Análise da influência de um parque eólico no escoamento médio atmosférico na região do pampa gaúcho

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Stüker, Eduardo
• Orientador(a): Costa, Felipe Denardin
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pampa
• Programa de Pós-Graduação: Mestrado Acadêmico em Engenharia
• Departamento: Campus Alegrete
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Engenharia; Energias renováveis; Usina eólica; Pampa gaúcho; Turbulência; Modelagem atmosférica; Engineering; Renewable energy; Wind farm; Turbulence; Atmospheric modeling
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://dspace.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/1954

Este trabalho tem por objetivo principal analisar a influência de um parque eólico sobre as variáveis que controlam o escoamento atmosférico na camada limite atmosférica. O período simulado foi todo o ano de 2008, utilizando duas configurações diferentes: sem parque eólico (simplesmente o modelo Weather Research and Forecasting (WRF)) e o com parque eólico (o modelo WRF com o módulo Fitch, que parametriza a influência de aerogeradores no escoamento atmosférico), ambas utilizando a parametrização de camada limite (PCL) Yonsei-University (YSU). A partir da simulação sem parque eólico é feita a validação do modelo, utilizando dados observacionais coletados em duas estações automáticas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), os municípios de Alegrete-RS e Quaraí-RS. Os índices de correlação para as estações de Alegrete-RS e Quarai-RS foram de aproximadamente 80% a 85%, respectivamente. Porém, essa análise, também mostrou uma tendência de o WRF superestimar os dados observados. O parque eólico idealizado nesse trabalho possui 100 aerogeradores de 3 MW de potência com 120 m de altura e com rotor medindo 125 m de diâmetro. Os resultados indicam que e o parque geraria, no ano de 2008, 89; 1 MWh de energia elétrica, com um fator de capacidade (FC) de 29; 7%. A partir da comparação entre os resultados das simulações com as duas configurações, a influência da presença do parque eólico sobre o comportamento das variáveis que controlam o escoamento médio na atmosfera é analisado. Apesar da velocidade do vento responder de maneira adequada, a temperatura e a turbulência do escoamento próximo à superfície diminuem, apesar da parametrização utilizada para as turbinas eólicas transformar parte da energia mecânica, parte em energia na forma de calor e parte em turbulência. Uma análise da dependência da turbulência próximo à superfície, com a estabilidade vertical do escoamento indica que a turbulência que está sendo gerada pelas turbinas não está chegando até a superfície. Esse problema pode estar diretamente relacionado com a parametrização de camada limite escolhido.