O clima e o planejamento energético no Nordeste do Brasil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Nicorray de Queiroz
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47237
Resumo: A escassez hídrica e abundância do recurso eólico no Nordeste do Brasil constitui um tópico relevante para o estudo focado no planejamento energético. Atualmente, a energia elétrica é tratada como insumo sensível na cadeia produtiva e, portanto, apesar da considerável tradição no uso desta matriz, a energia elétrica apresenta no cenário interno consideráveis restrições, devido às limitações da disponibilidade do recurso hídrico. Sua relação intrínseca com o clima precede a necessidade de novas matrizes surgirem como suspiro de complementariedade. Dessa forma, o objetivo geral da pesquisa foi identificar a influência do clima na geração de energia elétrica no Nordeste do Brasil. A tese de doutorado está dividida em dois artigos. No primeiro, identificaram-se as variáveis climáticas relevantes que influenciam a geração hidroelétrica. Os dados mensais utilizados foram a vazão (período de 1964 a 2017), volume útil do Reservatório (Sobradinho), Dipolo do Atlântico Tropical, anomalias de temperatura da superfície do mar no Pacífico Equatorial, precipitação, geração, carga e importação de energia elétrica entre os anos de 2000 a 2017. A metodologia foi embasada na inferência estatística, componentes principais e modelo de regressão dinâmica. Os resultados mostraram redução de 30% na vazão a montante do reservatório de Sobradinho passando de 2.027 m3 .s−1 para 1.428 m3 .s−1 . Utilizando os escores das componentes principais no modelo de regressão dinâmica, houve redução na geração pela fonte hídrica em até 40%. O segundo artigo objetivou analisar o comportamento dos ventos no interior do Nordeste do Brasil, relacionado aos índices oceânicos e do clima e seu impacto na densidade de potência no período de 2013 a 2020. Para tanto, ajustaram-se os modelos estocásticos de Weibull e modelo de regressão dinâmica com dados de velocidade do vento mensal observados de torres anemométricas a 80 metros e 10 metros de altura em uma região de terreno complexo para o período de 2013 a 2020. Verificou-se, particularmente, no ano de 2016 e 2020, significativa influência negativa na densidade de potência com o El Niño e Dipolo do Atlântico, respectivamente. Confirmaram-se tendências decrescentes das séries temporais de vento a 80 e 10 metros e também do Dipolo do Atlântico. Além do efeito da sazonalidade incorporada ao modelo de regressão observou-se que a intensidade do vento depende da pressão atmosférica, umidade do ar e temperatura ambiente. Dessa forma, conclui-se que o clima é parte integrada do processo de planejamento energético e deve ser obrigatoriamente utilizado em análises relacionadas às fontes de geração de energia elétrica que dependam exclusivamente de recursos naturais como vazão, precipitação, vento, pressão atmosférica, umidade relativa do ar, temperatura e densidades do ar e da água, especialmente para matriz hídrica e eólica, tema central desse trabalho, contribuindo assim, para uma transição energética adequada.
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Atualmente, a energia elétrica é tratada como insumo sensível na cadeia produtiva e, portanto, apesar da considerável tradição no uso desta matriz, a energia elétrica apresenta no cenário interno consideráveis restrições, devido às limitações da disponibilidade do recurso hídrico. Sua relação intrínseca com o clima precede a necessidade de novas matrizes surgirem como suspiro de complementariedade. Dessa forma, o objetivo geral da pesquisa foi identificar a influência do clima na geração de energia elétrica no Nordeste do Brasil. A tese de doutorado está dividida em dois artigos. No primeiro, identificaram-se as variáveis climáticas relevantes que influenciam a geração hidroelétrica. Os dados mensais utilizados foram a vazão (período de 1964 a 2017), volume útil do Reservatório (Sobradinho), Dipolo do Atlântico Tropical, anomalias de temperatura da superfície do mar no Pacífico Equatorial, precipitação, geração, carga e importação de energia elétrica entre os anos de 2000 a 2017. A metodologia foi embasada na inferência estatística, componentes principais e modelo de regressão dinâmica. Os resultados mostraram redução de 30% na vazão a montante do reservatório de Sobradinho passando de 2.027 m3 .s−1 para 1.428 m3 .s−1 . Utilizando os escores das componentes principais no modelo de regressão dinâmica, houve redução na geração pela fonte hídrica em até 40%. O segundo artigo objetivou analisar o comportamento dos ventos no interior do Nordeste do Brasil, relacionado aos índices oceânicos e do clima e seu impacto na densidade de potência no período de 2013 a 2020. Para tanto, ajustaram-se os modelos estocásticos de Weibull e modelo de regressão dinâmica com dados de velocidade do vento mensal observados de torres anemométricas a 80 metros e 10 metros de altura em uma região de terreno complexo para o período de 2013 a 2020. Verificou-se, particularmente, no ano de 2016 e 2020, significativa influência negativa na densidade de potência com o El Niño e Dipolo do Atlântico, respectivamente. Confirmaram-se tendências decrescentes das séries temporais de vento a 80 e 10 metros e também do Dipolo do Atlântico. Além do efeito da sazonalidade incorporada ao modelo de regressão observou-se que a intensidade do vento depende da pressão atmosférica, umidade do ar e temperatura ambiente. Dessa forma, conclui-se que o clima é parte integrada do processo de planejamento energético e deve ser obrigatoriamente utilizado em análises relacionadas às fontes de geração de energia elétrica que dependam exclusivamente de recursos naturais como vazão, precipitação, vento, pressão atmosférica, umidade relativa do ar, temperatura e densidades do ar e da água, especialmente para matriz hídrica e eólica, tema central desse trabalho, contribuindo assim, para uma transição energética adequada.The water scarcity and abundance of the wind energy resource in Northeast Brazil constitutes a relevant topic for the study focused on energy planning. Currently, electric energy is treated as a sensitive input in supply chain and therefore, despite considerable tradition on the use this matrix, electric energy presents considerable restrictions in domestic scenario, due to limitations of the availability of water resources. Its intrinsic relationship with the climate precedes need for a new matrices to emerge as a sigh of complementarity. In this way, the general objective of the research was to identify a influence of climate on the power generation in Northeast Brazil. The doctoral thesis is divided into two articles. In the first, were identified relevant climatic variables that influence hydroelectric generation. The monthly data used were the streamflow (period from 1964 to 2017), useful volume of Sobradinho Dam, Tropical Atlantic Dipole, sea surface temperature anomalies in the Equatorial Pacific, precipitation, power generation, energy load and energy imports between 2000 and 2017 annual periods. The methodology used was based on statistical inference, principal component analysis and dynamic regression model. The results showed a 30% reduction in the streamflow upstream of the surfy Reservoir passing from 2,027 m3 · s −1 to 1,428 m3 · s −1 . Using the scores of principal component analysis in the dynamic linear regression model, there was a reduction in generation by the hydro source by up to 40%. In the second article aimed to analyze the behavior of winds in the countryside of Northeast Brazil, related to index oceanic and climate and their impact on power density in the period of 2013 to 2020. For that were applied the stochastic Weibull model and dynamics regression model with monthly windspeed data observed from anemometric towers at 80 meters and 10 meters in height in a region of complex terrain of 2013 to 2020. Particularly in 2016 and 2020, there was a significant negative influence on power density with El Niño and Atlantic Dipole, respectively. Decreasing trends were confirmed for windspeed time series at 80 and 10 meters and also for the Atlantic Dipole. In addition to the effect of seasonality incorporated into the regression model, it was observed that windspeed intensity depends on atmospheric pressure, air humidity and ambient temperature. Thus, it is concluded that climate is an integrated part of the energy planning process and must be used in analyzes related to sources of electricity generation that depend exclusively on natural resources such as streamflow, precipitation, windspeed, atmospheric pressure, relative humidity of air, temperature and densities of air and water, especially for the hydro and wind energy matrix, the central theme of this work, thus contributing to an adequate energy transition.Universidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS CLIMÁTICASUFRNBrasilClimatologiaPlanejamento energéticoRegressão dinâmicaAnálise de componente principalO clima e o planejamento energético no Nordeste do Brasilinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALClimaplanejamentoenergetico_Santos_2021.pdfapplication/pdf7598169https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/47237/1/Climaplanejamentoenergetico_Santos_2021.pdfb2bb01491b0b8b745ac6dc1ba4e6d1bcMD51123456789/472372022-05-20 17:56:52.481oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/47237Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-05-20T20:56:52Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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