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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4644
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Exploração da complementaridade eólica offshore para redução da variabilidade de geração correções banca |
Título(s) alternativo(s): | Exploration of offshore wind complementarity to reduce generation variability bank corrections |
Autor: | FERNANDES, Italo Gusmão |
Primeiro orientador: | SAAVEDRA, Osvaldo Ronald |
Primeiro coorientador: | PIMENTA, Felipe Mendonça |
Primeiro membro da banca: | OLIVEIRA, Denisson Queiroz |
Segundo membro da banca: | CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez |
Terceiro membro da banca: | ESTEFEN, Segen Farid |
Quarto membro da banca: | LIMA, Shigeaki Leite de |
Resumo: | A energia eólica é uma poderosa fonte de geração que pode contribuir para a descarbonização da matriz energética mundial. No entanto, a penetração da energia eólica introduz incertezas sobre a disponibilidade de geração. Esta tese aborda a complementaridade eólica de regiões offshore no Brasil, demonstrando que a distribuição estratégica de parques eólicos pode reduzir significativamente a sazonalidade, o risco de períodos sem geração e a dependência de fontes fósseis. Observações de campo, reanálise atmosférica e métodos de otimização são combinados para demonstrar a melhoria da geração do grid hipotético formado por parques em fase de licenciamento ambiental e sítios ainda não considerados para exploração offshore. Os resultados de potência agregada demonstram que com a realocação dos aerogeradores, uma redução de 66,1% da variabilidade sazonal da rede é possível, com uma penalidade de apenas 9% da energia gerada. Isso é realizado por meio da otimização e inclusão da região norte, que apresenta correlações negativas para as séries mensais com as demais estações. Mais especificamente, o norte e nordeste do Brasil apresentam grandes amplitudes sazonais. No entanto, regimes de vento defasados com forte correlações negativas (R < −0,6) e altos valores de fator de capacidade (CF) durante as estações de pico, que ocorrem em jan-fev-mar no norte (CF > 0,5) e em ago-set-out no nordeste (CF > 0,7). Esses regimes complementares permitem a introdução do conceito de Plantas Eólica de Reserva (PER), parques eólicos que podem ser vistos como “fontes de reserva” para a segurança do sistema. É sugerido que os PERs podem substituir os contratos de usinas de reserva térmica, com vantagens econômicas e ambientais. A análise demonstra que os PERs podem ser de 20 a 32% mais baratas que as reservas térmicas no mercado atual. |
Abstract: | Wind energy is a powerful resource contributing to the decarbonization of the electric grid. However, wind power penetration introduces uncertainty about the availability of wind energy. This work addresses the complementarity of remote offshore wind sites in Brazil, demonstrating that strategic distribution of wind farms can significantly reduce the seasonality and the risk of periods without generation and reduce dependence on fossil sources. Field observations, atmospheric reanalysis, and simplified optimization methods are combined to demonstrate generation improvement considering regions under environmental licensing and areas not yet considered for offshore development. Aggregated power results demonstrate that with the relocation of the wind turbines, a reduction of 66.1% of the variability of the network is possible, with a penalty of only 9% of the generated energy and for the results of optimization of the diurnal variability, an improvement of 12.6% is possible. This is accomplished through optimization and the inclusion of the northern region, which presents negative correlations with all other stations. More specifically, the north and northeast of Brazil have large seasonal amplitudes. However, out-of-phase wind regimes with a strong negative correlation (R < −0.6) and high-capacity factors (CF) during the peak seasons that occur in Jan-Feb-Mar in the north (CF > 0.5) and in Aug-Sep-Oct in the northeast (CF > 0.7). These complementary regimes allow for the introduction of the concept of Reserve Wind Power (RWP) plants, wind farms that can be viewed as “reserve sources” for energy security. These can replace the contracts of thermal reserve plants, with resulting economic and environmental advantages. Our analysis suggests that RWP plants can be 20 to 32% cheaper than thermal reserves in the current market. |
Palavras-chave: | eólica offshore; fontes renováveis; reanalise; otimização do grid; algoritmo genético; energia eólica de reserva; offshore wind power; renewable resources; atmospheric reanalysis; grid optimization; genetic algorithm. |
Área(s) do CNPq: | Engenharia Elétrica |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET |
Citação: | FERNANDES, Italo Gusmão. Exploração da complementaridade eólica offshore para redução da variabilidade de geração correções banca. 2023. 96 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2023. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4644 |
Data de defesa: | 27-Jan-2023 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE |
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