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As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

ENERGIA EENERGIA EÓÓLICA EM PORTUGALLICA EM PORTUGAL

SituaSituaçção, objectivo e desafiosão, objectivo e desafios

Faculdade de Engenharia da Universidade do PortoInstituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial

ÁÁlvaro Rodrigueslvaro Rodrigues

As Energias do Presente e do FuturoAs Energias do Presente e do FuturoLisboa, 21 de Novembro de 2005Lisboa, 21 de Novembro de 2005

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Sumário

. ENQUADRAMENTO

. RENOVÁVEIS E ELECTRICIDADE

. OBJECTIVOS NACIONAIS

. TEMAS “RECORRENTES”

. PROBLEMAS “NOVOS”

. CONCLUSÃO

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Enquadramento (Convenção Quadro NU Alterações Climáticas)

Actividadehumana

Gases c/efeitode estufa

Aquecimentoglobal

Alteraçõesclimáticas

IPCC, 19952º relatório

UNF CCC1992

IPCC, 19901º relatório

IPCC, 20013º relatório

Limitaçõesemissão de GEE

[2008-2012] / 1990

Acordos MarraquexeAdopção política do PQ

Quioto 1997Proposta de protocolo

Ratificação2002

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Electricidade – Directiva UE para as renováveis

Directiva Comunitária 2001/77/CEPromoção da electricidadegerada a partir de fontes renováveis

Para cumprir o objectivo de satisfazer, em 2008/2012,12 % do consumo de energia a partir de fontes renováveis,no sector eléctrico deverá atingir-se uma taxa depenetração de 22,1 % dessas fontes.

PortugalO consumo total de electricidade deverá incorporar,em 2010, 39 % de base renovável.

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EÓLICA

ONDAS

BIOMASSA

RESÍDUOS

FOTOVOLTAICA

SOLAR TÉRMICA

MARÉS

HÍDRICA

Fontes Renováveis de Energia (alternativas ?)

GEOTÉRMICA

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Biomassa

Marés

Hídrica

Ondas

Eólica

Energia Mecânica

Energia Eléctrica

Energia Térmica

Energia Química

OTEC

Ar atmosf.

Radiação

Fis. Nuclear

Fus. Nuclear

Geotermia

Gerador Motor

Tu

rbin

a

Fri

cção

Co

mb

ust

ão

Renováveis e electricidade

Sola

r

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Energia Eólica – crescimento anual

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

5019

90

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

Capa

cida

de [G

W]

EuropaMundo

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

0

2500

5000

7500

10000

12500

15000

17500

Esp

anha

Ale

man

ha

Ási

a

Am

eric

a do

Nor

te

Aus

tralia

+Pac

ífico

Rei

no U

nido

Por

tuga

l

Itália

Hol

anda

Áus

tria

Áfri

ca

Out

ros

MW

nova capacidade

capacidade acumulada

Energia Eólica – nova capacidade 2004

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Energia Eólica – Portugal (Dez04)

MW Turbinas MW Turbinas MW Turbinas

507,1 420 764,4 356 1271,5 776

9,6 43 0,0 0 9,6 43

5,3 22 1,8 6 7,1 28

522,0 485 766,2 362 1288,1 847

Ligados Em construção TOTAL

TOTAL

CONTINENTE

MADEIRA

AÇORES

PARQUES EÓLICOSEM PORTUGAL

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Energia Eólica – Europa (Dez04)

16629

8263

3117

1125 1078 888 606 465 442 386 339 95 82 35 132 197522

0

2500

5000

7500

10000

12500

15000

17500Aleman

ha

Espa

nha

Dinam

arca

Itália

Holan

da

Reino

Unido

Áus

tria

Port

ugal

Gréc

ia

Suéc

ia

Fran

ça

Irland

a

Bélgica

Finlân

dia

Luxe

mbu

rgo

10 n

ovos

Out

ros

MW

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Energia Eólica – Portugal (Nov05)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Potê

ncia

[MW

]

Ligada

Em construção

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Energia Eólica – Portugal (Nov05)

0

200

400

600

800

1000

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Capa

cida

de [M

W]

Acumulada

Nova capacidade

Em construção

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Em 2010, 39 % da electricidade consumidadeverá ter proveniência “renovável”

considerando o crescimento

previsível do consumo

considerando as hipóteses

de outras tecnologias

Será necessário instalar>3750 MW de EÓLICA !

Energia Eólica – Portugal – Objectivo 2010

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Portugal – objectivos/fonte (Res. Cons. Min. 63/2003)

Fonte Potência hpc Energia [MW] [TWh]

Eólica 3 750 2 250 8,438PCH 400 2 850 1,140Biomassa 150 4 200 0,630Biogás 50 4 200 0,310RSU 130 4 200*50% 0,273Ondas 50 2 500 0,125Fotovoltaica 150 1 200 0,180

TOTAL 4 580 (2 423) 11,096

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Portugal – objectivos/fonte (APREN)

Fonte Potência Energia [MW] [TWh]

Eólica 4 856 (990) 10,926PCH 400 (300) 1,140Biomassa 150 (10) 0,630Biogás 50 0,310RSU 130 (66) 0,273Ondas 50 (<1) 0,125Fotovoltaica 150 (<1) 0,180

TOTAL 5 576 12,880

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Energia Eólica – Portugal – Objectivo 2010

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2010

Capa

cida

de [M

W]

Em construção

Acumulada

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Energia Eólica (FER) - Desafios

Político / Administrativo

Ambiental

Industrial

Empresarial

Financeiro

Técnico-profissional e científico

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Temas “recorrentes”

Estimativa do recurso em ano médio(variabilidade inter-anual ► longo termo)

Variabilidade do recurso em pequenas escalas de tempo(turbulência, componentes da velocidade ► estudos )

Decisão sobre a localização dos parques(viabilidade técnico-económica e estimativa dos impactos)

Optimização da configuração dos parques(produção, solicitações mecânicas, etc.)

Incertezas das estimativas(medições, clima, modelos, etc. )

Aproveitamento de recursos moderados(classe dos aerogeradores, tipo de rotor, altura de torre)

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-6

-4

-2

0

2

4

619

93

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

Des

vio

velocida

de m

édia

[%]

Variabilidade inter-anual

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Tecnologia

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 5 10 15 20 25Velocidade do vento [m/s]

Coef

icient

e de

pot

ência

(Cp)

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

0

500

1000

1500

2000

2500

A600 - 2,53

B850 - 3,11

C1500 - 3,10

D2000 - 2,51

E2300 - 3,02

Prod

utivid

ade

[hpc

]

à altura do eixo

à altura das medições (60 m)

Selecção dos aerogeradores

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A B A B A B A B

Velmax50

[m.s-1]

Velmédia

[m.s-1]

Intensidade turbulência(14 < V < 15 m.s-1) [%]

18 16 18 16 18 16 18 16

10,0

42,5

8,5

IV

7,5

30,0

6,0

ClasseIEC 61400 - Parte 1

50,0 37,5

I II III

Classe dos aerogeradores

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Utilização em locais de grande complexidade

Verificação de garantias

Aumento da taxa de penetração

Previsão

Impacto / aceitação pública

Offshore

Problemas “novos”

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Utilização de locais de grande complexidade

Verificação de garantias

Aumento da taxa de penetração

Previsão

Impacto / aceitação pública

Offshore

Problemas “novos”

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

336000 337000 338000 339000 340000 341000 342000 343000 344000 345000

Longitude [UTM; m]

3623000

3624000

3625000

3626000

Lati

tude

[UTM

; m]

8 8.5 9 9.5 10 10.5 11m/s

Distribuição da velocidade do vento 40 metros a.n.s.Dados do Aeroporto de Santa Catarina (1971-1980)

Modelos linearizados - WASP

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CFD - Ventos®

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CFD - Ventos®

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Técnicas de medição

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Utilização de locais de grande complexidade

Verificação de garantias

Aumento da taxa de penetração

Previsão

Impacto / aceitação pública

Offshore

Problemas “novos”

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

. Garantias de produção (WWFW)CFD ?

. Curva de potênciaAnemómetros da nacelle ?

. Curva de potênciaNormas IEC

. Necessidade de acreditação !

Verificação de garantias

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Utilização de locais de grande complexidade

Verificação de garantias

Aumento da taxa de penetração

Previsão

Impacto / aceitação pública

Offshore

Problemas “novos”

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Previsão

Modelos globais(condições de fronteira)

Mesoscala(velocidade do vento)

Modelos “estatísticos”

Modelos “físicos”

PREVISÃO DA PRODUÇÃO

. Planeamento da manutenção

. Despacho

. Negociação mercados

. Gestão do sistema

. Muito curto prazo (até 6 h)

. Curto prazo (até 3 dias)

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Utilização de locais de grande complexidade

Verificação de garantias

Aumento da taxa de penetração

Previsão

Impacto / aceitação pública

Offshore

Problemas “novos”

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Impacto – aceitação pública

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Impacto – aceitação pública

Temos actualmente instalados cerca 650 aerogeradores

Portugal é o país da Europa que maiores máquinas instala

(Em 2004: Espanha 1,06 MW; Portugal 1,78 MW)

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Potência média dos aerogeradores

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

250019

85

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Glob

al

Em in

stal

.

Potê

ncia

méd

ia [k

W]

0

60

120

180

240

300

360

420

480

540

600

660

720

Núm

ero

de m

áqui

nas

Potência média

Nº máquinas

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Temos actualmente instalados (ligados à rede)no continente 618 aerogeradores

Portugal é o país da Europa que maiores máquinas instala(Em 2004 Espanha 1,06 MW; Portugal 1,78 MW)

Admitindo que a potência média dos 3 000 – 3500 MW

que deverão ainda ser instalados seja de 2,5 MW …

Impacto – aceitação pública

…ainda faltam 1200 a 1400 aerogeradores!

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Impacto – aceitação pública

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Impacto – aceitação pública

As Energias do Presente e do Futuro – Lisboa, Nov05

Utilização de locais de grande complexidade

Verificação de garantias

Aumento da taxa de penetração

Previsão

Impacto / aceitação pública

Offshore

Problemas “novos”

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2 170 MWTOTAL

250 MWPUERTO DE BILBAO

430 MWDELTA DEL EBRO

250 MWBANCO DE TRAFALGAR

250 MWCABO DE TRAFALGAR

990 MWMAR DE TRAFALGAR

CAPACIDADE PLANEADA

NOME DO PROJECTO

PROJECTOS OFFSHOREEM ESPANHA

Offshore - Espanha

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Conclusão

O quadro alterou-se significativamente

A tecnologia evoluiu

O conhecimento avançou

Novas e maiores exigências

Rigor, abertura, atitudes novas

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ahr@inegi.up.pt

ahr@fe.up.pt