Análise de projeto de turbina eólica de grande porte para as condições climáticas da Região Nordeste do Brasil

Abstract

Este trabalho tem como principal objetivo quantificar as variações da geração de energia e dos carregamentos extremos e de fadiga atuantes em uma turbina eólica operando em regimes de vento que apresentam a distribuição de ocorrência da velocidade com grande concentração em torno de sua média. Esta característica climática é comumente encontrada na região Nordeste do Brasil. A modelagem da distribuição de ocorrência da velocidade do vento é feita através da função estatística de Weibull, que admite o ajuste de sua dispersão através do fator de forma k. A turbina eólica utilizada como referência para as simulações realizadas foi a OWW- 250, instalada na Área de Testes do Centro Brasileiro de Energia Eólica UFPE, em Olinda, que opera com controle de potência por estol, velocidade constante e conexão direta com a rede elétrica local. Os esforços que contribuem para a fadiga da estrutura são apresentados na forma de carregamento equivalente e utilizam séries sintéticas de vento para representar a turbulência incidente na máquina. Os carregamentos extremos são simulados em regime estacionário, considerando a incidência da rajada máxima de 3 segundos, que ocorre, em média, uma vez a cada cinqüenta anos. A estimativa da geração anual de energia é calculada levando-se em conta a curva de potência da turbina eólica e a distribuição de ocorrência das velocidades de vento. Os resultados encontrados para o efeito dos carregamentos que contribuem para a fadiga dos componentes da turbina foram desfavoráveis para as distribuições de vento com menor variância, sendo bastante dependentes dos parâmetros adotados. A geração de energia apresentou uma pequena redução com o aumento do k de Weibull para velocidades médias anuais de vento mais baixas. Já os resultados obtidos para os carregamentos extremos apresentaram uma grande variação, inversamente proporcional ao valor do fator de forma k, o que favorece o projeto de máquinas para operar em regimes de vento semelhantes aos do Nordeste do Brasil