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Motores | Automação | Energia | Transmissão & Distribuição | Tintas
Energia Eólica
Seminário de Geração de Energia Distribuída
Marco Aurélio Wobeto Meller– [email protected]
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Net Metering - Resolução 482/2012
Micro Geração Distribuída – Gerador com potência < 75 kW
Mini Geração Distribuída – Gerador com potência entre 75 kW e
5.000 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).
Geração Distribuída
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Energia Eólica no Brasil
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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
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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) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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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
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Eólica no Brasil
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Eólica no Brasil
Distribuição de Weibull no Brasil
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Eólica no Brasil
Nordeste – RN Sul – RS
Fonte: EPE (2015) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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Eólica no Brasil
No Brasil, quando chove muito, venta pouco
Mas na época seca, o vento sopra forte
Fonte: Aneel (2000) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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Eólica no Brasil
No Brasil, quando chove muito, venta pouco
Mas na época seca, o vento sopra forte
Fonte: Camargo Schubert Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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Eólica no Brasil
Combinando eólica e solar, o perfil de geração é mais uniforme
Exemplo prático, na Bahia
Fonte: Renova (2016) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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Eólica no Brasil
Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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Eólica no Brasil
Fonte: EPE (2016)
Fator de capacidade global médio é de 28%, conforme o GWEC
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Eólica no Brasil
Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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Eólica no Brasil
Indústria nacional
Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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Eólica no Brasil
Fonte: Abeeólica (2017) Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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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;
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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.
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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
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Fonte: GWEC (2016)
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Aerogeradores
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Aerogeradores
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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
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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
Aerogeradores
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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
Aerogeradores
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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
Aerogeradores
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Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
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
Aerogeradores
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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
Aerogeradores
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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
Aerogeradores
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Diferentes configurações
Fonte: ABDI (2014)
DFIG EESG/PMSG
Aerogeradores
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COM multiplicador
SEM multiplicador
•Menor custo inicial
•Mais manutenção
•Amplamente utilizado
•Maior custo inicial
•Menos manutenção
•Utilização crescente
•Gerador de Indução Duplamente
Alimentado (DFIG)
•Gerador Síncrono de ímã
permanente (PMSG)
•Gerador Síncrono com pólos
excitados (EESG)
•Gerador Síncrono de ímã
permanente (PMSG)
Aerogeradores
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Tendência tecnológica
Fonte: Duch Wind Workshops 2008 VALE Soluções em Energias
Aerogeradores
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DFIG: GE
Fonte: GE (2012)
Aerogeradores
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EESG: Enercon (no Brasil, Wobben)
Fonte: Enercon (2016)
Aerogeradores
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PMSG: WEG
Fonte: WEG (2016)
Aerogeradores
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IEC61400-1 Wind Turbine Classes
WIND TURBINE CLASS I II III IV S
Reference wind speed Vref [m/s] 50 42,5 37,5 30
Specified
by the
designer
Annual average wind speed
(0.2 Vref) Vave [m/s] 10 8,5 7,5 6
1-year return gust speed
(1.05 Vref) Ve1 [m/s] 52,5 44,6 39,4 31,5
50-year return gust speed
(1.4 Vref) Ve50 [m/s] 70 59,5 52,5 42
Turbulence Category
A Iref [-] 0,16
B Iref [-] 0,14
C Iref [-] 0,12
Aerogeradores
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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)
Aerogeradores
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Energia Eólica – Marco Aurélio Wobeto Meller – Seminário de Geração de Energia Distribuída, 31 de outubro de 2017
Exemplo de uma curva de potência real
Source: WEG (2016)
Aerogeradores
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Variação da curva de potência
Source: WEG (2016)
0
500
1000
1500
2000
2500
Po
tên
cia
[kW
]
Velocidade do vento [m/s]
Cenários de Curvas de Potência
2100
Cenário "best case" Cenário "worst case"
Típica
Aerogeradores
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Tendência é aumento de potência e diâmetro do rotor
Aerogeradores
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Tendência é aumento de potência e diâmetro do rotor
Exemplo prático... 2016: V136 – 3.450 kW
2017: V136 – 4.200 kW
Aerogeradores
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41 01/11/2017
Experiência Eólica da WEG
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2002
1997/98
Fornecimento de
geradores para a
Zond (atual GE Wind)
2011
Março de 2013: licenciamento de
tecnologia de aerogeradores com
Northern Power Systems (NPS)
2013
Fornecimento de
geradores para
a Clipper (EUA)
Criação de uma Joint
Venture para transferência
de tecnologia de
Aerogeradores gearless;
Fabricação de 2 unidades
Desenvolvimento de
cadeia de fornecedores
local, entendimento do
mercado, capacitação
da equipe e contratação
de profissionais
experientes
2014
Comissionamento
dos primeiros
aerogeradores
2015
Primeiro aerogerador e parque
eólico em operação; implantação
do primeiro aerogerador
com torre de concreto
2016+
Execução dos 650 MW
em carteira
Fabricação do 100º
aerogerador
Linha do Tempo
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43 01/11/2017
Aerogeradores WEG Linha AGW
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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
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Acesso em tempo real aos dados brutos e tendências
Sistema Supervisório (SCADA)
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AGW 110 / 2.1 ou 2.2
Classe de Vento, IEC 61400-1 S
Diâmetro do Rotor 110 metros
Potência Nominal 2.100 ou 2.200 kW
Velocidade do vento de início (Cut In) 3 m/s
Velocidade do vento de corte (Cut Out) 20 m/s
Altura do Cubo do Rotor (Hub) 80 e 95 m (aço) ou 120 (concreto)
metros
AGW110/2.X
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200 m
150 m
100 m
50 m
0 m Cristo Redentor AGW110/2.1 (aço) AGW110/2.1 (concreto) A-320
AGW110/2.X
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AGW110/2.X - Componentes
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Implantação do projeto Bons Ventos da Serra, no Ceará
AGW110/2.X – Projetos em Carteira
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Aerogeradores no Alaska Aerogerador na Escócia
Mais de 750 unidades instaladas no mundo
AGW100
Classe IEC IIIA
Altura da Torre 37 m
Diâmetro do Rotor 24,4 m
Potência Nominal 95 kW
AGW100
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51
AGW100 – Geração Distribuída
O AGW 100 é passível de ser utilizado para Geração Distribuída:
Produção mensal estimada em 20.000 kWh/mês para o Brasil
Mais informações: Resolução Normativa ANEEL nº 482, de 2012.
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AGW100 – Referências
Over Yonder Cay, ilha privada nas Bahamas
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AGW100 – Referências
Mountain View Grand, resort nos Estados Unidos
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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
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Pás WEG – Fabricadas na AERIS – Caucaia - CE
Pá sendo fabricada na Aeris
Aerogerador WEG
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Aerogerador WEG
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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.
Fábrica WEG – Jaraguá do Sul - SC
Aerogerador WEG
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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
Aerogerador WEG
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Montagem e ensaios (testes) - WEG
Aerogerador WEG
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Aerogerador WEG
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Aerogerador WEG
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Aerogerador WEG
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“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
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Dúvidas e discussões