em sistemas isolados +/- R$ 500 milhões / ano Confiabilidade na tecnologia

24 Fernando de Noronha/PE Projeto CBEE / ANEEL
Maior sistema híbrido eólico/diesel da America do Sul Características: Torre: tubular de 30m de altura Rotor: fibra de vidro/poliester, 27m diametro Controle de potência: ângulo de passo (pitch) Geradores: 225kW/50kW assíncrono

25 Fernando de Noronha/PE Projeto CBEE / ANEEL
Maior sistema híbrido eólico/diesel da America do Sul Geração de 20 – 25 % da eletricidade Operacional desde Agosto de 2001 Sistema especial de controle – Continente via satélite Instrumentação completa

26 Médio – Longo Prazo Otimização de turbinas eólicas tendo em vista as condições de vento no Brasil

27 Otimização de um rotor Entrada Saída
Ponto de Vista Econômico - Projeto que produz o maior lucro em uma vida útil típica de 20 anos. Ponto de Vista Energético (Técnico??) - Projeto que, para um dado diâmetro de rotor, produz o máximo de energia por ano. Nem sempre as modificações técnicas ótimas são viáveis economicamente. (Ex: Cargas, fadiga, custos de fabricação, etc.). Entrada Saída OTIMIZAÇÃO - Velocidade de Vento - Distribuição de ângulo ao longo da pá - Twist - Dados do Aerofólio escolhido - Distribuição da corda ( a ,C , C ) ( otim ) L ( otim ) D ( otim ) ao longo da pá - Velocidade Angular de rotação - Diâmetro do Rotor

28 Características aerodinâmicas
Corte transversal de uma pá Perfil LM22 Plano de rotação f = ângulo de incidência (rotor) a = ângulo de ataque (perfil) q = ângulo de passo (local pitch/ global pitch) a (ótimo) = Máximo CL / CD

29 Ventos Diferentes Curva 1 (Brasil):
· Ventos com velocidade e direção bem definidos (Alta concentração em torno da velocidade predominante) · Densidade do ar mais baixa. (r = 1,17 kg/m3 – Nordeste) Curva 2 (Europa): · Ventos com grandes variações de velocidade e direção · Densidade do ar mais alta. (r = 1,225 kg/m3 – Dinamarca) K=4 K=2

30 Otimizada para as condições de um site brasileiro.
Exemplo de Otimização Turbina Eólica Nordtank 500/41 instalada na Dinamarca. Otimizada para as condições de um site brasileiro.

31 Distribuição da corda 0.5 1 1.5 2 5 10 15 20 25 Raio (m) Corda (m) Inicial SLP MFD SGA Comparação entre a distribuição da corda inicial e otimizada para a turbina eólica Nordtank 500.

32 Distribuição do ângulo de passo -Twist
20 Inicial SLP MFD SGA 15 10 Twist (graus) 5 5 10 15 20 25 Raio (m) Comparação entre a distribuição do ângulo de passo “twist” e otimizada para a turbina eólica Nordtank 500.

33 Resultados Turbina Original (Instalada no Brasil) X
Turbina Otimizada (Instalada no Brasil)

34 Resultado Financeiro

35 Europa Centrais Eólicas Off-shore
European Wind Energy Association MW em 2020 incluindo off-shore Otimização para turbinas off-shore (condições especiais)

36 Importante Investimentos
1 - Brasil – Potencial de energia eólica superior a MW Curto Prazo: MW MW até 2010 2 - Aspectos Econômicos - Custos Ambientais de Gás/Diesel não são pagos pelos produtores e consumidores (coletividade nacional !) 3 - Participação de Industrias Nacionais Investimentos Indústria Metal Mecânica Indústria Eletro-Eletrônica Infra-estrutura Civil Rotor 10 % 50 % 20 % 4 - Dilema do uso da água/Nordeste Complementariedade entre os regimes hídricos e dos ventos Reservatórios – baterias hipotéticas

37 Importante 5 - Decisão política em favor de Eólica
PROEÓLICA – MW PROINFRA – MW Contratos de compra de eletricidade – PPA (15 anos) US$ 66.00 6 - Curto prazo de implantação Ex: Projeto de 100 MW - 9 a 12 meses Mais rápido que térmica - Emergencial? 7 - Penetração Eólica na rede existente - desmistificação! 30% Nordeste: MW!!! 8 - Novas estratégias de definição / prioridade de linhas de transmissão Transmissão dinâmica – vários usuários, produtores, armazenamento, controle inteligente Transmissão estática – centrais de grande porte para consumidores

38 Centro Brasileiro de Energia Eólica