Análise da Camada Limite Planetária na Interface Água-Terra em reservatórios hidroelétricos.

Abstract

A energia eólica apresenta grande variabilidade temporal e espacial, sendo que um dos grandes desafios consiste em prever a variabilidade da potência eólica disponível de modo a aperfeiçoar o seu aproveitamento. Neste sentido, estudos sobre os perfis verticais de vento podem ter uma grande contribuição a este setor, dada a carência de dados observacionais desta variável em níveis próximos da altura típica de instalação dos aerogeradores. Assim, é de grande importância uma análise da Camada Limite Planetária, pois a estrutura da turbulência nesta camada depende das condições de estabilidade atmosférica. A partir de medições em 10 m, o vento foi extrapolado para o nível de 80 m pela Teoria da Similaridade de Monin-Obukhov, por três diferentes métodos de derivação do Comprimento de Monin-Obukhov (L): Método Sônico, Método Richardson Bulk e Richardson Gradiente. Foi investigado ainda qual método de obtenção da velocidade de fricção ajusta melhor o modelo de estimativa do vento no Reservatório de Furnas. Tendo em vista implementar e validar a rotina do cálculo de Richardson, dados de uma torre mantida pelo National Wind Technology Center (NWTC) foram utilizados. A partir de dados obtidos em uma torre anemométrica, um anemômetro sônico 3D, um balão cativo instrumentado com sensores de temperatura e umidade e pelo perfil do vento medido por um LIDAR instalado sobre uma plataforma flutuante no Reservatório de Furnas, foi possível determinar as condições atmosféricas locais. A teoria de Monin-Obukhov, embora desenvolvida a partir de medidas sobre a terra, foi considerada geralmente aplicável ao longo do mar aberto. Entretanto, ainda existem incertezas a respeito do emprego da mesma em locais onde o fluxo é influenciado pela proximidade da terra. Os modelos Sônico e Richardson Bulk evidenciaram maior porcentagem de condições instáveis sobre o Reservatório de Furnas, resultado confirmado por estudos anteriores, enquanto o modelo a partir do Número de Richardson Gradiente verificou predomínio de estabilidade. Os três métodos de derivação do comprimento de Monin-Obukhov apresentaram um baixo ajuste em condições de atmosfera estável. Os melhores resultados foram a partir dos métodos Sônico e Richardson Bulk. O método a partir do Número de Richardson Gradiente não apresentou boa aplicabilidade na região de estudo. Os melhores resultados foram observados com a aplicação da equação de estimativa do vento indepente da velocidade de fricção.