Questão nº 51
Questão de Planejamento da Geração de Energia · FGV EPE 2024 (nº 51)
A quantidade de energia gerada em uma usina eólica depende de diversos fatores de projeto, bem como de fatores naturais (onde a usina se encontra, a velocidade do vento e sua perenidade).
Uma figura de mérito que permite comparar diferentes instalações eólicas é o fator de capacidade (FC). Considere que um parque eólico é composto por 120 geradores eólicos de 3,65MW e sua produção anual é de 1TWh.
Assinale a opção que indica, respectivamente, o fator de capacidade aproximado desse parque eólico e o que ocorre com seu fator de capacidade caso seja mantido o diâmetro de rotor de todos os aerogeradores e diminuída a potência de seus respectivos geradores.
- A44%, o FC reduziria.
- B26%, o FC permaneceria o mesmo.
- C44%, o FC aumentaria.
- D26%, o FC aumentaria. (alternativa correta)
- E44%, o FC permaneceria o mesmo.
Resposta comentada
Gabarito Alternativa D
O Fator de Capacidade (FC) de uma usina é a razão entre a energia que ela realmente produz em um período e a energia máxima que ela poderia produzir se operasse na sua potência nominal total durante todo esse período. Ele mostra o quão bem a usina está sendo utilizada.
Cálculo do Fator de Capacidade (FC):
- Potência Nominal Total: 120 \text{ geradores} \times 3,65 \text{ MW/gerador} = 438 \text{ MW}\
- Horas no ano: 365 \text{ dias/ano} \times 24 \text{ horas/dia} = 8760 \text{ horas/ano}\
- Energia Máxima Potencial: 438 \text{ MW} \times 8760 \text{ h} = 3.837.680 \text{ MWh/ano} = 3,83768 \text{ TWh/ano}\
- FC: \frac{\text{Energia Gerada Anualmente}}{\text{Energia Máxima Potencial}} = \frac{1 \text{ TWh}}{3,83768 \text{ TWh}} \approx 0,2605\
- Convertendo para porcentagem:
Análise da mudança no FC:
Se o diâmetro do rotor é mantido, a capacidade de captura de energia do vento pelo aerogerador permanece a mesma. Se a potência nominal do gerador é diminuída, significa que a capacidade máxima teórica de produção (o denominador no cálculo do FC) diminui. Como o rotor ainda é capaz de capturar a mesma quantidade de energia do vento, a energia real produzida (o numerador) pode se manter similar ou diminuir menos proporcionalmente, ou até aumentar ligeiramente devido a uma melhor otimização para ventos mais frequentes. Com um denominador menor e um numerador relativamente estável ou maior, o Fator de Capacidade aumenta. Essa é uma estratégia comum para otimizar a produção em locais com ventos médios, onde um gerador de menor potência pode operar mais tempo próximo da sua capacidade nominal, aproveitando melhor a energia capturada pelo rotor.
(A) Incorreta: O cálculo do FC está incorreto (44% é muito alto para a produção dada), e a conclusão sobre a redução do FC é errada.
(B) Incorreta: Embora o cálculo do FC esteja correto (26%), a conclusão de que o FC permaneceria o mesmo é errada.
(C) Incorreta: O cálculo do FC está incorreto (44% é muito alto para a produção dada).
(D) Correta: O cálculo do FC está correto (26%), e a conclusão de que o FC aumentaria é precisa. Diminuir a potência nominal do gerador enquanto se mantém o diâmetro do rotor (que capta o vento) significa que a usina pode operar mais perto de sua nova capacidade máxima por mais tempo, aumentando a eficiência relativa da produção em relação à potência instalada.
(E) Incorreta: O cálculo do FC está incorreto (44% é muito alto para a produção dada), e a conclusão de que o FC permaneceria o mesmo é errada.
Fonte: FGV EPE 2024 Analista de Pesquisa Energética - Planejamento da Geração de Energia (Caderno Tipo 1). Reproduzida para fins de estudo.