Dimensionamento de um parque eólico e sua subestação comparando ferramentas de CFD e atlas eólicos

• Autor(a) principal: Roca, William Bellinazo
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/134614
• topic: Engenharia de energia; Aerogenerator; Computational fluid dynamics; Horizontal-axis wind turbine; Substation; Wind farm; Wind power

O presente trabalho estuda a distribuição de velocidades do vento em um terreno complexo, comparando os valores de energia média produzida em um ano aleatório a partir de atlas eólicos, medições de vento e simulações em CFD. Adicionalmente, é proposto um dimensionamento simplificado da subestação do parque eólico, com o objetivo de subsidiar estudos iniciais de conexão à rede elétrica, a partir da potência definida pelo parque. A partir das medições do vento em um terreno próximo a Panambi-RS, é modelada a simulação em CFD da distribuição do vento nesse local a 80 m do solo, para ser realizado o micrositing e definido o posicionamento favorável de 4 aerogeradores de 2,1 MW. Os valores de velocidade obtidos são utilizados para o cálculo da produção média de energia em um ano típico e comparados com as referências do Atlas Eólico do Rio Grande do Sul, nas versões 2002 e 2014, e medições pelo anemômetro do local. Ainda, são especificados a localização da subestação elevadora do parque, cabeamento, equipamentos principais, malha de aterramento, cabos para-raios e arranjo geral da mesma. Os resultados obtidos por simulação de CFD apontam que a velocidade média no terreno varia entre 5,8 m/s e 7,1 m/s, sendo definidos pontos próximos a 7 m/s por micrositing para instalação das turbinas. A versão 2014 do Atlas apresentou um valor de 6,5 m/s para a média no terreno, ao contrário da versão 2002 que superestimou a velocidade em 17%. O resultado na torre de medições foi 6% superior ao Atlas 2014, devido a aceleração do vento no ponto da medição. A energia média produzida é de 29,05 GWh/ano para o posicionamento definido por micrositing, sendo 16,3% superior ao cálculo a partir do Atlas 2014. Segundo o Atlas de 2002, a energia prevista é superestimada em 36,5% e os valores do anemômetro são 7% superiores, ambos em relação a versão 2014. No projeto simplificado da subestação, é definida uma localização que permite a chegada de dois circuitos coletores em um barramento flexível e um pórtico metálico de saída da linha de transmissão até Panambi. São especificados um transformador ONAF, de potência 10/12,5 MVA para elevar a tensão de 34,5 kV para 69 kV, cabos de alumínio para ambas as seções e os equipamentos de proteção necessários. Uma malha de aterramento com espaçamentos de 4 m x 4 m em conjunto com uma camada de 0,2 m de brita fazem o aterramento do solo, enquanto cabos de aço-alumínio galvanizado formam o circuito aterrado de blindagem da subestação. Por fim, os diagramas unifilar e trifilar da subestação sumarizam o projeto simplificado da mesma.