Avaliação dos recursos eólicos com um Lidar instalado em uma plataforma costeira do sul do Brasil

Abstract

A energia eólica é uma das opções mais promissoras das fontes renováveis atuais. Para mensurar esse recurso, a utilização da tecnologia LIDAR (Light Detection and Ranging) em estruturas costeiras fornece informações dos ventos de alta qualidade e baixo custo. Este trabalho analisa séries temporais coletadas por um perfilador LIDAR e por uma torre anemométrica, instalados na Base de Observação Oceano e Atmosfera (BOOA), da Plataforma Pesqueira Entremares em Balneário Arroio do Silva, SC. O trabalho foi dividido em 2 partes principais no formato de artigos. O Capítulo 1, intitulado de ?Wind resource assessment with a LIDAR installed on a coastal platform of Southern Brazil, pretende caracterizar o regime de ventos e sua variabilidade direcional. Um método para extrapolação dos ventos na ausência do perfilador LIDAR é desenvolvido a partir de comparações com observações. O capítulo 2, intitulado de ?Produção eólica na região costeira no sul de Santa Catarina entre 2017 e 2018?, realiza uma caracterização da produção eólica prática, a partir das séries temporais do LIDAR na BOOA em 2017 e 2018. A direção predominante dos ventos é de nordeste, com forte influência da Alta Pressão do Atlântico Sul, seguida do setor sudoeste, influenciado pela frequente passagem de sistemas sinóticos. Além de mais frequentes, ventos de nordeste estão associados às maiores velocidades, maior densidade de potência, menores intensidades turbulentas, maior atividade de turbinas e produção de energia. Ventos de sudoeste também estão associados a maiores velocidades de potência. Ventos de nordeste foram mais constantes durante o ano de 2017. Em 2018, houve mais passagens de frentes frias na região. A estimativa de produção eólica é a partir de simulações através de curvas de potência de 3 turbinas de grande porte. A turbina de maior capacidade nominal apresentou maior produção. O potencial eólico calculado na região sul de Santa Catarina demonstrou ser significativo para exploração por parques eólicos. O perfilador LIDAR demonstrou ser uma eficiente forma de coleta de dados anemométricos, principalmente quando é instalado em estruturas costeiras já existentes.

Abstract: Wind power is one of the most promising options among the current sources of renewable energy. The use of LIDAR (Light Detection and Ranging) technology in coastal structures provides information in coastal and oceanic regions, with high quality and low cost. From time series collected by a LIDAR profiler and an anemometric tower, which were installed over the Ocean and Atmosphere Observation Base (BOOA), built on the Entremares Fishing Platform in Balneário Arroio do Silva, SC, this work was divided into 2 main parts in articles format. Chapter 1, so-called \"Wind resource assessment with LIDAR installed on a coastal platform of Southern Brazil\", intends to characterize the wind regime and its wind potential through the wind directional variability using time series of 2017 collected by BOOA's instruments, besides to describe a method for wind extrapolation in the absence of the LIDAR profiler in the BOOA. On the other hand, Chapter 2, so-called \"Produção eólica na região costeira no sul de Santa Catarina entre 2017 e 2018\", intends to characterize the wind production from the time series of LIDAR at BOOA in 2017 and 2018. The predominant direction of the winds is northeast, with strong influence of the South Atlantic High Pressure, followed by the southwest sector, influenced by the frequent passage of synoptic systems. In addition to being more frequent, northeasterly winds are associated with higher speeds, higher power density, lower turbulent currents, higher turbine activity and energy production. Southwesterly winds are also associated with higher power speeds. Northeasterly winds were more constant during the year 2017. In 2018, there were more cold fronts in this region. The wind production estimate is based on simulations through power curves of 3 large turbines. The turbine of higher nominal capacity presented higher production. The calculated wind potential in the southern region of Santa Catarina has been shown to be significant for wind farm exploitation. The LIDAR profiler has proven to be an efficient way of collecting anemometric data, especially when it is installed in existing coastal structures.