Otimização do posicionamento de turbinas eólicas considerando restrição de ruído sonoro
Pedro Lucas Sanches Fonseca SIlva
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP Si38o
[Wind farm layout optimization considering noise constraint]
Campinas, SP : [s.n.], 2023.
1 recurso online (99 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Alberto Luiz Serpa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Resumo: A otimização do posicionamento de turbinas eólicas é um problema complexo que consiste em definir o melhor rearranjo de aerogeradores em um parque eólico, visando o aumento do rendimento de energia produzida. Geralmente, a produção de energia e os custos de investimento são os principais...
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Resumo: A otimização do posicionamento de turbinas eólicas é um problema complexo que consiste em definir o melhor rearranjo de aerogeradores em um parque eólico, visando o aumento do rendimento de energia produzida. Geralmente, a produção de energia e os custos de investimento são os principais objetivos deste problema. No entanto, as turbinas eólicas causam alguns impactos ambientais que devem ser levados em consideração. Um desses impactos ambientais é o ruído sonoro gerado, que é responsável por incômodos e distúrbios do sono em áreas residenciais. Este estudo traz uma abordagem do problema de otimização do posicionamento de turbinas eólicas considerando a propagação de ruído e a produção de energia. Diferentes cenários são analisados e testados, respeitando as restrições básicas impostas de perímetro e distância entre as turbinas, perdas por efeito esteira e restrições quanto ao nível de pressão sonora produzido pelo parque. Para este trabalho, a otimização foi feita por meio de Algoritmo Genético, devido sua capacidade em encontrar boas soluções em grandes espaços de busca, melhorando o desempenho das avaliações em relação às trocas entre o nível de pressão sonora e a produção de energia. Primeiramente, foi realizada a otimização sem restrição de ruído para uma configuração de posições iniciais aleatórias. A produção de energia apresentou um ganho de 2,77\% em relação às configurações não otimizadas, porém, o ruído sonoro calculado excedeu o limite máximo previsto pela NBR 10151 em todas as simulações. Em seguida, o mesmo cenário foi otimizado, considerando limitações no nível de ruído sonoro gerado pelo parque eólico em diferentes situações. Nesse cenário, a produção de energia aumentou em 2,35\% e os níveis de pressão sonora limitaram-se a valores inferiores a 45 dB(A). De acordo com os resultados, este processo de otimização é capaz de encontrar soluções razoáveis para maximizar o rendimento energético e prevenir impactos ambientais atrelados ao excesso de ruído sonoro gerado nos parques eólicos
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Abstract: Wind farm layout optimization consists of setting the best position of the wind turbines to increase the wind farm yield. Usually, power production and investment costs are the main objectives of this problem. However, wind turbines cause some environmental impacts that should be taken...
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Abstract: Wind farm layout optimization consists of setting the best position of the wind turbines to increase the wind farm yield. Usually, power production and investment costs are the main objectives of this problem. However, wind turbines cause some environmental impacts that should be taken into account. One of these environmental issues is noise, which is responsible for annoyance and sleeps disturbance in residential areas. This study aims to address the layout optimization considering noise propagation and energy production. Several scenarios are analyzed concerning the distance among turbines, wake effect, and sound pressure level constraints. The genetic algorithm is adopted for better performance due to its good results in finding a solution in large search spaces. Firstly, we performed the optimization without noise constraint for a random initial layout. The energy output increased by 2.77\% compared to the unoptimized layout, but the sound pressure level exceeded the threshold for all scenarios. Then, the same layout was optimized considering conditions to reduce the noise level. For this scenario, energy production increased by 2.35\% and sound pressure levels were limited to values below 45 dB(A). According to the results, this optimization process is capable of finding reasonable solutions to maximize energy yield and avoid environmental impacts due to the noise of wind farms
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Pedro Lucas Sanches Fonseca SIlva
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