Comparative evaluation of the air flow study over a complex terrain with determination of wind potential and layout of a wind farm at Panambi – RS

O presente trabalho apresenta o estudo do potencial eólico em um terreno complexo próximo a Panambi, município do estado do Rio Grande do Sul, utilizando o programa comercial Wind Atlas Analysis and Application Program (WAsP). Assim, é proposto um layout contendo quatro aerogeradores que visam à maior produção energética da área. Adicionalmente, é realizado outro estudo com o objetivo de comparar os resultados apresentados por um trabalho desenvolvido anteriormente em que é utilizada modelagem CFD, com os resultados do WAsP, de maneira a validar a metodologia empregada por este programa. Ademais, a fim de avaliar a importância do correto posicionamento dos aerogeradores, é apresentado um estudo de micrositing e uma comparação entre a produção energética de dois layouts distintos. O WAsP estima o mapa de velocidades do vento baseado na teoria de linearização das equações de Mecânica dos Fluidos a partir da determinação dos obstáculos, da topografia e da rugosidade superficial do terreno, informações obtidas com auxílio de softwares de imagens de satélite; bem como de medições do vento, adquiridas por uma torre de medição instalada no local. A energia anual produzida é calculada a partir das curvas de potência e empuxo do aerogerador WEG modelo AGW 110/2.1, com potência nominal de 2,1 MW. O resultado da produção energética para o primeiro layout é de aproximadamente 33,1 GWh, o que representa aumento de 9,7%, se comparado ao resultado do segundo layout. Em termos de fator de capacidade, corresponde a um acréscimo de 4,1 pontos percentuais. No estudo comparativo entre as metodologias empregadas, o WAsP estima uma produção anual de 30,18 GWh, enquanto o CFD estima 29,05 GWh, esta diferença representa 3,7% da capacidade total do parque eólico, validando a modelagem empregada pelo WAsP no terreno estudado.This paper presents the study of wind potential in a complex terrain near Panambi, city of the state of Rio Grande do Sul, using the commercial program Wind Atlas Analysis and Application Program (WAsP). Thus, a layout is proposed containing four wind turbines which aim the greatest energy production in the area. In addition, another study is conducted in order to compare the results presented by a previous paper that used CFD modeling, with the results of WAsP, for the purpose of validate the methodology used by this program. Moreover, in order to assess the importance of the correct positioning of the wind turbines, a micrositing study is presented and a comparison between the energy production of two different layouts. The WAsP estimates the wind speed map based on the linearization theory of Fluid Mechanics equations from the determination of the obstacles, the topography and surface roughness of the terrain, informations obtained with the aid of satellite images; as well as wind measurements acquired by a measuring tower installed on site. The annual energy produced is calculated by the power curve and wind turbine thrust of WEG model AGW 110 / 2.1, with rated power of 2,1 MW. The result of energy production for the first layout is approximately 33,1 GWh, which represents an increase of 9,7%, compared to the result of the second layout. In terms of capacity factor, it corresponds to an increase of 4,1 percentage points. In the comparative study between the methodologies used, the WAsP estimates an annual production of 30,18 GWh, while the CFD estimated 29,05 GWh, this difference represents 3,7% of the total wind farm capacity, validating the modeling applied by WAsP in the studied terrain