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Centro Brasileiro de Energia Eólica Energia Eólica no Brasil: Situação atual e Perspectivas Centro Brasileiro de Energia Eólica Recife – PE www.eolica.com.br.

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

2 Centro Brasileiro de Energia Eólica Turbinas de Grande Porte Características:  Potência: 500kW – 2000kW  Controle: microprocessador  Conexão com rede elétrica Turbinas de Pequeno Porte Características:  Potência: 100W – 50kW  Controle: mecânico  Independente da rede elétrica Turbina Eólica de Pequeno Porte X Turbina Eólica de Grande Porte

3 Centro Brasileiro de Energia Eólica Centrais Eólicas

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

5 Centro Brasileiro de Energia Eólica Centrais Eólicas

6 Centro Brasileiro de Energia Eólica Centrais Eólicas

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

8 Centro Brasileiro de Energia Eólica 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 000102030405060708091011121314151617181920212223 Hour Average wind speed (m/s) 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 13.0 14.0 12345678910111213141516171819202122232425262728293031 Day Average wind speed (m/s) hourly daily

9 Centro Brasileiro de Energia Eólica Wind Analysis Wind DirectionWind Speed Frequency Distribution

10 Centro Brasileiro de Energia Eólica Meteorologia Eólica WANEB - Wind Atlas of Northeast of Brazil > 8.5 7.0 - 8.5 6.0 - 7.0 5.0 - 6.0 < 5.0 Velocidade do vento em m/s, à 50m de altura. > 9.0 8.0 - 9.0 7.0 - 8.0 5.5 - 7.0 < 5.5 > 11.5 10.0 - 11.5 8.5 - 10.0 7.0 - 8.5 < 7.0 > 7.5 6.5 - 7.5 5.5 - 6.5 4.5 - 5.5 < 4.5 > 6.0 5.0 - 6.0 4.5 - 5.0 3.5 - 4.5 < 3.5 Topografia favorável Terreno Plano Litoral Mar aberto Terreno Obstáculos

11 Centro Brasileiro de Energia Eólica Potencial Disponível, P = f t x P e = 6.000 MW Fator de Turbulência, f t =1 % Potencial Energético Bruto, P e = f s x P t = 0.6 TW Fator de Uso do Solo, f s =50 % Potência Total, P t = DP x Área (NE) = 1.2 TW Densidade de Potência, DP = ½   malha [W/m 2 ] Modelo atmosférico de mesoscala MM5 (simulações realizadas pelo CBEE) Potencial Eólico Análise de potencial eólico - medidas e simulações – Atlas Eólico

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

13 Centro Brasileiro de Energia Eólica 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 Centro Brasileiro de Energia Eólica PROEÓLICA 1 050 MW PROINFRA: 3 300 MW Energia Renovável

15 Centro Brasileiro de Energia Eólica

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17 The Top-10 Markets in the World 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Germany USA Spain Denmark India Netherlands UK Italy R.P.China Greece MW 1998 1999 2000 Source: BTM Consult ApS - March 2001 - EWEA Brazil 2002 - 2004

18 Centro Brasileiro de Energia Eólica  Potência Total Instalada : ± 600.000 MW  Introduzir 10% Eólica até 2010: ± 60.000 MW  Capacidade total Instalada no Brasil: ± 73.000 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 20 Euro / MWh CARVÃO 50 Euro / MWh Aspectos Econômicos União Européia

19 Centro Brasileiro de Energia Eólica  Combustível gratuito;  Independe de instabilidades políticas e econômicas;  Curto prazo de implantação. Energia Eólica Brasil: US$ 60 - 66 / MWh Gás Natural Brasil: restrições ambientais ??  Combustível dolarizado; tendência de aumento  Depende de instabilidades políticas e econômicas;  Médio - longo prazo de implantação. Aspectos Econômicos Brasil

20 Centro Brasileiro de Energia Eólica Change in coal market shares (%)

21 Centro Brasileiro de Energia Eólica Change in natural gas market shares(%)

22 Centro Brasileiro de Energia Eólica Change in nuclear market shares (%)

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

24 Centro Brasileiro de Energia Eólica 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 Fernando de Noronha/PE Projeto CBEE / ANEEL

25 Centro Brasileiro de Energia Eólica 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 Fernando de Noronha/PE Projeto CBEE / ANEEL

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

27 Centro Brasileiro de Energia Eólica Otimização de um rotor 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.). OTIMIZAÇÃO SaídaEntrada - Velocidade de Vento - Dados do Aerofólio escolhido ( a (otim),C L (otim), C D (otim) ) - Velocidade Angular de rotação - Diâmetro do Rotor - Distribuição de ângulo ao longo da pá - Twist - Distribuição da corda ao longo da pá

28 Centro Brasileiro de Energia Eólica Características aerodinâmicas Corte transversal de uma pá  = ângulo de incidência (rotor)  = ângulo de ataque (perfil)  = ângulo de passo (local pitch/ global pitch) Perfil LM22 a (ótimo) = Máximo C L / C D Plano de rotação

29 Centro Brasileiro de Energia Eólica Curva 1 (Brasil):  Ventos com velocidade e direção bem definidos (Alta concentração em torno da velocidade predominante)  Densidade do ar mais baixa. (  = 1,17 kg/m 3 – Nordeste) Curva 2 (Europa):  Ventos com grandes variações de velocidade e direção  Densidade do ar mais alta. (  = 1,225 kg/m 3 – Dinamarca) K=2 K=4 Ventos Diferentes

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

31 Centro Brasileiro de Energia Eólica Distribuição da corda Comparação entre a distribuição da corda inicial e otimizada para a turbina eólica Nordtank 500.

32 Centro Brasileiro de Energia Eólica Distribuição do ângulo de passo -Twist Comparação entre a distribuição do ângulo de passo “twist” e otimizada para a turbina eólica Nordtank 500. 0 5 10 15 20 0510152025 Raio (m) Twist (graus) InicialSLPMFDSGA

33 Centro Brasileiro de Energia Eólica Resultados Turbina Original (Instalada no Brasil) X Turbina Otimizada (Instalada no Brasil)

34 Centro Brasileiro de Energia Eólica Resultado Financeiro

35 Centro Brasileiro de Energia Eólica Europa Centrais Eólicas Off-shore European Wind Energy Association 150.000 MW em 2020 incluindo 50.000 off-shore Otimização para turbinas off- shore (condições especiais)

36 Centro Brasileiro de Energia Eólica Importante 1 - Brasil – Potencial de energia eólica superior a 70.000 MW Curto Prazo: 3 000 MW. 12 000 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 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 Investimentos

37 Centro Brasileiro de Energia Eólica Importante 5 - Decisão política em favor de Eólica PROEÓLICA – 1 050 MW PROINFRA – 3 300 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: +- 3000 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 www.eolica.com.br e-mail: eolica@eolica.com.br


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