Contributos para a implementação de parques eólicos offshore em águas profundas: tecnologias e desafios
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Data
2017-09-13
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Resumo
A exploração de parques eólicos offshore afigura-se como uma tendência a seguir. Portugal, dando enfâse à zona norte, dispõe de boas condições para este tipo de exploração, tanto a nível de espaço marítimo como de disponibilidade de recurso. Com o aumento da procura por locais offshore, os futuros projetos terão tendência a desviarem-se para águas mais profundas e para maior distância da costa. No caso de Portugal, a solução passa pela utilização de estruturas flutuantes para suportarem os aerogeradores.
A utilização de estruturas flutuantes acarreta todo um conjunto de novos desafios, tanto a nível mecânico (flutuabilidade, estabilidade) como elétrico (cabo de transmissão, corrente e subestações). Questões relacionadas com a construção, operação e manutenção de instalações flutuantes, assim como a questão da transmissão da potência produzida até à rede, fazem com que o procedimento para tratar estes desafios se torne um trabalho multidisciplinar.
Assim sendo, esta dissertação aborda numa primeira fase as tecnologias atualmente existentes para exploração da energia eólica offshore flutuante. Dentro deste âmbito, tornou-se pertinente dar ênfase à aplicabilidade das soluções tecnológicas existentes para o sistema de transmissão. Tendo como objetivo a avaliação energética do sistema de transmissão, procedeu-se à caracterização probabilística do recurso eólico. Desafios como o nível de tensão do sistema, a distância à costa, a potência a transmitir, entre outros, são avaliados no sentido de proceder à caracterização dos impactos que têm sobre o sistema. Desta forma, foram selecionadas as melhores opções de transmissão em termos energéticos. Finalmente, tendo em conta o aspeto económico e recorrendo aos custos inerentes para este tipo de aproveitamento, foi calculado o tempo esperado para o retorno do investimento para diferentes tarifas.
Os resultados do estudo destacam que a simulação mais vantajosa corresponde ao caso em que se considera a tarifa 1 de 168 €/MWh e OPEX 14%, com uma previsão de retorno ao fim de 8,62 anos, seguida da simulação que corresponde ao menor número de cabos utilizados, com uma previsão de 8,71 anos.
The development of offshore wind farms has gained an increased interest as a trend to follow. In this context, Portugal, giving emphasis to the northern region, has good conditions for this type of exploitation, both in maritime space and resource availability. With increasing demand for offshore sites, future projects will tend to drift into deeper waters and to longest distances from the coast. The solution is the use of floating structures to support wind turbines. The use of floating structures entails a whole set of new challenges, both mechanical (buoyancy, stability) and electrical (transmission, power and substations). Issues relating construction, operation and maintenance (O&M) of floating structures, as well as the issues of the transmission of produced power to land, make the procedures to deal with these challenges into a multidisciplinary work. In this dissertation, the first approach is the review of current technologies for floating offshore wind energy harvesting. Within this framework, it has become relevant to emphasize the applicability of existing technology solutions to the transmission system. Aiming at the energy evaluation of the transmission system, the wind resource was probabilistically characterized. Challenges such as the voltage level of the systems, the optimal distance to shore, the power to be transmitted, among others, are evaluated in order to feature the impacts they have on the systems. In this way, the best transmission options in energy terms were selected. Finally, taking into account the economic aspects and using the inherent costs for floating offshore wind farms exploitation in the north of Portugal, expected time for return of investment for different rates are presented. The results of the study highlight that the most advantageous simulation is in the case in which tariff 1 is 168€/MWh and OPEX 14% are considered, with a return forecast after 8.62 years, followed by a simulation using less cables, with a forecast of 8.71 years.
The development of offshore wind farms has gained an increased interest as a trend to follow. In this context, Portugal, giving emphasis to the northern region, has good conditions for this type of exploitation, both in maritime space and resource availability. With increasing demand for offshore sites, future projects will tend to drift into deeper waters and to longest distances from the coast. The solution is the use of floating structures to support wind turbines. The use of floating structures entails a whole set of new challenges, both mechanical (buoyancy, stability) and electrical (transmission, power and substations). Issues relating construction, operation and maintenance (O&M) of floating structures, as well as the issues of the transmission of produced power to land, make the procedures to deal with these challenges into a multidisciplinary work. In this dissertation, the first approach is the review of current technologies for floating offshore wind energy harvesting. Within this framework, it has become relevant to emphasize the applicability of existing technology solutions to the transmission system. Aiming at the energy evaluation of the transmission system, the wind resource was probabilistically characterized. Challenges such as the voltage level of the systems, the optimal distance to shore, the power to be transmitted, among others, are evaluated in order to feature the impacts they have on the systems. In this way, the best transmission options in energy terms were selected. Finally, taking into account the economic aspects and using the inherent costs for floating offshore wind farms exploitation in the north of Portugal, expected time for return of investment for different rates are presented. The results of the study highlight that the most advantageous simulation is in the case in which tariff 1 is 168€/MWh and OPEX 14% are considered, with a return forecast after 8.62 years, followed by a simulation using less cables, with a forecast of 8.71 years.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia de Energias
Palavras-chave
Energias renováveis , Portugal , Energia eólica (offshore) , Estruturas flutuantes , Transmissão de energia