Orientador: Luiz Antonio Rossi

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola

Resumo: A participação da energia eólica na matriz elétrica brasileira vem aumentando continuamente desde 2005. A conexão de Aerogeradores de Grande Porte à rede elétrica foi permitida após a regulamentação do setor eólico no Brasil pela ANEEL, culminando com o crescimento contínuo do setor nos...

Resumo: A participação da energia eólica na matriz elétrica brasileira vem aumentando continuamente desde 2005. A conexão de Aerogeradores de Grande Porte à rede elétrica foi permitida após a regulamentação do setor eólico no Brasil pela ANEEL, culminando com o crescimento contínuo do setor nos últimos cinco anos e a consolidação da participação da fonte eólica na matriz elétrica brasileira. O interesse pela utilização de Aerogeradores de Pequeno Porte no país aumentou, posto que sua conexão com a rede elétrica foi regulamentada pela ANEEL através da resolução 482. Acompanhando a evolução do uso de aerogeradores, metodologias para avaliação e simulação do desempenho de aerogeradores foram extensivamente desenvolvidas no século passado. Uma delas é o Método do Momento no Elemento de Pá, um modelo numérico unidimensional desenvolvido inicialmente por Glauert em 1920, utilizado para aferir o desempenho aerodinâmico do rotor do aerogerador. Neste trabalho, as curva de desempenho de potência e curvas adimensionais de desempenho de dois aerogeradores de pequeno porte foram simuladas teoricamente utilizando o Método do Momento no Elemento de Pá. Posteriormente, a aplicação desses aerogeradores na situação de conexão com a rede elétrica ou em um sistema isolado eólico-baterias foi simulada por meio do programa computacional Homer, considerando três cidades diferentes: Campinas e Cubatão (Brasil/SP) e Roscoe (Estados Unidos / TX). O aerogerador nacional possui melhor desempenho aerodinâmico em baixas rotações, enquanto que o importado possui coeficiente de potência mais alto em altas rotações. Além disso, o aerogerador nacional produz mais energia elétrica para todas as localidades analisadas com exceção da cidade de Campinas (SP/BR), onde o aerogerador importado obteve melhor desempenho simulado. Considerando o sistema isolado eólico - baterias, a garantia de suprimento integral à carga elétrica simulada só é alcançada com um banco de baterias com muitas unidades e alto número de aerogeradores devido à intermitência da fonte eólica. O desempenho aerodinâmico do rotor e o custo da energia ($/kWh) dependem fortemente das características técnicas do aerogerador e do recurso eólico local

Abstract: The use of the wind energy in the Brazilian energy matrix has been increasing since 2005. The connection of large wind generators to the grid was allowed after the regulation of the wind industry in Brazil by ANEEL, resulting in the continued growth of the sector over the past five years,...

Abstract: The use of the wind energy in the Brazilian energy matrix has been increasing since 2005. The connection of large wind generators to the grid was allowed after the regulation of the wind industry in Brazil by ANEEL, resulting in the continued growth of the sector over the past five years, and the consolidation of the use of wind energy in the Brazilian energy matrix. Interest in the use of Small Wind Turbines (SWT) in the country has grown, since the regulation of its connection to the energy grid by ANEEL by the 482 resolution. Following the evolution of wind turbine using, methodologies to evaluation and simulation of wind turbine performance were extensively developed last century. One of them is the numeric one-dimensional model based on the Blade Element Moment Method, first developed last century by Glauert to derive aerodynamic performance of wind turbine rotor. In this research, the power performance curve and non-dimensional performance curves of two small wind turbines of horizontal axis were evaluated simulated theoretically using the Blade Element Moment Method. Afterwards, the application of the wind turbines for on-grid and off-grid systems was simulated using the software Homer, considering three different cities: Campinas and Cubatão (Brazil/SP) and Roscoe (United States/TX). The national wind turbine has better aerodynamic performance in lower rotations, while the imported has higher power coefficient in higher rotations. Also, the national wind turbine produces more electric energy for all locations evaluated excepting for Campinas City (SP/BR), where the imported wind turbine had better simulated performance. Considering the off-grid wind batteries system, the full supply can be reached only using a bank battery with many units and several wind turbines due to the intermittency of the wind energy. The rotor aerodynamic performance and the cost of energy ($/kWh) depend strongly of the technical characteristics and the local wind resource