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ELT 429 – INTEGRAÇÃO À REDE ELÉTRICA DE FONTES ALTERNATIVAS

1

Aula 10Tecnologias de Aerogeradores

Prof. Heverton Augusto Pereira

Universidade Federal de Viçosa - UFV Departamento de Engenharia Elétrica - DEL

Gerência de Especialistas em Sistemas Elétricos de Potência – Gesep

heverton.pereira@ufv.br

www.gesep.ufv.br

TEL: +55 (31) 3899-3266

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O Vento ....

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Serie de dados do vento: Retiro das Pedras

0.0

2.0

4.0

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Velo

cid

ad

e (

m/

s)

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Distribuição de Probabilidade de Weibull

� c – Fator de escala

� k – Fator de forma

� v – Velocidade média de vento

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Fator de forma

� k = 1 – Distribuição exponencial

� k = 2 – Distribuição de Rayleigh

� k = 3 – distribuição normal

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Estimação da produção eólica

� Dois valores médios podem ser utilizados para estimativa dapotência ou energia eólica disponível em um dado local, o valormédio e a raiz cúbica do valor médio cúbico, e são expressos por:

∫ ∑∞

==0

)(.).(. VpVdVVpVV

[ ]33

3

0

33 3 )(.).(. ∑∫ ==∞

VpVdVVpVV

Onde p(V) é a função densidade de probabilidade da velocidade de vento do local.

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Etapas do estudo de produção de energia

� Etapa 1: Medição do vento

� Normalmente 10 segundos

� Contemplar todas as estações do ano;

� Comparar com dados de locais próximos existentes;

� Fazer correlações se possível.

� No mínimo 2 alturas: 50m e 80m

� Análise da rosa dos ventos

0.0

2.0

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Velo

cid

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Etapas do estudo de produção de energia

� Etapa 2: Análises estatísticas

� Histogramas

� Obtenção da função densidade de probabilidade

� Análise da rosa dos ventos

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Etapas do estudo de produção de energia

� Etapa 3: Cálculos

� Velocidade média do vento

� Fator padrão energético

� Escolha da turbina

� Calculo da energia produzida

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Efeito do Terreno e Correção da Altura

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Efeito da Altura

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Tecnologias de Aerogeradores

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Tecnologias de Geradores

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Tecnologias de Geradores

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Tecnologias de Geradores

� Vestas V47

Fonte: http://www.mywindpowersystem.com/usedwindturbines/ads/vestas-v47-660kw-wind-turbines-for-sale/

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Tecnologias de Geradores

Fonte:

https://www.google.com.br/search?biw=1242&bih=580&tbm=isch&sa=1&q=wind+turbine+vestas+insede&oq=wind+turbine+

vestas+insede&gs_l=img.3...8910.11260.0.11348.11.9.2.0.0.0.108.813.2j6.8.0....0...1c.1.64.img..1.1.108...0i30k1j0i8i30k1.G

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Tecnologias de Geradores

Fonte: http://www.wind-power-program.com/library.htm

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Tecnologias de Geradores

1. Gerador de Indução em Gaiola de Esquilo

2. G.I. com Rotor Bobinado e Resistência de Campo

3. Gerador de Indução Duplamente Alimentado

4. DFIG com Ímãs Permanentes

5. Gerador Síncrono com Ímãs Permanentes

6. Gerador Síncrono

7. G. S. com Caixa de Transmissão Hidrodinâmica

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Gerador de Indução em Gaiola de Esquilo

Principais características:

1. Simplicidade.

2. Velocidade fixada pela frequência da rede.

3. Não possui nenhum tipo de controle de potência.

4. Banco de capacitores para suprimento de reativos.

5. Problemas de qualidade da energia.

6. Necessidade de caixa de transmissão.

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G.I. com Rotor Bobinado e Resistência de Campo

Principais características:

1. Permite o controle de 0 a 10% acima da velocidade síncrona.

2. Melhoria na qualidade da energia.

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Gerador de Indução Duplamente Alimentado

Principais características:

1. Permite o controle de -30 a 30% da velocidade síncrona.

2. Controle da potência ativa e reativa.

3. Potência dos conversores 25-30% da máquina.

4. Necessidade de caixa de transmissão.

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DFIG com Ímãs Permanentes

Principais características:

1. Permite o controle de -30 a 30% da velocidade síncrona.

2. Controle da potência ativa e reativa.

3. Potência dos conversores 16-18% da máquina.

4. Isolamento entre o rotor e a rede elétrica.

5. Necessidade de caixa de transmissão.

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Gerador Síncrono

Principais características:

1. Opera em baixa velocidade.

2. Não possui caixa de transmissão.

3. Conversores possuem mesma faixa de potência da máquina.

4. Melhoria na qualidade da energia

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Gerador Síncrono com Ímãs Permanentes

Principais características:

1. Redução tamanho e peso.

2. Menor nacele e diminuição dos impactos estruturais.

3. PWM na ponte retificadora.

4. Aumento de custo.

5. Melhor eficiência da máquina.

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G. S. com Caixa de Transmissão Hidrodinâmica

Principais características:

1. Caixa de transmissão com velocidade fixa de saída.

2. Tecnologia desenvolvida para bombas.

3. Elimina o uso de conversores estáticos.

4. O gerador pode operar a altas velocidades.

5. Boa integração com a rede sem a injeção de harmônicos.

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Simulações

Curva de suportabilidade:

1. Legislação brasileira define os

limites mínimos que o gerador

permanecer conectado a rede.

Características simuladas:

1. Afundamento para 50% com

duração de 0,3 s iniciando no

instante 1,5 s até o instante 1,8 s.

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Gerador de Indução em Gaiola de Esquilo

Velocidade Potência Ativa

Corrente Estator Potência Reativa

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G.I. com Rotor Bobinado e Resistência de Campo

Velocidade Potência Ativa

Corrente Estator Potência Reativa

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Gerador de Indução Duplamente Alimentado

Velocidade Potência Ativa

Corrente Rotor Potência Reativa

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Gerador Síncrono

Corrente Estator Potência Ativa

Barramento DC Potência Reativa

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Recomendação de leitura

Acesso:http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=5740054