Metodologias para avaliação do desempenho e previsão de avarias em turbinas eólicas utilizando a curva de potência do fabricante

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização Sustentáveis, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciência e Tecnologia

A manutenção de turbinas eólicas (TEs) terá uma importância crescente nas próximas décadas e é fundamental que a gestão da manutenção dos parques eólicos (PEs) invista na manutenção preditiva, pois só assim é que se podem otimizar os ativos eólicos, tornar a tecnologia eólica mais competitiva e atrair cada vez mais investimento. O objetivo deste estudo foi criar metodologias para avaliar o desempenho e prever avarias em TEs, usando como inputs a curva de potência do fabricante, os dados SCADA e os dados históricos das intervenções das equipas de manutenção, para utilizar na manutenção preditiva com a finalidade de otimizar os ativos eólicos e reduzir os custos de operação e manutenção dos PEs. Foram executados quatro programas em MATLAB a partir das seis metodologias propostas, um para determinar a curva de potência de referência teórica do fabricante, metodologia 1, um para avaliar o funcionamento de TEs, metodologia 2 e prever o desempenho de TEs, metodologias 3 e 4, dois para prever a eficiência de TEs, metodologias 5 e 6. A função usada em MATLAB para aproximar e descrever analiticamente a curva de potência de referência do fabricante foi o polinómio spline, as métricas usadas foram as médias e os desvios padrão do desempenho e da eficiência por semana (modelo anual/semanal) ou por dia (modelo mensal/diário) e as metodologias para prever tiveram como base a estimação da tendência linear dessas métricas. Foram aplicadas as metodologias 1 e 2 para determinar as curvas de potência de referência e avaliar o funcionamento de dois PEs, o PE1 com cinco e o PE2 com oito TEs Nordex N90 durante o período de quatro anos de 2008 a 2011. Foram testadas as metodologias 3, 4, 5 e 6 para prever as avarias em TEs, para os períodos anteriores a algumas avarias graves das oito TEs do PE2. Não foi possível prever as avarias nas caixas multiplicadoras da TE1, TE2 e TE5, no inversor do sistema Pitch 2 da TE3, nas pás da TE7, no rolamento de suporte do veio de alta rotação da TE4, em alguns rolamentos da caixa multiplicadora da TE4, na caixa redutora do sistema Yaw da TE1 e no motor do sistema Yaw da TE7.