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Motores | Automação | Energia | Transmissão & Distribuição | Tintas

Energia Eólica

Seminário de Geração de Energia Distribuída

Marco Aurélio Wobeto Meller– [email protected]

Net Metering - Resolução 482/2012

Micro Geração Distribuída – Gerador com potência < 75 kW

Mini Geração Distribuída – Gerador com potência entre 75 kW e

5.000 kW

Sistema de Compensação de Energia “Net Metering” - Energia

gerada e não consumida é exportada para rede, gerando um

crédito com concessionária (60 meses).

Aplicável a fontes incentivadas (solar, eólica, hidráulica, biomassa

e cogeração qualificada).

Geração Distribuída

Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017

2

Energia Eólica no Brasil



Aspectos Sócio-Econômico-Ambientais

Energia renovável, limpa e gratuita

Reduzida emissão de CO2

Baixo impacto ambiental

Aproveitamento socialmente justo das áreas

Convivência harmônica com outras atividades (fonte de renda alternativa)

Solo permanece praticamente nas condições originais

Valorização das propriedades

Sinergia com a matriz energética

Diversificação sustentável (complementariedade com outras fontes)

Médio tempo de construção

Potencial expressivo

Desenvolvimento econômico

Geração de empregos

Internalização de produção, tecnologias e know-how

Eólica no Brasil

Recurso eólico brasileiro a 50 m de altura era estimado em 143

GW em 2001 (10 Itaipus ou 1 Brasil)

Sem rigor nas restrições ambientais, áreas urbanas, corpos d´agua, etc.

Fonte: Cresesb (2001) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017

Eólica no Brasil

Estimativas atualizadas, mesmo mais rigorosas com relação às

restrições, indicam um número muito maior

Motivo é o melhor recurso a altura maiores e avanços

tecnológicos

Em 2014, a Abeeólica estimou em 350 GW

Depois disto, em 2015, o DEWI estimou ser 500 GW

Mais recentemente, em outubro de 2016, o INPE declarou que

522 GW são técnicamente viáveis dentre 880 GW de potencial,

confirmando o número do DEWI


Eólica no Brasil


Eólica no Brasil

Distribuição de Weibull no Brasil


Eólica no Brasil

Nordeste – RN Sul – RS

Fonte: EPE (2015) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017

Eólica no Brasil

No Brasil, quando chove muito, venta pouco

Mas na época seca, o vento sopra forte

Fonte: Aneel (2000) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017

Eólica no Brasil

No Brasil, quando chove muito, venta pouco

Mas na época seca, o vento sopra forte

Fonte: Camargo Schubert Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017

Eólica no Brasil

Combinando eólica e solar, o perfil de geração é mais uniforme

Exemplo prático, na Bahia

Fonte: Renova (2016) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017

Eólica no Brasil

Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017

Eólica no Brasil

Fonte: EPE (2016)

Fator de capacidade global médio é de 28%, conforme o GWEC


Eólica no Brasil


Eólica no Brasil

Indústria nacional


Eólica no Brasil


Eólica no Brasil

Aspectos positivos Dos Caracteres ambientais:

Energia renovável limpa que não contribui ao efeito estufa- baixo

impacto ambiental-1kWh de energia eólica evita de 0,6 a 1,0 kg de

emissão de CO2 ;

Permite a economia de combustíveis fósseis e a contaminação que estes provocam; Do Aproveitamento de áreas:

Socialmente justa:

Convivência harmônica com outras atividades;

Ocupação do solo permanece nas condições originais;

Valorização das propriedades;


Eólica no Brasil

Aspectos positivos

Da Segurança no Abastecimento:

Fonte de energia própria, inesgotável e gratuita,

Proporciona a diversificação sustentável da Matriz

Energética;

Tempo de construção reduzido;

Potencial expressivo

Dos Caracteres Econômicos

Emprego e desenvolvimento econômico;

Internalização da Produção de Equipamentos-Aumento da

competitividade

Possibilidade de modulação e implantação de projetos de todo o

porte.


Capacidade Instalada no Mundo

Nos últimos 10 anos, a capacidade instalada de geração eólica no

mundo cresceu a uma taxa média (CAGR) de 22% ao ano


Fonte: GWEC (2016)

20

Aerogeradores


Aerogeradores



Aerogeradores

Pontos de consenso

Barlovento (upwind)

Três pás

Potência nominal crescente

Diâmetros de rotor maiores

Torres cada vez mais altas

Pontos em aberto

Trem de potência (multiplicador)

Conversão elétrica

Tecnologia de pá


1.Fundação

2.Transformador Elevador (chão ou nacele)

3.Torre (aço, concreto, treliçada, híbrida)

4.Elevador ou escada (climb assist)

5.Sistema de posicionamento (yaw)

6.Nacele (“casa de máquinas”)

7.Gerador elétrico

8.Sistema de monitoramento do vento

9.Acoplamento

10.Multiplicador (pode ser ausente)

11.Pás

12.Sistema de passo (pitch)

13.Cubo (hub) e spinner

Aerogeradores


SCIG: Squirrel Cage Induction Generator

Caixa multiplicadora de múltiplo estágio

Velocidade fixa

Controle de potência por estol

Conectada diretamente a rede

Usada nos anos 80 e 90

Aerogeradores


WRIG: Wound Rotor Induction Generator


Velocidade variável limitada: o conversor controla uma

resistência variável conectada ao enrolamento do rotor, que

controla o escorregamento

Conectada diretamente a rede

Aerogeradores


DFIG: Doudbly Fed Induction Generator


Velocidade variável: o conversor é conectado ao rotor, que

controla o escorregamento

Estator diretamente conectado à rede

Aerogeradores


EESG: Electrically Excited Synchronous Generator

SEM caixa multiplicadora

Velocidade variável: o conversor controla a velocidade síncrona

Gerador é excitado eletricamente por um conversor

Conversor diretamente conectado à rede

Aerogeradores


PMSG: Permanent Magnet Synchronous Generator

SEM caixa multiplicadora

Velocidade variável: o conversor controla a velocidade síncrona

Gerador é excitado eletricamente por ímãs permanentes

Conversor diretamente conectado à rede

Aerogeradores


Diferentes configurações

Fonte: ABDI (2014)

DFIG EESG/PMSG

Aerogeradores


COM multiplicador

SEM multiplicador

•Menor custo inicial

•Mais manutenção

•Amplamente utilizado

•Maior custo inicial

•Menos manutenção

•Utilização crescente

•Gerador de Indução Duplamente

Alimentado (DFIG)

•Gerador Síncrono de ímã

permanente (PMSG)

•Gerador Síncrono com pólos

excitados (EESG)

•Gerador Síncrono de ímã

permanente (PMSG)

Aerogeradores


Tendência tecnológica

Fonte: Duch Wind Workshops 2008 VALE Soluções em Energias

Aerogeradores


DFIG: GE

Fonte: GE (2012)

Aerogeradores


EESG: Enercon (no Brasil, Wobben)

Fonte: Enercon (2016)

Aerogeradores


PMSG: WEG

Fonte: WEG (2016)

Aerogeradores


IEC61400-1 Wind Turbine Classes

WIND TURBINE CLASS I II III IV S

Reference wind speed Vref [m/s] 50 42,5 37,5 30

Specified

by the

designer

Annual average wind speed

(0.2 Vref) Vave [m/s] 10 8,5 7,5 6

1-year return gust speed

(1.05 Vref) Ve1 [m/s] 52,5 44,6 39,4 31,5

50-year return gust speed

(1.4 Vref) Ve50 [m/s] 70 59,5 52,5 42

Turbulence Category

A Iref [-] 0,16

B Iref [-] 0,14

C Iref [-] 0,12

Aerogeradores


O aerogerador tem três pontos de operação

Cut-in, quando o aero começa a operar

Nominal, quando a potência atinge seu valor máximo

Cut-out, quando o aero é desligado

Fonte: EPE (2016)

Aerogeradores


Exemplo de uma curva de potência real

Source: WEG (2016)

Aerogeradores


Variação da curva de potência

Source: WEG (2016)

0

500

1000

1500

2000

2500

Po

tên

cia

[kW

]

Velocidade do vento [m/s]

Cenários de Curvas de Potência

2100

Cenário "best case" Cenário "worst case"

Típica

Aerogeradores


Tendência é aumento de potência e diâmetro do rotor

Aerogeradores


Tendência é aumento de potência e diâmetro do rotor

Exemplo prático... 2016: V136 – 3.450 kW

2017: V136 – 4.200 kW

Aerogeradores

41 01/11/2017

Experiência Eólica da WEG



2002

1997/98

Fornecimento de

geradores para a

Zond (atual GE Wind)

2011

Março de 2013: licenciamento de

tecnologia de aerogeradores com

Northern Power Systems (NPS)

2013

Fornecimento de

geradores para

a Clipper (EUA)

Criação de uma Joint

Venture para transferência

de tecnologia de

Aerogeradores gearless;

Fabricação de 2 unidades

Desenvolvimento de

cadeia de fornecedores

local, entendimento do

mercado, capacitação

da equipe e contratação

de profissionais

experientes

2014

Comissionamento

dos primeiros

aerogeradores

2015

Primeiro aerogerador e parque

eólico em operação; implantação

do primeiro aerogerador

com torre de concreto

2016+

Execução dos 650 MW

em carteira

Fabricação do 100º

aerogerador

Linha do Tempo

43 01/11/2017

Aerogeradores WEG Linha AGW



Valor ao Cliente

Ótima captação de energia

Acoplamento direto, sem caixa de engrenagens (tecnologia gearless)

Rotor síncrono multipolos

Ímãs permanentes (tecnologia de alta eficiência)

Alta disponibilidade (menor downtime)

Baixo custo de O&M

Projeto maintenance friendly

Conceito de componentes modulares

Menores índices de falhas e menor custo em reparos

Melhor proteção contra a corrosão (VPI e circuito fechado de fluido térmico)

Excelente integração com a rede

Conversor de potência plena

Conversão CA – CC – CA (elo em CC)

Evita que perturbações da rede atinjam os componentes mecânicos


Acesso em tempo real aos dados brutos e tendências

Sistema Supervisório (SCADA)


AGW 110 / 2.1 ou 2.2

Classe de Vento, IEC 61400-1 S

Diâmetro do Rotor 110 metros

Potência Nominal 2.100 ou 2.200 kW

Velocidade do vento de início (Cut In) 3 m/s

Velocidade do vento de corte (Cut Out) 20 m/s

Altura do Cubo do Rotor (Hub) 80 e 95 m (aço) ou 120 (concreto)

metros

AGW110/2.X


200 m

150 m

100 m

50 m

0 m Cristo Redentor AGW110/2.1 (aço) AGW110/2.1 (concreto) A-320

AGW110/2.X


AGW110/2.X - Componentes


Implantação do projeto Bons Ventos da Serra, no Ceará

AGW110/2.X – Projetos em Carteira


Aerogeradores no Alaska Aerogerador na Escócia

Mais de 750 unidades instaladas no mundo

AGW100

Classe IEC IIIA

Altura da Torre 37 m

Diâmetro do Rotor 24,4 m

Potência Nominal 95 kW

AGW100

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AGW100 – Geração Distribuída

O AGW 100 é passível de ser utilizado para Geração Distribuída:

Produção mensal estimada em 20.000 kWh/mês para o Brasil

Mais informações: Resolução Normativa ANEEL nº 482, de 2012.


AGW100 – Referências

Over Yonder Cay, ilha privada nas Bahamas


AGW100 – Referências

Mountain View Grand, resort nos Estados Unidos


Linha AGW – Conclusões

A linha AGW representa o estado da arte de aerogeradores:

Acionamento direto (sem caixa de engrenagens)

Gerador síncrono de ímãs permanentes

Conversor de potência plena

Projeto modular e maintenance friendly

Confiabilidade e disponibilidade

AGW110/2.X credenciado no BNDES

Track record de cinco anos


Pás WEG – Fabricadas na AERIS – Caucaia - CE

Pá sendo fabricada na Aeris

Aerogerador WEG


Aerogerador WEG


Foto 1 – Chassi da Nacelle 1 preparando para montar. Foto 2 – Carcaça bobinada com eixo e cubo (spindle) montados no

Gerador 1

Foto 3 – Carcaça do Gerador 2 sendo bobinada.

Fábrica WEG – Jaraguá do Sul - SC

Aerogerador WEG


Figura 4 – Rotor do gerador 1 sendo montado.

Figura 5 – Eixo (spidle shaft) do Gerador 3 sendo usinado.

Figura 6 – Hub do gerador 1 usinado e pintado

Aerogerador WEG


Montagem e ensaios (testes) - WEG

Aerogerador WEG


Aerogerador WEG


“Se faltam máquinas

você pode comprá-las.

Se não há dinheiro, você

toma emprestado. Mas

homens, você não

pode comprar, nem

pedir emprestado. E

homens motivados por

uma ideia são a base do

êxito.”

Eggon João da Silva



Dúvidas e discussões

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