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Este mapeamento eólico do Rio Grande do Sul foi realizado com base em:
(a) registros anemométricos medidos em 21 torres altas,
(b) interpolação dos regimes de vento por modelamento de mesoescala MesoMap (TrueWind Solutions, LLC),
(c) cálculo final na resolução de 1km x 1km utilizando o software WindMap (Brower&Co. ).
As medições anemométricas foram realizadas em 21 torres com alturas de 40m a 50m, instaladas em locais especialmente selecionados e equipadas com instrumentação específica para estudos de viabilidade de usinas eólicas - processo que requer exatidão nos dados coletados. Tais dados
são resultado das medições de vento realizadas pela SEMC e tiveram sua
utilização autorizada pelas empresas CEEE, CERTEL, GAMESA, WOBBEN WINDPOWER e ERB,
parceiras no trabalho. Na escolha dos locais e na especificação e instalação
das torres e equipamentos, a SEMC empregou a melhor técnica, seguindo
procedimentos e recomendações do Instituto Alemão de Energia Eólica - DEWI,
e da Agência Internacional de Energia - IEA. Os dados medidos abrangeram período igual ou superior a 12 meses e foram validados por comparações climatológicas e filtragem de efeitos locais de topografia e rugosidade.
O modelamento de mesoescala (MesoMap) foi utilizado na interpolação dos regimes de vento para o restante do território gaúcho. O modelamento de mesoescala constitui hoje a mais completa e detalhada simulação da atmosfera, baseada em banco de dados meteorológicos validados e consolidados, representativos para 15 anos e modelos computacionais que consideram um conjunto bastante abrangente de fenômenos físicos. Deste processo resulta um modelo de ventos muito mais exato e representativo, por incluir fenômenos tais como as brisas marinhas e terrestres, ventos de montanha, jatos noturnos e outros.
O software WindMap foi utilizado para o mapeamento final, na resolução de 1km x 1km, através do cálculo da camada-limite. O WindMap um modelo tridimensional de escoamento, constituído principalmente pelas equações da conservação de massa (escoamento não-divergente) e equações de camada-limite, estas últimas incluindo a consideração da estabilidade térmica vertical da atmosfera.
Desta forma, foram utilizados os dados mais completos disponíveis atualmente sobre os regimes de ventos no Estado do Rio Grande do Sul, cujo resultado final é apresentado em mapas temáticos na resolução horizontal de 1km x 1km. A figura abaixo apresenta o esquema e os modelos básicos utilizados na metodologia, para a obtenção dos mapas temáticos do presente Atlas Eólico.
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A exatidão dos resultados é extremamente dependente da representatividade dos modelos empregados. O cálculo das influências locais de terreno sobre a camada-limite utiliza modelos digitais do relevo e da rugosidade - que constituem os parâmetros de grande influência nos regimes de vento de cada local. Diversos níveis de detalhe e atenção foram necessários na elaboração de cada um dos modelos utilizados na metodologia, entre os quais pode-se destacar: (a) georreferenciamento: para assegurar o sincronismo dos três modelos quanto à localização geográfica de suas variáveis; (b) aferições: um conjunto de comparações por amostragem, especialmente nas áreas identificadas como mais promissoras, foi realizado em relação a cada modelo, sendo aferida a consistência em relação a modelos existentes, como por exemplo o Mapa de Vegetação do Brasil (IBGE) e cartas IBGE e DSG; (c) validação: os modelos de relevo e rugosidade foram validados de forma especial nas áreas das torres anemométricas, modeladas em resolução de 100m x 100m a partir de cartas DSG e imagens Landsat 5, além de amostragem em campo.
A seguir são apresentados os principais detalhes da elaboração de cada um dos modelos e o processo de cálculo e mapeamento do potencial eólico do Rio Grande do Sul.
Relevo
O Modelo Digital de Relevo do Estado do Rio Grande do Sul foi desenvolvido na resolução horizontal de 1km x 1km, a partir das seguintes bases de dados:
GTOPO30, base de dados globais de relevo da United States Geological Survey (USGS), na forma de malha digital de cotas, com resolução nominal da ordem de 1km x 1km;
GLOBE DEM, base de dados de relevo da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), em resolução nominal da ordem de 1km x 1km;
Na elaboração do Modelo de Escoamento Atmosférico, foi necessária uma análise dos efeitos do relevo local nos dados medidos em cada estação anemométrica, o que requeria uma resolução melhor que 1km x 1km. Por isso foram elaborados modelos digitais de alta resolução (100m x 100m) para uma extensão de 10km x 10 km no entorno das principais estações anemométricas do projeto, a partir de curvas de nível e pontos cotados de cartas topográficas 1:50000 (DSG - Diretoria de Serviço Geográfico, Exército Brasileiro);
Na realização dos modelos descritos acima, o Modelo de Relevo de todo o Rio Grande do Sul foi automaticamente aferido por amostragem, nas áreas das torres anemométricas, onde foram digitalizados/vetorizados os modelos de alta resolução a partir de cartas topográficas 1:50 000 (DSG). Pelo menos 4 aferições adicionais também foram realizadas, por comparações com cartas topográficas (DSG) de áreas identificadas como de especial interesse quanto ao potencial eólico.
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O mapa acima apresenta o Modelo de Relevo do Estado do Rio Grande do Sul, elaborado na resolução horizontal de 1km x 1km, principalmente a partir da base de dados GLOBE (NOAA), aferido por amostragens nas áreas explicitadas.
Rugosidade
O Modelo Digital de Rugosidade do Estado do Rio Grande do Sul , apresentado no mapa abaixo, foi elaborado na resolução horizontal de 1km x 1km, a partir de:
Interpretação do mosaico de imagens do satélite LANDSAT 5, datas de 1997 e 1998, com 0% de cobertura de nuvens, nível de correção 7 - georreferenciada - bandas 3, 4 e 5, na resolução horizontal de 90m x 90m;
Aferição por comparações com o Mapa de Vegetação do Brasil (IBGE,USGS) e com o Modelo de Uso do Solo desenvolvido pela USGS, Universidade de Nebraska e o Joint Research Centre da Comissão Européia;
Aferição, nas áreas de maior interesse para aproveitamento energético, através de amostragens em campo, realizadas em 6 locais nas regiões mais representativas;
Aferição da rugosidade a partir das medições de gradiente vertical de vento, nos locais com torres altas e medições em duas alturas;
Na análise dos efeitos de subescala, no entorno das principais estações anemométricas do projeto, foram elaborados modelos digitais de alta resolução (100m x 100m) para uma área de 10 km x 10km em torno de cada estação anemométrica, a partir das imagens Landsat 5 e amostragens em campo.
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