Otimização multiobjetivo do layout de parques eólicos offshore via algoritmos evolucionários utilizando um modelo analítico de esteira de turbulência

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Ribeiro, Anderson de Moura
• Orientador(a): Hallak, Patricia Habib
• Banca de defesa: Rocha, Bernardo Martins , Horowitz, Bernardo, Shadman, Milad
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Parque eólico offshore; Modelo analítico de esteiras; Otimização multiobjetivo; Algoritmos evolucionários; FLORIS; Offshore wind farm; Analytical wake model; Multi-objective optimization; Evolutionary algorithms
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15196

Com a crescente demanda por fontes de energia renov´aveis, o setor e´olico offshore se mostra promissor com grandes perspectivas de crescimento. Fatores como o layout dos aerogeradores e a intermitˆencia dos ventos (dire¸c˜ao e velocidade) tˆem um papel importante no desempenho dos parques devido ao efeito de esteira (wake). Al´em do layout, os tipos de turbinas tamb´em interferem diretamente no desempenho do parque. A otimiza¸c˜ao considerando ambos fatores como vari´aveis de decis˜ao resulta em ganhos de potˆencia e menor custo de energia, em rela¸c˜ao a otimiza¸c˜oes considerando apenas o layout, conforme mostra a literatura. O presente trabalho aplica esta metodologia e contribui com uma abordagem que visa reduzir o n´umero de diferentes tipos de turbinas, realizando assim um trade-off entre o ganho de desempenho sem que os parques e´olicos tenham demasiados modelos diferentes de aerogeradores, o que gera problemas log´ısticos de instala¸c˜ao, opera¸c˜ao e manuten¸c˜ao. Utilizou-se modelos anal´ıticos de esteira de turbulˆencia em conjunto com algoritmos evolucion´arios para a otimiza¸c˜ao multiobjetivo do layout de parques e´olicos considerando tamb´em os tipos de turbinas. Dois problemas multiobjetivo s˜ao formulados e tratados com duas abordagens. A primeira, proposta inovadora desta pesquisa, limita o n´umero de modelos de aerogeradores diferentes, que ´e tratado como mais um objetivo; enquanto a segunda n˜ao limita a escolha do n´umero de turbinas diferentes. Comparou-se os conjuntos de resultados obtidos com e sem a abordagem proposta no presente trabalho, e observou-se, nos dois estudos de caso analisados, que os resultados obtidos utilizando a metodologia aqui proposta apresentou um n´umero reduzido de modelos diferentes de turbinas e resultados competitivos em termos dos objetivos de cunho econˆomico e de performance dos parques. Por fim, aplicou-se um tomador de decis˜ao multi-crit´erio para extra¸c˜ao dos resultados do conjunto obtido.