As Energias do Presente e do Futuro Lisboa, 21 de Novembro de 2005 ENERGIA EÓLICA E EM PORTUGAL Situação, objectivo e desafios Álvaro Rodrigues Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Instituto de As Engenharia Energias do Presente Mecânica e do e Futuro Gestão Lisboa, Industrial Nov05
Sumário. ENQUADRAMENTO. RENOVÁVEIS E ELECTRICIDADE. OBJECTIVOS NACIONAIS. TEMAS RECORRENTES. PROBLEMAS NOVOS. CONCLUSÃO
Enquadramento (Convenção Quadro NU Alterações Climáticas) Actividade humana Gases c/efeito de estufa Aquecimento global Alterações climáticas Ratificação 2002 Limitações emissão de GEE [2008-2012] / 1990 Acordos Marraquexe Adopção política do PQ Quioto 1997 Proposta de protocolo IPCC, 2001 3º relatório IPCC, 1995 2º relatório UNF CCC 1992 IPCC, 1990 1º relatório
Electricidade Directiva UE para as renováveis Directiva Comunitária 2001/77/CE Promoção da electricidade gerada a partir de fontes renováveis Para cumprir o objectivo de satisfazer, em 2008/2012, 12 % do consumo de energia a partir de fontes renováveis, no sector eléctrico deverá atingir-se uma taxa de penetração de 22,1 % dessas fontes. Portugal O consumo total de electricidade deverá incorporar, em 2010, 39 % de base renovável.
Fontes Renováveis de Energia (alternativas?) SOLAR TÉRMICA EÓLICA FOTOVOLTAICA ONDAS HÍDRICA BIOMASSA MARÉS GEOTÉRMICA RESÍDUOS
Renováveis e electricidade Solar Hídrica Ondas Eólica OTEC Ar atmosf. Radiação Biomassa Geotermia Marés Fis. Nuclear Fus. Nuclear Energia Eléctrica Gerador Motor Turbina Energia Mecânica Energia Térmica Combustão Energia Química Fricção
Energia Eólica crescimento anual 50 45 Europa Mundo 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Capacidade [GW]
Energia Eólica nova capacidade 2004 17500 15000 nova capacidade capacidade acumulada 12500 10000 7500 5000 2500 0 Espanha Alemanha Ásia America do Norte Australia+Pacífico Reino Unido Portugal Itália Holanda Áustria África Outros MW
Energia Eólica Portugal (Dez04) PARQUES EÓLICOS EM PORTUGAL CONTINENTE Ligados Em construção TOTAL MW Turbinas MW Turbinas MW Turbinas 507,1 420 764,4 356 1271,5 776 MADEIRA 9,6 43 0,0 0 9,6 43 AÇORES 5,3 22 1,8 6 7,1 28 TOTAL 522,0 485 766,2 362 1288,1 847
Energia Eólica Europa (Dez04) 17500 16629 15000 12500 10000 8263 7500 5000 3117 2500 1125 1078 888 0 606 522 465 442 386 339 95 82 35 132 197 Alemanha Espanha Dinamarca Itália Holanda Reino Unido Áustria Portugal Grécia Suécia França Irlanda Bélgica Finlândia Luxemburgo 10 novos Outros MW
Energia Eólica Portugal (Nov05) 900 800 700 600 Potência [MW] 500 400 300 200 100 Ligada Em construção 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Energia Eólica Portugal (Nov05) 1000 800 Capacidade [MW] 600 400 200 Acumulada Nova capacidade Em construção 0 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Energia Eólica Portugal Objectivo 2010 Em 2010, 39 % da electricidade consumida deverá ter proveniência renovável considerando o crescimento previsível do consumo considerando as hipóteses de outras tecnologias Será necessário instalar >3750 MW de EÓLICA!
Portugal objectivos/fonte (Res. Cons. Min. 63/2003) Fonte Potência hpc Energia [MW] [TWh] Eólica 3 750 2 250 8,438 PCH 400 2 850 1,140 Biomassa 150 4 200 0,630 Biogás 50 4 200 0,310 RSU 130 4 200*50% 0,273 Ondas 50 2 500 0,125 Fotovoltaica 150 1 200 0,180 TOTAL 4 580 (2 423) 11,096
Portugal objectivos/fonte (APREN) Fonte Potência Energia [MW] [TWh] Eólica 4 856 (990) 10,926 PCH 400 (300) 1,140 Biomassa 150 (10) 0,630 Biogás 50 0,310 RSU 130 (66) 0,273 Ondas 50 (<1) 0,125 Fotovoltaica 150 (<1) 0,180 TOTAL 5 576 12,880
Energia Eólica Portugal Objectivo 2010 5000 4500 4000 3500 Capacidade [MW] 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Em construção Acumulada 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2010
Energia Eólica (FER) - Desafios Político / Administrativo Ambiental Empresarial Financeiro Técnico-profissional e científico Industrial
Temas recorrentes Estimativa do recurso em ano médio (variabilidade inter-anual longo termo) Variabilidade do recurso em pequenas escalas de tempo (turbulência, componentes da velocidade estudos ) Decisão sobre a localização dos parques (viabilidade técnico-económica e estimativa dos impactos) Optimização da configuração dos parques (produção, solicitações mecânicas, etc.) Incertezas das estimativas (medições, clima, modelos, etc. ) Aproveitamento de recursos moderados (classe dos aerogeradores, tipo de rotor, altura de torre)
6 4 2 0-2 -4-6 Desvio velocidade média [%] 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Variabilidade inter-anual
Tecnologia 0,6 Coeficiente de potência (Cp) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 5 10 15 20 25 Velocidade do vento [m/s]
Selecção dos aerogeradores 2500 à altura do eixo à altura das medições (60 m) 2000 Produtividade [hpc] 1500 1000 500 0 A 600-2,53 B 850-3,11 C 1500-3,10 D 2000-2,51 E 2300-3,02
Classe dos aerogeradores Classe IEC 61400 - Parte 1 I II III IV A B A B A B A B Vel max50 [m.s -1 ] 50,0 42,5 37,5 30,0 Vel média [m.s -1 ] 10,0 8,5 7,5 6,0 Intensidade turbulência (14 < V < 15 m.s -1 ) [%] 18 16 18 16 18 16 18 16
Problemas novos Utilização em locais de grande complexidade Verificação de garantias Aumento da taxa de penetração Previsão Impacto / aceitação pública Offshore
Problemas novos Utilização de locais de grande complexidade Verificação de garantias Aumento da taxa de penetração Previsão Impacto / aceitação pública Offshore
Modelos linearizados - WA S P 3626000 Distribuição da velocidade do vento 40 metros a.n.s. Dados do Aeroporto de Santa Catarina (1971-1980) Latitude [UTM; m] 3625000 3624000 3623000 336000 337000 338000 339000 340000 341000 342000 343000 344000 345000 Longitude [UTM; m] 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 m/s
CFD - Ventos
CFD - Ventos
Técnicas de medição
Problemas novos Utilização de locais de grande complexidade Verificação de garantias Aumento da taxa de penetração Previsão Impacto / aceitação pública Offshore
Verificação de garantias. Garantias de produção (WWFW) CFD?. Curva de potência Anemómetros da nacelle?. Curva de potência Normas IEC. Necessidade de acreditação!
Problemas novos Utilização de locais de grande complexidade Verificação de garantias Aumento da taxa de penetração Previsão Impacto / aceitação pública Offshore
Previsão. Planeamento da manutenção. Despacho. Negociação mercados Modelos globais (condições de fronteira) Mesoscala (velocidade do vento). Gestão do sistema. Muito curto prazo (até 6 h) Modelos estatísticos Modelos físicos. Curto prazo (até 3 dias) PREVISÃO DA PRODUÇÃO
Problemas novos Utilização de locais de grande complexidade Verificação de garantias Aumento da taxa de penetração Previsão Impacto / aceitação pública Offshore
Impacto aceitação pública
Impacto aceitação pública Temos actualmente instalados cerca 650 aerogeradores Portugal é o país da Europa que maiores máquinas instala (Em 2004: Espanha 1,06 MW; Portugal 1,78 MW)
Potência média dos aerogeradores 2500 720 2250 2000 Potência média Nº máquinas 660 600 540 1750 1500 1250 1000 750 480 420 360 300 240 500 250 0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Global Em instal. Potência média [kw] Número de máquinas 180 120 60 0
Impacto aceitação pública Temos actualmente instalados (ligados à rede) no continente 618 aerogeradores Portugal é o país da Europa que maiores máquinas instala (Em 2004 Espanha 1,06 MW; Portugal 1,78 MW) Admitindo que a potência média dos 3 000 3500 MW que deverão ainda ser instalados seja de 2,5 MW ainda faltam 1200 a 1400 aerogeradores!
Impacto aceitação pública
Impacto aceitação pública
Problemas novos Utilização de locais de grande complexidade Verificação de garantias Aumento da taxa de penetração Previsão Impacto / aceitação pública Offshore
Offshore - Espanha PROJECTOS OFFSHORE EM ESPANHA NOME DO PROJECTO MAR DE TRAFALGAR CABO DE TRAFALGAR BANCO DE TRAFALGAR DELTA DEL EBRO PUERTO DE BILBAO TOTAL CAPACIDADE PLANEADA 990 MW 250 MW 250 MW 430 MW 250 MW 2 170 MW
Conclusão A tecnologia evoluiu O conhecimento avançou O quadro alterou-se significativamente Novas e maiores exigências Rigor, abertura, atitudes novas
ahr@fe.up.pt ahr@inegi.up.pt