O presente Relatório de Mestrado em Engenharia Electromecânica pretende avaliar e caracterizar o potencial de energia eólica na Beira Interior (Portugal). Para isso, irão ser analisadas as capacidades instaladas de produção de energia eólica, bem como os respectivos potenciais na região referida. Atendendo a esta proliferação dos sistemas de produção de energia apoiados na força do vento é necessário conhecer, optimizar e inovar os procedimentos que se relacionam com a produção de energia eólica. Posteriormente, com base nos dados meteorológicos e com a caracterização dos vários sistemas de aproveitamento de energia eólica, entre os quais a análise do tipo de turbinas, os seus parâmetros de funcionamento e a sua relação com o vento. Esta análise pretende compreender as variações da curva de potência de determinado parque eólico, com a variabilidade da velocidade do vento compreendendo assim qual a implicação que as diversas variáveis (efeitos sazonais; orografia; presença de obstáculos; rugosidade do terreno), possuem na oscilação da produção de energia eólica. O objectivo deste trabalho é melhorar e fomentar o desenvolvimento da energia eólica na região da Beira Interior, e consequentemente em Portugal.

Esta dissertação incide sobre o tema “Contribuição para as Decisões de Investimento na Energia Eólica em Cabo Verde”, no qual o objectivo principal é analisar e avaliar um cenário de um sistema de energia eléctrica baseado na combinação de energia eólica e uma central a diesel. Para efeitos da simulação computacional foi usado o programa Homer® (Hybrid Optimization Model for Electric Renewables). Os dados considerados para a simulação do cenário são dados reais extraídos da Ilha de São Vicente em Cabo Verde. O caso de estudo tem como objectivo adicionar turbinas eólicas num sistema de energia eléctrica composto por um grupo gerador a diesel, de forma a se determinar a relação custo/benefício, e analisar o efeito do preço dos combustíveis e o investimento inicial na turbina eólica. Conclui-se que este tipo de tecnologia é uma mais valia para um país em vias de desenvolvimento, mais propriamente Cabo Verde, em que actualmente o sistema depende fortemente de combustíveis fósseis importados.

O cenário actual das energias origem fósseis provou ser insustentável. A preocupação constante com o nosso planeta, o aumento constante do preço petróleo, assim como de outras fontes de energias poluentes, faz com que as energias renováveis sejam a solução mais vantajosa e rentável. Tendo em vista a procura insistente por soluções que salvaguardem o nosso planeta, é cada vez mais importante explorar os meios e matérias-primas existentes de maneira a retirar maior partido daquilo que a Terra nos oferece. O tema desta dissertação incide sobre as Energias Renováveis em Portugal, o início da exploração das mesmas, as vantagens e desvantagens económicas e ambientais e uma breve abordagem sobre as explorações futuras. Durante a elaboração desta dissertação foram feitas pesquisas em livros específicos, revistas, em sites específicos sobre o tema. Apesar de ser um assunto bastante abordado nos dias de hoje, ainda existe alguma dificuldade em encontrar dados específicos, quer qualitativos quer quantitativos, para conseguir prever um cenário seguro para o futuro das Energias Renováveis em Portugal. Visto que em Portugal a exploração de recursos energéticos a partir de fontes de energia naturais, ainda se trata de um campo com muito por explorar, principalmente por dificuldades económicas e falta de verbas para grandes investimentos. Pretende-se com esta dissertação dar um contributo, através de pesquisas, analisar e apresentar uma visão sobre as Energias em Portugal, tendo em conta o estado das mesmas na Europa e no resto do Mundo.

Esta tese incide sobre a previsão e a exploração de curto prazo em sistemas electroprodutores hídricos e eólicos. O objectivo é uma contribuição no âmbito quer das metodologias de previsão quer das estratégias de oferta em mercado de electricidade, considerando incerteza e risco. Novas metodologias de optimização são propostas para captar as consequências associadas ao comportamento do mercado de electricidade. A previsão da potência eólica e dos preços da energia eléctrica têm que contemplar exigências quer de informação limitada quer de viabilidade no que respeita aos recursos computacionais. Metodologias hibridas que combinam a WT, o PSO e o ANFIS vão ao encontro de soluções que originam estratégias económicas mais favoráveis para as empresas produtoras, contribuindo para contemplar as exigências anteriores. Estas metodologias auxiliam a optimização da exploração tendo em consideração o carácter estocástico das variáveis envolvidas no problema. O desenvolvimento de metodologias estocásticas possibilita mitigar a incerteza pela consideração de cenários que permitem à empresa produtora uma exploração de forma viável e fiável em ambiente competitivo, acedendo com níveis superiores de racionalidade às estratégias de licitações no mercado, que consideram a ponderação de risco na tomada de decisões. Para comprovar a proficiência das metodologias desenvolvidas são utilizados casos de estudo a onde, através dos resultados obtidos, é possível concluir sobre o seu desempenho favorável

It is widely recognized that renewable energy sources are likely to represent a significant portion of the production mix in many power systems around the world, a trend expected to be increasingly followed in the coming years due to environmental and economic reasons. Among the different endogenous renewable sources that may be used in order to achieve reductions in the carbon footprint related to the electricity sector and increase the economic efficiency of the generation mix, wind power generation has been one of the most popular options. However, despite the potential benefits that arise from the integration of these resources in the power system, their large-scale integration leads to additional problems due to the fact that their production is highly volatile. As a result, apart from the typical sources of uncertainty that the System Operators have to face, such as system contingencies and intra-hour load deviations, through the deployment of sufficient levels of reserve generation, additional reserves must be kept in order to maintain the balance between the generation and the consumption. Furthermore, a series of other problems arise, such as efficiency loss because of ramping of conventional units, environmental costs because of increased emissions due to suboptimal unit commitment and dispatch and more costly system operation and maintenance. Recently, it has been recognized that apart from the generation side, several types of loads may be deployed in order to provide system services and especially, different types of reserves, through demand response. The contribution of demand side reserves to accommodate higher levels of wind power generation penetration is likely to be of substantial importance in the future and therefore, the integration of these resources in the system operations needs to be thoroughly studied. This thesis deals with the aspects of demand response as regards the integration of wind power generation in the power system. First, a mapping of the current status of demand response internationally is attempted, followed also by a discussion concerning the opportunities, the benefits and the barriers to the widespread adoption of demand side resources. Then, several joint energy and reserve market structures are developed which explicitly incorporate demand side resources that may contribute to energy and reserve services. Two-stage stochastic programming is employed in order to capture the uncertainty of wind power generation. Moreover, several aspects of demand response are considered such as the capability of providing contingency and load following reserves, the appropriate modeling of industrial consumer processes load and the load recovery effect. Finally, this thesis investigates the effect of demand side resources on the risk that is associated with the decisions of the System Operator through appropriate risk management techniques, proposing also a novel methodology of handling risk as an alternative to the commonly used technique.

Esta dissertação incide sobre o tema dos componentes, controlo e fiabilidade de sistemas de energia eólica. Um dos objectivos desta dissertação é o estudo dos principais componentes constituintes de um sistema de energia eólica, desde os que se encontram no interior do aerogerador, até se chegar à rede eléctrica. Para além do estudo dos principais componentes, esta dissertação também tem como objectivos analisar os diversos tipos de controlo, tais como o controlo stall, pitch e yaw, e estudar a fiabilidade do sistema. Os estudos de fiabilidade podem ser realizados através de métodos determinísticos ou probabilísticos. O tipo de estudo utilizado nesta dissertação é do tipo probabilístico, e os respectivos índices referidos para o estudo da fiabilidade de um sistema de energia eólica são o LOLP (Loss of Load Probability) e o LOLE (Loss of Load Expectation).

O atual cenário mundial de energia se caracteriza pela busca de fontes alternativas de energia, e a energia eólica se consolida como uma das mais importantes fontes. Com grande potencial para crescimento o setor de energia eólica necessita de mais estudos, principalmente na localização das regiões com ventos apropriados para a instalação de sítios eólicos. A região do Pampa Gaúcho é alvo de muitas especulações sobre seu potencial eólico, no entanto, é baixo o número de pesquisas na região, assim como não existem muitos bancos de dados de vento consistentes. Diante disso, o presente trabalho analisa o banco de dados de vento da reanálise meteorológica Climate Forecast System Reanalysis (CFSR) do National Center for Environmental Prediction (NCEP). De acordo com a base teórica revisada é resgatada a história da energia eólica e analisada a sua situação atual, os mecanismos de geração e o funcinamento dos ventos que impulsionam as turbinas. Também, é realisada a validação dos dados de vento da reanálise do CFSR comparando-os com as bases de dados de seis estações convencionais do Instituto Brasileiro de Meteorologia (INMET) mais próximas da região do Pampa Gaúcho. Posteriormente é obtido através dos dados da reanálise meteorológica do CFSR os mapas de campo de vento para todo o estado do Rio Grande do Sul, sendo esses comparados com os mapas apresentados no atlas eólico do estado.