Micrositing:Introduo:Sendo o vento o combustvel alimentador das turbinas elicas de um parque, suas caractersticas devem ser estudadas da forma mais detalhada possvel, pois desta forma o risco de falha no projeto, assim como no investimento acabam diminuindo consideravelmente, portanto, no basta fazer uma anlise grosseira respeito dos ventos em uma determinada regio onde se tem a inteno de construir um parque elico.Entretanto, se fossemos mensurar as caractersticas de ventos, por um longo perodo de tempo, em uma quantidade muito grande de pontos dentro da regio em questo o custo acabaria por tomar dimenses relativamente grandes.Uma soluo para este problema consiste no estudo de micrositing, que atravs de estimativas detalhadas e/ou medies de ventos em diversos pontos, mas em curto perodo de tempo, possibilita um maior conhecimento respeito do comportamento dos ventos em um parque elico, assim como a influencia que uma turbina exerce sobre as demais.Um estudo micrositing consiste em determinar as caractersticas do vento em toda a rea do parque elico, de forma a estimar, com uma maior segurana, a produo de energia em cada um dos aerogeradores.

Caracterstica de Projeto de Micrositing:- Define o exato posicionamento de cada aerogerador na Usina Elica;- Objetiva maximizar a Produo Anual de Energia;- Alterao do posicionamento implica em alterao da Produo Anual de Energia;

Fundamentao Terica:Como se sabe, ao passar pela turbina, o vento transfere parte de sua energia para a mesma, isso acaba mudando as caractersticas do mesmo no que tange sua capacidade energtica. Esta transferncia de energia acaba por afetar a velocidade do vento ao passar pela turbina, pois o mesmo acaba se espalhando de forma anormal.Esta regio atrs da turbina afetada pela extrao de energia feita pelo rotor chamada de esteira da turbina elica e possui caracterstica turbulenta.A regio onde se forma a esteira chamada de sombra. Quando uma turbina elica opera na sombra de outra, ela dever extrair energia de uma massa de ar com menor potencial que a original, com menor velocidade mdia de vento, reduzindo seu desempenho.

Figura x- Esteira da turbina elica.A relao dos ventos na parte frontal e traseira da turbina pode ser visualizada na figura seguir.

Figura X Teorema de BetzOnde:A = rea do rotorm = Fluxo de massaV1 = Velocidade antes da turbinaV2 = Velocidade depois da turbinaA1 =Seo transversal do ar antes da turbinaA2 =Seo transversal do ar depois da turbinaDesta forma possvel determinar a reduo da velocidade do vento na esteira de uma turbina e, desta forma, a perda da eficincia de um parque elico. Recomenda-se que o clculo seja feito separadamente para cada direo de vento distinta, sendo necessrio o conhecimento, em cada setor, do comportamento do vento e rugosidade.Partindo deste pressuposto, podemos ento especificar a melhor disposio possvel para os aerogeradores.Um exemplo de disposio dos aerogeradores, levando em conta o efeito da esteira, est representado na figura seguir:

Figura x Relao de distribuio entre aerogeradores.

Os aerogeradores podem estar situados total ou parcialmente na sombra de outros aerogeradores. Pelo fato de no desenvolver cargas uniformes nos rotores, a situao de sombra parcial na grande maioria das vezes indesejvel.

Efeitos da esteira em um parque elico:- Devido a reduo na velocidade do vento o desempenho da turbina que opera na esteira de outra reduzido consideravelmente.- Devido a grande turbulncia na regio de esteira a vida til da turbina reduzida.Obs.: A eficincia do parque elico depende do espaamento entre as turbinas, devido a regies de esteira, entretanto, quanto maior for o espaamento entre turbinas maior ser a rea necessria para o parque elico.Quanto maior for a predominncia dos ventos em uma determinada direo, mais se pode otimizar os espaos, reduzindo-se as distncias laterais dos aerogeradores, em relao ao vento predominante.Como podemos observar na figura seguir um parque elico atinge sua potncia nominal em uma faixa estreita de velocidades de vento, comparado com o comportamento de uma turbina isolada, isso se deve principalmente interao entre os geradores.

Figura x Curvas de potncia de uma fazenda elica.

Disposies tpicas de aerogeradores:Na figura seguir esto representadas os espaamentos tpicos entre os aerogeradores de um parque elico.

Figura X Espaamentos tpicos entre aerogeradores de um parque elico.

Clculo da eficincia de um parque elico:A eficincia de um parque elico pode ser definida pela seguinte expresso:

OBS.: Passar a relao acima para digitado no word.

Principais Mtodos de Estudo de Micrositing:Antes de iniciar o estudo de micrositing so necessrios conhecimentos respeito das caractersticas de relevo, uniformidade dos ventos, rugosidade do solo, dentre outras, da regio onde ser instalado o parque elico. Com base nestas caractersticas ser definido o mtodo de estudo de micrositing empregado, que pode ser de dois tipos principais:Mtodo 1- Estimativa na posio de cada turbina:Como a medio dos ventos efetuada em apenas alguns pontos especficos da regio onde dever ser instalado o parque elico, no se possui um pleno conhecimento respeito do comportamento dos ventos em toda a extenso do territrio em questo. Neste caso, uma das solues encontradas para otimizar a previso do comportamento dos ventos consiste em efetuar estimativas respeito do comportamento dos ventos prximo aos pontos de medio.Este mtodo utilizado caso o terreno em questo seja de alta complexidade, ou quando h grandes diferenas orogrficas dentro da rea de estudo, tornando assim a aplicao de outros mtodos uma atividade invivel.A figura abaixo demonstra de forma bsica estes princpios descritos.

Figura X. - Mtodo da estimativa na posio de cada turbina.

Mtodo 2 Diviso da rea em subreas:Este mtodo consiste em dividir a regio de interesse em regies menores a fim de se efetuar um estudo mais preciso e detalhado em cada uma dessas regies. Parte-se do princpio de que as caractersticas do ambiente possuem, de certa forma, uma menor variao em seus valores facilitando assim o seu estudo.Normalmente este mtodo empregado em regies planas, com orografia homognea e facilmente identificada em cada uma das sub reas definidas, outro fator importante a caracterstica de rugosidade que de preferncia deve ser similar em todas as direes.A figura abaixo demonstra de forma bsica estes princpios descritos.

Figura X. - Mtodo da diviso da rea em subreas.

Otimizao do Estudo:Caso seja necessrio, o estudo detalhado do potencial elico em cada gerador (micrositing) pode ser apoiado tambm por medies de velocidade de vento adicionais diretamente na posio do aerogerador, durante curtos perodos de algumas semanas. Isso faz com que se obtenha dados mais concretos respeito das condies de funcionamento de cada aerogerador otimizando o projeto de posicionamento de cada um.Neste caso se fazem necessrios sistemas de medio de alta mobilidade baseados em tcnicas de deteco remota, como o SODAR (Sound Detection And Ranging) especialmente em terrenos complexos.

Metodologia adotada para estimar as caractersticas detalhadas do vento na regio do parque elico:Alguns procedimentos padres podem ser empregados para estimar as caractersticas detalhadas do vento nas regies onde no h medio direta como foi mencionado anteriormente.- Primeiramente calcula-se, no local das medies, o comprimento de rugosidade em todas as direes no entorno deste ponto.- Por meio de modelos atmosfricos, determina-se o vento geostrfico, livre de influncia da rugosidade.- No ponto onde sero estimadas as caractersticas do vento, determina-se os comprimentos de rugosidade em todas as direes no seu entorno.- A partir do vento geostrfico, j determinado, calcula-se o vento na altura do cubo do aerogerador considerando-se as influencias da rugosidade no seu entorno, por meio de modelos atmosfricos.Obs.: Estes clculos podem ser feitos com auxlio de modelos atmosfricos que levam em conta a influencia do terreno.

Modelos Utilizados no Estudo de MicrositingWasP - Consiste em um conhecido aplicativo computacional, responsvel por auxiliar a estimativa de ventos, desenvolvido pelo Instituto Dinamarqus de Energia Elica.MesoMap Utilizado na interpolao dos regimes de vento, a partir de medies existentes para o restante do territrio em estudo.WindMap Utilizado em conjunto, para o mapeamento final, atravs do clculo da camada limite. O WindMap um modelo tridimensional de escoamento, constitudo principalmente pelas equaes de conservao de massa e equaes de camada limite, estas ltimas incluindo a considerao da estabilidade trmica vertical da atmosfera.MM5 (Mesoscala Modeling System 5 Gerao) A simulao da climatologia obtida com este modelo, ancorada em medies de vento de boa qualidade, permite a elaborao de mapas de vento. Estes combinados com informaes de topografia, uso do solo, influencias locais e outras restries, permite a elaborao de mapas elicos para o local de estudo.

ConclusesAtravs do desenvolvimento deste estudo possvel notar nitidamente a importncia de uma anlise de micrositing ao determinar a distribuio das turbinas elicas em um parque, pois por meio desta possvel aumentar o rendimento do conjunto de gerao, ou at mesmo evitar danos aos geradores devido a irregularidades no vento.Ou ainda, possvel aproveitar ao mximo a rea disponvel para a instalao do parque, pois pode se concluir que a perda de eficincia de um parque elico depende do espaamento entre as turbinas, orientao, caractersticas e topografia do terreno, e pode chegar a 20% da energia bruta produzida, sendo que com um bom projeto de parque elico poder ter perdas na ordem de 5%.Estes aspectos mtodos tambm so favorecidos pois a tecnologia dos computadores tem aumentado de forma significativa, facilitando assim a implementao de algoritmos estatsticos cada vez mais condizentes com a realidade que se ir trabalhar.Referncias