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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2021.tde-04022022-115245
Document
Auteur
Nom complet
Humberto Martins Ramos
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2021
Directeur
Jury
Rocha, Rosmeri Porfirio da (Président)
Oliveira, Cristiano Prestrelo de
Reboita, Michelle Simões
Titre en portugais
Projeções climáticas regionais em alta resolução: tendências no vento e potencial eólico no nordeste do Brasil
Mots-clés en portugais
Ventos. Energia eólica. Projeções climáticas. RegCM4. Nordeste do Brasil.
Resumé en portugais
Este estudo avaliou o impacto das mudanças climáticas nos ventos e no potencial eólico no Nordeste (NEB) do Brasil a fim de fornecer subsídios para o planejamento energético no futuro. Para isso, foi utilizado um conjunto de projeções climáticas em alta resolução espacial (25 km de espaçamento de grade) realizadas com o Regional Climate Model version 4 (RegCM4) como parte do CORDEX-CORE. Essas projeções foram forçadas por três modelos globais do CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project phase 5) no cenário RCP8.5. A análise concentrou-se em três períodos: 1985-2014 (clima presente), 2031-2060 (futuro próximo) e 2070-2099 (futuro distante). Para o clima presente, avaliou-se o desempenho das simulações através de comparações com a reanálise ERA-Interim. Em geral, as simulações reproduzem intensidade dos ventos a 100 m de altura na parte central da América do Sul similar à reanálise, mas simulam ventos mais intensos na porção leste do Brasil (especialmente na região sudeste, bias superior à 3 (1), e na Argentina e na cordilheira Andina. O RegCM4 também simula ventos mais fortes na extremidade oeste do NEB. Para os períodos futuros, as projeções indicam um aumento na magnitude dos ventos e na densidade de potência do vento (Wind Power Density, WPD) em diversos locais do Brasil. No NEB, projeta-se aumento de velocidade ao longo de todo ano nos subdomínios costeiros (leste e norte), sendo mais intenso e estatisticamente significativo no outono (março-maio) do futuro distante. Nesta estação, poderá ocorrer uma amplificação na WPD de 35,34% no norte do Ceará, 28,20% no norte do Piauí-Maranhão e 22,84% no leste do NEB. Para a estação seca (junho-novembro), projeta-se aumento de velocidade menor, mas ainda assim, estatisticamente significativo. Tais resultados indicam, do ponto de vista eólico, que a relação de complementaridade hídrico-eólica seguirá viável no futuro. A análise da variabilidade dos ventos, com base no modelo probabilístico de Weibull, indica que os ventos deverão tornar-se mais constantes (variáveis) no leste e norte do NEB (interior da Bahia), dado o aumento (redução) no parâmetro de forma. Por fim, as estimativas do potencial eólico do NEB, considerando um aerogerador de 2 MW de potência, projetam um aumento na Produção Anual de Energia (Annual Energy Production, AEP) e no Fator de Capacidade (Capacity Factor, CF) em todo o NEB. Este cenário seria extremamente otimista para o setor eólico, pois aponta que as mudanças climáticas afetarão positivamente a geração de energia eólica no NEB.
Titre en anglais
High resolution regional climate projections: wind trends over Northeast Brazil and wind energy potential.
Mots-clés en anglais
Winds. Wind energy. Climate projections. RegCM4. Northeast of Brazil.
Resumé en anglais
This study evaluated the impact of climate change on the winds and the wind energy potential of the northeast (NEB) of Brazil, in order to support energy management in the future. For this, a set of high-resolution regional climate projections (25 km grid spacing) from the CORDEX-CORE initiative was used. The projections were carried out with the Regional Climate Model version 4 (RegCM4) and forced by three CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project phase 5) Global Circulation Models (GCMs) in the RCP8.5 scenario. The analysis focused on three periods: 1985-2014 (present climate), 2031-2060 (near future) and 2070-2099 (far future). In the present climate, the performance of the simulations was evaluated through comparison with the ERA-Interim reanalysis. In general, the simulations realistically reproduce the wind intensity at 100 m height in central South America, but simulate stronger winds in eastern Brazil (especially in the southeast region, with 3,0 (m/s, bias), Argentina and the Andes Mountains. RegCM4 also simulates stronger winds over western NEB. For future climate, the projections indicate an increase in wind magnitude and Wind Power Density (WPD) in several parts of Brazil. For NEB, the increase in wind magnitude is projected throughout the whole year in coastal (east and north) subdomains. This increase is greater and statistically significant during austral autumn (march-may) in the far future period. In this season, the projections indicate a WPD amplification of 35,34% in north of Ceará, 28,20% in north of Piauí-Maranhão, and 22,84% in east of the NEB. For the dry period (June-November) the increase in WPD is small but still statistically significant. From the wind energy point of view, the projections are indicating that the hydro-wind complementarity relationship will remain possible in the future climate. Wind variability analyses based on the Weibull probabilistic model projects more constant (variable) winds in east and north of the NEB (interior of Bahia), given the increase (reduction) in the shape parameter. Finally, the projections of wind energy potential, estimated for the 2 MW Enercon wind turbine, indicate an increase in the Annual Energy Production (AEP) and Capacity Factor (CF) throughout NEB. This scenario is extremely optimistic for the wind energy industry, as it points out that climate change will positively affect the generation of wind energy in NEB.
 
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Date de Publication
2022-02-04
 
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