Evolução das tecnologias eólicas e seus desafios de integração na matriz energética

Pedro Rosas, Ph.D.
Universidade Federal de Pernambuco
Dep. Engenharia Elétrica e Sistemas de Potência

Recife, 26 de agosto de 2009

Quem sou?
Ph. D. pela Universidade Técnica da Dinamarca 2003
M.Sc. Pela UFPE 1999 – Energia Eólica (Mecânica)
Eng. Eletr. pela UFPE 1996 – Eng. Elétrica e Potência

Trabalhei:
RISOE National Lab. Dinamarca (Roskilde, Dinamarca)
Energy Sintef (Trondheim, Noruega)
Ineti (Lisboa, Portugal)
Centro Brasileiro de Energia Eólica (Recife, PE)

Atualmente:
Professor da UFPE

Conferência para o desenvolvimento e Eficiência do Mercado de Energia no Nordeste, Recife, 29 de agosto de 2009

Quem sou?
Coordenador Nacional da Norma NBR IEC 61400‐21 – qualidade
de energia de aerogeradores.

Coordenador Brasileiro do Projeto de Ação Coordenada com a
Comunidade Européia POW’WOW

Coordenador da Área de Energia eólica do Programa de Pós
Graduação em Eng. Mecânica (UFPE)

Participante do Grupo de Trabalho da Matriz Energética de
Fernando de Noronha

Consultor de diversas empresas do Setor Elétrico Nacional


Aquecimento Global uma realidade

“Mares congelados nos
articos está declinando em
uma taxa de 9% por decada”
“A taxa de aquecimento do
artico durante os ultimos 20
anos é 8x a taxa dos últimos
100 anos”
O desequilíbrio do
aquecimento terrestre é
mensurável (!) em 0.85
W/m2 positivo – o bastante
para aumentar 1 m no nivel
do mar a cada 12 anos
Slide by Eddy O’Connor, Airtricity
fonte: James Hansen et al, Earth's Energy Imbalance: Confirmation and Implications
Science Express, April 2005, DOI:10.1126/science.1110252


IPCC diz: temos somente 15
anos para reagir
IPCC diz: necessário limitar o
pico das emissoes de gases até
2020
O que significa em mais aumento
de temperatura e clima severo
Ou signifcaria um
comportamento fora de controle

Fonte: IPCC Climate Change
2007: The Physical Science Basis
‐ Summary for Policymakers


As Mudanças Climáticas são
consequencia da Humanidade!
Preto: medido

Azul: 9 modelos
Climáticos Sem o
adicional Efeito
dos gases
greenhouse

Vermelho: 9
modelos
Climáticos
Com EGG


Capacidade instalada na Europa


Participção eólica atuais…

2002 20 GW

2007 56.5 GW

2010 70-75 GW

2020 180 GW (!!)

Desafios
• Integração em Larga escala confiável
• Parte financeira e seguranca do sistema elétrico
• Competitividade da energia eólica em mercados liberalizados

Capacidade Instalada no mundo


Produção eólica na Dinamarca


Situações das Eolicas


Questionamento?
Como lidar com situações desta Monta

Operadores de Rede apresentaram 3 posturas
evolutivas com o tempo:
Momento de Despreocupação
Momento de Pânico
Momento de Suporte à Eólica


Operadores e Suas Posturas
Momento de Pânico
Concentração Considerável de centrais eólicas levando
a preocupação com a segurança e estabilidade da
operação da rede elétrica
Procedimentos de rede muito mais complexos (análise
da estabilidade dinâmica do sistema elétrico)
Novos projetos de novas instalações paradas
Novos Requisitos para as Centrais Eólicas


Operadores e Suas Posturas
Momento de Suporte
Considerado ultrapassada a barreira de conexão de
novas fontes, pressão da população em pro das eólicas
os operadores passam a ter um papel pró‐ativo na
instalação das eólicas.


TECNOLOGIA DE TURBINAS EÓLICAS

Projeto construtivo



Pás para turbinas eólicas



Máquina de 5MW


Evolução do Tamanho dos
Aerogeradores

Fonte : DEWI


FERNANDO DE NORONHA/PE
Turbina Eólica de 225kW


FERNANDO DE NORONHA/PE
Sistema híbrido de energia para a estação terrena
de retransmissão da EMBRATEL/MCI

Turbina eólica de 10kW


SISTEMA HÍBRIDO


Vila do Sucurijú – projeto de
Eletrificação
Mini rede
Sistema de CA Sistema de
geração eólica CC geração diesel
Fluxo de potência
bidirecional

Inversor Sistema de geração
bidirecional fotovoltatica

Inversor
Sistema de
retificador
armazenamento

Cargas
Controlador
central


Vila do Sucurijú projeto
Eletrificação: Local

Amapá Vila de Sucuriju

Brasil


O Local – Vila do Sucurijú


Concepção final do Projeto


Projeto de eletrificação híbrida da
Vila Sucuriju, situada no município
Amapá, AP.
Projeto de eletrificação híbrida, contemplando:

05 turbinas eólicas de 7,5kW;

56 baterias com capacidade de 460AH;

192 módulos fotovoltaicos, divido em 6 arranjos:
03 arranjos com 24 módulos em série;
03 arranjos com 40 módulos, 2x20 série;


Vila Sucurijú

SI´s - VCS SB´s

Vila Sucurijú

Bancos de
Conferência para o desenvolvimento baterias
e Eficiência do Mercado de Energia no Nordeste, Recife, 29 de agosto de 2009

Vila Sucurijú

1° Arranjo instalado com 40 módulos
2x20 em série

Vila Sucurijú

Módulos fotovoltaicos

CENTRAIS EÓLICAS


Adição ao Sistema com o
PROINFA
UEE RN 15 Rio do Fogo – 49,3 MW

UEE Millennium – 10,2
MW

UEE Água Doce – 9 MW

UEE Dos Índios – 50 MW
UEE Osório – 50 MW EÓLICA 6 218,50 MW
UEE Sangradouro – 50 MW

( Fonte : Eletrobrás)

Centrais Eólicas


Central Eólica de Osório


Evolução do PROINFA

Situação em 26 de agosto de 2009: 443,8 MW

( Fonte : Eletrobras)


Centrais Geradoras Eólicas PAC - Proinfa
PI PE
UEE Pedra do Sal UEE Mandacaru

48 Centrais Eólicas CE Beberibe
UEE
UEE Pirauá

UEE Santa Maria
1.144,62 MW UEE Bons Ventos
UEE Xavante
UEE Canoa Quebrada
- Rosa dos Ventos UEE Gravatá
CE RN Fruitrade
UEE Canoa Quebrada
PB
PI PB UEE Enacel UEE Mataraca
SC PE UEE Praia Formosa UEE Millennium
UEE Amparo

UEE Aquibatã UEE Foz do Rio Choró UEE Presidente

UEE Bom Jardim UEE Icaraizinho UEE Vitória

UEE Campo Belo UEE Lagoa do Mato UEE Albatroz

UEE Cascata UEE Paracuru UEE Alhandra

UEE Cruz Alta UEE Praia do Morgado UEE Atlântica

UEE Praias de UEE Camurim
UEE Púlpito
RJ Parajuru
UEE Taíba-Albatroz UEE Caravela
UEE Rio do Ouro

UEE Salto SC UEE Volta do Rio UEE Coelhos I

RJ RN UEE Coelhos II
UEE Santo
Antônio RS UEE Quintanilha Machado I
UEE Alegria I UEE Coelhos III
RS UEE Gargaú
UEE Palmares UEE Alegria II UEE Coelhos IV

11 centrais 2 centrais 35 centrais
225,29 MW 163,05 MW 756,28 MW

Primeiros Resultados das
Centrais ligadas à Rede Básica

Produção das Centrais Eólicas Rio do Fogo e
Centrais Eólicas Osório –primeiros resultados


Potência (MW) / Velocidade do vento (m/s)

0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
00:00:00
01:00:00
02:00:00
03:00:00
04:00:00
Vento (m/s)

05:00:00
Potência (MW)

06:00:00
07:00:00
08:00:00
09:00:00
10:00:00
11:00:00
12:00:00
13:00:00

Horário (hh:mm:ss)
14:00:00
15:00:00
16:00:00
17:00:00
18:00:00
19:00:00
20:00:00
21:00:00
Produção de um dia outubro de 2007

22:00:00
23:00:00

Produção da CE Rio do Fogo e
Complexo de Osório


Novos Conceitos
Fonte: NUTEMA – Prof. Jorge Alle.


Novos Conceitos


Ainda....
Manufaturando um cubo de turbinas eólicas

Instalação de uma turbina eólica


Agradecimentos:
A atenção de todos,
ao Operador Nacional do Sistema e,
Aos pesquisadores por esse trabalho.

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