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Avaliação do Potencial Eólico Para Implementação De Um Gerador Eólico Do Tipo Evance R9000
Autor: Salomão Arrone Dombole
Resumo
Avaliar o potencial eólico disponível, para geração de energia eléctrica, em um ponto do distrito Urbano KaMavota, cidade de Maputo, foi o objectivo central do trabalho; para alcançá-lo, realizou-se a análise de dados do vento obtidos a partir de ogiment.com no windographer. Para a compreensão do fenómeno em estudo houve a descrição dos fundamentos teóricos da Energia Eólica, princípios de geração de energia eléctrica, que auxiliaram na interpretação e enquadramento dos resultados obtidos. Após a avaliação da velocidade, direcção e influência da rugosidade do lugar, obtiveram-se os seguintes resultados: durante o ano predominam ventos de 00 (N), 22.50 (NNE), 67.50 (ESE), 900 (E), 112.50(SSO), 1800 (S), 202.50 (ONO) e 2250 (SO); observou-se ainda, que a velocidade do vento para a altura de 18m, considerando-se a rugosidade do terreno Z0=1.5m para extrapolação, atinge 4.26 m/s de mínima no mês de Abril e6.39 m/sde máxima anual no mês de Fevereiro, que geram um potencial eólico disponível de 2.17 kW média anual. Da potência eólica disponível, a turbina eólica Evance R9000, consegue converter apenas 0.66kW de potência média anual, o equivalente a 30.4% da potência disponível, cuja energia anual gerada é de 5.7MWh.
Palavras-chave: Energia eólica, potencial eólica, velocidade do vento.
Introdução
O presente artigo, tem como objectivo Avaliar o potencial eólico disponível, para geração de energia eléctrica, em um ponto do distrito Urbano Ka Mavota, cidade de Maputo, que foi motivado pelas constantes restrições de fornecimento de energia eléctrica que os moradores do mesmo distrito tem experimentado vezes sem conta, o que sugere a busca de novas fontes de geração de energia eléctrica que visam reduzir a dependência energética da rede pública de distribuição. No entanto o potencial eólico disponível neste ponto apresenta-se como solução imediata para geração de energia eléctrica, através da implementação de aerogerador Evance R9000.
Referencial teórico
O aproveitamento da energia eólica, é feito com o emprego de turbinas eólicas, também chamadas de aerogeradores. No entanto serão usadas as seguintes Obras Bibliográficas para a descrição teórica: (Ribeiro, 2017), (FUNAE, 2014), (Menezes, 2015), (Pires, 2016), (Vieira, 2014) e (Teles Filho, 2013).
Energia eólica
A energia eólica é a energia existente na movimentação dos ventos, ou seja, é a energia cinética contida nas massas de ar da atmosfera (Ribeiro, 2017).
Energia eólica em Moçambique
Moçambique apresenta um regime de ventos de intensidade média-baixa com velocidades predominantemente entre os 4 e os 6 metros por segundo a 80 metros acima do nível do solo (a.n.s), com excepção da zona sul do país e das zonas altas no centro e norte do país onde os ventos atingem valores mais elevados (FUNAE , 2014).
Potencial eólico confirmado em Moçambique
Moçambique possui 3,9 GW de potencial eólico no país dos quais 1,1 GW com potencial efectivo de ligação à rede, e com projectos confirmados em 12 locais e elevado número de horas médias de produção anual ( Menezes, 2015):
Tecnologia de aproveitamento de energia eolica:Turbinas eólicas
Segundo (Pires, 2016), o aproveitamento pontencial eolico pode ser feito através da implementação de turbinas eólicas, do eixo vertical ou horizontal.
Potência de uma turbina eólica
Através das turbinas eólicas, a energia cinética contida no vento é convertida em energia mecânica pelo giro das pás do rotor e transformada em energia eléctrica pelo gerador (Martins, Guarnieri, & Pereira, 2008).
Segundo (Teles Filho, 2013), a potência disponível contida no vento, numa da área de uma turbina eólica é dada por:
Onde p representa a densidade do ar, A área da secção transversal de um tubo de corrente pelo qual o vento escoa à velocidade v .
Como a potência disponível não pode ser convertida completamente, introduz-se, o conceito de Coeficiente de Potência (Cp), que segundo (Correia, 2014), é definido como sendo a razão entre a potência produzida pelo rotor, e a potência disponível. Desta forma temos que a potência gerada pela turbina é dado por:
Onde n é eficiência do conjunto gerador/transmissão e Cp o coeficiente aerodinâmico de potência do rotor.
Rugosidade do local (Z0)
A rugosidade da superfície é a propriedade física que descreve a acção da superfície terrestre na redução do momento e na absorção do impacto dos ventos (Reis, 2016). Na ausência de medições realizadas na altura onde ficarão as turbinas, a medição feita a 10 m nas estações meteorológicas de superfície nos dá uma estimativa da velocidade em outras alturas (Tavares & Neto, 2016):
Rugosidade (Z0) é a altura onde a velocidade é nula
Materiais e métodos
Para avaliação do potencial eólico, usou-se os dados quantitativos da velocidade e da direcção predominante do vento, que com recurso do Windographer foram processados para se obter os perfis horários, mensais e anuais da velocidade e direcção do vento, que auxiliaram na determinação da potência de saída na turbina eólica EVance R9000.
Descrição dos Materiais
Wind Power Program
O programa WindPower consiste em três painéis, nomeadamente, (i) o painel Entrada de Dados de Turbina Eólica e Curva de Potência onde os dados básicos da turbina e a curva de potência são introduzidos, (ii) o Painel de saída Potência Média ou Saída Anual de Energia versus Resultados os resultados finais da potência de saída média são exibidos e (iii) o painel Entrada de desvio padrão do vento, onde a magnitude do componente instável da velocidade do vento (ou seja, seu desvio padrão) pode ser ajustada (PelaFlow Consulting, 2010).
Software windographer
O Windographer é uma ferramenta para análise de dados de vento. Este software é utilizado para tratamento de dados colectados de estações meteorológicas da superfície. Através do Windographer é possível avaliar, a intensidade e a direcção predominante dos ventos num determinado período e obter o perfil diário, mensal ou anual da sequência de dados. O software pode exibir diversos gráficos e tabelas como do perfil logarítmico do vento, direcção dos ventos, médias mensais e diárias a partir desses dados (LINARD, 2010).
Local de Estudo
O local de estudo proposto, pertence ao distrito municipal de KaMavota, no bairro de Laulane, onde cita o Seminário Nazareno em Moçambique (instituição religiosa vocacionada na formação de pastores), que dista cerca de 6 Km do aeroporto Internacional de Maputo (Latitude 25-55S. Longitude 032-34E.), onde está localizada a estação de medição meteorológica. Para a iluminação nocturna da residência, o SNM usa 30 lâmpadas da marca CATA, de 40 W cada que gastam 5.04MWh durante o ano (Demanda Energética).
Dados da turbina Evance R9000
.Tabela 1: Especificações da turbina eólica Evance R9000
| Arquitectura | Upwind, rotor com 3 pás, regulação automática |
| Potência Nominal | 5kW contínua de 12m/s a 60m/s |
| Produção Anual de Energia | 8.780kWh (Rendimento anual com velocidade média do vento de 5m/s (Em conformidade com a norma IEC) |
| Velocidade de Arranque | 3m/s |
| Sistema de Controlo | Pás de posicionamento reactivo (Reactive Pitch Control) |
| Diâmetro do Rotor | 5,5m |
| Eficiência do gerador | 0,96 |
| Velocidade Nominal do Rotor | 200rpm |
| Tipo de Pás | Perfil aerodinâmico, totalmente optimizado, garantindo o máximo rendimento e o mínimo ruído. |
| Altura da Torre | 10m, 12m, 15m e 18m |
Fonte: http://www.windup.pt/resources/EVANCE_Especificacoes_PT.pdf
Métodos
Nessa secção são apresentados os procedimentos experimentais, que procedem a colecta dos dados da velocidade do vento, que com auxílio da folha de Excel, WindPower e Windgrapher, contribuíram para a determinação da energia eléctrica produzida pelo modelo da turbina eólica proposto na elaboração deste artigo (Evance R9000).
Colecta de dados
Os dados da velocidade e direcção do vento, utilizados para a avaliação do Potencial eólico, foram colectados a partir https://www.ogimet.com/home.phtml.en, a uma altura de 10m em relação ao solo, num intervalo de uma hora, num período compreendido entre 01 de Janeiro à 31 de Dezembro de 2010.
Procedimento experimental
Para a avaliação do potencial eólico, no local de estudo, converteu-se os Metars da velocidade do vento de Knots (kt) para metros por segundo (m/s), sendo que 1 knot = 0.514444444444 m/s, onde através Windographer, foram importados as médias horárias da velocidade do vento para todos meses do ano,os gráficos do perfil da velocidade do vento, as funções de distribuição de probabilidade e rosas-dos-ventos que relacionam a velocidade e a direcção do vento; Em seguida através do Wind Power Program, estimou-se os valores do CP para Evance R9000 e determinou-se a potência disponível e a potência eléctrica gerada pela turbina eólica Evance R9000, fazendo-se a extrapolação da velocidade até a altura da turbina, considerando-se a influência da rugosidade do local de estudo Z0 =1.5 m, e com base na potência disponível e potência gerada por Evance R9000, determinou-se a potência média anual e a energia eléctrica gerada por ano.
Resultados e discussão
Neste parágrafo, são apresentados os resultados de Windographer de Janeiro, Março, Abril, Julho, Agosto e Outubro, dos perfis, da rosa-dos-ventos da direcção do vento. A escolha desses meses vai possibilitar analisar o comportamento da velocidade do vento nos meses do inverno (Março, Abril, Julho, Agosto) e nos meses do verão (Janeiro e Outubro), e verificar os factores que influenciam na elevação ou decréscimo da velocidade.
Médias horárias da velocidade
Tabela 2: Médias horárias da velocidade do vento extraídas do windographer para h=10 m.
| JAN | FEV | MAR | ABR | MAI | JUN | JUL | AGOS | SET | OUT | NOV | DEZ | |
| Horas do dia | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) | (m/s) |
| 00:00 - 01:00 | 3.36 | 4.46 | 2.3 | 2.44 | 2.66 | 3.02 | 3.13 | 2.98 | 3.09 | 2.96 | 4.63 | 4.12 |
| 01:00 - 02:00 | 3.75 | 4.17 | 2.7 | 3.04 | 3.01 | 2.78 | 2.78 | 3.65 | 3.02 | 3.72 | 3.73 | 3.09 |
| 02:00 - 03:00 | 3.65 | 4 | 3.26 | 3.09 | 2.54 | 2.63 | 3.09 | 3.09 | 3.67 | 3.88 | 3.3 | 2.06 |
| 03:00 - 04:00 | 3.29 | 4.7 | 2.7 | 2.96 | 2.82 | 2.87 | 2.81 | 2.93 | 3.25 | 3.33 | 3.41 | 2.06 |
| 04:00 - 05:00 | 3.46 | 3.78 | 2.88 | 2.66 | 2.85 | 2.68 | 3.02 | 3.01 | 3.41 | 3.57 | 4.12 | 2.57 |
| 05:00 - 06:00 | 3.44 | 3.92 | 3.06 | 3.6 | 2.9 | 2.7 | 2.66 | 3.2 | 3.55 | 3.9 | 4.08 | 2.83 |
| 06:00 - 07:00 | 3.78 | 4.58 | 3.38 | 3.09 | 3.43 | 3.11 | 2.94 | 3.29 | 4.22 | 4.28 | 3.89 | |
| 07:00 - 08:00 | 3.88 | 5.14 | 3.41 | 3.28 | 3.77 | 3.99 | 3.66 | 3.76 | 4.18 | 4.14 | 4.04 | |
| 08:00 - 09:00 | 3.55 | 4.58 | 3.14 | 3.19 | 3.68 | 4.19 | 3.87 | 3.97 | 4.57 | 4.09 | 4.43 | |
| 09:00 - 10:00 | 3.69 | 5.36 | 3.04 | 3.55 | 4.1 | 4.48 | 3.6 | 4.01 | 4.65 | 4.33 | 4.12 | |
| 10:00 - 11:00 | 3.88 | 5.19 | 3.34 | 3.22 | 4.09 | 4.42 | 3.33 | 4.05 | 4.77 | 4.44 | 4.58 | |
| 11:00 - 12:00 | 4.73 | 4.95 | 3.41 | 3.16 | 3.6 | 4.16 | 3.52 | 4.24 | 5.16 | 4.91 | 5.14 | 4.12 |
| 12:00 - 13:00 | 5.11 | 5.27 | 3.7 | 3.24 | 3.83 | 4.5 | 3.9 | 4.7 | 5.51 | 6.17 | 5.27 | 4.89 |
| 13:00 - 14:00 | 5.19 | 6.2 | 4 | 3.83 | 3.87 | 4.38 | 4.2 | 5.06 | 6.21 | 6.46 | 5.77 | 4.12 |
| 14:00 - 15:00 | 5.73 | 6.17 | 4.23 | 3.95 | 3.77 | 4.65 | 4.05 | 5.28 | 6.24 | 6.2 | 6.07 | 4.63 |
| 15:00 - 16:00 | 5.71 | 6.23 | 4.48 | 3.99 | 3.39 | 3.88 | 3.99 | 5.42 | 5.77 | 6.3 | 5.79 | 5.66 |
| 16:00 - 17:00 | 6.02 | 5.55 | 4.53 | 3.6 | 3 | 3.52 | 3.82 | 4.44 | 5.08 | 6.22 | 6.06 | 4.37 |
| 17:00 - 18:00 | 5.3 | 5.34 | 4.09 | 3.32 | 2.95 | 3.39 | 3.47 | 3.93 | 4.9 | 5.6 | 5.42 | 3.09 |
| 18:00 - 19:00 | 4.49 | 5.4 | 3.6 | 3.04 | 3.03 | 3.22 | 3.72 | 4.26 | 4.59 | 5.25 | 4.67 | 2.83 |
| 19:00 - 20:00 | 3.64 | 5.08 | 3.37 | 2.81 | 3.16 | 3.37 | 3.12 | 3.65 | 4.45 | 4.21 | 4.73 | 2.83 |
| 20:00 - 21:00 | 3.76 | 4.97 | 3.33 | 3.09 | 2.85 | 3.24 | 2.86 | 3.81 | 4.05 | 4.59 | 3.91 | 4.37 |
| 21:00 - 22:00 | 3.6 | 3.92 | 3.27 | 3.91 | 3.45 | 3.14 | 3.04 | 3.88 | 4.02 | 3.77 | 4.57 | 5.66 |
| 22:00 - 23:00 | 3.53 | 4 | 2.92 | 3.5 | 3.22 | 3.03 | 2.44 | 3.56 | 3.72 | 3.31 | 4.16 | 3.09 |
| 23:00 - 24:00 | 3.17 | 4.19 | 2.54 | 2.57 | 3.17 | 2.89 | 2.06 | 3.28 | 3.64 | 3.05 | 4.02 | 4.12 |
Perfil da velocidade do vento
No gráfico 1, observa-se que para os meses de Janeiro, Agosto e Outubro apresentam valores elevados da velocidade do vento, quando comparados com os meses de Março, Abril, Julho, que são descritos de maneira explícita na tabela 2.
Janeiro - Os valores máximos da velocidade do vento, registam-se entre 16:00 e 17:00 horas com máxima de 6,02 m/s, os menores valores da velocidade são observados entre 23:00 e 24:00 horas, com mínima 3,17 m/s.
Março – Os valores máximos da velocidade do vento, ocorrem no intervalo entre 16:00 e 17:00 horas com máxima de 4.53. Os menores valores da velocidade são observados entre 00:00 e 01:00 horas com mínima de 2.3 m/s.
Abril: Os valores máximos da velocidade do vento, ocorrem entre 15:00 e 16:00 horas com máxima de 3.99 m/s, e menores valores da velocidade são observados entre 00:00 e 01:00 horas com uma mínima de 2.44 m/s.
Julho - Os valores máximos da velocidade ocorrem no intervalo entre 14:00 e 15:00 horas com máxima de 4.05m/s e menores valores são observados entre 2:00 e 3:00 horas com mínima de 2.63 m/s.
Agosto - Os valores máximos da velocidade ocorrem no intervalo entre 15:00 e 16:00 horas com máxima de 5.28 m/s e menores valores são observados entre 00:00 e 01:00 horas com mínima de 2.98 m/s.
Outubro - Os valores máximos da velocidade ocorrem no intervalo entre 13:00 e 14:00 horas com máxima de 6.46 m/s e menores valores são observados entre 00:00 e 01:00 horas com mínima de 2.96 m/s.
Média da velocidade do vento vs direcção
São apresentados na seguinte secção os resultados que relacionam a velocidade do vento e a direcção predominante, na perspectiva de contemplar as direcções que predominam ventos favoráveis para a geração de energia eléctrica na turbina eólica Evance R9000:
Janeiro: Registam-se velocidade de vento com maior intensidade de 6.173 m/s para a direcção 292.50, 5.027 m/s para 900 e 4.878 m/s para 67.50.
Março: Registam-se velocidades de vento com maior intensidade de 4.718 m/s para a direcção 67.50, 4.496 m/s para 900 e 3.549 m/s para 1350.
Abril: Registam-se velocidade de vento com maior intensidade de 4.573 m/s para a direcção 1800, 3.542 m/s para 900 e 3.549 m/s para 202.50.
Julho: Registam-se velocidade de vento com maior intensidade de 4.351 m/s para a direcção 1800, 4.035 m/s para 67.50 e 4.64 m/s para 202.50.
Agosto: Registam-se velocidade de vento com maior intensidade de 4.859 m/s para a direcção 157.50, 4.53 m/s para 67.50 e 4.844 m/s para 1350.
Outubro: Registam-se velocidade de vento com maior intensidade de 5.817 m/s para a direcção 67.50, 5.955 m/s para 900 e 4.775 m/s para 157.50.
Velocidade média mensal extrapolada e potência disponível
Tabela 4:Velocidade média mensal extrapolada e Potência disponível do vento.
|
Mês |
t (horas) | Velocidade
média para h=10m |
Velocidade média para h=18m | (kg/m3) | Área (m2) |
Z0(m) |
Potencia (kW)
para h=10m |
Potencia (kW)
para h=18m |
| JAN | 744 | 4.15 | 5.44 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 1.07 | 2.4 |
| FEV | 672 | 4.88 | 6.39 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 1.73 | 3.89 |
| MAR | 744 | 3.36 | 4.4 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 0.57 | 1.27 |
| ABR | 720 | 3.26 | 4.26 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 0.52 | 1.15 |
| MAY | 744 | 3.3 | 4.31 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 0.54 | 1.19 |
| JUN | 720 | 3.51 | 4.59 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 0.64 | 1.44 |
| JUL | 744 | 3.3 | 4.31 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 0.54 | 1.19 |
| AGOS | 744 | 3.89 | 5.1 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 0.88 | 1.98 |
| SET | 720 | 4.41 | 5.77 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 1.28 | 2.86 |
| OUT | 744 | 4.53 | 5.93 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 1.39 | 3.11 |
| NOV | 720 | 4.58 | 5.99 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 1.43 | 3.2 |
| DEZ | 744 | 3.71 | 5.44 | 1.255 | 23.75 | 1.5 | 0.76 | 2.4 |
| Potencia Media disponível(kW) | 0.95 | 2.17 | ||||||
No gráfico 3, ao longo do ano, observa-se que as médias da velocidade do vento estão acima da velocidade de arranque para o funcionamento da turbina eólica Evance R9000, isso oferece uma garantia que em média a turbina eólica vai gerar energia eólica. Destes valores da velocidade, observa-se uma média máxima de 6.39 m/s para o mês de Fevereiro e uma mínima média de 4.26 m/s para o mês de Abril, para altura de 18m.
No gráfico 4, a potência média anual disponível, para o aproveitamento eólico na altura do cubo do rotor da turbina eólica é de 2.17 kW (Tabela 4).
Potência e energia eléctrica anual gerada por Evance R9000
Os valores das velocidades médias mensais do vento, na tabela 5 foram aproximados, para permitirem a determinação de CP no WindProgram, de acordo com a tabela 3.
Tabela 5: Potência e energia eléctrica média anual gerada por Evance R9000
| Energia Gerada por Evance R9000 | ||||||||
| Mês | t(h) | Vmédia (m/s) | (kg/m3) | Área (m2) | CP | Eficiência | Potencia gerada por Evance R9000(kW) | E (kWh) |
| JAN | 744 | 5 | 1.255 | 23.75 | 0.317 | 0.96 | 0.73 | 543.22215 |
| FEV | 672 | 6 | 1.255 | 23.75 | 0.351 | 0.96 | 1.31 | 880.49631 |
| MAR | 744 | 4 | 1.255 | 23.75 | 0.225 | 0.96 | 0.27 | 204.01498 |
| ABR | 720 | 4 | 1.255 | 23.75 | 0.225 | 0.96 | 0.25 | 179.18118 |
| MAY | 744 | 4 | 1.255 | 23.75 | 0.225 | 0.96 | 0.26 | 191.75021 |
| JUN | 720 | 5 | 1.255 | 23.75 | 0.317 | 0.96 | 0.44 | 315.77547 |
| JUL | 744 | 4 | 1.255 | 23.75 | 0.225 | 0.96 | 0.26 | 191.75021 |
| AGOS | 744 | 5 | 1.255 | 23.75 | 0.317 | 0.96 | 0.60 | 447.60126 |
| SET | 720 | 6 | 1.255 | 23.75 | 0.351 | 0.96 | 0.96 | 694.56937 |
| OUT | 744 | 6 | 1.255 | 23.75 | 0.351 | 0.96 | 1.05 | 779.09911 |
| NOV | 720 | 6 | 1.255 | 23.75 | 0.351 | 0.96 | 1.08 | 777.08523 |
| DEZ | 744 | 5 | 1.255 | 23.75 | 0.317 | 0.96 | 0.73 | 543.22215 |
| Potência Media Anual (kW) | 0.66 | 5747.77 | ||||||
| Desvio padrão | 0.37 | |||||||
Das aproximações realizadas da velocidade do vento, tem-se no gráfico 5, que potência média anual é de 0.66 kW
Tabela 6:Velocidade e Potência média horária anual.
| Horas do dia | Velocidade médiahorária (m/s) | Velocidade média aproximada | Cp | Eficiência | (kg/m3) | Área (m2) | Potencia
Disponível (kW) |
Potência gerada por Evance R9000 (kW) |
| 00:00 - 01:00 | 4.27 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.16 | 0.25 |
| 01:00 - 02:00 | 4.31 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.19 | 0.26 |
| 02:00 - 03:00 | 4.18 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.09 | 0.23 |
| 03:00 - 04:00 | 4.05 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 0.99 | 0.21 |
| 04:00 - 05:00 | 4.15 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.06 | 0.23 |
| 05:00 - 06:00 | 4.35 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.23 | 0.26 |
| 06:00 - 07:00 | 4.76 | 5 | 0.311 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.61 | 0.48 |
| 07:00 - 08:00 | 5.15 | 5 | 0.311 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 2.04 | 0.61 |
| 08:00 - 09:00 | 5.15 | 5 | 0.311 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 2.04 | 0.61 |
| 09:00 - 10:00 | 5.35 | 5 | 0.311 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 2.28 | 0.68 |
| 10:00 - 11:00 | 5.40 | 5 | 0.311 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 2.34 | 0.70 |
| 11:00 - 12:00 | 5.58 | 6 | 0.351 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 2.59 | 0.87 |
| 12:00 - 13:00 | 6.12 | 6 | 0.351 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 3.42 | 1.15 |
| 13:00 - 14:00 | 6.47 | 6 | 0.351 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 4.04 | 1.36 |
| 14:00 - 15:00 | 6.65 | 7 | 0.357 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 4.39 | 1.50 |
| 15:00 - 16:00 | 6.62 | 7 | 0.357 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 4.32 | 1.48 |
| 16:00 - 17:00 | 6.14 | 6 | 0.351 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 3.44 | 1.16 |
| 17:00 - 18:00 | 5.55 | 6 | 0.351 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 2.54 | 0.86 |
| 18:00 - 19:00 | 5.25 | 5 | 0.317 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 2.16 | 0.66 |
| 19:00 - 20:00 | 4.85 | 5 | 0.317 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.70 | 0.52 |
| 20:00 - 21:00 | 4.89 | 5 | 0.317 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.74 | 0.53 |
| 21:00 - 22:00 | 5.05 | 5 | 0.317 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.91 | 0.58 |
| 22:00 - 23:00 | 4.42 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.29 | 0.28 |
| 23:00 - 24:00 | 4.23 | 4 | 0.225 | 0.96 | 1.255 | 23.75 | 1.12 | 0.24 |
| Potencia Media (kW) | 2.15 | 0.66 | ||||||
| Desvio Padrão | 0.41 | |||||||
Do gráfico 8, observa-se que o pico da potência regista-se no intervalo das 14:00 às 15:00 horas, com 1.50 kW, e a mínima potência no intervalo das 03:00-4:00 horas com 0.21 kW.
Análise e discussão dos resultados obtidos
Velocidade e direcção predominante do vento
Para os meses em análise, observa-se que a velocidade do vento apresenta valores elevados durante o período diurno até ao findar da tarde, e valores baixos da velocidade durante os períodos nocturnos e nas madrugadas. Associado a esta variação da velocidade do vento verifica-se que as velocidades médias mensais nos gráficos 1 e 3, durante os meses do verão a velocidade do vento apresenta valores elevados quando comparados com os meses do inverno, onde registaram-se máximas médias mensais de 4.88 e 6.39 m/s para o mês de Fevereiro e mínimas de 3.26 e 4.26 m/s para o mês de Abril, para h=10m e h=18m respectivamente, de acordo com a tabela 4. Segundo (Alves & Silva, 2011) esta tendência de ventos maiores no período da tarde deve-se ao aquecimento do solo durante o dia, o qual também vai aquecendo o ar, que ascende, sendo ocupado por um ar mais frio, gerando uma diferença térmica que, por sua vez, cria um gradiente de pressão causando o deslocamento do ar da zona de maior pressão para a zona de menor pressão. No período da manhã e da noite, como esse gradiente de pressão é menor, a velocidade do vento também é menor.
A direcção do vento varia entre 00 (Norte) a 337.50 (Nor-noroeste). Sendo que nas rosas-dos-ventos, dos resultados, predominam ventos com maior frequência de ocorrência nas direcções de 00 (N); 22.50 (NNE); 67.50 (ESE); 900 (E); 112.50 (SSO); 1800 (S); 202.5(ONO) e 2250 (SO), onde destaca-se a direcção de 900 (E), que predominam ventos de maior velocidade que chegam a atingir 7 m/s.
Potência disponível e energia gerada por Evance R9000
Da extrapolação da velocidade do vento, para altura do cubo da turbina, obtêm-se que a potência média anual disponível é de 2.17 kW, no gráfico 4. Desta potência disponível, a turbina eólica Evance R9000 gera uma potência média anual de 0.66 kW, o equivalente a 30.4% da potência disponível. A potência gerada pela turbina, apresenta um erro de 0.37,que segundo (Feijoo, 2010) este valor é uma estimativa da amplitude dentro da qual variam as observações médias do conjunto de itens ou mensurações. Deste modo, para o aproveitamento energia eólico, este desvio denota que o valor da potência sofre desvios da média na ordem 37%. Desta potência, Evance produz uma energia anual de 5.7 MWh, girando 5.16 m/s de velocidade média anual, segundo o gráfico 6. De acordo coma tabela 1, das especificações da turbina eólica Evance R9000, o fabricante estima que Evance gera uma energia anual de aproximadamente 8.8 MWh para velocidade média anual de 5 m/s, o que não está em harmonia com a energia anual determinada. Esta diminuição foi influenciada pela variação do CP para diferentes velocidades do vento como é ilustrado na tabela 3, e consequentemente para cálculos de potência utilizando as médias mensais obtêm-se um desvio de 37% e utilizando as médias horárias obtêm-se um desvio ��41%. Da energia anual gerada por Evance, é possível inferir que a demanda anual de energia de 5.04 MWh, para iluminação noturna do SNM, corresponde a 86.9 % da energia produzida anual produzida.
Considerações finais
Com base na análise dos dados no Windographer, dos gráficos do perfil da velocidade e a velocidade extrapolada do vento, observa-se que no ponto em estudo do distrito de Ka Mavota, registam-se máximas médias mensais de 4.88 e 6.39 m/s para o mês de Fevereiro (verão) e mínimas de 3.26 e 4.26 m/s para o mês de Abril (inverno), para h=10m e h=18m respectivamente, onde estes valores são fortemente influenciados pela rugosidade do terreno Zo=1.5m, no seu perfil logarítmico. E predominam neste ponto, ventos que sopram nas direcções 00 (N), 22.50 (NNE), 67.50 (ESE), 900(E), 112.50 (SSO), 1800 (S), 202.50 (ONO) e 2250(SO), ao longo do ano.
No entanto, apesar da rugosidade e obstáculos na topografia do terreno, obteve-se que durante o ano, a velocidade do vento tem uma maior contribuição no potencial nos meses do verão (Setembro, Outubro, Novembro, Dezembro, Janeiro e Fevereiro), quando comparados com os meses do inverno (Março, Abril, Maio, Junho, Julho e Agosto).
Contudo, a partir das velocidades médias mensais disponíveis do vento, determinou-se que a potência eólica disponível é de 2.17kW, dos quais a turbina Evance R9000, consegue converter apenas 0.66 kW, o correspondente a 30.4% da potência disponível ao longo do ano, cuja produção anual de energia é de 5.7MWh, que pode ser armazenada em baterias para ser usada em momentos, que a velocidade do vento não é suficiente para girar as pás de Evance R9000.
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