Análise do emprego da velocidade equivalente de rotor para avaliação de potencial eólico

Abstract

Com o desenvolvimento de aerogeradores cada vez maiores, a velocidade equivalente de rotor tem sido proposta como alternativa à velocidade do vento medida apenas na altura do cubo do rotor, em especial para a determinação das curvas de desempenho dos aerogeradores e para a previsão de produção de energia nos projetos de parques eólicos. Esta proposta considera que a velocidade à altura do cubo se torna menos representativa de todo o recurso eólico escoando pela área varrida pelas pás dos aerogeradores de grandes dimensões. No presente trabalho, calcula-se a velocidade equivalente de rotor a partir de dados medidos por uma torre anemométrica localizada em Panambi, no estado do Rio Grande do Sul, e determina-se a produção de energia de um complexo eólico baseada nesta velocidade, utilizando os softwares comerciais WAsP e Wind Farmer: Analyst. A energia prevista com base na velocidade equivalente de rotor é 0,09% maior do que a energia prevista com base na velocidade à altura do cubo. No entanto, constata-se que as estimativas de produção de energia baseadas no método da velocidade equivalente de rotor sugerem mais produção de energia no período noturno, visto que este método capta com mais fidelidade a influência dos ciclos de estabilidade térmica sobre o escoamento atmosférico. Para quantificar isto, calculou-se o coeficiente de correlação entre a razão dos padrões de produção de energia e o coeficiente de cisalhamento do vento médios anuais, fornecendo um valor de 0,69, o que corrobora a hipótese de que a velocidade equivalente de rotor fornece estimativas de energia mais sensíveis à estabilidade atmosférica.

As wind turbines become increasingly larger, the rotor equivalent wind speed method is proposed as an alternative to using hub height wind speed for energy estimations. The wind speed measured solely at the rotor hub height represents less accurately the wind resource flowing through the entire span of the rotor blades. In the present study, the rotor equivalent wind speed is calculated using anemometric data measured in Panambi, Rio Grande do Sul, Brazil, employing commercial softwares WAsP and Wind Farmer: Analyst. Energy production levels for a wind farm are also calculated. The energy yield based on the rotor equivalent wind speed is 0.09% higher than the energy yield based on hub height wind speed. Energy yield based on the rotor equivalent wind speed method provides, however, perceivable higher energy production during the nocturnal period. This method is better in capturing the effects of the atmospheric stability cycles over the wind flow. To approach this hypothesis, the correlation coefficient between yearly averaged energy yield pattern and wind shear coefficient provides a value of 0.69, emphasizing the hypothesis the rotor equivalent wind speed provides energy yield assessments more sensitive to atmospheric stability.