Você sabe como são determinadas as perdas de produção em unidades geradoras de energia eólica?
Quais normas e métodos são adotados por fabricantes e empreendimentos eólicos para chegar ao consenso sobre essas perdas?
No setor eólico, a norma que se refere a isso é a IEC 61400, cujas derivações representam protocolos técnicos para unidades geradoras de energia eólica.
Através do link, disponibilizamos um conteúdo específico sobre a IEC e suas extensões, confira.
Para o presente artigo, abordaremos especificamente a norma IEC-61400-26-2. Iremos conceituar e explicar de forma prática como ela é aplicada na gestão de parques eólicos e quais métodos são utilizados na determinação das perdas de produção em aerogeradores.
O que determina o modelo da norma IEC 61400-26-2
Na prática, a norma propõe um conjunto de metodologias a partir das quais podem ser estabelecidos indicadores de disponibilidade baseado em produção em unidades aerogeradoras.
No setor eólico, esses indicadores possuem o objetivo de guiar o gestor a realizar análises e monitoramentos precisos.
As metodologias oferecidas pela norma em questão formalizam a determinação da perda de geração com base nos dados de produção de energia, tornando o cálculo desses indicadores mais confiável e reprodutível.
Tendo em mãos os dados de disponibilidade e geração de energia das unidades aerogeradoras, é possível utilizar os métodos de determinação das perdas de produção oferecidos pela norma para calcular os seus indicadores de disponibilidade baseados em produção.
O documento oficial da norma IEC oferece um modelo de informação a ser seguido. Tal modelo é distribuído em três camadas, uma relacionada ao tempo de produção, outra referente à produção real e a restante, à produção potencial de aerogeradores.
Ao possuir os valores de produção real (PR) e potencial (PP) baseados no modelo fornecido pela norma, é possível calcular a perda de produção (L) pelos critérios a seguir:
- Quando temos uma turbina trabalhando em total performance, nenhuma perda deve ser associada: L=0
- Por outro lado, quando a turbina opera em performance parcial, a perda será estabelecida pela diferença entre a energia real e a potencial: L=PR-PP
- E por fim, quando não está gerando, deve ser associada uma perda igual à energia potencial do período considerado: L=PP
Conheça os métodos que determinam as perdas de potencial em aerogeradores
Os métodos de medição das perdas de produção são baseados em dois tipos:
- Velocidade e curvas de potência
- Potência
O método baseado em velocidade e curva de potência explora a relação entre a velocidade do vento e a energia produzida, revelada pelas curvas de potência associadas a cada aerogerador e referenciado pela norma IEC 61400-26-2.
Então, em posse da velocidade do vento e da curva de potência, pode-se inferir a produção potencial (PP), utilizada para o cálculo da perda de produção (L), como mostramos anteriormente.
Já o método baseado em potência utiliza um registro temporal da produção de energia nas turbinas para calcular a produção potencial de energia no momento em que a turbina está indisponível.
A questão então se resume a como obter cada um desses parâmetros através das medições indicadas pela norma.
Saiba como são realizadas as medições de vento referenciadas pela norma IEC 61400-26-2
A norma indica três abordagens de medição da velocidade do vento: medição de vento na nacele, medição à montante, e medição do mastro com fatores de correção.
Antes de explicar de forma mais objetiva cada uma delas, é importante entender alguns termos referentes à estrutura da unidade geradora, como também os instrumentos de medição associados.
Em nosso blog, já falamos sobre os componentes dos aerogeradores, confira no link.
A abordagem de medição de vento da nacele utiliza-se do anemômetro, enquanto que na medição à montante a obtenção dos valores de velocidade do vento se dá através dos sensores que se encontram atrás das pás.
Contudo, a norma IEC 61400-26-2 indica, para as abordagens citadas acima, que é importante realizar ajustes nos valores de velocidade do vento obtidos para as condições de densidade do ar em que o equipamento se encontra, segundo condições de referência.
Já na medição de vento do mastro com fatores de correção e curva de potência, utiliza-se o modelo de topografia do parque e uma abordagem matemática para desenvolver um fator de correlação.
Para a realização da medição, é preciso obter os valores de velocidade do vento por meio da torre anemométrica e, posteriormente, aplicar o fator de correção no aerogerador em questão.
Uma vez medida a velocidade do vento, resta saber qual curva de potência utilizar para se obter a produção potencial.
Segundo a norma IEC 61400-26-2, ela pode ser:
- A curva de referência, especificada pelo fabricante da turbina; ou
- A curva de potência histórica desenvolvida durante o funcionamento da turbina em total performance.
Ah, caso não se recorde do que seja a curva de potência em aerogeradores, possuímos um conteúdo direcionado para esse assunto, e você pode conferi-lo clicando aqui.
Agora que sabemos como calcular a produção potencial (PP) e conhecemos os dados de produção real (PR), fica fácil, com o que mostramos no começo, calcular a perda de produção L, não é mesmo?
Assim, essa foi a determinação de perda de produção com base em velocidade do vento e curva de potência.
No gráfico abaixo, ilustramos como é apresentada de forma prática essa relação entre a produção potencial, real e a perda de produção.
A seguir, você vai entender com mais detalhes como o método baseado em potência é aplicado de acordo com a norma.
Conheça as perdas de energia baseadas em potência
Os métodos baseados em potência detalhados na norma correspondem a diferentes formas de se calcular a produção potencial (PP) usando os dados de produção das turbinas, sendo eles:
- Pela produção média do parque eólico;
- Pela produção média de turbinas de referência;
- Através da aquisição de dados com comparação de gráficos e bancos de dados;
- Pela velocidade média do parque eólico (calculada pelos dados de produção).
Agora, iremos detalhar como cada um desses métodos é definido.
Cálculo baseado na produção média do parque eólico
Nesse caso, para obter a produção potencial, é assumido que há mais de uma turbina operando em performance total no período considerado, e que turbinas próximas operando nesse estado presenciam a mesma velocidade do vento.
A produção potencial (PP) de uma certa turbina é então dada pelo produto de sua potência nominal pelo fator de produção médio do parque, que nada mais é do que a média dos fatores de produção de cada turbina.
Por sua vez, cada fator é obtido pela razão entre a média de produção de energia da turbina por sua produção nominal.
Reiteramos que o fator usado para o cálculo da produção potencial não é o fator de correção da turbina, mas o fator médio do parque. Por isso, a produção potencial, após a multiplicação, não é simplesmente a produção da turbina.
Cálculo através da produção média de turbinas de referência
Para esse método, considera-se a produção potencial de uma certa turbina como a média das produções reais de outras turbinas do parque.
Para isso, é preciso que as condições operacionais dos equipamentos que serão usados como referência se pareçam com as da turbina em questão.
Cálculo feito pela aquisição de dados e comparação com gráficos e bancos de dados
Esse método, por sua vez, consiste na correlação de dados de condições de vento e de produção de energia para se obterem estimativas do potencial de produção.
Aqui, é preciso que esses dados existam para mais de um aerogerador e que sejam suficientemente representativos.
Cálculo através da velocidade média do parque eólico
O último método da lista faz uso das curvas de potência do fabricante e dos dados reais de produção das turbinas operando em performance total para computar a velocidade média do parque.
Em seguida, a curva de potência da turbina de interesse é usada para se inferir o potencial de produção como sendo a produção correspondente à velocidade média calculada.
Portanto, uma vez calculada a produção potencial (PP) por um desses métodos, e conhecendo-se a produção real do período e das turbinas de interesse (PR), utilizamos o mesmo procedimento explicado no começo deste conteúdo para obter a perda de produção de energia (L).
Como são realizadas as análises de indicadores de disponibilidade baseada em produção de forma prática
Em termos práticos, a produção potencial serve para o gestor ter ciência de quanto o aerogerador deveria ter produzido comparando a produção potencial com com a produção real.
Dessa forma, o gestor pode detectar e estimar a perda de produção e tomar medidas cabíveis.
Essa análise pode revelar um problema de performance da máquina ou um problema de disponibilidade, mas isso é algo a ser analisado caso a caso.
Atualmente, o uso de soluções tecnológicas tem se mostrado fundamental para as análises desses indicadores. Umas das soluções criadas para auxiliar o gestor de forma prática e precisa é o Windbox.
O Windbox pauta sua operação na norma IEC 61400-26-2, sendo a produção potencial um dos indicadores disponibilizados. O CEO e cofundador da tecnologia, Danilo Barros, comenta sua aplicabilidade:
“…na prática, a tecnologia Windbox busca dar aos gestores autonomia e direcionamento, tornando as análises dos indicadores de disponibilidade mais efetivas. Os gestores podem, com isso, cuidar melhor de seus parques, reduzir danos e consequentemente evitar prejuízos.”
No Windbox, tudo isso é realizado de forma dinâmica e em tempo real, por meio de dashboards interativos e intuitivos que facilitam as análises, como podemos ver nas imagens abaixo:
Indo mais além, podemos ver a relação entre os gráficos e a utilização da norma IEC, sendo a performance no primeiro quadro e a curva de potência exibida no segundo:
Com o Windbox, por fim, é possível realizar análises precisas e emitir relatórios de forma rápida e segura.
Conclusão
Como abordado neste artigo, a norma IEC 61400-26-2 oferece algumas metodologias para auxiliar os processos de gestão e análises de empreendimentos eólicos e a disponibilidade dos aerogeradores mediante perdas de produção de energia.
Pensando em otimizar esse processo, diversos empreendimentos eólicos pautam suas análises nessa norma, de fabricantes a gestores. Por meio de soluções tecnológicas de monitoramento, como é o caso do Windbox, essas análises podem ser feitas de forma prática, simples e eficiente.
Para saber mais sobre como é realizado o monitoramento e gestão inteligente promovida pela nossa empresa, acesse o conteúdo: Saiba como o Windbox pode melhorar a operação e manutenção do seu parque eólico.
Caso tenha dúvidas ou sugestões que possam ajudar você, gestor, a desempenhar sempre o seu melhor papel dentro de sua empresa, envie um e-mail para [email protected]: será um imenso prazer te atender!
Um forte abraço!