Autor: Angélica Konradt Güths (Currículo Lattes)
Resumo
Atualmente, a maior parte da energia utilizada mundialmente vem de fontes não renováveis, causando sérios problemas ambientais. Uma alternativa de fonte renovável de energia são as ondas do mar, que possuem grande potencial energético. O dispositivo de conversão de energia das ondas do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO) é um dos mais estudados; porém, seu uso ainda não está consolidado. O objetivo desse trabalho é o de propor uma nova geometria da câmara de um dispositivo CAO onshore, analisar numericamente a sua performance e comparar o seu comportamento hidropneumático com CAOs de câmeras com diferentes inclinações da parede frontal. As simulações são realizadas em um canal numérico usan- do o software FLUENT, considerando as equações de Navier-Stokes na média de Reynolds (Reynolds-averaged Navier-Stokes - RANS) para um escoamento 2D sendo o água incompressível e o ar compressível considerado como gás ideal, o modelo de turbulência e o método Volume of Fluid (VOF) para tratar um escoamento com superfície livre. No dispositivo é simulada a turbina Wells com relação característica igual a 100 Pa.s/m3 e as dimensões das câmaras tem a mesma ordem de grandeza das dimensões da planta da ilha Pico (Açores, Portugal). São comparados dois casos: CAO padrão com diferentes inclinações da parede frontal (casos A) e os da nova proposta (casos B), em que é inserida uma parede frontal externa inclinada no sentido oposto à propagação da onda incidente. Os dispositivos são analisados para diferentes períodos de ondas incidentes (6 a 12 s) e altura de 1,5 m, incluindo o comportamento do escoamento na região da câmara, os efeitos de run up/down na parede frontal, sloshing dentro da câmara e a análise do balanço de energia na região do dispositivo. A configuração dos casos B contribui para a diminuição de possibilidade de galgamento (menor run up/down) e de entrada de ar dentro da câmara. De maneira geral, os casos B apresentam coeficientes de reflexão menores do que aqueles dos casos A para uma mesma inclinação da parte interna da parede frontal. Quanto à eficiência dos casos, definida pela energia extraída, os casos B apresentam maiores valores do que os casos A e os melhores desempenhos são alcançados pela inclinação da parede frontal externa de 40o e da parede frontal de 40o e 52o. A solução única ótima depende das características do estado do mar da região em que o dispositivo CAO será instalado.