Publicação

Estudo de métodos para a conversão da energia das ondas oceânicas

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Nas últimas duas décadas, novas políticas governamentais e metas obrigatórias de energias renováveis conduziram a um crescente interesse em fontes de energia oceânicas. A dinâmica complexa dos oceanos apresenta um vasto potencial, seja através de vento offshore, correntes marinhas, gradientes de temperatura, marés ou ondas. As ondas oceânicas em particular, constituem um recurso que pode ser explorado de diversas formas, desde sistemas de coluna de água oscilante a operar na costa, até mecanismos óleo-hidráulicos localizados no fundo marinho. Na presente dissertação procurou-se, em primeira linha, estudar métodos para a conversão da energia das ondas oceânicas com base numa ideia inicial. Esta consistiu em dois reservatórios de ar, compressíveis pelo peso das ondas, e um tubo no centro do sistema contendo uma turbina bidirecional. Este conceito, explorado num ramo teórico-prático, viria provar-se tecnicamente semelhante a um outro conversor já existente: o Delos - Reyes Morrow Pressure Device. Não obstante, construiu-se um modelo simples efetuando-se ensaios práticos a seco e uma tentativa experimental na praia. Os ensaios a seco demonstraram uma compressão rápida face à pressão exercida num reservatório e obtiveram-se velocidades máximas de escoamento do ar na ordem dos 10 m/s. Por outro lado, o ensaio na praia terminou inconclusivo quanto a resultados numéricos. As conclusões, juntamente com um entendimento mais aprofundado da física das ondas oceânicas, levaram ao desenvolvimento de um segundo conceito num panorama exclusivamente teórico. Para isso procedeu-se com um dimensionamento computacional em AutoCAD e a construção de um algoritmo, em Matlab, partindo de determinados pressupostos e aproximações. O algoritmo retrata, até um certo limite, a interação entre o modelo e as ondas, considerando as forças envolvidas e calculando uma força resultante para um intervalo iterativo. Através da análise numérica melhoraram-se as características de um modelo à escala 1:2 com 8,8 de potência nominal até obter uma estrutura final com parâmetros otimizados. Com base nesta estrutura dimensionou-se o modelo à escala 1:1 com 85 de potência nominal. O modelo foi simulado para os dados tri-horários de altura e período de onda da zona de Peniche e do Baleal, maioritariamente para o ano 2009, que apresentou registos para o ano inteiro. Os resultados obtidos indicaram tempos de operação anuais superiores a 7000 horas. A eficiência global de conversão atingiu valores máximos de 15 % e média anual de 5,6 %. O fator de capacidade médio foi 0,35 totalizando 262 ℎ de energia elétrica. A viabilidade técnica do modelo apresentou-se fortemente dependente do nível da água. Os pressupostos aplicados requerem uma análise mais detalhada através de ferramentas de computação da dinâmica de fluidos de forma a recriar situações de operação reais.
Autores principais:	Omar, Christof
Assunto:	Energia das ondas oceânicas Conversor da energia das ondas Turbina Wells Análise numérica Teses de mestrado - 2018
Ano:	2018
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	português
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	Nas últimas duas décadas, novas políticas governamentais e metas obrigatórias de energias renováveis conduziram a um crescente interesse em fontes de energia oceânicas. A dinâmica complexa dos oceanos apresenta um vasto potencial, seja através de vento offshore, correntes marinhas, gradientes de temperatura, marés ou ondas. As ondas oceânicas em particular, constituem um recurso que pode ser explorado de diversas formas, desde sistemas de coluna de água oscilante a operar na costa, até mecanismos óleo-hidráulicos localizados no fundo marinho. Na presente dissertação procurou-se, em primeira linha, estudar métodos para a conversão da energia das ondas oceânicas com base numa ideia inicial. Esta consistiu em dois reservatórios de ar, compressíveis pelo peso das ondas, e um tubo no centro do sistema contendo uma turbina bidirecional. Este conceito, explorado num ramo teórico-prático, viria provar-se tecnicamente semelhante a um outro conversor já existente: o Delos - Reyes Morrow Pressure Device. Não obstante, construiu-se um modelo simples efetuando-se ensaios práticos a seco e uma tentativa experimental na praia. Os ensaios a seco demonstraram uma compressão rápida face à pressão exercida num reservatório e obtiveram-se velocidades máximas de escoamento do ar na ordem dos 10 m/s. Por outro lado, o ensaio na praia terminou inconclusivo quanto a resultados numéricos. As conclusões, juntamente com um entendimento mais aprofundado da física das ondas oceânicas, levaram ao desenvolvimento de um segundo conceito num panorama exclusivamente teórico. Para isso procedeu-se com um dimensionamento computacional em AutoCAD e a construção de um algoritmo, em Matlab, partindo de determinados pressupostos e aproximações. O algoritmo retrata, até um certo limite, a interação entre o modelo e as ondas, considerando as forças envolvidas e calculando uma força resultante para um intervalo iterativo. Através da análise numérica melhoraram-se as características de um modelo à escala 1:2 com 8,8 de potência nominal até obter uma estrutura final com parâmetros otimizados. Com base nesta estrutura dimensionou-se o modelo à escala 1:1 com 85 de potência nominal. O modelo foi simulado para os dados tri-horários de altura e período de onda da zona de Peniche e do Baleal, maioritariamente para o ano 2009, que apresentou registos para o ano inteiro. Os resultados obtidos indicaram tempos de operação anuais superiores a 7000 horas. A eficiência global de conversão atingiu valores máximos de 15 % e média anual de 5,6 %. O fator de capacidade médio foi 0,35 totalizando 262 ℎ de energia elétrica. A viabilidade técnica do modelo apresentou-se fortemente dependente do nível da água. Os pressupostos aplicados requerem uma análise mais detalhada através de ferramentas de computação da dinâmica de fluidos de forma a recriar situações de operação reais.