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Title: Avaliação do ajuste do modelo Weibull à velocidade do vento e estimativa da potência eólica em seis localidades do Nordeste brasileiro.
Other Titles: Evaluation of the fit of the Weibull model to wind speed and estimate of wind power in six locations in the Brazilian Northeast.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Leide Pricila da.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SILVA, Bernardo Barbosa da.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SOUSA, Francisco de Assis Salviano de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: CAVALCANTI, Enilson Palmeira.
???metadata.dc.contributor.referee3???: OLIVEIRA, Leidjane Maria Maciel de.
???metadata.dc.contributor.referee4???: ATAÍDE, Kleber Renato da Paixão.
Keywords: Potência eólica;Função de Weibull;Rede SONDA;Wind power;Weibull function;SONDA Network
Issue Date: 22-Jul-2020
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, Leide Pricila da. Avaliação do ajuste do modelo Weibull à velocidade do vento e estimativa da potência eólica em seis localidades do Nordeste brasileiro. 2020. 148 fl. Tese (Doutorado em Meteorologia), Programa de Pós-Graduação em Meteorologia, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2020.
???metadata.dc.description.resumo???: Nesta pesquisa são estimados os parâmetros de forma e escala da distribuição de Weibull, por meio dos Métodos Gráfico (MG), Empírico (ME), dos Momentos (MM), da Máxima Verossimilhança (MLE) e da Densidade de Potência (MDP). Para tanto, foram utilizados dados anemométricos oriundos da Rede SONDA (Sistema de Organização Nacional de Dados Ambientais), das estações de Petrolina-PE, São João do Cariri-PB, Triunfo-PE, Natal-RN, Belo Jardim-PE e São Luiz-MA, Brasil. Esses dados são obtidos nas alturas de 25 e 50 metros, com intervalo de medições de 5 segundos, sob as quais foram obtidas médias a cada 10 minutos. Considerou-se, também, dados ambientais obtidos a 10 m, também com intervalo de 5 segundos e extração de médias a cada minuto. Em um segundo momento foram realizadas estimativas da densidade de potência e energia. Para examinar se a função de distribuição teórica é adequada para descrever os dados da velocidade do vento adotou-se o Erro Absoluto Médio (EAM), o Erro Relativo Médio (ERM) e a Raiz do Erro Quadrático Médio (REQM). Verificou-se que os métodos empregados na pesquisa apresentaram boa concordância com os dados medidos em ambas as alturas. Em Petrolina, a Densidade de Potência Média-DP e a densidade de energia- DE a 10 m apresentaram valores médios de 20,41 Wm-2 e 53,65 MJm-2, respectivamente. E, a 25 e 50 metros, obteve-se DP e DE iguais a 42,43 Wm-2, 121,74 MJm-2 e 90,71 Wm-2 e 260,36 MJm-2, respectivamente. A Densidade de Potência Média Anual (DPMA) em Natal-RN foi 70,885 Wm-2 (186,176 MJm-2) em 2010 e 63,077 Wm-2 (165,7 MJm-2) em 2011, em São Luiz- MA, 2016, 28,002 Wm-2 (73,652 MJm-2). Na cidade de S. J. do Cariri-PB, os valores da DPMA (DEMA) a 25 m para os anos 2006, 2007 e 2008 foram, respectivamente, 89,844 Wm-2 (236,429 MJm-2), 109,611 Wm-2 288,550 (MJm-2) e 91,478 Wm-2 ( 240,298 MJm-2) já a 50 metros para os mesmos anos, obteve-se 130,108 Wm-2 (342,398 MJm-2), 152,577 Wm-2 (401,654 MJm-2) e 129,768 Wm-2 (340,911 MJm-2). Para Belo Jardim-PE, 2004, a 25 m e 50 m os valores estimados da DPMA e da DEMA foram, respectivamente, 95,339 Wm-2 (250,069 MJm-2) e 103,330 Wm-2 (270,948 MJm-2). Triunfo foi a estação que apresentou maior valor da velocidade média anual (13,654 ms-1) e assim, também, a maior DPMA 1899,450 Wm-2 (4991,466 MJm-2). Os resultados indicam que o melhor desempenho foi obtido pelo MLE, seguido do MM, em ambas alturas, embora as métricas utilizadas não expressem uma elevada diferença entre todos os métodos testados. Já os maiores erros foram apresentados pelo MG, seguido do MDP, para os dados a 10 m e pelo MDP seguido do MG em 25 m e 50 m. Portanto, presando pela objetividade e melhor desempenho que o método apresenta, indica-se o uso do MLE.
Abstract: In this research, the parameters of shape and scale of the Weibull distribution are estimated, using the Graphical (MG), Empirical (ME), Moments (MM), Maximum Likelihood (MLE) and Power Density (MDP) methods. For that, anemometric data from the SONDA Network (National Organization System for Environmental Data), from Petrolina-PE, São João do Cariri-PB, Triunfo-PE, Natal-RN, Belo Jardim-PE and São Luiz stations were used -MA, Brazil. These data are obtained at heights of 25 and 50 meters, with a measurement interval of 5 seconds, under which averages were obtained every 10 minutes. Environmental data obtained at 10 m were also considered, also with an interval of 5 seconds and extraction of averages every minute. In a second step, estimates of power and energy density were made. To examine whether the theoretical distribution function is adequate to describe the wind speed data, the Mean Absolute Error (EAM), the Mean Relative Error (ERM) and the Root Mean Square Error (REQM) were adopted. It was found that the methods used in the research showed good agreement with the data measured at both times. In Petrolina, the Average Power Density-SD and the Energy Density-DE at 10 m showed average values of 20.41 Wm-2 and 53.65 MJm-2 respectively. And, at 25 and 50 meters, DP and DE equal to 42.43 Wm-2, 121.74 MJm-2 and 90.71 Wm-2 and 260.36 MJm-2, respectively, were obtained. The Annual Average Power Density (DPMA) in Natal-RN was 70,885 Wm-2 (186,176 MJm-2) in 2010 and 63,077 Wm-2 (165.7 MJm-2) in 2011, in São Luiz-MA, 2016, 28,002 Wm-2 (73,652 MJm-2). In the city of SJ do Cariri-PB, the values of DPMA (DEMA) at 25 m for the years 2006, 2007 and 2008 were,respectively, 89.844 Wm-2 (236.429 MJm-2), 109.611 Wm-2 288.550 (MJm-2) and 91.478 Wm- 2 (240.298 MJm-2) already at 50 meters for the same years, 130.108 Wm--2 (342.398 MJm-2), 152.577 Wm-2 (401.654 MJm-2) and 129.768 Wm-2 (340.911 MJm-2). For Belo Jardim-PE, 2004, at 25 m and 50 m the estimated values of DPMA and DEMA were, respectively, 95.339 Wm-2 (250.069 MJm-2) and 103.330 Wm-2 (270.948 MJm-2). Triunfo was the station that presented the highest value of the average annual speed (13.654 ms-1) and thus, also, the highest DPMA 1899.450 Wm-2 (4991.466 MJm-2). The results indicate that the best performance was obtained by MLE, followed by MM, at both times, although the metrics used do not express a high difference between all the tested methods. The biggest errors were presented by MG, followed by MDP, for data at 10 m and by MDP followed by MG at 25 m and 50 m. Therefore, considering the objectivity and better performance that the method presents, the use of MLE is indicated.
Keywords: Potência eólica
Função de Weibull
Rede SONDA
Wind power
Weibull function
SONDA Network
???metadata.dc.subject.cnpq???: Meteorologia
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/26541
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