Avaliação da esteira de turbulência gerada por um parque eólico teórico na região do Pampa Gaúcho utilizando o modelo WRF

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X47025

Palavras-chave:

Energia eólica, Modelagem atmosférica, Parametrização de turbulência

Resumo

Este estudo tem por objetivo principal analisar a influência de um parque eólico sobre as variáveis que controlam o escoamento atmosférico na camada limite atmosférica. O período simulado foi todo o ano de 2008, utilizando uma simulação de controle com o modelo Weather Research and Forecasting (WRF) e o com parque eólico (o modelo WRF com o módulo Fitch, que parametriza a influência de aerogeradores no escoamento atmosférico), ambas utilizando a parametrização de camada limite Yonsei-University (YSU). A partir da simulação de controle é feita a validação do modelo, utilizando dados observacionais coletados em duas estações automáticas do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) nos municípios de Alegrete-RS e Quaraí-RS. O parque eólico idealizado nesse trabalho possui 100 aerogeradores de 3 MW de potência com 120 m de altura e com rotor medindo 125 m de diâmetro. Apesar da velocidade do vento responder de maneira adequada, a temperatura e a turbulência do escoamento próximo à superfície diminuem. A análise da dependência da turbulência próximo à superfície com a estabilidade vertical indica que a turbulência que está sendo gerada pelas turbinas não está chegando até a superfície. Esse problema pode estar relacionado com a parametrização de camada limite escolhida.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Eduardo Stüker, Universidade Federal do Pampa, Alegrete, RS

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA) e Mestrado em Engenharia 

Franciano Scremin Puhales, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS

Possui graduação em Física - Licenciatura Plena pela Universidade Federal de Santa Maria, graduação em Física - Bacharelado pela Universidade Federal de Santa Maria, graduação em Meteorologia - Bacharelado pela Universidade Federal de Santa Maria, mestrado em Física pela Universidade Federal de Santa Maria e doutorado em Física pela Universidade Federal de Santa Maria

Luiz Eduardo Medeiros, Universidade Federal do Pampa, Alegrete, RS

Possui graduação em Física Bacharelado pela Universidade Federal de Santa Maria, mestrado em Física pela Universidade Federal de Santa Maria, e doutorado em Atmospheric Science pela State University of New York at Albany

Felipe Denardin Costa, Universidade Federal do Pampa, Alegrete, RS

Possui graduação em Física Licenciatura plena pela Universidade Federal de Santa Maria, mestrado em Física pela Universidade Federal de Santa Maria, e doutorado em Física pela Universidade Federal de Santa Maria

Referências

BACK, A. C. et al. Atlas eólico: Rio Grande do Sul. second. Porto Alegre - RS, Brasil: SDPI, 2014.

BELJAARS, A. The parametrization of surface fluxes in large-scale models under free convection. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Wiley Online Library, v. 121, n. 522, p. 255–270, 1995.

CARVALHO, D. et al. Wrf wind simulation and wind energy production estimates forced by different reanalyses: Comparison with observed data for portugal. Applied Energy, v. 117, p. 116–126, 2013.

CHAMORRO, L. P.; PORTÉ-AGEL, F. A wind-tunnel investigation of wind-turbine wakes: boundary layer turbulence effects. Boundary-layer meteorology, v. 132, n. 1, p. 129–149, 2009.

CHAMORRO, L. P.; PORTÉ-AGEL, F. Effects of thermal stability and incoming boundary-layer flow characteristics on wind-turbine wakes: a wind-tunnel study. Boundary-layer meteorology, v. 136, n. 3, p. 515–533, 2010.

CHAMORRO, L. P.; PORTE-AGEL, F. Turbulent flow inside and above a wind farm: a wind-tunnel study. Energies, v. 4, n. 11, p. 1916–1936, 2011.

DYER, A.; HICKS, B. Flux-gradient relationships in the constant flux layer. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, v. 96, n. 410, p. 715–721, 1970.

FITCH, A. C. Notes on using the mesoscale wind farm parameterization of fitch et al.(2012) in wrf. Wind Energy, Wiley Online Library, v. 19, n. 9, p. 1757–1758, 2016.

FITCH, A. C.; OLSON, J. B.; LUNDQUIST, J. K. Parameterization of wind farms in climate models. Journal of Climate, v. 26, n. 17, p. 6439–6458, 2013.

FITCH, A. C. et al. Local and mesoscale impacts of wind farms as parameterized in a mesoscale nwp model. Monthly Weather Review, v. 140, n. 9, p. 3017–3038, 2012.

HONG, S.-Y.; NOH, Y.; DUDHIA, J. A new vertical diffusion package with an explicit treatment of entrainment processes. Monthly weather review, v. 134, n. 9, p. 2318–2341, 2006.

HONG, S.-Y.; PAN, H.-L. Nonlocal boundary layer vertical diffusion in a medium-range forecast model. Monthly weather review, v. 124, n. 10, p. 2322–2339, 1996.

MELLO, M.; PETERNELLI, L. Conhecendo o r: uma visão mais que estatística. Viçosa, Ed. UFV, 2013.

MONTEZANO, B. E. M. Estratégias para Identificação de Sítios Eólicos Promissores Usando Sistema de Identificação Geográfica e Algoritmos Evolutivos. 2012. Dissertação (Mestrado). Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia, 2012.

PAULSON, C. A. The mathematical representation of wind speed and temperature profiles in the unstable atmospheric surface layer. Journal of Applied Meteorology, v. 9, n. 6, p. 857–861, 1970.

SAHA, S. et al. The NCEP climate forecast system reanalysis. American Meteorological Society, v. 91, p. 1015–1057, August 2010.

SKAMAROCK, W. C. et al. A description of the advanced research WRF version 3. [S.l.], 2008.

STEVENS, R. J.; GAYME, D. F.; MENEVEAU, C. Large eddy simulation studies of the effects of alignment and wind farm length. Journal of Renewable and Sustainable Energy, AIP, v. 6, n. 2, p. 023105, 2014.

TROEN, I.; MAHRT, L. A simple model of the atmospheric boundary layer; sensitivity to surface evaporation. Boundary-Layer Meteorology, v. 37, n. 1-2, p. 129–148, 1986.

WEBB, E. K. Profile relationships: The log-linear range, and extension to strong stability. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, Wiley Online Library, v. 96, n. 407, p. 67–90, 1970.

ZHANG, D.; ANTHES, R. A. A high-resolution model of the planetary boundary layer-sensitivity tests and comparisons with sesame-79 data. Journal of Applied Meteorology, v. 21, n. 11, p. 1594–1609, 1982.

Downloads

Publicado

2020-08-28

Como Citar

Stüker, E., Puhales, F. S., Medeiros, L. E., & Costa, F. D. (2020). Avaliação da esteira de turbulência gerada por um parque eólico teórico na região do Pampa Gaúcho utilizando o modelo WRF. Ciência E Natura, 42, e27. https://doi.org/10.5902/2179460X47025

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)

<< < 1 2 3 4 5 > >>