Embed Size (px)
Citation preview
Ciclo de mesas redondas “A APREN e as Universidades” | Dia Mundial do Vento
A Energia Eólica: Presente e Futuro
Escola de Engenharia da Universidade do Minho, Auditório B1.10 | 15 de Junho de 2018
2
Lobo Gonçalves
Escola de Engenharia da Universidade do Minho, 15 junho 2018
A Energia Eólica: Presente e Futuro
Os desafios da produção eólica em Portugal - repowering vs. extensão de vida útil dos aerogeradores
The 9th biggest Europeancountry in terms of installedcapacity.
5.322MW 0.45kW PER CAPITA 50kW PER KM2
PT is the 4th EU economy in terms of installed capacity per person, right after DK, ESP and SE
PT is the 3rd EU economy in terms of installed capacity per km2, right after DE and DK
100%
80%
60%
40%
20%
0%
5.9%
ANNUAL GROWTH RATE OF INSTALLED CAPACITY
YoY 2016
20162000 2007 20122003 2005 2010
54%
ENERCON
13%
VESTAS
09%
GAMESA
08%
SENVION
MANUFACTURERS MARKET SHARE
Centrais Eólicas em Portugal
20
20
20
21
20
22
20
23
20
26
20
25
20
24
20
27
20
19
20
35
20
34
20
33
20
32
20
31
20
30
20
29
20
28
20
36
Centrais eólicas em Portugal: principais desafios para o futuro
É imperativo definir uma estratégia para a energia eólica para assegurar a sua continuidade no futuro
Crescimento anual da potência instalada
700
600
500
400
300
200
100
0
20
00
20
01
20
02
20
03
20
06
20
05
20
04
20
07
19
99
20
15
20
14
20
13
20
12
20
11
20
10
20
09
20
08
20
16
MW
DL 168/1999 DL 33A/2005 DL 94/2014
Total acumulado em 2016
5.322MW
20
37
20
17
Descomissionamento
Repowering
ExtençãoVida Útil
Maximizar a rentabilidade das turbinas através da melhoria ou substituição de alguns dos seus componentes e extensão da vida útil. Assegurar o equilíbrio entre os proveitos anuais adicionais e os custos de O&M.
Desmantelamento completo das turbinas e substituição por novas e mais eficientes, eventualmente com aumento da potência instalada.
Quando a extensão da vida útil ou repowering deixam de ser uma opções viáveis.
Centrais Eólicas: opções para assegurar a sua continuidade no futuro
A decisão da melhor opção depende de vários fatores: risco, enquadramento regulatório, constrangimentos ambientais, previsão de custos versus proveitos, vida útil estimada e rentabilidade expectável com a sua extensão, etc.
A extensão da vida útil de uma central eólica não é só uma questão económica mas também um problema de segurança.
6
• É possível extender a vida útil? Quantos anos?
O projeto dos aerogeradores está certificado, segundo a norma internacional IEC 1400 ou IEC 61400-1, para uma vida útil de 20 anos, segundo determinadas condições de funcionamento padrão.
Extensão da vida útil (1)
Será sempre necessário uma justificação baseada em estudos técnicos e económicos, podendo implicar a substituição ou modificação de componentes relevantes.
• Quando é necessário iniciar a análise?
• Existe alguma norma de certificação?
Instalação 5 anos 10 anos 15 anos 20 anos ?? anos
Vida de projeto Extensão vida
• Qual a metodologia a seguir para avaliar cada WTG?
Pás
Frame / King Pin (Enercon)
Torre
Fundação
Eixo principal (Axle pin) emalguns casos Enercon
Componentes relevantes a avaliar:
Em termos de extensão de vida, só são consideradoscomponents críticos os que envolvam: integridade estrutural e de segurança e relevância económica, designadamente:
Extensão da vida útil (2)
8
UL 4143 - Investigation for WTG - Life Time Extension (LTE)
DNVGL-ST-0262 Lifetime extension of wind turbines
DNVGL-SE-0263 Certification of lifetime extension of wind turbines
Certificações e Standards
• Permitem uma abordagem simplificadaatravés de modelos aerolásticos
Extensão da vida útil (3)
IEC workgroup (WIP)
Installed capacity Global EU&SA NA
Total 10,6 GW 5,6 GW 5,0 GW
15 years or more 370 MW 358 MW 12 MW
20 years 47 MW 47 MW -
PT
1,2 GW
40,6 MW
20,2 MW
EDPR: Centrais eólicas com mais de 15 anos
Poland
Romania
ItalyPortugal
France
Spain
Belgium
UK
#1
#3
#2
#3
US
Brazil
Canada
#
1,248 MW
2,395 MW
71 MW
Offshore under development 418
MW
471 MW144
MW
30 MW
4,980MW
204 MW
Mexico
Offshore under development
406 MW200
MW
EDPR: Procedimento geral para análise da vida útil
Análise fadigacomponentes
estruturais
Análiseexperiencia operacional
Campanha de inspeções
Análise dos resultados das inspeções
Recolha de dados
Análise cumprimentonormativo técnico
Relatório final
A partir do 15º ano de Operação:
11
Análise da fadiga dos components estruturais
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 5 10 15 20 25 30
Dam
age
Lifetime [Years]
IEC Prediction Actual Damage Limit
Considerado no projecto:
• Recursos de vento estimados
• Disponibilidade esperada
• Número esperado de arranques e paragens
• Vida útil esperada para cada componente
IEC Standard Calculations
Conhecimento atual:
• Dados de vento reais
• Número de horas de operação
• Número de arraques, paragens e paragens de emergência
• Manutenção corretiva
Actual Damage
Vida útil e extensão: projecto ( IEC 61400-1) vs realidade
A tabela representa a vida consumida, dos diversos components, paradiferentes anos.
Por exemplo enquanto as pás ao 20º ano já consumiram 85% da vida astorres ao 40º ano ainda estarão em boas condições de fadiga com apenas64% da vida consumida.
A tabela representa a vida consumida, dos diversos components, paradiferentes anos no aerogerador 12, que está sujeito a condições mais difíceisque as restantes máquinas do parque.
Este aerogerador foi submetido a inspecções mais minuciosas paradeterminação real de danos e avaliação objectiva de fadiga.
Análise da fadiga components estruturais: Ex. Fonte da Mesa (17 V42)
Consumed life (except WTG12) Consumed life WTG12
• Registos de manutenção
• Principais operações de manutenção corretiva / troca de componentes
• Deficiências conhecidas
• Modificações de design. Atualizações e remodelações
• Experiência operacional
• Comportamento dos componentes estruturais
• Alterações das configurações de controle
Análise com base na experiência operacional
14
Campanhas de inspeções
Blades:Visual and NDT Inspectionsare done in all wind farmsblades
Towers:Visual Inspections is doneto all towers and UT incritical welding in sometowers samples
Foundations:Visual inspections is doneto complete fleet
Mainf Shaft and FramesVisual Inspections are donein all frames
15
Relatório final
✓ Decisão finalASSET Recommendations
A solução de Repowering dos ativos eólicos é uma tendência atual de crescimento em todo o mundo, da qual Portugal não se pode excluir:
Com grande potencial de crescimento futuro
Repowering
Com grande relevo na Alemanha
Conclusões
• A extensão da vida é um novo desafio para os promotores eólicos, aplicando-se a um número de centrais eólicas cada vez maior.
• Com a publicação do novo Standard da DNVGL-ST-0262 ficaram disponíveis diversas metodologias para avaliar a extensão de vida das turbinas.
• A Metodologia Interna para avaliar a extensão de vida deve ser estabelecida pelo promotor em função do nível de maturidade de cada um.
• A decisão de extensão da vida dependerá dos resultados de avaliação de cada uma das turbinas da central eólica.
.
• Apesar da oportunidade e das mais valias para as centrais eólicas com programas de avaliação e extensão de vida útil, como os que foram referidos no âmbito desta conferência, continuamos a necessitar de um enquadramento regulatório a longo prazo que defina as regras para ações de repowering de forma a assegurar ou aumentar a potência instalada atual de forma a que o país possa cumprir os compromissos internacionais assumidos, presentes e futuros.
