Caracterização do vento local a partir de modelagem da camada limite planetária e modelagem CFD com OpenFOAM

Abstract

O crescimento acentuado da potência eólica instalada no Brasil vem demandando metodologias para a avaliação do recurso eólico cada vez mais competitivas. Nesse contexto, o presente trabalho tem o objetivo geral de caracterizar o vento local por meio de uma metodologia (aqui, proposta) que está baseada em modelagem analítica da Camada Limite Planetária e simulações dos efeitos orográficos de microescala com o código CFD (Computational Fluid Dynamics) OpenFOAM. Para a avaliação da metodologia proposta, foram definidos dois estudos de caso, um correspondente a uma estação anemométrica localizada no município de Paracuru (PCR), no estado do Ceará, e outro correspondente a uma estação anemométrica localizada no município de Triunfo (TRI), no estado de Pernambuco. Esses dois locais apresentam características orográficas distintas, apresentando PCR uma orografia simples e TRI uma orografia complexa. Em ambos estudos de caso, intercompararam-se duas abordagens: uma analítica, baseada no trabalho de Silva (2017), que utiliza modelos da Camada Limite Planetária para estimar o comportamento do vento na microescala; outra abordagem baseada em CFD, que utiliza as saídas da abordagem anterior como condição de contorno com vistas a simular o vento no local de interesse. Em PCR, as duas abordagens apresentaram resultados semelhantes, superestimando os fatores de Weibull. Em TRI, a abordagem com OpenFOAM obteve um desempenho melhor que a abordagem analítica, tal como era esperado, reduzindo o erro com respeito à densidade de potência eólica média de 12,1% para 1,6%. Em suma, o uso de CFD juntamente com modelos analíticos da Camada Limite Planetária, para caracterização do vento local, mostrou-se bastante promissor, uma vez que, em função da metodologia aqui proposta, apresenta um custo computacional relativamente baixo e permite realizar uma avaliação preliminar do recurso eólico em áreas de interesse para instalação de centrais eólicas. Contudo, mais testes são necessários.