Estudo da Variabilidade do Regime de Ventos do Litoral Norte do Estado do Rio de Janeiro Para Geração Eólio-Elétrica

por Amaro Evaldo de Deus publicado 02/09/2016 09h30, última modificação 06/03/2020 17h58

Orientador: Professor D.Sc. Marcos Antonio Cruz Moreira. (Engenharia Elétrica - Universidade Federal do Rio de Janeiro) Co-Orientadora: Professora D.Sc. Rosane Rodrigues Chaves. (Meteorologia – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais)

Este trabalho descreve a variabilidade do regime de ventos no litoral norte do Estado do Rio de Janeiro. Foram utilizados registros da velocidade do vento e de sua direção através de duas estações meteorológicas: A estação da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, com anemômetro a 2 metros de altura com 31 anos de registros, de 1975 a 2005, e a estação do Heliporto da Petrobrás em Farol de São Thomé, operada pelo Infraero com 6 anos de registros de dados diários, de 2002 a 2007 com anemômetro a 10 metros de altura. Os dados observados nas estações locais foram comparados com os dados da re-análise do "National Centers for Environmental Prediction" (NCEP) e do "National Center Atmospheric Research" (NCAR). A importância de um estudo para determinação da variabilidade dos ventos para fins de geração eólio-elétrica é relevante pelo fato dessa fonte de energia primária ter regime variável, diferentemente de outras fontes convencionais como a água ou termo gás, e ser determinante na energia total gerada ao longo de um determinado período. Esse estudo da variabilidade do vento é feito através de uma análise estatística de uma série histórica de dados de vento da Baixada Campista com o objetivo de obter um conjunto de informações sobre o regime médio da velocidade e direção dos ventos ao longo do dia e dos meses do ano, além de predizer a probabilidade da ocorrência de velocidade utilizando a distribuição de Weibull. Baseado no regime apresentado poderá ser previsto a energia total produzida por determinados aerogeradores com diferentes alturas e aplicações. Este trabalho forneceu informações sobre o potencial eólico da região, que pode servir de suporte para a implantação de empreendimentos eólicos de pequeno porte para eletrificação rural em comunidades isoladas, ou de grande porte para parques eólicos de produção e comercialização de energia elétrica. Na região da Baixada Campista foi encontrada uma densidade de potência eólica (DPV) média de 207 W/m 2 na altura de 10m e 513 W/m 2 na altura de 50m, sendo de nordeste (NE) a direção predominante do vento com 38 % de freqüência. A velocidade média do vento encontrada na altura de 10m foi de 5,73 m/s e na altura de 50m de 7,73 m/s. O regime de ventos encontrado apresentou um fator de forma (K) de Weibull de 2,11 para o período 2002- 2007. O trimestre OND apresentou melhor regularidade no regime de ventos com K = 2,27.

Palavras-chave: Potencial eólico, distribuição de Weibull, aerogeradores, direção do vento.

This work describes the variability of the regime of winds in the north coast of the State of Rio de Janeiro. Registrations of the speed of the wind and of its direction were used through two meteorological stations: the station of the Rural Federal University of Rio de Janeiro, with anemometer at 2 meters of height with 31 years of registrations, and the station of the Heliport of Petrobrás in Farol de São Thomé, operated by Infraero with 6 years of registrations of daily data, from 2002 to 2007 with anemometer at 10 meters of height. The data observed in the local stations were compared to the data of the reanalysis of the National Centers for Environmental Prediction " (NCEP) and of the " National Center Atmospheric Research " (NCAR). The importance of a study for determination of the variability of the winds for ends of aeolian-electric generation, is relevant for the fact of that primary source of energy have variable regime, differently from the other conventional sources as the water or term gas, and to be decisive in the total energy generated along a certain period. That study of the variability of the wind is made through a statistical analysis of a historical series of data of wind of the Baixada Campista with the objective of obtaining a group of information about the medium regime of the speed and direction of the winds along the day and of the months of the year, besides predicting the probability of the occurrence of speed using the distribution of Weibull. Based on the presented regime the total energy can be foreseen produced by certain aero generators with different heights and applications. This work supplied information on the aeolic potential of the area, making possible the implantation of small aeolian enterprises for rural electrification in isolated communities, or big ones for aeolian parks production and electric power commercialization. In Baixada Campista's area it was found a density of potency eólica (DPV) average of 207 W/m 2 in the height of 10m and 513 W/m 2 in the height of 50m, being of northeast (NE) the predominant direction of the wind with 38% of frequency. The medium speed of the wind found in the height of 10m was of 5,73 m/s and in the height of 50m of 7,73 m/s. The found regime of winds presented a form factor (K) of Weibull 2,11 for the period 2002-2007. The quarter OND presented better regularity in the regime of winds with K = 2,27.

Key-word: Aeolic potential, distribution of Weibull, aero generators, direction of the wind.

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