A4 Energia Eólica

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Energia Eólica 
*** AULA 4 *** 
Estimativa da Potência de Vento 
(Cont.) 
Docente: Nelson Graça 
Licenciatura 
ENGENHARIA EM ENERGIAS RENOVÁVEIS 
Revisão da Aula Anterior 
Cap.2 - Estimativa da Potência do Vento 
 
• Fatores que influenciam o regime dos ventos; 
▫ A variação da velocidade do vento com a altura; 
▫ A variação da velocidade do vento com o tempo; 
▫ Efeito topográfico na velocidade do vento; 
▫ Presença de obstáculos nas redondezas; 
▫ Relevo que pode causar efeito de aceleração ou desaceleração no escoamento 
do ar. 
 
• Modelos de Vento (2.1); 
▫ Físico; 
▫ Numérico. 
 
 
Sumário 
Cap.2 - Estimativa da Potência do Vento (cont.) 
 
• Análise Estatística do Vento (2.2); 
 
• Princípios de Anemometria (2.3); 
 
• Potencia Eólica (2.4); 
 
 
 
Análise Estatística do Vento (2.2) 
O vento pode variar consideravelmente dentro de uma determinada zona. 
 
Fatores que podem influenciar: 
▫ topografia 
▫ proximidade do mar 
▫ arborização nas proximidades 
▫ edifícios 
 
Para se estabelecer uma confiança estatística aceitável, antes de se instalar 
um aerogerador, é conveniente registar os dados do vento no lugar previsto 
durante o período máximo de tempo possível. 
 
Os dados estatísticos provenientes de estações de medição relativos a uma 
zona devem ser utilizados com cautela. 
• A caracterização de um local em termos da velocidade do vento e por 
direção é importante para a orientação dos aerogeradores em relação ao 
vento; a frequência de ocorrência de cada velocidade do vento tem 
aplicação nos cálculos energéticos. 
 
• A partir dos dados reais pode-se encontrar a distribuição de Weibull que 
melhor se ajusta, permitindo descrever o perfil de vento através de uma 
expressão analítica. Naturalmente que dispondo de dados reais fiáveis, a 
utilidade das distribuições analíticas é limitada. 
 
• Se os dados disponíveis dizem respeito a um ano, é preciso saber se esse 
ano foi representativo, isto é, se não foi especialmente ventoso ou calmo. A 
forma garantida de ultrapassar esta dúvida é continuar a medir por mais 
anos. Como esta não é a solução prática, os dados disponíveis devem ser 
comparados com dados meteorológicos obtidos em estações próximas, de 
modo a estabelecer correlações e estender, assim, a representatividade a 
um número significativo de anos. 
- Método de estudo 
1. Colher, a partir da torre anemométrica (TA), os dados da direção e 
velocidade do vento a cada dez minutos com diferentes níveis de 
altitude; 
 
 
 
- Método de estudo (cont.) 
2. Organizar informação em diferentes grupos: 
 
▫ Tempo (Semanas, Meses, Anos); 
▫ Altitude da colheita (Mínimo 10 metros); 
▫ Intensidade (Velocidade); 
▫ Direção; 
▫ Épocas do ano (Verão, Inverso, Chuvoso, Seco, …). 
 
3. Determinação dos parâmetros das distribuições normal e Weibull, 
(software MATLAB); 
 
 
 
- Método de estudo (cont.) 
4. Determinar: 
 
 Valores médios da velocidade dos ventos, 
 Desvio padrão (DP) e a variância da amostra, 
 Mediana, 
 Moda e extremos (máximos e mínimos), 
 Distribuição de frequência, 
 Predominância da direção do vento. 
 
- Representação do perfil dos ventos 
Os resultados das medições da velocidade média e da 
direção do vento podem ser registados em tabelas ou 
gráficos de frequências. Também é usual obter a conhecida 
rosa-dos-ventos. 
1 knot = 
1 milha náutica por hora = 
0,5144 m/s = 
1.852 km/h = 
1.125 mph 
- Representação do perfil dos ventos (Rosa-dos-Ventos) 
- Representação do perfil dos ventos (Rosa-dos-Ventos) 
Tabela - Valores Estatísticos: Direção (Moda) e Velocidade (Média, DP, Moda e Mediana), por níveis da TA. 
- Representação do perfil dos ventos (Rosa-dos-Ventos e Tabela) 
Distribuição de frequência : Trata-se de um método de 
representação gráfica de dados estatísticos. 
 
A velocidade do vento é dividida em classes (com 1 m/s de largura). 
O procedimento consiste em tratar por igual todas as velocidades 
compreendidas entre os limites inferior e superior de cada classe. 
 
Para os cálculos utiliza-se o valor médio de cada classe. 
Por exemplo, a classe 7.5 m/s abarca todos os ventos que têm 
velocidade igual ou superior a 7 m/s, porém inferior a 8 m/s. 
 
Em estatística representa-se essa classe da seguinte forma: ‘[7, 8[‘ ou 
‘classe 7.5’. 
- Distribuição de frequência 
- Distribuição de frequência 
O valor esperado da distribuição de frequências da 
velocidade do vento calcula-se da seguinte forma: 
 
 
 
 
 
-valor médio da classe i 
-frequência relativa da classe i 
 
Obs: as fórmulas simplificadas acimas só são válidas se a largura das classes for de 1 
m/s. 
- Distribuição de frequência 
A Função Densidade de Probabilidade mais adequada para 
representar o regime dos ventos é a de Weibull: 
 
 
u - velocidade média do vento 
c – parâmetro de escala (com dimensões de velocidade) 
k – parâmetro de forma (adimensional) 
 
- Distribuição de Weibull 
- Distribuição de Weibull 
Energia Eólica 
DUVIDAS ?!?!?! 
Energia Eólica 
 
 
nelsongraca@hotmail.com 
 
 
Bom Trabalho e Sucessos!!!