rosas de complementaridade

A rosa de complementaridade é um entidade gráfica baseada na rosa-dos-ventos e que permite expressar a complementaridade espacial entre recursos energéticos renováveis localizados em locais diferentes. Dois artigos serviram de base para a proposta das rosas de complementaridade: um deles, publicado em 2017, propôs o estabelecimento de uma rede hexagonal e a determinação de potenciais energéticos ou de usinas em operação em cada célula dessa rede; o outro, publicado em 2018, propôs a rosa de complementaridade como um meio para avaliação qualitativa da complementaridade espacial.

A ideia da rosa de complementaridade parte assim da proposição de uma rede hexagonal, disposta sobre a região cujos recursos energéticos deverão ser analisados tendo em vista a complementaridade espacial entre os recursos energéticos existentes nessa região. A complementaridade pode ser estabelecida entre potenciais energéticos identificados mas ainda não aproveitados ou entre usinas em operação.

As próximas duas figuras mostram uma rede hexagonal fictícia, como referência para a construção de rosas de complementaridade. Nessa rede hexagonal, a análise será efetuada com usinas já em operação. Na primeira dessas duas figuras aparecem identificadas as células contendo usinas. Desse modo, nas duas células em azul existem usinas hidrelétricas, nas seis células em amarelo existem fazendas eólicas e na única célula em cinza existem tanto usinas hidrelétricas quanto fazendas eólicas.

Na rede que aparece na figura à esquerda, as células contêm informações para H (hydro) e para W (wind), indicando em números os meses do ano nos quais ocorrem os valores mínimos de disponibilidade energética correspondentes respectivamente às potências disponibilizadas pelas usinas hidrelétricas e pelas fazendas eólicas. As células em azul informam ambas H=3, indicando que as disponibilidades energéticas apresentam valores mínimos no mês de março. É uma situação de complementaridade nula entre essas duas células.

Entre as células em amarelo, a que fica mais para baixo indica W=9 e a que fica logo à sua esquerda indica W=8. As três célula centrais indicam W=7 e a última célula, que fica mais para cima, indica W=6. Considerando os valores extremos para as fazendas eólicas, W=9 e W=6, correspondendo a uma diferença de três meses entre os valores mínimos de disponibilidade energéticas entre essas células, seria verificada uma complementaridade igual a 0,25. Esse valor é obtido simplesmente dividindo a diferença apontada acima, igual a 3, pelo número de meses por ano, 6, que corresponderia à diferença máxima entre os valores mínimos de disponibilidade energética.

A célula central indica H=1 e W=7 e nessa célula pode ser verificada complementaridade total entre entre as potências disponibilizadas pelas usinas hidrelétricas e pelas fazendas eólicas presentes nessa célula. A diferença de 6 meses para esta célula, W=7 menos H=1, dividida por 6 meses que corresponde à diferença máxima entre os valores mínimos de disponibilidade energética, leva ao resultado 1,00, correspondente á complementaridade máxima.

Mas a questão da complementaridade espacial vai adiante de determinar a complementaridade entre recursos ou usinas do mesmo tipo ou em uma mesma célula. É necessário determinar as complementaridades entre recursos ou usinas de diferentes tipos em diferentes células. E é necessário concentrar essas informações de complementaridade espacial em cada célula. A figura acima mostra as complementaridades determinadas para a célula que aparece em azul mais escuro, com as outras cores determinadas em função da escala de cores para essa figura. A célula em verdade apresenta a menor complementaridade, as células em amarelo apresentam complementaridade intermediária e a célula em vermelho apresenta complementaridade completa. A célula mais ao alto, que na figura anterior indica a presença de usinas hidrelétricas, não aparece grifada porque as usinas nessa célula não apresentam complementaridade com a célula considerada como referência.

Um mapa de complementaridade pode ser construído com a elaboração de rosas de complementaridade para cada célula da rede hexagonal indicada nas figuras acima que contenham quaisquer tipos de usinas. A figura acima, à esquerda, indica rosas de complementaridade construídas para algumas das células dessa rede. A rosa de complementaridade acima, em (a), corresponde à célula indicada em azul mais escuro da figura acima à direita, que foi referência para determinação de complementaridade nessa rede. A rosa em (b) corresponde à célula central, onde existem tanto usinas hidrelétricas quanto fazendas eólicas. As outras duas rosas, em (c) e em (d), correspondem respectivamente à célula logo acima da célula central e à célula que na rede hexagonal que aparece logo acima à direita aparece em verde. As cores das células com as respectivas rosas de complementaridade são definidas pelos tipos de usinas contidos em cada célula. A célula em (b) ainda indica em seu ponto central a complementaridade das usinas contidas nessa célula, já que nela existem tipos diferentes de usinas em operação. A figura acima à direita mostra referências para a elaboração das rosas de complementaridade, respectivamente em (a) para células contendo apenas um tipo de usina e em (b) para células contendo dois ou mais tipos diferentes de usinas.

Uma rosa de complementaridade é composta então por linhas na direção das células vizinhas que contêm outras usinas, com as quais as comparação de recursos energéticos ou de potência disponibilizada resultará em uma avaliação de complementaridade. A cor de cada linha é determinada pela quantificação de complementaridade e seu comprimento é determinado pela distância à célula correspondente. No centro da rosa de complementaridade também aparece uma quantificação de complementaridade, para o caso em que a célula contiver recursos ou usinas de diferentes tipos. A cor da célula indica ainda o tipo de recurso ou de usina contido nessa célula.

Esta última figura, acima, à esquerda, mostra a aparência final de um mapa de complementaridade montado com base em rosas de complementaridade. É a mesma rede hexagonal fictícia usada desde o início deste texto para amadurecer a ideia de complementaridade espacial, contendo rosas de complementaridade nas células contendo usinas hidrelétricas ou fazendas eólicas. As linhas presentes nas rosas de complementaridade desse mapa indicam as células que apresentam complementaridades mais intensas.

Essas figuras foram extraídas do artigo publicado pela Energies em 2018 e podem ser consultadas, em versões em alta definição, na versão em html do artigo. Esse artigo esteve focado na complementaridade espacial no tempo, mas é possível também lidar com outras componentes de complementaridades.

Ver também:

complementaridade energética;
mapas de complementaridade;
artigos de método.