Autor: Phelype Haron Oleinik (Currículo Lattes)
Resumo
A demanda por energia cresce com os avanços tecnológicos, com a expansão industrial e com a urbanização mundial. Para suprir essa demanda de forma sustentável, existem diversas tentativas de aproveitar as fontes renováveis de energia, dentre elas, a energia das ondas. Em relação ao estudo da disponibilidade de energia das ondas nos dispositivos de conversão de energia, há duas grandes áreas de pesquisa: o estudo dos dispositivos e seu do comportamento fluidodinâmico, e a simulação do estado de mar para determinação do potencial teórico disponível para conversão. O objetivo deste trabalho foi uma aproximação dessas duas abordagens, desenvolvendo uma metodologia que permite a simulação fluidodinâmica de ondas irregulares realísticas obtidas do espectro do estado de mar, e então a aplicação dessa metodologia no estudo de caso de um dispositivo de coluna dágua oscilante na costa de Rio Grande-RS. Para alcançar esse objetivo, uma metodologa foi desenvolvida, capaz de transformar o espectro do estado de mar em uma série temporal de elevação da superfície do mar estatisticamente equivalente. Também foi desenvolvido um método para estimar o campo de velocidade da coluna dágua abaixo das ondas irregulares a partir da série temporal de elevação da superfície. Foi então realizada uma caracterização do clima de ondas da cidade de Rio Grande, no ano de 2014, utilizando um histograma para classificar o estado de mar de acordo com sua altura significativa e período médio, gerando uma matriz do clima de ondas. O espectro do estado de mar foi obtido para cada combinação de altura e período, e foi simulado utilizando a Dinâmica de Fluidos Computacional para a representação do comportamento fluidodinâmico do dispositivo. Os resultados do estudo de caso apontam que, para o dispositivo baseado no da Ilha do Pico, em Portugal, a potência hidropneumática é função principalmente da altura das ondas, podendo chegar a 160 kW em condições extremas com altura significativa de 2,4 m. Os resultados também mostraram que, no ano de 2014 na costa de Rio Grande, a energia total disponível para conversão foi de 28,51 MW h, ou uma potência média de 34,55 kW. Além dos resultados específicos para o estudo de caso, a metodologia de classificação do estado de mar baseado em um histograma se mostrou uma alternativa computacionalmente eficiente para a simulação do clima de ondas de um local em um longo período de tempo, reduzindo o tempo de simulação necessário a aproximadamente 0,5 % do total.