Modelagem de potencial energético de aerogerador para edificação urbana com base em dados de sensoriamento remoto por satélite

Marcos Guedes do Nascimento , Raimundo Aprígio de Menezes Júnior , Bruno César Bezerra Nóbrega de Souza e Sérgio Costa de Mello

Resumo
A poluição ambiental decorrente do uso de recursos não renováveis de energia e a limitação da disponibilidade destes recursos, somadas a necessidade de diversificação da matriz energética em razão do aumento sucessivo da demanda por energia, têm propiciado o desenvolvimento de diversos estudos em busca de soluções a estas questões. Inserida neste contexto, esta pesquisa apresenta a modelagem matemática de um sistema de conversão de energia eólica em elétrica a ser implementada no edifício sede do Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente, da Universidade Federal da Paraíba. Admite-se inicialmente um aerogerador hipotético sob a ação do vento em que o perfil de velocidade média no local entre os anos de 2015 a 2020 é obtido por meio da base de dados de sensoriamento remoto por satélite TERRACLIMATE. Os resultados alcançados neste estudo mostraram que os valores de corrente e potência, em termos gerais, variaram de 1,0 A até 4,0 A e de 20 W até 85 W durante os seis anos levados em consideração. Na média anual, a velocidade, a corrente e a potência assumiram valores de aproximadamente 4 m/s, 4 A e 75 W entre os meses de julho e outubro, que são os meses de maior incidência de ventos. Já entre os novembro e março foram registrados os menores valores destas grandezas, os quais se mostraram próximos de 3 m/s, 1,5 A e 20 W, respectivamente. Com uma produção de energia ininterrupta durante todos os dias e períodos do ano, o emprego do tipo de aerogerador adotado no estudo se mostrou viável, de tal maneira que caso seja garantida a instalação do mesmo em um lugar onde possa receber as correntes de ventos do local, possivelmente ele irá suprir total ou parcialmente, a demanda por potência em dispositivos e equipamentos de baixo consumo energético a exemplo de lâmpadas e ventiladores.

Palavras-chave
Recurso renovável; Sustentabilidade; Aerogerador; Energia dos ventos; Geração de energia.

Abstract
Modeling the energy potential of an wind turbine for urban building based of satellite remote sensing data. Environmental pollution resulting from the use of non-renewable energy resources and the limited availability of these resources, added to the need to diversify the energy matrix due to the successive increase in energy demand, have encouraged the development of several studies who seek solutions to these problems. Inserted in this context, this research presents the modeling of a system for converting Wind energy into electrical energy to be implemented in the head quarters building of the GraduateProgram in Development and Environment of the Federal University of Paraíba. Initially, a hypothetical wind turbine was admitted, in which the average speed at the site, between the years 2015 and 2020, is obtained through the remote sensing data base of the TERRACLIMATE satellite. The results achieved in this study showed that the current and power values, in general terms, ranged from 1.0 A to 4.0 A and from 20 W to 85 W during the six years considered. In the annual average, speed, current and power assumed values of approximately 4 m/s, 4 A and 75 W, between the months of July and October, which are those with the highest incidence of winds. Between November and March, the lowest magnitudes of these physical greatness were registered, which assumed values around 3 m/s, 1.5 A and 20 W, respectively. With na uninterrupted of energy production during all days and periods of the year, the use of the type of wind turbine adopted in the study proved to be viable, in such a way that if it is guaranteed its installation in a place where can receive Wind currents of the site, possibly it will in part or in whole supply the demand for power in devices and equipment with low energy consumption, such as lamps and fans.

Keywords
Renewable source; Sustainability; Wind turbine; Energy of winds; Power generation.

DOI
10.21438/rbgas(2022)092117

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Referências
Brasil. Entenda como a matriz elétrica brasileira está mudando: Usinas híbridas, que utilizam mais de um tipo de fonte de geração de energia elétrica, têm ganhado espaço. Governo Federal, Brasília, Energia Elétrica, 30 ago. 2021. Disponível em: <https://www.gov.br/pt-br/noticias/energia-minerais-e-combustiveis/2021/08/entenda-como-a-matriz-eletrica-brasileira-esta-mudando>. Acesso em: 06 set. 2021. Carvalho, J. F. Energia e sociedade. Estudos Avançados, v. 28, n. 82, p. 25-39, 2014. https://doi.org/10.1590/S0103-40142014000300003

Castro, R. M. G. Energias renováveis e produção descentralizada: introdução à energia eólica. 4. ed. Lisboa: Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa, 2009.

Colombo, U. The Club of Rome and sustainable development. Futures, v. 33, n. 1, p. 7-11, 2001. https://doi.org/10.1016/S0016-3287(00)00048-3

Dupont, E.; Koppelaar, R.; Jeanmart, H. Global available wind energy with physical and energy return on investment constraints. Applied Energy, v. 209, p. 322-338, 2018. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.09.085

Fortmann, J. Modeling of wind turbines with doubly fed generator system. Duisburg: Springer Vieweg Verlag, 2014.

Goldemberg, J.; Prado, L. T. The "decarbonization" of the world's energy matrix. Energy Policy, v. 38, n. 7, p. 3274–3276, 2010. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2010.03.040

Newtech, I. Energia solar fotovoltaica: a revolução energética já começou no Brasil. Portal Solar, São Paulo, 10 jan. 2016. Disponível em: <https://www.portalsolar.com.br/blog-solar/energia-solar/energia-solar-fotovoltaica-a-revolucao-energetica-ja-comecou-no-brasil.html>. Acesso em: 12 ago. 2021.

Picolo, A. P.; Bühler, A. J.; Rampinelli, G. A. Uma abordagem sobre a energia eólica como alternativa de ensino de tópicos de física clássica. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 36, n. 4, p. 4306-1-4306-13, 2014. https://doi.org/10.1590/S1806-11172014000400007

REN21 - Renewables 2021. Global status report. 2021. Disponível em: <https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/GSR2021_Full_Report.pdf>. Acesso em: 08 jul. 2021.

Slootweg, J. G.; Polinder, H.; Kling, W. L. Representing wind turbine electrical generating systems in fundamental frequency simulations. IEEE Transactions on Energy Conversion, v. 18, n. 4, p. 516-524, 2003. https://doi.org/10.1109/TEC.2003.816593


 

ISSN 2359-1412