Autor: Rodrigo da Cruz Lisboa (Currículo Lattes)
Resumo
O aumento da demanda mundial por energias, associado à tendência de ampliação da utilização de fontes energéticas renováveis faz com que pesquisadores e engenheiros voltem as suas atenções para a energia contida nas ondas do mar. Embora estudos globais indiquem um grande potencial energético das ondas em várias regiões costeiras do mundo, para a otimização do desempenho de conversores de energia das ondas, é necessária a avaliação e caracterização detalhada do potencial energético no local de instalação do equipamento. Inserido nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo a avaliação numérica da potência das ondas absorvida por um dispositivo do tipo coluna de água oscilante instalada na costa sul do Brasil. Para a determinação do potencial energético local, dez anos de ondas em águas profundas, obtidas através do modelo Wave Watch III, foram propagadas para a região de interesse através do modelo Mike 21 SW que foi aferido e validado. Resultados mostraram que o fluxo de energia em águas profundas (80 m) é de 22.3 kW/m e em águas intermediárias (14 m) esse fluxo é diminuído para 6.7 kW/m. A refração e a dissipação por atrito com o fundo são as causas para a atenuação do fluxo de energia. Além disso, foi verificada uma variabilidade do fluxo de energia moderada em águas profundas e alta em águas intermediárias. Entretanto, os custos de construção, operação e manutenção de conversores de energia das ondas são significativamente menores em águas intermediárias comparado aos mesmos em águas profundas. Com isso, estudos de viabilidade levando em conta a possibilidade de instalação de conversores em águas intermediárias são justificáveis, principalmente para os casos de estruturas mistas com duplo objetivo: abrigo e geração de energia. Para a avaliação numérica da potência gerada por uma coluna de água oscilante, na região sul do Brasil, acoplada num quebra-mar, na profundidade de 14 m, utilizou-se o modelo Fluent. Com o objetivo de otimizar o conversor de energia ondas, foi determinado o tamanho ótimo da turbina do tipo Wells e foram implementados sistemas de controle de pressão na câmara e de rotação da turbina para que o equipamento opere na máxima geração de energia possível. Para a característica ondulatória local, o diâmetro da turbina ótima foi de 2,25 m e a potência mecânica gerada por unidade de CAO foi de 36,48 kW. Nessa situação, o equipamento opera com eficiência média de 54,45 %. Entretanto, verificou-se que a eficiência é variável de acordo com as características das ondas incidentes. Mostrando a importância da otimização do equipamento levando em conta as características ondulatórias do local de implementação da coluna de água oscilante.