Autor: Édis Antunes Pinto Júnior (Currículo Lattes)
Resumo
O cenário internacional de escassez de recursos não renováveis somado à crescente demanda energética, são incentivos para a diversificação das matrizes energéticas mundiais com foco em fontes renováveis de energia. Nesse contexto, o Brasil dispõe de uma grande extensão de zonas propícias à exploração da energia das ondas do mar, sendo a costa sul do país uma das regiões mais energéticas do litoral. Existem diversas tecnologias propostas para a conversão da energia das ondas do mar em eletricidade, entre elas destaca-se o dispositivo Coluna de Água Oscilante (CAO), que é composto, basicamente, por uma câmara hidropneumática e um duto onde é instalada uma turbina acoplada a um gerador elétrico. Sua câmara é aberta abaixo da superfície livre da água, enquanto o duto é aberto para a atmosfera. O movimento oscilante da superfície livre da água, produzido pelas ondas incidentes, faz com que o ar escoe através do duto e acione a turbina. Uma das metodologias empregadas na modelagem computacional do princípio de funcionamento desse dispositivo é a Metodologia Ar, que simplifica a análise do problema considerando apenas o escoamento de ar no interior do conversor. Nesta pesquisa, considerando a Metodologia Ar, um modelo axissimétrico foi desenvolvido e validado para a simulação de um conversor CAO submetido a um estado de mar realístico, representativo da região da Praia do Cassino, em Rio Grande - RS. Foi utilizado o Método dos Volumes Finitos (MVF), através do software Fluent, para a solução das equações de conservação de massa e de quantidade de movimento para o escoamento de ar no interior do CAO. Além disso, foi avaliada a influência de parâmetros geométricos na potência disponível do conversor CAO, através do Design Construtal aliado à Busca Exaustiva. Para isso, dois graus de liberdade foram variados: a relação entre a altura e o diâmetro da câmara hidropneumática (H1/L1) e a relação entre a altura e o diâmetro da menor base de uma região, cuja superfície de revolução tem formato trapezoidal, localizada entre a câmara hidropneumática e o duto da turbina (H2/L2), além disso, relação entre a altura e o diâmetro do duto da turbina (H3/L3) foi mantido constante. Os resultados indicam que a maior potência do conversor é alcançada pelos menores valores de H1/L1 e maiores valores de H2/L2, tendo como melhor caso, obtido por H1/L1 = 0,1 e H2/L2 = 0,81, uma potência 839 vezes maior do que o pior caso, porém, os valores encontrados são impraticáveis em dispositivos reais, sendo necessário limitar a potência dos conversores à 500 kW para tornar essa avaliação mais próxima da realidade, assim, a maior potência obtida foi de 15,5 vezes maior do que a encontrada no pior caso, sendo esses valores condizentes com outros estudos desenvolvidos.