ENERGIA
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Browsing ENERGIA by advisor "Estanqueiro, Ana"
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- Avaliação da complementaridade dos recursos eólico e solar PV, em PortugalPublication . Ferreira, Pedro Miguel Silva; Estanqueiro, AnaRESUMO: Com o objetivo de reduzir as emissões de CO2, em Portugal, até 2050, pretende-se aumentar a capacidade de fontes de energia renovável, com enfoque na tecnologia solar fotovoltaica e eólica. Contudo estas duas tecnologias por serem dependentes de fatores meteorológicos, acarretam novos desafios para os operadores do sistema no estabelecimento do binómio oferta/procura de energia. Para auxiliar na descarbonização do sistema electroprodutor, recentemente, Portugal adotou o conceito de centrais híbridas renováveis onde é possível agregar estas duas fontes de geração (ou outras inclusive armazenamento). Com esta agregação é expectável atenuar a variabilidade da produção associada a cada tecnologia de forma individual, por via da complementaridade que existe entre ambas as fontes, e melhorar o desempenho técnico-económico da central e, ao mesmo tempo, pode dotar de alguma despachabilidade a própria central. Nesta dissertação, são analisados 224 parques eólicos em Portugal Continental, no período de 2015 e 2016. A análise destes parques eólicos (PEs) é realizada em três fases distintas, que passam pela i) caracterização da geração individual dos PEs com base nos dados de velocidade do vento obtidos através de um modelo de mesoescala; ii) caracterização da complementaridade, recorrendo a vários parâmetros de complementaridade (e.g., correlação e índices de complementaridade), entre a produção eólica e solar (esta última obtida através da ferramenta online PVGIS); iii) identificação da configuração de sobreequipamento (baseada em diferentes rácios de tecnologia eólica e/ou solar fotovoltaico) mais adequada a cada uma das 224 localizações em estudo. Neste último caso é analisado o impacto do sobreequipamento, recorrendo a vários parâmetros de análise, nomeadamente, foi avaliada o desempenho do parque produção com e sem previsão, sendo esta com um horizonte temporal de seis horas. A correlação média horária nacional entre a produção eólica e solar PV para a mesma localização, foi de -0.12, indicando um valor baixo de complementaridade. Por último, no geral, o produtor retiraria maiores retornos em ambiente de mercado só com o acréscimo de capacidade solar, contudo, para tal, seria necessária uma melhor metodologia de previsão para cada parque, que apresenta erros elevados. Analisando os vários parâmetros para esta última parte, sugere-se uma capacidade de sobreequipamento híbrida, com maior incidência em tecnologia solar. As regiões que retirariam o maior proveito das centrais híbridas seriam as regiões do interior Centro e Sul onde existe disponibilidade do recurso solar e, simultaneamente, onde existe os maiores aumentos dos fatores de capacidade dos parques. Os resultados obtidos para a zona Norte não apresentam grandes alterações face às outras regiões com a aplicação do novo sobreequipamento contudo, é a região que tem o maior índice de complementaridade entre as duas fontes de energia em análise. Com as conclusões deste trabalho, pode-se analisar as vantagens e desvantagens deste novo conceito, ainda pouco explorado na literatura, e ainda oferecer i) indicadores de como aumentar a rentabilidade dos seus investimentos inicias por parte dos produtores ou mesmo de novos investidores que se agreguem a estes para beneficiarem das estruturas atuais, e ii) aos operadores uma forma de gerir a rede ao incentivar os produtores para uma determinada configuração que mitigue a variabilidade da geração renovável.
- Avaliação do efeito de interferência de obstáculos no escoamento atmosférico sobre o mar: caso de estudo da ilha BerlengaPublication . Silva, João M. Henriques da; Estanqueiro, Ana; Silva, F. Marques daQuando possível, usar-se uma pequena ilha como base de suporte para uma estação anemométrica, torna-se numa forma especialmente simples e económica de se realizar observações do vento sobre o mar. Porém, esta comportar-se-á como um obstáculo à passagem do vento, sendo que, dependendo da sua geometria e dimensão, o vento no topo da ilha pode aumentar ou diminuir de intensidade e ainda mudar de direção. Além disso, a forma como a intensidade do vento se comporta no topo do monte, pode ainda depender do perfil vertical da velocidade média horizontal do escoamento de aproximação e, este por sua vez dependerá das condições de estabilidade atmosférica na região. Neste trabalho avaliou-se o comportamento do escoamento atmosférico sobre a ilha Berlenga, com recurso à simulação computacional (programa CFD Fluent) e verificação em túnel de vento. O estudo decorreu essencialmente para um perfil de velocidades médias do escoamento sobre o mar ajustado pelo valor 0,065 do expoente alfa da lei de potência, decorrente das condições médias de instabilidade atmosférica estimadas pelo modelo de previsão atmosférico MM5 naquela região. Porém, a validação dos resultados numéricos foi realizada para um perfil de camada limite diferente do referido, apresentando este boa concordância com os resultados do túnel de vento. Os resultados numéricos mostraram que para o escoamento de aproximação à ilha com expoente de alfa 0,065, a velocidade do vento no setor dominante aumenta cerca de 21 % no topo da ilha (a 20 m da superfície), onde está situada a estação anemométrica, face ao escoamento no mar. Apesar de não validados em túnel de vento, alguns perfis verticais do vento horizontal obtidos sobre a ilha (dos 20 m aos 200 m) mostram-se suficientemente próximos das observações da estação LiDAR, prenunciando a adequabilidade dos dados do vento aí registados à caracterização do potencial eólico da região.
- Avaliação económica de centrais eólicas e fotovoltaicas em Portugal Continental: Análise de sensibilidadePublication . Garcia, Geuffer; Estanqueiro, AnaAs Fontes de Energia Renovável (FER) podem ajudar a minorar as emissões das indústrias de energia, reduzindo assim o custo da electricidade e a dependência de combustíveis fósseis importados. Foram traçadas metas nacionais para FER ao incorporar programas de incentivo, nomeadamente a remuneração através de tarifas bonificadas, de forma a impulsionar o investimento nestas tecnologias. Mesmo com programas de incentivo, o investimento num projecto de FER pode não ter a rentabilidade exigida pelos investidores. É de extrema importância a obtenção precisa de resultados de avaliação económica de centrais renováveis para garantir futuros investimentos, proporcionando um acréscimo de produção de energia limpa e visando um futuro mais sustentável. Neste trabalho, pretende-se levar a cabo os estudos de avaliação económica de grandes centrais eólicas e fotovoltaicas, com características técnicas e económico-financeiras típicas, utilizando as regras de remuneração impostas pela legislação portuguesa, numa perspectiva de demonstrar a adequação destas regras nos panoramas económico-financeiros presentes nos anos entre 2000 e 2020. Através da ferramenta de cálculo desenvolvida, são aqui estudadas futuras decisões políticas de redução da tarifa bonificada e o seu efeito na viabilidade económica de projectos existentes. Efectua-se o estudo de avaliação económica de futuros projectos, numa óptica de construção de cenários de evolução das FER em Portugal a médio/longo prazo. É igualmente obtido um mapeamento de custos normalizado de energia (LCOE) de centrais típicas fotovoltaicas, eólicas onshore e offshore (fixas e flutuantes) para Portugal Continental, com o objectivo de comparação e hierarquização dos seus custos nos melhores locais para as suas instalações. Os resultados obtidos permitem clarificar o peso que cada legislação em vigor tem nos resultados económicos de centrais eólicas e fotovoltaicas no território português. Dão também a noção do comportamento económico destas centrais ao longo dos anos, permitindo a construção de cenários de evolução da viabilidade económica a médio/longo prazo.
- CORINE Land Cover, conversão de valores de solo para valores de rugosidade e validação: Criação de um atlas para 10 e 20mPublication . Segadães, João; Estanqueiro, AnaPara a realização deste projecto foi necessária a transformação de dados de solo da base dados CORINE Land Cover em valores de rugosidade e seguinte avaliação do recurso eólico, e uma posterior criação de um atlas para 20 metros e 10 metros, como tal foi feita a conversão do código da CORINE para valores de Rugosidade, lidos pelo programa Wasp. Para tal, foi convertido o mapa de Portugal em ArcGis, para grelha e depois para linhas de rugosidade. Posto isto através do Wasp Map Editor, juntou-se o mapa de orografia ao mapa de rugosidades para obter um mapa vectorial de input para o Wasp. Para fazer a avaliação através do Wasp, através dos dados de velocidade (anuais) de algumas estações, onde foram utilizados os valores de 40m da velocidade e da direcção do vento, para fazer um prognóstico a 20m com as ferramentas do Wasp. Uma vez feitos os prognósticos, foi feito um desvio através do valor observado na estação (tomado como real o valor observado nas estações). Posto isto foi possível ver os desvios no mapa da CORINE e numa Carta Militar e fazer a respectiva comparação e validação da CORINE. Partindo do mapa final da CORINE, foram criadas grelhas de recurso para um número de estações em Portugal, para que se pudesse criar um compósito (ou seja, um conjunto) de todas as grelhas e calcular parâmetros como o fluxo de potência incidente, NEP’S, e velocidade do vento, tanto para 10 como para 20m.
- Desenvolvimento de metodologias de agregação de turbinas/centrais eólicasPublication . Correia, Miguel Pereira B. Durão; Estanqueiro, Ana; Couto, A.RESUMO: A integração de energia eólica em larga escala tem criado diversos desafios aos operadores dos sistemas electroprodutores e aos seus produtores, devido ao seu carácter estocástico. Desta forma, têm sido desenvolvidas várias medidas e conceitos para permitir aumentar o valor, tanto ao nível técnico como ao nível financeiro, da produção de energia a partir desta fonte de energia renovável variável no tempo. Neste âmbito, surge o conceito de agregação de turbinas (ou parques eólicos) que visa a definição de uma estratégia agregadora de despacho, dentro de uma determinada área de controlo, como forma de mitigar alguns dos impactos da energia eólica aproveitando a variabilidade espácio-temporal do seu recurso primário – o vento. Assim, e como reportado por vários autores, a aplicação de metodologias de agregação poderá reduzir as flutuações de produção de energia eólica, através do efeito estatístico de alisamento, e, colateralmente, melhorar a previsão de produção eólica, na vertente operacional, e reduzir os custos associados às penalizações impostas aos produtores num ambiente de mercado, na vertente financeira. Nesta dissertação, é analisado um caso de estudo real, constituído por 99 turbinas distribuídas por 7 parques eólicos, para os anos de 2009, 2010 e 2011. Neste caso, são aplicadas diversas metodologias de agregação de carácter estatístico – Single Unit Representation, Self Organizing Map e K-Medoids - e probabilístico – Probabilistic Clustering - e analisados alguns parâmetros estatísticos relevantes no setor, tais como a percentagem de capacidade por classes de produção ou o gradiente horário de produção. De seguida, é aplicada uma técnica de previsão eólica de curto prazo, com um horizonte temporal de seis horas, que permite avaliar, para todas as metodologias de agregação, os desvios obtidos face à comparação com a produção eólica real e a redução dos custos associados às penalizações pagas pelos produtores, no contexto do Mercado Ibérico de Eletricidade (MIBEL). Assim, o principal objetivo deste trabalho é a identificação da metodologia de agregação que permita reduzir os erros na previsão da produção eólica e, consequentemente, possibilite uma estratégia agregadora de despacho com maiores benefícios para os produtores eólicos em ambiente de mercado, com a redução dos custos operacionais do sistema. Com este trabalho, as conclusões retiradas permitem demonstrar a importância e vantagem da aplicação das metodologias de agregação no funcionamento do sistema electroprodutor ou dentro de uma região de controlo. Quando comparados com os resultados do cenário de participação desagregada (i.e. cenário atual), assiste-se a uma melhoria dos parâmetros técnicos e financeiros analisados para os parques eólicos pertencentes ao caso de estudo, quando estrategicamente agregados.
- Identificação do potencial renovável para produção de electricidade na perspectiva da microgeraçãoPublication . Simões, Teresa; Estanqueiro, Ana; Alves, Jorge MaiaNos últimos anos a preocupação das entidades governamentais com o aquecimento global conduziu ao lançamento de várias iniciativas europeias e nacionais visando a redução das emissões de gases de efeito de estufa para a atmosfera, bem como a redução da dependência em combustíveis fósseis. A preocupação em tornar mais eficiente o consumo de energia, tem conduzido nos últimos anos à procura de soluções alternativas para a geração de energia e à adopção de medidas com vista à sensibilização das sociedades para a utilização eficiente de recursos energéticos. Assim, surgiram nos anos mais recentes conceitos como, Cidades Inteligentes e Cidades Sustentáveis, os quais recorrem à utilização de sistemas de energias renováveis para produção de electricidade. O desenvolvimento do conceito Cidades Inteligentes não foi, contudo, acompanhado do necessário desenvolvimento de metodologias de caracterização e quantificação do potencial energético dos recursos renováveis das cidades, por forma a promover uma boa gestão dos recursos existentes e o desenvolvimento sustentável urbano. Apesar da caracterização do potencial solar poder actualmente ser efectuada com ferramentas inseridas em plataformas de informação geográfica, a sua quantificação à escala da cidade num contexto de sustentabilidade energética, carece ainda de metodologias estruturadas. A avaliação do potencial eólico urbano é um tema amplamente debatido entre os especialistas da área do vento urbano, tendo ainda um longo caminho a percorrer até se encontrar metodologias fiáveis e de utilização simples e pouco onerosa. Os custos associados à realização de campanhas experimentais do vento são elevados quando comparados com o custo das micro-turbinas eólicas, bem como o risco associado à sua instalação num local sem recurso energético suficiente para justificar o investimento. Este trabalho apresenta metodologias de aplicação simples e pouco onerosas de caracterização do potencial renovável urbano para a instalação de sistemas de produção de electricidade. Estas metodologias foram aplicadas a dois casos de estudo, onde se avaliou e quantificou o potencial renovável. Neste trabalho, são apresentadas as metodologias, ferramentas desenvolvidas, e resultados obtidos para cada área urbana. Estas metodologias podem ser replicadas a outras áreas urbanos, constituindo uma contribuição para o planeamento de energias renováveis em áreas urbanas e construídas num contexto de Cidades Inteligentes.
- Planeamento e hierarquização do uso de espaço: Energia eólica offshore e ondas: Contribuição para o Projeto FCT - Roadmap Energias MarinhasPublication . Gambão, Dário A. Azevedo; Estanqueiro, Ana; Simões, T.Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do projeto PTDC/SEN-ERS/105403/2008 “Roadmap – WW-Metodologias para Conceção, Monotorização a Atualização de Estratégias de Desenvolvimento: Aplicação ao Caso das Energias Marinhas em Portugal”, financiado pela fundação para a Ciência e Tecnologia. O objetivo deste projeto consiste na otimização de uma ferramenta, desenvolvida em ArcMap 10.0, para planeamento e hierarquização do uso de espaço na costa portuguesa com vista ao futuro desenvolvimento e implementação de sistemas de energia eólica offshore e ondas. Para tal reprogramou-se a ferramenta, introduziu-se uma opção que permite aos utilizadores a sua aplicação apenas a uma área de estudo do país desejada, dividiram-se as funcionalidades numa sequência de opções que tornaram a ferramenta mais controlável, tendo-se criado ainda uma interface mais interativa, de fácil utilização e mais clara, através de toolbars que agrupam as várias funcionalidades.
- Previsão de curto prazo do consumo de energiaPublication . Duarte, Sérgio M. da Conceição; Estanqueiro, Ana; Couto, A.RESUMO: O combate às alterações climáticas, bem como a redução da dependência energética externa passam pela instalação e exploração em larga escala de novas fontes energética renováveis, endógenas e não poluentes. Contudo, a introdução destas fontes no sistema electroprodutor (SE), com caráter estocástico, confere um nível de incerteza adicional no equilíbrio do mesmo. Neste equilíbrio, é fulcral atuar não só no lado da geração, mas igualmente no lado da procura, em oposição à perspetiva tradicional da gestão dos SEs, em que predomina o paradigma que a oferta deve estar sempre preparada para seguir o consumo, i.e., satisfazer totalmente, a procura, cujo comportamento é, tipicamente, considerado incontrolável e inelástico. Uma das formas mais consensuais para permitir esta mudança, assenta no conceito de gestão do consumo (Demand Side Management), que tem por objetivo flexibilizar o consumo, de modo a que este se adapte a uma produção variável no tempo ou em situações de constrangimento ou de estímulos tarifários. No entanto é necessário ter uma boa previsão do mesmo, de forma a solicitar atempadamente esta resposta do lado do consumo. Com a necessidade de previsões fidedignas como pano de fundo, na presente dissertação é proposta a implementação e comparação de vários modelos, de previsão a curto prazo (24h), utilizando três métodos diferentes, sendo estes posteriormente comparados com um método de referência (baseline). A baseline utilizada consiste numa regressão linear simples, utilizando o consumo de energia elétrica verificado no instante t-24horas como variável independente. Os três métodos utilizados foram a Regressão Linear Multivariada (MLR), k-vizinhos mais próximos (KNN) e uma Rede Neuronal Artificial (ANN). Recorrendo a uma técnica estatística de agrupamento de dados (k-medoids), é ainda feita uma identificação dos perfis diários de consumo presentes na série temporal em análise, a identificar padrões diários, semanais e sazonais. Estes métodos foram aplicados à série de consumo habitacional para Portugal, BTN C, disponibilizada publicamente pela REN, utilizando os valores registados de 2014 a 2018 (inclusive). No problema em estudo a Rede Neuronal Artificial foi identificada como o melhor método. Foram obtidos MAPE de 5,6%, 4,3% e 4,2% e RMSE de 13,4MW, 11,7MW e 10,7MW para a MLR, KNN e ANN, respetivamente. Comparativamente, a baseline conseguiu um MAPE de 7,8% e um RMSE de 19,3 MW. Num nível mais granular, foram analisados em detalhe os desvios na previsão e identificadas as horas de maior consumo como as mais problemáticas de prever. O mesmo também se verificou ao nível dos meses do ano, onde os meses mais frios demonstraram ser os mais problemáticos, não só pelo o nível de intensidade do valor mas devido à variabilidade que existe nestes meses. Ao nível diário, os dias de transição de regime (sábado e segunda-feira) e o domingo apresentaram erros consideravelmente mais elevados relativamente aos restantes dias da semana. Com este trabalho, as conclusões retiradas permitem demonstrar a importância e a vantagem da aplicação das metodologias de i) agregação para compreender e caracterizar os diferentes perfis de consumo de energia elétrica e ii) previsão a curto prazo do consumo de energia elétrica com recurso ao método de aprendizagem automática, nomeadamente, Redes Neuronais Artificiais.
- Previsão de curto tempo da produção eólica nacionalPublication . Santos, João Cravinho; Estanqueiro, Ana; Couto, AntónioRESUMO: De acordo com as metas estabelecidas para 2050 cerca de 32% da energia elétrica produzida e consumida, a nível europeu, terá de provir de fontes de energias renováveis. Nesse sentido é expectável que no futuro a penetração de fontes de energia renovável nos sistemas electroprodutores aumente. Para permitir que essa crescente penetração renovável ocorra sem prejuízos para a manutenção da qualidade de serviço e robustez do sistema electroprodutor é necessário desenvolver ferramentas e instrumentos que permitam essa mesma integração e que auxiliem a gestão de todo o sistema. Esta dissertação debruça-se sobre uma das fontes renováveis com maior expressividade no mix energético português, a energia eólica. Atualmente para auxiliar na gestão do sistema electroprodutor ferramentas de previsão de produção desempenham um papel preponderante. O valor destas ferramentas será ainda mais relevante no futuro onde é esperada uma elevada penetração eólica nos sistemas elétricos tendencialmente 100% baseados em energias renováveis. Assim sendo a presente dissertação tem como foco a aplicação e estudo da fiabilidade de metodologias de previsão de produção eólica de curto horizonte temporal (6 horas) para Portugal continental. Foram desenvolvidas, implementadas e analisadas duas metodologias de previsão de produção eólica distintas: o algoritmo dos k-vizinhos mais próximos e as redes neuronais artificiais. Foi também estudada a otimização de alguns dos parâmetros mais relevantes de cada uma das metodologias e o impacto dessa otimização na eficácia das previsões de produção eólica. Estas metodologias foram comparadas a uma abordagem de persistência que é utilizada neste trabalho como referência (benchmark) Para auxiliar neste processo de otimização procedeu-se a análise do erro médio quadrático, viés e correlação e implementou-se uma medida para análise da capacidade de sobre ou sub estimação das variações da produção em seis horas. Verificou-se que, das metodologias de previsão de produção eólica em estudo, a que apresenta melhor desempenho nas métricas analisadas foi a metodologia baseada em redes neuronais artificiais. Esta destaca-se pelo facto de conseguir identificar relações não lineares nos dados, característica que não está presente nas restantes metodologias de previsão implementadas. Face à metodologia de referência, as previsões obtidas através da metodologia das redes neuronais artificiais permitiram uma diminuição do erro médio quadrático em 15,27%. Já no caso da configuração mais adequada da metodologia dos k-vizinhos mais próximos a diminuição foi de 10.8%. A otimização das metodologias de previsão implementadas provou ser complexa, contudo demonstrou ser um passo extremamente relevante para identificar melhorias significativas na eficácia das previsões.
- Validação do Atlas do Potencial Eólico de PortugalPublication . Cristovão, André R.; Fonseca, João Nuno B.; Estanqueiro, AnaO objetivo deste projeto consiste na elaboração de uma base de dados com informação proveniente de estações meteorológicas para utilização na validação do Atlas do Potencial Eólico de Portugal. A base de dados foi desenvolvida recorrendo à criação de scripts MATLAB com recurso aos dados de temperatura, pressão, intensidade e direcção do vento disponíveis em bases de dados na internet. Para interpretação e caracterização do resultado foi realizado um estudo focado na avaliação do potencial eólico e estimativas de produção energética, para duas regiões já anteriormente validadas com recurso aos softwares WAsP e OpenWind. Os resultados obtidos demonstram que os dados provenientes de estações meteorológicas não são adequados para estudos de avaliação de potencial.