Posicionamento de aerogeradores em parque eólico utilizando Algoritmo Genético

Abstract

Durante o processo de planejamento de um parque eólico, um aspecto importante a ser estudado é o melhor aproveitamento da área disponível. No entanto, um aumento no número de aerogeradores conduz à redução das distâncias entre cada turbina eólica, ocasionando uma queda significante na produção global do parque devido ao efeito esteira. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo de otimização de layout de parques eólicos, onde, dada uma condição de vento, as características e quantidade dos aerogeradores, esse algoritmo determina a melhor posição de cada aerogerador maximizando a eficiência do parque eólico. Inicialmente, são elucidados os conceitos referentes ao projeto de parques eólicos. Em seguida, são apresentados os principais modelos para descrição do efeito esteira e o desenvolvimento do algoritmo em MATLAB para cálculo da produção energética, considerando a interação entre esteiras e CT (Coeficiente de empuxo) variável. Posteriormente, são explicados os principais métodos de otimização e demonstrado o algoritmo de otimização desenvolvido em modeFRONTIER. Por fim, são realizados testes e verificações com trabalhos anteriores e com o software comercial WindFarmer, e seus resultados expostos e avaliados. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

During the planning process of a wind farm, an important aspect to be considered is the most efficient use of the available area. However, an increase on the number of wind turbines leads to a smaller distance between each turbine, by means of the wake effect. In light of the impact of the wake effect on a wind farm’s capability of generating electric energy, this work presents the development of a layout optimization algorithm of wind farms, which, given the wind’s condition, the characteristics and the number of wind turbines, determines the optimal position of each turbine, so that the wind farm’s efficiency is maximized. Thereafter, this work presents the main wake effect models and the development of the production calculation MATLAB algorithm, considering the wake iteration and variableCT (thrust coefficient). Then, the main optimization methods are explained and the optimization algorithm developed in modeFRONTIER is demonstrated. Lastly, tests and verifications are performed and its results are compared with the commercial software WindFarmer and previous studies.