Major Challenge 2: Implementing AI and machine learning to detect anomalies or similarities and to optimise parameterssimilarities and to optimise parameters

Tendo como principal objetivo identificar as diferenças mais relevantes das condições de operação de uma turbina eólica instalada em um local com um regime de vento semelhante aos encontrados na região Nordeste do Brasil, esta dissertação apresenta as conclusões a seguir relatadas.

As velocidades de vento extremas, determinadas teoricamente no capítulo 3, apresentaram uma grande variação em função do fator de forma da curva estatística de Weibull. Este resultado é particularmente interessante para a região Nordeste, que apresenta, em geral, valores referentes à variável k da função de Weibull bastante superiores aos encontrados em outras regiões, traduzindo-se, portanto, em velocidades extremas de menor intensidade.

Os carregamentos extremos atuantes na turbina eólica foram calculados em regime estacionário e se mostraram, em sua maioria, diretamente proporcionais ao quadrado da velocidade extrema do vento, acentuando sua variação em função do fator de forma de Weibull. A redução nos carregamentos extremos atuantes na turbina eólica possibilita uma redução dos custos estruturais de seu projeto. Esta redução pode ser verificada mais facilmente em componentes como a torre e a fundação, que são geralmente projetados para suportar os esforços máximos atuantes em suas estruturas, ao invés do uso do critério de falha por fadiga.

Com base no exposto, constata-se que, para a consideração de velocidades de vento extremas mais baixas no projeto de uma turbina eólica, é fundamental a realização de campanhas criteriosas de medição de longo prazo, em locais com vocação para o aproveitamento eólico. A partir dos dados levantados destas medições, devem-se desenvolver estudos que diminuam a incerteza dos valores encontrados na teoria.

Os carregamentos que contribuem para a fadiga na estrutura da turbina eólica se apresentaram, de uma forma geral, mais elevados para as distribuições de velocidade do vento mais concentradas. De acordo com este resultado, as turbinas eólicas instaladas em locais com as condições de vento semelhantes às encontradas na região Nordeste do Brasil podem vir a

falhar por fadiga antes de alcançar o tempo previsto para sua vida útil. No entanto, os cálculos para realização da análise de fadiga são bastante dependentes dos parâmetros assumidos, como, por exemplo, das características de turbulência adotadas. Desta forma, recomenda-se que antes de decidir-se pela instalação na região Nordeste de uma máquina que tenha sido projetada para operar em condições climáticas de outros países, sejam realizadas análises estruturais utilizando os parâmetros reais da máquina e das condições de vento do local onde será instalada.

A geração anual de energia apresentou uma pequena redução com o aumento do k de Weibull para velocidades de vento médias anuais mais baixas. Além disso, a redução da massa específica do ar também leva a uma redução na energia disponível no vento e, conseqüentemente, na energia gerada pela turbina eólica. Apesar desses fatores, deve-se considerar a possibilidade de otimização do projeto do rotor, com a finalidade de melhorar seu rendimento em condições de ventos mais constantes. A estratégia do projeto de um rotor para recuperar energia em locais com maior variabilidade da ocorrência dos ventos é a de manter a curva de eficiência versus velocidade do vento mais aberta, de forma a garantir um bom rendimento de conversão em um maior número de velocidades de vento. Em projetos específicos para ventos mais constantes, pode-se focalizar melhor a eficiência na velocidade de vento com maior energia disponível (curva da densidade de energia do vento).

Devido à particularidade dos resultados obtidos com relação às condições de vento analisadas nesta dissertação, recomenda-se, para o desenvolvimento mais seguro do mercado nacional de geração por energia eólica, a criação de normas nacionais direcionadas para o assunto. Estas normas devem conter especificações adequadas paras as condições climáticas encontradas no Brasil.

Todos os resultados encontrados neste trabalho, correspondentes à resposta da turbina eólica às condições de vento, foram determinados para a turbina eólica OWW-250, controlada passivamente por estol. A maioria das máquinas disponíveis atualmente no mercado possui, em média, potência nominal seis vezes maior do que a turbina estudada. Além disso, essas máquinas possuem geralmente algum tipo de controle do ângulo de passo da pá. Desta forma, é importante que outros trabalhos sejam realizados, analisando-se outros modelos de turbinas eólicas que possam reagir diferentemente à excitação do vento.

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