Lista de exercícios 2 - nova

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Lista de exercícios 2 – Energias renováveis - Eólica 
 
1) Uma turbina eólica de potência nominal igual a 600kW possui uma velocidade de 
entrada (cut-in) de 5m/s, velocidade nominal de 20m/s e velocidade de corte de 
22m/s. Sua potência de saída em função da velocidade do vento na altura do cubo 
(rotor) é apresentada na tabela abaixo. A 
 
 
 
 
 
 
 
Calcule a energia anual e o fator de capacidade para: 
a) Um sítio com ventos fortes onde o vento sopra com uma distribuição de Rayleigh com 
velocidade média de 8,2m/s medidos a 10m do solo. 
b) Um sítio potencialmente atrativo onde a velocidade média a 10m do solo é de 6m/s. A 
distribuição também é a de 
c) Discuta e compare os resultados. Escolha o tipo de terreno. 
 
 
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2) Considere a instalação de uma planta eólica de 75MW em uma localidade que 
apresente o seguinte regime de vento: 
 
Vmed = 8m/s (velocidade medina na altura do cubo do aerogerador) 
k = 4 
 
• A distribuição dos ventos se dá de acordo com a função densidade de probabilidade 
de Weibull ; 
• Altura de instalação das turbinas = 80m; 
• Um fator de disponibilidade da central de 98% (considerar essa informação no 
rendimento do sistema elétrico/ geração de energia elétrica total); 
• Um fator de perda da central de 5% (considerar essa informação no rendimento do 
sistema elétrico/ geração de energia elétrica total). 
 
Calcule a produção anual de energia e o fator de capacidade dessa planta usando a 
turbina com a curva de potência representada na tabela abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3) Deseja-se instalar 10MW em turbinas eólicas utilizando o modelo de turbina ao final 
deste enunciado. Considerando que a planta será instalada em uma determinada 
região que apresenta um fator de capacidade anual de 40%. 
a) Determine a energia anual gerada pela planta. 
b) Qual a velocidade do vento (m/s) para cada um dos itens que se segue: 
• V entrada da turbina 
• V nominal do projeto 
• V corte da turbina 
c) Quanto ao coeficiente de potência da turbina (Cp), determine: 
• Cp na velocidade nominal de projeto 
• Cp na velocidade de 10m/s 
• Explique com base no princípio de funcionamento da turbina, a diferença entre os 
valores dos dois Cp’s 
Dados: 
Rendimento gerador = 90%; 
Rendimento engrenagens = 90%; 
Ρ do ar = 1,2kg/m³ 
Diâmetro da turbina = 40m e 
Altura do cubo = 44m. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4) Considere o aerogerador com as características indicadas abaixo: 
• R = 21,7 m, raio das pás 
• Altura do aerogerador: 35 m 
• V nominal = 11 m/s 
• V cut on = 4 m/s, V cut off = 25 m/s 
• CP máx = 0,42 
• Rendimento do sistema de conversão elétrica: 0,9 
Que o sistema de controle do aerogerador garante CP máximo para ventos entre 4 m/s e 11m/s 
a) Considerando a instalação de um total de 5 aerogeradores, em uma região com ventos 
médios de 6 m/s (na altura do hub), qual será a energia elétrica produzida se a região 
em questão apresenta fator de forma da distribuição de incidência do vento igual a 
3,2? 
b) Qual o fator de capacidade para o sistema dimensionado para o item anterior? 
c) Qual deveria ser a velocidade média do vento, para que a o fator de carga estivesse 
próximo a 0,40 (será mais fácil realizar esse item com o auxílio de uma planilha do 
excel). 
Dado: ρ = 1,225 kg/m³ 
 
5) Considerando a velocidade do vento de 6 m/s medido a 50 metros de altura. Dado: 
Rugosidade da superfície: 0,01 
a) Determine a velocidade do vento a 40 metros de altura 
b) Determine a velocidade do vento a 60 metros de altura 
c) Determine a velocidade do vento a 80 metros de altura 
d) Refaça os itens anteriores se a rugosidade da superfície for corrida para 1,1 em 
função de posterior observação da proximidade do local analisado com uma área 
de reflorestamento 
 
 
6) Para as condições de vento apresentados no item 5, realize a distribuição de Weibull 
para o vento entre 1 a 10 m/s. 
Dado: 
Fator de forma K – 2,5