ATLAS DO POTENCIAL EÓLICO BRASILEIRO
Simulações de 2013
O Atlas do Potencial Eólico Brasileiro, publicado em 2001 e concebido para a altura de 50 metros (altura suficiente para as tecnologias dos aerogeradores da época), foi, sem dúvida, um importante marco para o desenvolvimento do setor eólico no Brasil. Com o passar dos anos, o mercado eólico brasileiro experimentou crescimento significativo, tanto devido à implantação do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica – Proinfa, quanto aos resultados alcançados pelos leilões de energia. Ao longo do tempo, a tecnologia de aerogeradores desenvolveu-se significativamente disponibilizando modelos de maiores potências e dimensões para operação em alturas mais elevadas, quando comparados aos modelos comercializados em 2001. O então Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação – MCTI, através da Secretaria de Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – Setec e da Coordenação Geral de Tecnologias Setoriais – CGTS, tomou a iniciativa de promover a atualização do Atlas do Potencial Eólico Brasileiro de 2001, considerando alturas superiores a 50 metros e as novas tecnologias disponíveis comercialmente. Nesse sentido, foi aprovado, pelo Comitê Gestor do Fundo Setorial de Energia – CT-ENERG, um projeto de encomenda vertical ao Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – Cepel, implementado pela Financiadora de Estudos e Projetos – Finep, por meio do Convênio de nº 01.09.539.00, sob o título “Atualização do Atlas Eólico Brasileiro”.
Para a realização deste projeto, o Cepel estabeleceu parceria com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – Inpe para alocação da infraestrutura e de profissionais do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos – CPTEC. A partir do trabalho conjunto entre o Cepel e o CPTEC, foi possível estimar o potencial eólico para todo o território nacional através do uso de modelos numéricos utilizados para previsões do tempo. Considerando a complexidade de tais modelos e a necessidade de abranger todo o território brasileiro, o processamento das informações contou amplamente com o uso do supercomputador do CPTEC.
Dentre os diversos modelos numéricos utilizados pelo CPTEC para previsão do tempo, o modelo de mesoescala Brams (Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System) foi escolhido para estimar a velocidade e a direção do vento em todo o país, para as alturas de 30, 50, 80, 100, 120, 150 e 200 metros. Tal escolha foi baseada tanto no fato deste modelo ser o resultado da consolidação de várias adaptações do modelo Rams (Regional Atmospheric Modeling System) para as condições climáticas brasileiras, quanto na existência de um grande número de meteorologistas que o utilizam para previsão do tempo em todo o Brasil. Como o modelo Brams apresenta melhores resultados para simulações realizadas com base numa grade de 5 km x 5 km, escolheu-se esta resolução para a elaboração do presente Atlas.
O caráter inovador da utilização do modelo Brams exclusivamente para previsão da velocidade e da direção do vento em todo o território nacional trouxe diversos desafios ao longo do projeto. Para a obtenção de um ano típico, que representasse informações médias de um período e não de um ano específico, decidiu-se que seriam simulados os anos de 2012, 2013, 2014 e 2015. A partir dos dados simulados e, posteriormente, ajustados com dados medidos, seria, então, obtido o ano típico para o período dos quatro anos mencionados. Uma grande preocupação ao longo da elaboração do presente Atlas foi a questão da comparação dos resultados das simulações geradas pelo modelo Brams com dados efetivamente medidos. Apesar da vasta rede climatológica distribuída por todo o Brasil, disponibilizada pelo Inpe [1], os melhores dados para comparação e ajuste dos resultados das simulações obtidas com o modelo Brams são aqueles provenientes de estações anemométricas específicas para empreendimentos eólicos. Uma das grandes vantagens de se utilizar estes dados está nas alturas de medição, que coincidem com as alturas dos aerogeradores disponíveis comercialmente no Brasil. Através do apoio do MCTI e da Empresa de Pesquisa Energética – EPE, 12 empreendedores autorizaram o uso de informações anemométricas oriundas de 39 parques eólicos e relativas ao período dos anos simulados. As autorizações concedidas para o uso de dados anemométricos provenientes de parques eólicos em operação no Brasil, considerados de alta qualidade, possibilitaram ajustes importantes com relação aos resultados simulados nas principais áreas de comprovado potencial.
Tendo em vista a complexidade do projeto decorrente do uso inovador do modelo Brams, os problemas de ordem técnica, que foram resolvidos ao longo de sua execução, e a data de encerramento do Convênio com a Finep, só foi possível realizar a simulação e o ajuste dos dados referentes ao ano de 2013. Adicionalmente aos problemas já mencionados, a simulação, usando o modelo Brams, para todo o território nacional, é altamente intensiva no uso de recursos computacionais. Uma vez que o supercomputador do Inpe, assim como os profissionais que o operam, atendem diversas demandas (entre elas, as previsões diárias do tempo), a disponibilidade para realizar as simulações destinadas à elaboração de um Atlas Eólico não é ilimitada, o que trouxe algumas restrições na velocidade de execução do trabalho.
As simulações com o modelo Brams referentes ao ano de 2013, a comparação dos resultados obtidos com dados medidos e a subsequente realização de ajustes constituem marcos significativos do trabalho de elaboração do presente Atlas Eólico. Após a conclusão destas etapas, foram produzidos mapas temáticos relativos às médias anuais, obtidas a partir de simulações para o ano de 2013. Adicionalmente, tornou-se possível, para a sociedade, a consulta web das informações em ambiente georreferenciado.
O ambiente web de consulta aos dados foi desenvolvido de forma a fornecer aos usuários a possibilidade, não somente, de visualização das informações de cada mapa temático, mas também de fazer comparações entre dois temas distintos, além de outras funcionalidades de mapas disponíveis em um ambiente georreferenciado. Por meio de um único click, é possível obter todas as informações contidas nos mapas temáticos, tanto para um ponto específico, quanto para uma região previamente definida. O presente Atlas disponibiliza, de forma inédita, toda a base de dados consolidados e georreferenciados em ambiente web para livre consulta.
Nesta publicação são apresentadas as metodologias desenvolvidas para a elaboração dos ajustes dos resultados obtidos com o modelo Brams, para a avaliação estatística do resultado final e para as interpolações necessárias à confecção dos mapas temáticos. Também é descrita a metodologia utilizada para a estimativa do potencial eólico brasileiro, considerando as restrições que impedem a instalação de parques eólicos (áreas de proteção ambiental, florestas, rios etc.). A consolidação das simulações para o ano de 2013, apresentada, nesta publicação, através dos mapas temáticos e da consulta web, representa um importante marco para a elaboração de um Atlas Eólico que consistirá de um período maior de anos simulados.
Para dar continuidade ao desenvolvimento do presente trabalho, visando à obtenção do ano típico, pretende-se realizar o ajuste e a validação estatística dos resultados para os anos de 2012, 2014 e 2015 (cujas simulações com o modelo Brams já estão concluídas) nos mesmos moldes do que foi efetuado para o ano de 2013. Adicionalmente, pretende-se realizar simulações em resolução de microescala em sítios com elevado potencial para abrigar parques eólicos.
[1] A base de dados meteorológicos do Inpe, é formada por dados de estações meteorológicas convencionais e automáticas do INMET e de outras instituições, dados de aeroportos (METAR) do DECEA, relatórios climatológicos do INMET e do DECEA, estudos acadêmicos e agrícolas para locais específicos e campos de dados interpolados obtidos a partir de todas as observações disponíveis na base de dados do CPTEC.
