O índice de vento foi originalmente calculado na Dinamarca, no início da década de 80. Pouco tempo depois foi adoptado pela Alemanha, Suécia, Países Baixos e mais recentemente Reino Unido.
A EMD, empresa encarregue de elaborar o índice de vento dinamarquês, apresenta a seguinte fórmula para o cálculo do índice:
FGH@A
= IJKLM NGKMℎPLGLM BNHJKNG MNGQ K@ NGKℎMPLGLM L @LQ@ BNHJKNG⁄
Este índice tem como base a produtividade mensal de um número de turbinas eólicas de referência distribuídas ao longo de uma vasta área geográfica. O índice estabelece assim um período estatístico “normal” de conteúdo energético anual, expresso como 100%. [12]
Propósitos
Pode-se dizer que existem três razões para o estabelecimento de um índice de vento: Primeiramente, este é considerado uma ferramenta de monitorização, que ajuda a saber se a produção energética se encontra dentro do esperado e em caso de desvio se este se deve ao funcionamento deficiente das turbinas ou a velocidades de vento baixas. É uma forma de relacionar a produção mensal/anual com a produção mensal/anual média a longo prazo. Será neste ponto que incidirá o presente relatório.
À medida que cada vez mais estações de medição se encontram em funcionamento e acções são tomadas no sentido de melhorar as existentes, a capacidade de medição e entendimento do fenómeno natural que é o vento melhora. Isto permite que o índice de vento sirva outros propósitos. Com melhor capacidade de medir não só a quantidade de vento, mas também a sua “qualidade”, as previsões a longo prazo tornam-se mais precisas. O índice passa então a ser utilizado também como uma ferramenta de projecto e mais do que isso, permite uma visão económica e financeira mais realista no que diz respeito ao conteúdo energético do vento. Este último ponto tem especial importância, pois permite, a longo-prazo, saber o retorno que um empreendimento como o de um parque eólico tem, podendo assim facilitar o investimento num determinado projecto.
Em último lugar, o índice permite o estudo de correlações das velocidades do vento sobre grandes áreas geográficas. Este ponto começa a ter grande importância, pois cada vez
mais empresas começam a ter investimentos disseminados sobre vastas áreas geográficas. Compreendendo como o vento se correlaciona de local para local, os proprietários poderão mitigar o risco que provém da incerteza das velocidades de vento que se verificarão. [13]
Fontes de Informação
Existem diversas fontes de informação e métodos que podem ser utilizadas para o cálculo do índice.
O Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) efectua o cálculo do índice
ISET-Wind-Index para toda a Alemanha, utilizando cerca de 60 estações de medição em sítios
passíveis de serem utilizados para a instalação de parques eólicos. Uniformizando os dados e interpolando-os para locais sem estações de medição conseguem oferecer um mapa que expressa o conteúdo energético anual em todo o país. De modo a obter um índice “energético” foi obtida uma relação empírica entre a velocidade do vento e a produção de energia, tendo como base a produção anual de 1200 turbinas que fazem parte da WMEP (“Scientific Measurement and Evaluation Programme”). De seguida foi encontrada uma equação para o cálculo do Wind-Index, que incorpora a regulação da potência das turbinas eólicas para velocidades de vento elevadas. [14][15][13]
A EMD apresenta várias fontes de dados possíveis de serem utilizadas, para além da referida no parágrafo anterior, no cálculo de um índice de vento:
• As curvas reais de produção de energia das turbinas eólicas.
• Dados de medidas de vento de estações meteorológicas ou outras estações de medição com períodos de medição relativamente longos.
• Dados NCAR (Upper Air data- aproximadamente 1500 m de altura), simulados com um modelo climático global.
• Dados NCAR filtrados através de um modelo de MESO-escala (como, por exemplo, o World Wind Atlas (Sander & Cube))[16]
Esta empresa é a responsável pelo cálculo do índice dinamarquês. Para tal utiliza os dados de produção de cerca de 2500 turbinas. Os dados de produção encontram-se publicados pela Agência Energética Dinamarquesa (Danish Energy Agency) no seu sítio na internet
www.ens.dk. [17]
No Reino Unido é utilizado um índice ligeiramente diferente, o UK Wind Speed Index. Este fornece uma indicação da velocidade média do vento dum determinado período relativamente a um período de longo-prazo. Este índice é assim independente do tipo de turbinas que serão utilizadas num determinado local. Uma das empresas que calcula este índice é a Garrad Hassan. São utilizados dados relativamente aos 10 anos anteriores ao período para o qual se pretende obter o índice, obtidos através de estações de medição meteorológicas escolhidas devido à consistência dos seus dados, recolhidos no período pretendido. [18]
Fraquezas
Apesar do índice de vento se apresentar como uma ferramenta versátil e prática, tem- se gerado alguma controvérsia quanto à precisão e robustez que ele oferece.
Muitas dos empreendimentos feitos no Norte da Europa, no que diz respeito a aproveitamento energético do vento, tiveram como base previsões de “conteúdo energético do vento” efectuadas a partir do índice de vento. E tendo acontecido que centrais eólicas alemãs tenham falhado nos seus objectivos de produção, tendo as previsões como base o índice de vento, investidores questionam até que ponto este índice é uma ferramenta viável na previsão a longo-prazo do rendimento de um parque eólico.
A maior questão quanto à precisão deste índice prende-se com o estabelecimento do denominado nível de 100%, referido no início deste capítulo.
Em 2006 foi estabelecido que, tanto o índice dinamarquês como o alemão, foram desenvolvidos num período de 20 anos de velocidades de vento muito elevadas. Tendo sido observado recentemente uma tendência decrescente nas velocidades de vento no Norte da Europa, existem razões para preocupações. Estas observações são suportadas pela análise de padrões climatológicos de longo-termo, mais precisamente o índice NAO, uma medida da diferença de pressão atmosférica entre os Açores e a Islândia. A tendência crescente e positiva deste índice, observada nos finais do século vinte, sinal de invernos moderados e ventos fortes, reforça o que foi dito anteriormente.
Outro dos problemas associado com o índice de vento prende-se com a consistência e continuidade dos dados utilizados, mas também com a evolução normal da tecnologia.
Tomemos como exemplo o caso alemão. O índice é obtido tendo como turbinas de referência, turbinas antigas do Noroeste alemão. Ora muitas delas são controladas por stall, o que faz com que a sua performance difira da das turbinas actuais. Outro dos problemas é a utilização de turbinas de referência que têm diferentes alturas do eixo do rotor.
O problema mais difícil de combater prende-se com a substituição dos equipamentos de referência (torres de medição, equipamentos de medição e turbinas). Isto é, sempre que algum destes equipamentos é substituído ou é posto fora de serviço, a consistência dos dados é alterada, o que leva a que a avaliação do conteúdo energético do vento seja influenciada. Outro factor que acarreta o mesmo problema é a alteração da topografia nas imediações destes equipamentos, sejam construções erigidas perto das estações de medição ou turbinas instaladas nas proximidades das turbinas de referência. [6]
Apesar de todas as deficiências do índice aqui apresentadas a criação de um índice com o intuito de monitorizar um determinado parque e oferecer uma referência à produção é relativamente simples. Neste caso de modo a criar um índice robusto e fiável apenas é necessário identificar qual o tipo de informação que melhor se adequa ao local, ou, com os dados disponíveis (medição ou produção) tentar criar um índice e comparar com outros já existentes.