ENERGIAS RENOVÁVEIS

EXAME - ÉPOCA NORMAL – 24 Janeiro de 2012

Duração 1h30m

1. Considere um aerogerador de 3 MW, com 3 pás, diâmetro do rotor 90m e altura da torre 85m, cuja característica “potência eléctrica - velocidade do vento” para 0 < 16 [m/s], é a seguinte:

u [m/s] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

P [kW ] 0 0 0 77 190 353 581 886 1273 1710 2145 2544 2837 2965 2995

Para velocidades médias do vento entre 16 e 25 [m/s], a potência eléctrica é constante e igual a 3 MW; o aerogerador é desligado quando a velocidade do vento ultrapassa 25 m/s. Admita que a densidade do ar é de 1.225 kg/m3 e que a função densidade de probabilidade da velocidade média do vento, à altura do rotor, no local onde se pretende instalar o aerogerador pode ser aproximada por uma distribuição de Weibull, em que o parâmetro de escala é c=8.5 m/s e o parâmetro de forma é k = 2.5 ( 89.04.1 ).

Calcule uma estimativa para:

(1.5) a) A velocidade média anual do vento, à altura do rotor e o valor do CP à velocidade nominal. (2.0) b) O número de horas por ano em que o aerogerador é regulado para funcionar à potência

nominal e a respectiva energia produzida durante esse período. (2.5) c) A energia produzida anualmente pelo aerogerador e a utilização anual da potência instalada. (2.0) d) O custo médio do MWh produzido, considerando uma taxa de actualização de 6%, tempo de

vida útil 25 anos, despesas de operação e manutenção anuais de 1% do valor do investimento total sendo este cerca de 1400€/kW.

(2.0) e) Se o preço médio de mercado for de 50€/MWh, será possível o promotor de um parque eólico com 10 turbinas iguais às do problema no local estudado vender a energia produzida no mercado de electricidade? Quais seriam em média os lucros/prejuízos anuais?

2. Os registos hidrológicos efectuados ao longo de 15 anos apresentam os valores médios diários de caudal aproximados pela seguinte expressão analítica:

]dias[ em t com]s/m[e5.6)t(Q 3t012.0

Considere, quando necessário, que: o caudal nominal é aquele que é excedido em 19% dos dias do ano; o caudal de cheia é o dobro do nominal; altura de queda bruta é de 150 m.

(1.5) a) Calcule o caudal médio do rio. (1.5) b) Escolha, para instalar uma central mini-hídrica no rio, o tipo de turbina e a sua potência. (2.5) c) Calcule, para uma a instalação de um grupo turbina/gerador, uma estimativa da energia

anualmente produzida. (2.5) d) Calcule, para uma instalação de dois grupos turbina/gerador, uma estimativa da energia

anualmente produzida. (2.0) e) Estime o valor da receita anual, se a tarifa bonificada de venda da energia for de 68 €/MWh.

Neste caso, qual será o incremento máximo no investimento, que torna as soluções c) e d) indiferentes, (considere i = 6%, dom = 1% Investimento e n = 30 anos).