Evaluation of the wind resources offshore the north eastern coast of Brazil

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2012.Composto pela fusão de vários satélites, o produto multi-satélite Blended Sea Winds (BSW) permite estimativas menos passíveis de erro, na medida em que, possibilita a aquisição de um número substancialmente mais elevado de observações em relação ao número adquirido por somente um satélite. As estimativas de velocidade média diária dos ventos obtidas pelo BSW foram objeto da aplicação de um filtro do tipo mediana, o que possibilitou a redução de dados espúrios (picos), melhorando a consistência das estimativas que mostraram boa concordância em relação às medições realizadas por anemômetros instalados nas bóias do programa PIRATA. Os ventos BSW foram ainda calibrados, por meio dos coeficientes do modelo de regressão linear ajustado às estimativas obtidas pelos dois instrumentos de medição (BSW e bóias). Elaboraram-se mapas de velocidade média diária dos ventos e de densidade de potência na altura de 100 m, relativa ao período de janeiro de 1998 a dezembro de 2010. Com base no potencial eólico, dois pontos foram selecionados (L1 no Ceará e L2 no Rio Grande do Norte), cujas distribuições das velocidades médias diárias do vento foram ajustadas por funções de densidade de probabilidade Weibull, permitindo estimar a produção de energia elétrica em, aproximadamente, 95% dos dias do período entre janeiro de 1998 e dezembro de 2011. Em toda a extensão da costa nordestina foram encontrados recursos eólicos abundantes, em grande parte, devido à presença dos Alísios que atingem, durante todo o ano, a costa brasileira a velocidades médias de, no mínimo, 6 m s-1. Duas regiões se destacam por seu potencial eólico. A primeira, o litoral entre as cidades de São Luis do Maranhão e Natal (velocidades médias superiores 8 m s-1) e a segunda a oeste do Estado do Maranhão até a foz do rio Amazonas (com ventos de velocidades médias entre 7 e 8 m s-1). O produto multi-satélite Blended Sea Winds (BSW) mostrou ser eficaz na avaliação dos recursos eólicos ao largo da costa nordeste do Brasil. _________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe efficiency of the multi-satellite Blended Sea Winds (BSW) product to assess offshore wind power resources of the NE coast of Brazil is investigated. The BSW product, which consists in a fusion of various ocean observing remote sensors, presents several advantages, namely the high spatial resolution and substantially higher sampling rate compared to observations acquired by individual satellite remote sensors. A 12-year long data series (1998-2010) of the BSW product is processed with a median filter, in order, to reduce noise and achieve more reliable winds speed estimates. This dataset is then validated and calibrated by comparison with buoy data of the Program PIRATA, through a linear regression model. Average speed winds of, at least, 6 m s-1 all year round were found throughout the entire extension of the NE coast of Brazil. Winds maps present the daily winds speeds and their respective power densities at 100m hub height for the period of 1998-2010. Based on their energy potential two points were further selected for analysis: L1 (offshore of Ceará state) and L2 (offshore of Rio Grande do Norte state) and Weibull distributions were fitted to their daily mean winds speed data series. Both locations showed promising wind energy potential with winds averaging above 8 m s-1 and turbine activity (not at constant output) above 95% of the time in both locations. Furthermore, two regions of high potential were found: (i) offshore the states of Maranhão (MA) to Rio Grande do Norte (RN), between the cities of São Luis do Maranhão and Natal, where winds blow, in average, above 8 m s-1 and (ii) eastwards of the State of Maranhão until the mouth of the Amazon River with average winds speeds between 7 to 8 m s-1. Results demonstrate that the multi-satellite BSW product provides a valid estimation of the wind resources offshore the NE coast of Brazil