Caracterização do potencial eólico urbano: o caso de Lisboa

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Edificações

A elevada dependência energética do exterior de grande parte dos países, incluindo dos países europeus, pela fonte de energia que o petróleo representa tem contribuído para a crise económica mundial. Dado o grande consumo de combustíveis fósseis no mundo, o facto de estes serem limitados e adicionalmente prejudicarem fortemente o meio ambiente do nosso planeta, motivou a importante necessidade de se investir em novas fontes de energias, que se pretendem ser renováveis, limpas e seguras, com grande potencial e que sejam uma real alternativa face aos recursos energéticos tradicionais, baseados na exploração de combustíveis fósseis. De entre as fontes de energias renováveis disponíveis, a energia eólica apresentou uma grande evolução na última década, sobretudo devido ao seu desenvolvimento tecnológico (instalação de turbinas eólicas em terra, em mar aberto, ou de micro -turbinas em áreas urbanas), à melhoria da eficiência e redução de custos de fabrico dos aerogeradores. Com esta dissertação pretendeu-se descrever a produção de energia eólica através de sistemas de pequena potência, designados por aerogeradores urbanos, e a sua implementação em ambientes edificados. Realizou-se um estudo sobre o aproveitamento do potencial eólico na cidade de Lisboa, através de dados recolhidos na estação meteorológica de Lisboa (Instituto Dom Luiz), analisando o regime de ventos no que diz respeito ao seu ciclo anual e sazonal, e a sua variabilidade, apresentando uma medida do potencial de produção de energia eólica. Como caso de estudo selecionou-se um sistema de microgeração eólica, cuja análise foi objeto de estudo ao longo da presente dissertação . A turbina eólica escolhida para caracterizar a implementação prática de um sistema de microgeração urbana foi a Omniflow, pois trata-se de um produto inovador, muito recentemente desenvolvido por uma empresa nacional, e que possui grande potencial de mercado. Para esta micro-turbina descrevem-se ainda os sistemas de instalação através da fixação dos equipamentos a coberturas de edifícios, e apresentou-se o respetivo cálculo de estabilidade. Por último, realizou-se uma avaliação técnico -económica do aerogerador urbano em estudo, um sistema híbrido que produz energia combinada através do sol e do vento, descrevendo os custos associados à instalação completa do equipamento e abordando a respetiva produção energética.

Abstract: The high dependence on external energy of most countries, including European ones’, from the energy source that oil represents has contributed to the global economic crisis. Given the large fossil fuels consumption in the world, the fact that these are limited and additionally the harmful impact that they have on the environment of our pl anet, motivated an urgent need to invest in new energy sources, renewable, clean and safe, with great potential and that are a real alternative to traditional energy resources, based on fossil fuels exploration. Among the currently available renewable energy sources, wind power has shown greater progress during the last decade, mainly due to its technological development (i.e. installation of on-shore and off-shore wind turbines, and of small wind turbines in urban areas), to the improved efficiency and manufacturing cost reduction related to wind turbines. This thesis intended to describe wind power production through small powered systems, so called urban wind turbines, and their implementation on built environments. A study regarding the use of wind power potential in the city of Lisbon was performed, based on wind data collected in the Meteorological Station of Lisbon (Dom Luiz Institute), analyzing the wind regime in its annual and seasonal cycles, and its variability, and showing the city’s potential for wind energy production. As case study, it was selected a micro generation wind system, subject of study in the present dissertation. The wind turbine selected to characterize the practical implementation of an urban micro generation system was the Omniflow turbine, mainly because it is an innovative product, recently developed by a national company, and that has a great market potential. For this wind turbine are also described the installation systems by setting the equipment on building’s roof top, and it was presented the related stability calculations. Finally, it was performed a technical and economic assessment of the small wind turbine instudy - an hybrid system that produces combined energy through the sun and wind - describing the costs associated with its full installation and addressing energetic production.