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Anemmetros para Testes
de Turbinas Elicas e para Avaliao de Parques Elicos |
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Vector Instruments tem mais
de 35 anos de experincia na fabricao e desenvolvimento de sensores de vento
e tem um histrico comprovado de preciso e confiabilidade de seus
instrumentos; algo que vital para a previso de retorno do investimento para
a indstria de gerao de energia elica.
Para a avaliao de potenciais
e possveis parques elicos (ou usinas elicas), ou mesmo durante a realizao
de testes de turbinas elicas, necessrio o uso de anemmetros de copos que
j passaram por inmeros ensaios e testes de desempenho. Com isto, possvel
obter os melhores resultados em situaes climticas reais, as quais consideram
as condies mais variveis do vento, como turbulncias.
Anemmetros de copos desenvolvidos
para aplicaes meteorolgicas, em geral, no so suficientemente precisos,
mesmo quando eles so categorizados como 1% de preciso. Essa preciso s se
aplica s condies "ideais" em tuneis de vento, e assim sendo, os
anemmetros no atingem esse nvel de desempenho em condies reais de
turbulncia.
A indstria tem
mostrado que anemmetros snicos so difceis de serem calibrados e, desta
forma, podem no fornecer uma medida precisa da velocidade mdia do vento.
Semelhantemente, a resposta dinmica dos anemmetros de hlice nas condies existentes
de turbulncia em muitos locais potenciais para parques elicos (ou usinas
elicas) tambm no oferece medies suficientemente acuradas da velocidade
mdia do vento.
Em contrapartida, os anemmetros
de copos da Srie A100 so precisos o suficiente para as aplicaes mais
exigentes.
Geralmente, a
construo e manuteno de parques elicos demandam grandes investimentos
financeiros; desta forma para o estudo de viabilidade destes parques,
essencial analisar e prever, de forma precisa, a provvel capacidade de gerao
de energia elica deles. A energia disponvel a partir do vento proporcional
ao CUBO da velocidade mdia do vento. Sendo assim, todo e qualquer erro na
medio das condies mdias de vento sero ampliados, o que acarretar tambm
em valores errados em quaisquer estimativas/previses do potencial de gerao
de energia elica do parque elico.
Todos os fabricantes
de turbinas elicas testam seus produtos para fornecer as curvas de potncia versus
a velocidade do vento (i.e., curvas de desempenho). Ao longo dos anos, eles
descobriram que os seus resultados podem variar muito, a menos que se usem anemmetros
de copos que tm caractersticas especficas de desempenho bem definidas.
Vrios projetos de pesquisa com financiamento pblico tm sido realizados (e.g.,
CLASSCUP, ACCUWIND etc.); e seus resultados acabaram fomentando o
desenvolvimento e aperfeioamento da norma internacional IEC 61400-12-1 que
especifica essas caractersticas e critrios de desempenho dos anemmetros de
copos, bem como os detalhes do projeto do mastro/torre e requisitos para montagem
dos anemmetros. Portanto, correto afirmar que os mesmos requisitos de
desempenho para a alta preciso dos anemmetros, bem como sua qualidade e
montagem aplicam-se a coleta de informaes de vento para locais propostos para
as turbinas, pois estas medidas (e erros) sero combinadas com as mencionadas
curvas de desempenho para poder prever o provvel potencial de gerao de
energia elica pelo parque elico.
IEC 61400-12-1, CLASSCUP e ACCUWIND
trazem "figuras de classificao" para o desempenho dos anemmetros.
Essas figuras servem como uma referncia para se estimar a probabilidade global
da preciso das medies das condies mdias de vento obtidas quando se usa um
tipo especfico de anemmetro. Segundo essas figuras de classificao, os
anemmetros com valores pequenos apresentam os melhores resultados. Um
anemmetro de copos "perfeito", por exemplo, teria uma classificao
de 0,0. Contudo, atualmente os melhores anemmetros de copos disponveis tm
valores que variam entre 0,5 e 5,0, dependendo, claro, de uma sria de
parmetros, tais como: localizao do terreno; condies ambientais; turbulncia
e temperatura. Determinar o valor de classificao para um anemmetro uma
tarefa difcil, porque envolve medies demoradas de suas propriedades tanto no
campo como em tneis de vento; alm de vrios outros clculos feitos depois
dessas medies.
Para a comum "Definio
horizontal" da velocidade do vento, uma boa "resposta cosseno" para
fora eixo dos ventos que essencial para a obteno de uma boa figura de classificao.
Os anemmetros de copos da Srie A100 da Vector Instruments um
dos poucos anemmetros que se enquadram nesta classificao. Em alguns dos
locais montanhosos onde muitos parques elicos podem se situar, muitas vezes as
turbinas so instaladas no topo (ou prximas) de uma colina/cume, portanto
ficando significantemente fora do eixo dos ventos/turbulncia. A maioria dos
anemmetros de copos de outros fabricantes tem uma resposta plana para fora do
eixo dos ventos ou uma muito alta em casos de grandes oscilaes dos ventos,
resultando assim num nmero de classificao deficiente. Como consequncia,
esses anemmetros vo produzir medies inferiores nestas situaes em comparao
com o os anemmetros de copos da Srie A100.
Muitos parques
elicos potenciais possivelmente so classificveis como de "condies
Classe B" onde h probabilidade de ter turbulncia significativa
(e.g., pas
montanhoso, ou reas com rvores/arbustos/edifcios etc. que podem interferir no
fluxo de ar). Apenas os anemmetros bem desenvolvidos (nenhum dos anemmetros
de copos de baixo padro) podem ter bom desempenho nessas condies e alcanar
nmeros B aceitavelmente baixos de classe.
O recente relatrio ACCUWIND independente
inclui uma avaliao de cinco anemmetros de copos. Os resultados
desse relatrio mostram que os anemmetros da Srie A100 esto entre um grupo
de trs que realizam de forma semelhante, e significativamente melhor do que os
outros nas mais rduas condies de "Classe B" susceptveis de serem
encontradas em muitos potenciais parques elicos. Dentre este "grupo de
trs anemmetros", o anemmetro de copos da srie A100 se consolidou como
um anemmetro de alta preciso e qualidade em virtude de seu timo desempenho
na avaliao de ventos; e o nico tipo de anemmetro que tem sido utilizado
em larga escala por todo o mundo ao longo desses anos.
Os anemmetros da
Srie A100 so tambm conhecidos como "Anemmetros Porton". O
anemmetro Porton foi desenvolvido pela primeira vez para estudos de difuso
atmosfrica na dcada de 1960; mais especificamente para a medio exata de ar
turbulento perto do solo. A geometria bsica permanece inalterada, enquanto a
evoluo ao longo dos anos resultou em uma faixa confivel e verstil de
instrumentos. O anemmetro de copos da srie A100 alcana "Classe
1.0" de desempenho sob certas condies especiais (e.g., condies de "Classe
S"; consulte o documento de certificao independente que est disponvel
detalhando isso), no entanto, a srie A100 tambm funciona bem no padro de
condies "Classe A" e "Classe B". ACCUWIND indica que a srie
A100 pode ser classificada como 1,8 para condies "Classe A" e 4,5
para condies "Classe B" e est entre os melhores (ou seja,
"Classe 1.8A" e "Classe 4.5B).
Confiabilidade e
consistncia das calibraes da srie A100 so garantidas atravs de:
→ Cada srie
A100 de anemmetro (copos rotores) testada como uma prtica padro em nosso
tnel de vento prprio, com verificaes regulares da consistncia, tendo como
base calibraes precisas realizadas em outros tneis de vento respeitveis;
→ Os anemmetros
da srie A100 (e seus copos rotores) foram mostrados por pesquisas
independentes para manter a sua calibrao e produzir medidas consistentes por
perodos prolongados;
→ Calibraes
MEASNET individuais so rotineiramente realizadas em vrios tneis de vento no
grupo MEASNET grupo, conforme indicado no IEC61400-12-1.
A obteno de uma calibrao
MEASNET individual para um anemmetro de copos agora considerado na indstria
como sendo essencial, se o anemmetro for ser usado para as medies locais de
parques elicos (ou para o teste de desempenho da turbina de energia). Por vrios
anos, o grupo MEASNET de tneis de vento independentes desenvolveram um
procedimento de teste e procedimento "round-robin" de verificao
para garantir que as calibraes dos Anemmetros de copos possam ser feitas com
preciso, produzindo resultados consistentes em todos os tneis de vento dentro
do grupo MEASNET. As calibraes MEASNET so diretamente rastreveis a padres
internacionais bsicos, ao invs de serem apenas rastreveis a outro tnel de
vento ou anemmetro padro. O procedimento MEASNET est em linha com os
requisitos de calibrao de padro internacional IEC61400-12-1 mencionado
anteriormente, e IEC 17025.
Inicialmente, o uso
de anemmetros de copos de alta qualidade e desempenho pode parecer caro,
contudo, de fato, no acrescenta muito para o custo total de instalao de uma
estao meteorolgica completa (Met Mast) ou de medies simples do vento,
quando comparado com o uso de anemmetros inferiores. O uso de anemmetros de
copos de alto desempenho aumenta significativamente a confiana nos dados
referentes s condies mdias do vento. Tais informaes so de suma
importncia para parques elicos no que tange quaisquer estimativas de suas capacidades
de gerao de energia. O custo dos sensores de vento de alto desempenho (i.e.,
alta preciso e qualidade), em si, geralmente representa uma percentagem
relativamente pequena em relao ao custo total de um projeto de avaliao de
vento, quando os custos de mastros, dataloggers, instalao, manuteno
e anlise de dados so levadas em conta. Por isso acreditamos que a srie A100
de anemmetros de copos a melhor escolha para estas aplicaes.
Para estas
aplicaes, recomenda-se que o circuito PC3 Anti-Surge
seja especificado para
os anemmetros da Sries A100L2
e A100LK/A100LM. Apesar de ele no poder
proteger contra um raio direto, ele reduz a incidncia de falha devido queda
de raios prximos ou surtos de fontes como descarga esttica ou tenses induzidas
a partir de cabos de energia.
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