Explorando as tendências climáticas da velocidade do vento no Brasil (1961-2020) e propondo um modelo híbrido para previsões

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Lima, Gizelly Cardoso
• Orientador(a): Rodrigues, Daniele Tôrres
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICAS
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Climatologia; Mudanças climáticas; Dados ausentes; Imputação múltipla; Tendência linear; Previsão
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58235

Esse estudo teve como objetivo principal analisar os dados diários de velocidade do vento no Brasil, coletados no período de 1961 a 2020, a fim de avaliar mudanças em duas normais climatológicas de 30 anos, designadas como períodos P1 e P2. A análise foi conduzida por meio de 54 estações meteorológicas gerenciadas pelo INMET, utilizando dados faltantes preenchidos pelo algoritmo de maximização de expectativa bootstrap. O estudo incluiu a aplicação de testes estatísticos, como o teste de Mann-Kendall para detectar tendências lineares e o teste de inclinação Sen para quantificar a intensidade das tendências. Além disso, foram utilizadas duas bases de dados, onshore e offshore, para avaliar o potencial eólico. A base onshore consistiu em informações horárias de velocidade do vento coletadas em estações automáticas em 2019, localizadas próximas a parques eólicos. A base offshore foi obtida a partir do registro de uma bóia offshore, Fortaleza, localizada no litoral do Ceará, próxima a uma usina eólica offshore projetada pela empresa Totalenergies Petróleo & Gás Brasil. O método de Monte Carlo foi utilizado para construir intervalos de confiança da previsão. Durante o período P2, foram observadas tendências positivas na bacia amazônica e na região semiárida, enquanto tendências negativas foram destacadas ao longo da costa e na região Sudeste. As velocidades médias do vento durante o P1 foram superiores às do P2, revelando variações ao longo dos anos. A comparação entre as normais climatológicas P1 e P2 revelou tendências positivas significativas em algumas regiões durante o P2, com um aumento na variação média mensal de até 0,85 m/s. As inclinações médias das tendências foram de -1 e 1 ms-1 década-1 para todos os períodos analisados. Esses resultados indicaram magnitudes elevadas de vento, com Densidade de Potência (PD) máxima de 778,08Wm-2 para a região Nordeste Brasileira (NEB), 170,90Wm-2 para a região Sudeste do Brasil (SUB) e 401,67Wm-2 para a Sul do Brasil (SUB). Essas descobertas têm o potencial de aprimorar a otimização da geração de energia eólica renovável no Brasil. A abordagem híbrida (SARIMA+GRU) mostrou-se superior aos algoritmos individuais na geração de previsões de velocidade do vento e potencial eólico offshore. A porcentagem de ganho de previsão chegou a até 95% em comparação com os modelos individuais. A região estudada apresenta um potencial técnico total estimado em 2766 GW, e a análise revelou que um único parque no litoral do NEB com 200 turbinas pode suprir toda a região do NEB, equivalendo a 229% a mais do que a demanda da região. Esses resultados destacam o significativo potencial eólico na região, contribuindo para futuros projetos de energia renovável. A imputação de 10% dos dados foi identificada como a mais confiável, apresentando baixos valores de RMSE, valores próximos de 1 para DP e r superior a 0,93, indicando que esse método foi eficaz na reconstrução de dados históricos de velocidade do vento no Brasil.