I. PROJETOS E PESQUISAS

01.ANÁLISE E DIAGNÓSTICO VISANDO A DEFINIÇÃO DO MODELO DE SUPRIMENTO DE ENERGIA DAS LOJAS RENNER EMPREGANDO FONTES LIMPAS E RENOVÁVEIS DE ENERGIA.

Cooperação técnica entre o Núcleo de Integração de Estudos, Pesquisa e Inovação em Energia Eólica - NIEPIEE e a Mattuella Consultoria.

Principais trabalhos desenvolvidos:

(1) AVALIAÇÃO E DIAGNÓSTICO PARA SUPRIMENTO DE ENERGIA ÀS LOJAS RENNER EMPREGANDO FONTES LIMPAS E RENOVÁVEIS DE ENERGIA;

(2)ANÁLISE TÉCNICA REGULATÓRIA DAS PLANTAS EÓLICAS PARA SUPRIMENTO DE ENERGIA ÀS LOJAS RENNER EMPREGANDO FONTES LIMPAS E RENOVÁVEIS:plantas analisadas: a)Projeto Dom Pedrito - Austro Capital/Anima Energia;b)Projeto Osório – Enerfin; c)Projeto Viamão – Enerplan; d)Projeto Tapes - Brain Energy;e)Projeto Osório - Ficus Capital/Tradener e;f)Projeto Santa Vitória do Palmar - Focus Energia; Planta eólica ENEL Grenn Power;
(4)Estudo da Sazonalidade do Comportamento do Consumo do Cliente e Dimensionamento da Curva de Carga;

As LOJAS RENNER S.A. firmaram contratos com a ENEL GREEN POWER e ENEL TRADING, subsidiárias da italiana ENEL, para a compra e venda da energia elétrica contratada (PPA), incluindo acordos para o uso de imagem e divulgação do uso de energia renovável, bem como para a Certificação de Energia Renovável -REC. A energia será produzida pela USINA EÓLICA PAU FERRO II, localizada em Serra Grande, Tacaratu – PE. A usina possui 49,5 MW de potência instalada estão previstos nove aerogeradores de fabricação GE, 5.5-158, de 5,5 MW de potência nominal e integra um investimento de R$ 300 MM.

As turbinas do parque são equipamentos modernos com altura do hub de 161 m e a altura total (torre mais pá) é de 240m. A energia contratada é da ordem de 100GWh/ano. O parque eólico RENNER atenderá 170 unidades em todo o território nacional mais um Centro de Distribuição. A aquisição da energia limpa pelo PARQUE EÓLICO PAU FERRO II reduz as emissões em 6.172,50 toneladas de CO2. O Projeto tem suas Certificações I-REC emitidas pelo Instituto Totum.

02. PROJETO DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO DO POTENCIAL EÓLICO PARA TERRENOS COMPLEXOS VISANDO GERAÇÃO DISTRIBUÍDA.

HIDRELÉTRICA PANAMBI-HIDROPAN;

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL – UFRGS

AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA - ANNEL

Escopo:

Dentre os aspectos técnicos fundamentais para o desenvolvimento da energia eólica está a precisa determinação do potencial eólico, ou seja, a definição do regime de ventos local, incluindo a distribuição dos ventos na microrregião a ser considerada para aproveitamento, considerando que a potencia eólica disponível é proporcional ao cubo da velocidade do vento.

Assim, o foco do projeto foi o Diagnóstico do Potencial eólico local. Este diagnóstico empregou o modelo anemométrico “in loco” com a coleta dos parâmetros do vento 24 horas ininterruptas, por mais de três anos. A torre portou os seguintes sensores: quatro anemômetros, dois medidores de direção de vento (wind vanes), um termômetro, um higrômetro, um barômetro.

O projeto pensado como geração distribuída e como tal concepção a geração se configura próximo ao consumo. A área oferece alguma complexidade representada por pequena topografia e densidade florestal, o que também altera o regime de ventos.

O projeto teve como objetivo desenvolver metodologicamente a aferição do potencial eólico local, com desenvolvimento de micossiting, ou seja a metodologia para o projeto de uma instalação eólica de alta performance. Para tanto, a investigação do escoamento de longa data foi bastante representativa para o entendimento do regime de ventos da área. Considerando sua limitada representatividade espacial das torres anemométricas, modelos numéricos computacionais foram associados de modo a estender a interpretação;

O projeto iniciado em 2013 e finalizado em 2016 foi coordenado pela Prof. Adriane Petry, sendo a minha atuação como Coordenadora de Medições e Análise dos dados. A equipe contou com sete pesquisadores.

03. AVALIAÇÃO EM TÚNEL DE VENTO DO COMPORTAMENTO DA CAMADA LIMITE EM TERRENOS COMPLEXOS-FASE I e FASE II

Periodicidade: 2013 -2019

Escopo:
A presente pesquisa se atém à identificação qualitativa e quantitativa dos fenômenos relacionados ao escoamento da camada limite turbulenta, neutramente estabilizada, em ambientes de orografia complexa. Para tanto, é imprescindível que a estrutura do escoamento seja analisada, bem como, o perfil do escoamento e fatores que influenciam o escoamento.

Para tanto, dois métodos são adotados: Modelos Analíticos de Carga de Vento e o Túnel de Vento de Camada Limite. Os Modelos Analíticos de Carga de Vento traduzem-se em construções matemáticas das ações estáticas e dinâmicas do vento, bem como da turbulência.

Os Túneis de Vento de Camada Limite, são ferramentas que permitem o estudo de amplo espectro dos fenômenos aerodinâmicos que se estabelecem na CLA sobre um modelo em escala reduzida do objeto em análise. Os túneis de vento possibilitam a fiel investigação das características do vento (velocidade, direção, espessura da camada limite e características da turbulência) provocadas por terrenos de orografia complexa, através do emprego de um modelo em escala da área de interesse. A primeira fase do projeto investigou uma área complexa, quatro modelos idealizados de morros bidimensionais e quatro tridimensionais, em vinte perfis de medições com vinte e cinco alturas de medição, para dois tipos de terreno A segunda etapa do projeto tem como objetivo a análise em quatro modelos reduzidos hipotéticos bidimensionais (2D) e outros quatro tridimensionais (3D).

Para os modelos hipotéticos serão realizados estudos em pontos a barlavento e sotavento, além do cume.

A importância do projeto centra-se na compreensão da variabilidade do escoamento frente à rugosidade, topografia e identificação das esteiras turbulentas. Estes aspectos são substancial importância para a definição de um micrositing posto que as esteiras aerodinâmicas interagem com os demais fatores físicos do local, traduzindo-se assim em maior ou menor geração eólica.

II. ARTIGOS

2016

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF MICRO-SITING IN WIND TUNNEL

MATTUELLA, J.M.L.; LOREDO-SOUZA, A.M. ; OLIVEIRA, M.G.K. ; PETRY, A.P.

Renewable & Sustainable Energy Reviews, v. 54, p. 110-119, 2016.

The wind structure varies with the characteristics of the terrain and the roughness land surface, slowing down its intensity accordingly to the surrounding terrain, determining the formation of the atmospheric boundary layer (ABL). The air flow analysis is of vital importance for the technical and economic feasibility study of the micro-siting, especially in complex areas, such as hills or slopes. Considering that the wind flows are highly dependent on the local topography and roughness, their patterns will vary locally.The technical evaluation of the wind potential resources of an area is based, preliminarily, on the site measurements performed with the use of anemometers and wind vanes. The topographic features of a complex area cause a change in the behavior of the wind, which implies in the acceleration or deceleration of the airflow. The definition of variables such as the profile of the wind speed, the turbulence intensity and the topographic effects over the wind speed provide the key elements for the evaluation of the micro siting for wind energy. If the area is a complex terrain, anemometric measurement may not be enough to analyse the assessment area. In order to take in account the uncertainty of the wind, computational and experimental studies offer the most perfect evaluation of the area. These cited parameters define the most appropriate wind farm configuration, in order to obtain the maximum array efficiency and the minimum wake losses, such as to confirm the predicted energy outcome. From an experimental simulation of the boundary layer in a wind tunnel, it is possible to parameterize the effects of the wind over a complex terrain. The results obtained from the present study prove the importance of the addition of the experimental studies in a wind tunnel for technical evaluation of micro-siting projects. This is especially applicable for the identification of the turbulence areas in wind farms located in sites of heterogeneous topography, the so-called complex terrains.

Modelo em análise em Túnel de Vento

III. CONGRESSOS

2015

CONGRESSO INTERNACIONAL DE ENERGIA EÓLICA-DEWEK 2015

BREMEN - ALEMANHA

Apresentação de Pesquisa Aplicada:

Experimental and Numerical Evaluation of Micrositing in Complex Areas: Speed up Effect Analysis.

Abstract:

Topographic effects on wind velocity even more important in exploiting wind energy since wind turbines should be located in regions where optimum wind power is obtained. The key aspect for the success of wind farm micrositing in complex areas is the knowledge of the factors that affect the local variability of the wind regarding topography, roughness, mean turbulence intensity and the wakes. For the assessment of the local wind resource in such micro sitings the use of the classical models are not reliable to predict wind behavior. In order to identify these special conditions, the physical modeling in a wind tunnel is a possible complementary tool. This research analyzed and compared the airflow parameters in the generation points in an complex micro siting scale model. It also analyzed the array losses caused by the wake effects, in order to validate the points of energy generation of the micro siting wind project.

Autores: Mattuella, J.M.L., Loredo-Souza, A.M.,Vecina,T.D.J., Petry, A.P.

Congresso DEWEK 2015, Bremen, Alemanha.

CONGRESSO INTERNACIONAL DE ENGENHARIA DO VENTO - ICWE14

PORTO ALEGRE - BRASIL

Apresentação de Pesquisa Aplicada:

01. Complex micrositing optimization: experimental validation in an Atmospheric Boundary Layer Wind Tunnel

Abstract:

Wind mapping is essential in various wind energy and wind engineering applications. Complex topography such as ridges, hills and cliffs affect the airflow and direction leading deceleration or acceleration of the wind in a short distance with growth of the turbulence intensity [1] [2] On the other hand, the wind velocity in the crest of hills is higher than in the plain area, since the wind increases with the height and in ridges, which allows a wide exposure to the predominant wind from all directions. In addition to these factors, speed up effect occurs in the crest of topography forms [2].This phenomenon takes place due to the fact that the hill making the atmospheric boundary layer reach the top ridge with an incremental velocity that named speed up effect [3]. Such places may have favorable wind potential to install micrositings provided the turbulence intensity determined by topography is assessed [4]. In complex areas, mainly in sloppy terrain, anemometric measurement is not enough to analyze the assessment of the local wind resource, and classical linear models fail to predict the extrapolation of the wind [3]. In order to identify these special conditions, physical modeling in wind tunnel and Computational Fluid Dynamics-C.F.D are possible complementary tools [5] This paper focuses on comparing both methods to analyze this complex scenarios and showing how the incremental velocity in the crest of hills may be decisive to install micrositing in complex terrain.

Autores: Mattuella, J.M.L., Loredo-Souza, Petry, A.P , Kaus Loveira, M.G. Abstract

In: Proceedings of the 14th International Conference on Wind Engineering, 2015, Porto Alegre, Brasil. UFRGS. ISBN: 978-85-66094-07-7.;

02. Aerodynamics of Bridge Stay Cables Under Simultaneous Action of Rain and Wind - Vortex Shedding

Abstract:

Currently, the cables of cable-stayed bridges have great flexibility, low mass and extremely low structural damping. Therefore, these cables are susceptible to vibration caused by various aerodynamic excitation mechanisms; among them a new kind of phenomenon known as wind-rain-induced vibrations. Cable vibrations of cable-stayed bridges under the combined action of rain and wind have been observed around the world in the last 20 years. This paper presents results obtained by measuring instantaneous external pressures in a cross section of a sectional model of a typical cable-stayed bridge with and without artificial rivulets. It was determined how the location of the rivulets influenced the position and intensity of vortex shedding in models with artificial rivulets as well as the influence of flow on the model with rivulets. Experimental investigations were carried out in the Joaquim Blessmann boundary layer wind tunnel of the Building Aerodynamics Laboratory (LAC) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). Large amplitudes reduce the service life of cables and their connections due to fatigue and therefore damage to the corrosion protection duct. Moreover, the oscillations can also cause collisions between adjacent cables and cause user discomfort. It is necessary to understand the mechanisms of vibrations induced by rain and wind through field tests or wind tunnel investigation. The results presented below serve to improve the design of cable-stayed bridges.

Autores: D. S. Machado, J. M. L. Mattuella, A. M. Loredo-Souza.

In: Proceedings of the 14th International Conference on Wind Engineering, 2015, Porto Alegre, Brasil. UFRGS. ISBN: 978-85-66094-07-7;

Congresso EOLICA ARGENTINA, 2012, Buenos Aires

Congresso ICWE 2015, Porto Alegre, Brasil

CONGRESSO EUROPEU DE ENERGIA EÓLICA

PARIS, FRANÇA - 11/2015

Evaluation of Experimental Wind Tunnel, RANS and LES Analysis of Wind Flow over a Complex Terrain

Abstract:

On wind farm implementation, an appropriated method to determine the wind velocity spatial distribution over a complex terrain is essential for the efficient use of available wind energy. The correct definition of variables as the wind velocity profile and the turbulence intensity are fundamental elements for the feasibility analysis of wind farms. This work presents a study on two important tools for wind analysis, Computational Fluid Dynamics (CFD) and Wind Tunnel experiments. The Numerical analysis of the turbulent flow are developed using Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) and Large Eddy Simulation (LES) methodologies. In present paper, wind tunnel experimental data provide the velocity profiles in nine points over the terrain obtained with hot-wire anemometry, LES are conducted with Smagorinky subgrid model and RANS simulations with κ-ω SST turbulence model the velocity profiles obtained in the computational simulation are consistent with the experiments. However LES profiles fit better with the experiments in comparison with the best RANS results. Also it is verified that LES case got closer to the behaviour of experimental case, in a qualitative approximation. The greatest differences between numerical and experimental results are verified near the surface of the terrain and in the wake region after the top of the hill. In order to improve results studies on roughness surface modelling and other turbulence models, for both LES and RANS simulations are in evaluation.

Autores: Adriane Prisco Petry, Acir M. Loredo-Souza, Dalmedson G. R. De Freitas Filho, Jussara M. L. Mattuella, Felipe Wagner Gusberti

2013

• Mattuella, J.M.L., Loredo-Souza, Kaus Oliveira, M.G, Petry, Adriane Prisco.

• Análise Experimental de Micrositing em Túnel de Vento Proceedings of the BRAZILWINDPOWER 2013, Rio de Janeiro, Brasil