Energia Eólica. Seminário de Geração de Energia Distribuída. Marco Aurélio Wobeto Meller

Transcrição

1 Motores Automação Energia Transmissão & Distribuição Tintas Energia Eólica Seminário de Geração de Energia Distribuída Marco Aurélio Wobeto Meller

2 Geração Distribuída Net Metering - Resolução 482/2012 Micro Geração Distribuída Gerador com potência < 75 kw Mini Geração Distribuída Gerador com potência entre 75 kw e kw Sistema de Compensação de Energia Net Metering - Energia gerada e não consumida é exportada para rede, gerando um crédito com concessionária (60 meses). Aplicável a fontes incentivadas (solar, eólica, hidráulica, biomassa e cogeração qualificada).

3 Energia Eólica no Brasil 2

4 Aspectos Sócio-Econômico-Ambientais Energia renovável, limpa e gratuita Reduzida emissão de CO2 Baixo impacto ambiental Aproveitamento socialmente justo das áreas Convivência harmônica com outras atividades (fonte de renda alternativa) Solo permanece praticamente nas condições originais Valorização das propriedades Sinergia com a matriz energética Diversificação sustentável (complementariedade com outras fontes) Médio tempo de construção Potencial expressivo Desenvolvimento econômico Geração de empregos Internalização de produção, tecnologias e know-how

5 Eólica no Brasil Recurso eólico brasileiro a 50 m de altura era estimado em 143 GW em 2001 (10 Itaipus ou 1 Brasil) Sem rigor nas restrições ambientais, áreas urbanas, corpos d agua, etc. Fonte: Cresesb (2001)

6 Eólica no Brasil Estimativas atualizadas, mesmo mais rigorosas com relação às restrições, indicam um número muito maior Motivo é o melhor recurso a altura maiores e avanços tecnológicos Em 2014, a Abeeólica estimou em 350 GW Depois disto, em 2015, o DEWI estimou ser 500 GW Mais recentemente, em outubro de 2016, o INPE declarou que 522 GW são técnicamente viáveis dentre 880 GW de potencial, confirmando o número do DEWI

7 Eólica no Brasil

8 Eólica no Brasil Distribuição de Weibull no Brasil

9 Eólica no Brasil Nordeste RN Sul RS Fonte: EPE (2015)

10 Eólica no Brasil No Brasil, quando chove muito, venta pouco Mas na época seca, o vento sopra forte Fonte: Aneel (2000)

11 Eólica no Brasil No Brasil, quando chove muito, venta pouco Mas na época seca, o vento sopra forte Fonte: Camargo Schubert

12 Eólica no Brasil Combinando eólica e solar, o perfil de geração é mais uniforme Exemplo prático, na Bahia Fonte: Renova (2016)

13 Eólica no Brasil Fonte: Abeeólica (2017)

14 Eólica no Brasil Fator de capacidade global médio é de 28%, conforme o GWEC Fonte: EPE (2016)

15 Eólica no Brasil Fonte: Abeeólica (2017)

16 Eólica no Brasil Indústria nacional Fonte: Abeeólica (2017)

17 Eólica no Brasil Fonte: Abeeólica (2017)

18 Eólica no Brasil Aspectos positivos Dos Caracteres ambientais: Energia renovável limpa que não contribui ao efeito estufa- baixo impacto ambiental-1kwh de energia eólica evita de 0,6 a 1,0 kg de emissão de CO2 ; Permite a economia de combustíveis fósseis e a contaminação que estes provocam; Do Aproveitamento de áreas: Socialmente justa: Convivência harmônica com outras atividades; Ocupação do solo permanece nas condições originais; Valorização das propriedades;

19 Eólica no Brasil Aspectos positivos Da Segurança no Abastecimento: Fonte de energia própria, inesgotável e gratuita, Proporciona a diversificação sustentável da Matriz Energética; Tempo de construção reduzido; Potencial expressivo Dos Caracteres Econômicos Emprego e desenvolvimento econômico; Internalização da Produção de Equipamentos-Aumento da competitividade Possibilidade de modulação e implantação de projetos de todo o porte.

20 Capacidade Instalada no Mundo Nos últimos 10 anos, a capacidade instalada de geração eólica no mundo cresceu a uma taxa média (CAGR) de 22% ao ano Fonte: GWEC (2016)

21 Aerogeradores 20

22 Aerogeradores

23 Aerogeradores Pontos de consenso Barlovento (upwind) Três pás Potência nominal crescente Diâmetros de rotor maiores Torres cada vez mais altas Pontos em aberto Trem de potência (multiplicador) Conversão elétrica Tecnologia de pá

24 Aerogeradores 1.Fundação 2.Transformador Elevador (chão ou nacele) 3.Torre (aço, concreto, treliçada, híbrida) 4.Elevador ou escada (climb assist) 5.Sistema de posicionamento (yaw) 6.Nacele ( casa de máquinas ) 7.Gerador elétrico 8.Sistema de monitoramento do vento 9.Acoplamento 10.Multiplicador (pode ser ausente) 11.Pás 12.Sistema de passo (pitch) 13.Cubo (hub) e spinner

25 Aerogeradores SCIG: Squirrel Cage Induction Generator Caixa multiplicadora de múltiplo estágio Velocidade fixa Controle de potência por estol Conectada diretamente a rede Usada nos anos 80 e 90

26 Aerogeradores WRIG: Wound Rotor Induction Generator Caixa multiplicadora de múltiplo estágio Velocidade variável limitada: o conversor controla uma resistência variável conectada ao enrolamento do rotor, que controla o escorregamento Conectada diretamente a rede

27 Aerogeradores DFIG: Doudbly Fed Induction Generator Caixa multiplicadora de múltiplo estágio Velocidade variável: o conversor é conectado ao rotor, que controla o escorregamento Estator diretamente conectado à rede

28 Aerogeradores EESG: Electrically Excited Synchronous Generator SEM caixa multiplicadora Velocidade variável: o conversor controla a velocidade síncrona Gerador é excitado eletricamente por um conversor Conversor diretamente conectado à rede

29 Aerogeradores PMSG: Permanent Magnet Synchronous Generator SEM caixa multiplicadora Velocidade variável: o conversor controla a velocidade síncrona Gerador é excitado eletricamente por ímãs permanentes Conversor diretamente conectado à rede

30 Aerogeradores Diferentes configurações DFIG EESG/PMSG Fonte: ABDI (2014)

31 Aerogeradores COM multiplicador Gerador de Indução Duplamente Alimentado (DFIG) Gerador Síncrono de ímã permanente (PMSG) Menor custo inicial Mais manutenção Amplamente utilizado SEM multiplicador Gerador Síncrono com pólos excitados (EESG) Gerador Síncrono de ímã permanente (PMSG) Maior custo inicial Menos manutenção Utilização crescente

32 Aerogeradores Tendência tecnológica Fonte: Duch Wind Workshops 2008 VALE Soluções em Energias

33 Aerogeradores DFIG: GE Fonte: GE (2012)

34 Aerogeradores EESG: Enercon (no Brasil, Wobben) Fonte: Enercon (2016)

35 Aerogeradores PMSG: WEG Fonte: WEG (2016)

36 Aerogeradores IEC Wind Turbine Classes WIND TURBINE CLASS I II III IV S Reference wind speed Vref [m/s] 50 42,5 37,5 30 Annual average wind speed Vave [m/s] 10 8,5 7,5 6 (0.2 Vref) 1-year return gust speed Ve1 [m/s] 52,5 44,6 39,4 31,5 (1.05 Vref) 50-year return gust speed Ve50 [m/s] 70 59,5 52,5 42 (1.4 Vref) A Iref [-] 0,16 Turbulence Category B Iref [-] 0,14 C Iref [-] 0,12 Specified by the designer

37 Aerogeradores O aerogerador tem três pontos de operação Cut-in, quando o aero começa a operar Nominal, quando a potência atinge seu valor máximo Cut-out, quando o aero é desligado Fonte: EPE (2016)

38 Aerogeradores Exemplo de uma curva de potência real Source: WEG (2016)

39 Potência [kw] Aerogeradores Variação da curva de potência 2500 Cenários de Curvas de Potência Típica 1500 Cenário "best case" Cenário "worst case" Velocidade do vento [m/s] Source: WEG (2016)

40 Aerogeradores Tendência é aumento de potência e diâmetro do rotor

41 Aerogeradores Tendência é aumento de potência e diâmetro do rotor Exemplo prático : V kw 2017: V kw

42 Experiência Eólica da WEG 01/11/

43 Linha do Tempo 1997/98 Fornecimento de geradores para a Clipper (EUA) Desenvolvimento de cadeia de fornecedores local, entendimento do mercado, capacitação da equipe e contratação de profissionais experientes Comissionamento dos primeiros aerogeradores 2015 Fabricação do 100º aerogerador Execução dos 650 MW em carteira Criação de uma Joint Venture para transferência de tecnologia de Aerogeradores gearless; Fabricação de 2 unidades Março de 2013: licenciamento de tecnologia de aerogeradores com Northern Power Systems (NPS) Primeiro aerogerador e parque eólico em operação; implantação do primeiro aerogerador com torre de concreto Fornecimento de geradores para a Zond (atual GE Wind)

44 Aerogeradores WEG Linha AGW 01/11/

45 Valor ao Cliente Ótima captação de energia Acoplamento direto, sem caixa de engrenagens (tecnologia gearless) Rotor síncrono multipolos Ímãs permanentes (tecnologia de alta eficiência) Alta disponibilidade (menor downtime) Baixo custo de O&M Projeto maintenance friendly Conceito de componentes modulares Menores índices de falhas e menor custo em reparos Melhor proteção contra a corrosão (VPI e circuito fechado de fluido térmico) Excelente integração com a rede Conversor de potência plena Conversão CA CC CA (elo em CC) Evita que perturbações da rede atinjam os componentes mecânicos

46 Sistema Supervisório (SCADA) Acesso em tempo real aos dados brutos e tendências

47 AGW110/2.X Classe de Vento, IEC Diâmetro do Rotor Potência Nominal Velocidade do vento de início (Cut In) Velocidade do vento de corte (Cut Out) Altura do Cubo do Rotor (Hub) AGW 110 / 2.1 ou 2.2 S 110 metros ou kw 3 m/s 20 m/s 80 e 95 m (aço) ou 120 (concreto) metros

48 AGW110/2.X 200 m 150 m 100 m 50 m 0 m Cristo Redentor A-320 AGW110/2.1 (aço) AGW110/2.1 (concreto)

49 AGW110/2.X - Componentes

50 AGW110/2.X Projetos em Carteira Implantação do projeto Bons Ventos da Serra, no Ceará

51 AGW100 Mais de 750 unidades instaladas no mundo Aerogeradores no Alaska Aerogerador na Escócia AGW100 Classe Altura da Torre Diâmetro do Rotor Potência Nominal IEC IIIA 37 m 24,4 m 95 kw

52 AGW100 Geração Distribuída O AGW 100 é passível de ser utilizado para Geração Distribuída: Produção mensal estimada em kwh/mês para o Brasil Mais informações: Resolução Normativa ANEEL nº 482, de

53 AGW100 Referências Over Yonder Cay, ilha privada nas Bahamas

54 AGW100 Referências Mountain View Grand, resort nos Estados Unidos

55 Linha AGW Conclusões A linha AGW representa o estado da arte de aerogeradores: Acionamento direto (sem caixa de engrenagens) Gerador síncrono de ímãs permanentes Conversor de potência plena Projeto modular e maintenance friendly Confiabilidade e disponibilidade AGW110/2.X credenciado no BNDES Track record de cinco anos

56 Aerogerador WEG Pás WEG Fabricadas na AERIS Caucaia - CE Pá sendo fabricada na Aeris

57 Aerogerador WEG

58 Aerogerador WEG Fábrica WEG Jaraguá do Sul - SC Foto 1 Chassi da Nacelle 1 preparando para montar. Foto 2 Carcaça bobinada com eixo e cubo (spindle) montados no Gerador 1 Foto 3 Carcaça do Gerador 2 sendo bobinada.

59 Aerogerador WEG Figura 4 Rotor do gerador 1 sendo montado. Figura 5 Eixo (spidle shaft) do Gerador 3 sendo usinado. Figura 6 Hub do gerador 1 usinado e pintado

60 Aerogerador WEG Montagem e ensaios (testes) - WEG

61 Aerogerador WEG

62 Aerogerador WEG

63 Aerogerador WEG

64 Se faltam máquinas você pode comprá-las. Se não há dinheiro, você toma emprestado. Mas homens, você não pode comprar, nem pedir emprestado. E homens motivados por uma ideia são a base do êxito. Eggon João da Silva

65 Dúvidas e discussões