Modelagem computacional de um conversor de energia das ondas em energia elétrica do tipo coluna de água oscilante (CAO) considerando dados realísticos em estado de mar

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Oliveira, Sersana Sabedra de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Coluna de água oscilante; Simulação numérica; Metodologia Piston; Estado de mar realístico; Oscillating water column; Numerical simulation; Piston methodology; Realistic sea state
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/9147

Num momento em que o consumo de energia elétrica vem sendo discutido mundialmente devido aos problemas provenientes de sua geração, há uma grande necessidade de desenvolver alternativas que conduzam a impactos ambientais menores. Além das energias renováveis que já estão em funcionamento, existe uma que tem se destacado devido a sua abundância de recurso natural, que é a conversão da energia das ondas do mar em energia elétrica. Atualmente existem diversas tecnologias que fazem esta conversão, porém nenhuma consolidada. Dentre elas o dispositivo do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO) é, aparentemente, o mais promissor. O objetivo desta pesquisa é propor um modelo simplificado para simular numericamente o princípio de funcionamento de um CAO, a fim de que se possa utilizar dados de estado de mar realísticos, para isso este modelo é baseado na metodologia piston, a qual considera apenas o conversor e o escoamento do ar em um domínio computacional bidimensional com o uso de uma malha gerada através do software GAMBIT. Para simulação numérica foi utilizado o software ANSYS FLUENT 14.0. Ao longo da pesquisa foi realizado, teste de independência de malha, verificação do modelo com soluções numérica (nesta etapa foi verificada a utilização da ferramenta Table Data para inserção de dados, como condição de contorno para velocidade prescrita) e analítica, onde houve comparações dos resultados obtidos empregando o modelo em estudo, considerando as condições de sucção e exaustão na CAO com diferentes magnitudes de velocidade. Também foi realizada uma análise dos esquemas de solução disponíveis no software, para acoplamento pressão velocidade, discretização da pressão e solução dos termos advectivos, a fim de obter uma combinação que reduza as diferenças entre as soluções numérica e analítica e o tempo de processamento o tempo de processamento. Foi proposto também, um estudo de caso onde se utilizou dados discretos de tempo e velocidade como condição de contorno, calculadas a partir de um método que transforma o espectro de variância do estado de mar em uma série temporal de elevação da superfície livre correspondente, considerando o clima de ondas referente a região do Farol de Santa Marta/SC, a partir disto foi calculada a energia disponível do dispositivo, o qual apresentou capacidade de abastecimento de energia elétrica para aproximadamente 477 residências. A partir dos resultados, pode-se considerar que esta modelagem é promissora em aplicações realísticas e também deve-se destacar que a inserção de dados realísticos é um aspecto original deste estudo. O modelo numérico proposto foi capaz de simular numericamente o comportamento fluidodinâmico do escoamento de ar na CAO atendendo as equações da continuidade e da energia mecânica.