Simulação numérica de um conversor de energia das ondas do mar em energia elétrica do tipo galgamento considerando dados realísticos de estado de mar encontrados na costa do município de Rio Grande

Abstract

Dentre as diversas fontes de energia renovável que podem ser exploradas, têm-se a energia contida nas ondas do mar, que pode ser extraída por meio de dispositivos conversores, como o do tipo Galgamento. Seu princípio operacional consiste em uma rampa que direciona as ondas incidentes para um reservatório e, após a passagem por uma turbina que está acoplada a um gerador de energia elétrica, a água armazenada retorna ao oceano. Visando contribuir com os estudos numéricos que investigam a conversão de energia das ondas do mar, a presente dissertação se divide em dois estudos principais. O primeiro estudo, diz respeito à geração de ondas irregulares realísticas através da metodologia WaveMIMO, onde se investigou a discretização da região de imposição da condição de contorno de velocidade prescrita, a sensibilidade de malha na região da superfície livre, o passo de tempo empregado e, por m, a localização do vetor de velocidades em cada segmento da região de imposição da condição de contorno de velocidade prescrita. O segundo estudo principal tratou da otimização geométrica de um dispositivo de Galgamento, onde se investigou a in uência da razão entre a altura e comprimento da rampa do dispositivo sobre a quantidade de massa de água armazenada no reservatório do conversor. Assim, por meio do Design Construtal aliado à Busca Exaustiva, foi possível encontrar a geometria ótima do conversor de energia das ondas, ou seja, aquela que maximiza a quantidade de massa de água armazenada.

Among the various renewable energy sources that can be exploited, there is the energy contained in sea waves, which can be extracted by means of converter devices, such as the Overtopping type. Its operational principle consists of a ramp that directs the incident waves to a reservoir and, after passing through a turbine that is coupled to an electric power generator, the stored water returns to the ocean. Aiming to contribute to the numerical studies that investigate the sea wave energy conversion, this dissertation is divided into two main studies. The rst study concerns the generation of realistic irregular waves through the WaveMIMO methodology, where it were investigated the discretization of the prescribed velocity boundary condition imposition region, the mesh sensibility in the free surface region, the time step employed and, nally, the location of the velocity vector in each segment of the region where the prescribed velocity boundary condition is imposed. The second main study regards the geometric optimization of an Overtopping device, where the in uence of the ratio between the height and length of the device ramp on the amount of water mass stored in the converter reservoir was investigated. Thus, through Constructal Design combined with Exhaustive Search, it was possible to nd the optimal geometry of the wave energy converter, that is, the one that maximizes the amount of stored water mass.