Abstract:
O contínuo crescimento da população mundial aumenta a demanda e a competição
por energia, colocando grande esforço sobre as fontes de energia não renováveis existentes.
Devido a isso, políticas globais para geração de energias renováveis e menos
poluentes estão sendo fortalecidas, além de promoverem o desenvolvimento de novas
tecnologias. Várias formas de conversão de energia foram desenvolvidas no decorrer
dos anos, com destaque para os conversores de energia das correntes a base de turbinas,
que demonstram alta capacidade de conversão energética e já se encontram em funcionamento.
O modelo tridimensional TELEMAC3D foi utilizado para a investigação
dos processos hidrodinâmicos. Este modelo foi acoplado ao módulo de conversão de
energia para as análises nos locais de maior viabilidade e conversão energética na Plataforma
Continental do Sul do Brasil. A região de estudo demonstrou possuir duas regiões
com alto potencial para a exploração da energias das correntes marinhas, entretanto a
região mais viável para a instalação de conversores de corrente é a região norte delimitada
entre o Farol da Conceição e o Farol da Solidão, podendo atingir potência média de
10kW=Dia, e alcançando valores integrados de 3:5MW=Ano. Através de uma análise
da sazonalidade foram observados, durante a primavera os períodos mais energéticos
em ambas as regiões estudadas. As maiores intensidades de conversão de energia foram
estimadas com variabilidade temporal de 16 dias, demonstrando alta correlação com
eventos associados à passagem de frentes meteorológicas na região. O sítio da região
norte, com a presença de barreiras que representam a forma dos conversores, se destaca
mantendo boa conversão durante os eventos de ótimo potencial energético. Esta melhora
se deve ao efeito de intensificação do campo de correntes associado à presença da
estrutura física que otimiza a eficiência do sítio. Não foram observadas diferenças significativas
no padrão de variabilidade temporal das simulações estudadas, indicando que
a presença das barreiras não induz grandes alterações no padrão temporal da conversão
de energia nas escalas temporais analisadas neste trabalho. Os eventos de alta geração
de energia foram relacionados a incidência de fortes ventos de quadrante sul e norte,
indicando que pelo formato e disposição dos conversores, ventos de sudoeste e norte
podem favorecer ótimos eventos de conversão de energia. As simulações dos sítios de
conversão demonstraram alta capacidade de geração energética, com quatro eventos de
extrema geração de energia. Entretanto, o sítio da região norte demonstrou eficiência
superior a 59,39 GWh ao ano, equivalendo a 0.22% do consumo energético do estado
do Rio Grande do Sul no ano de 2010.
The continuous growth of the world population increases the demand and competition
for energy, requiring an immense effort for non-renewable energy sources availability.
Therefore, in addition to promoting the development of new technologies, global
policies for the generation of renewable and clean energy are being strengthened.
Several methods of energy conversion have been developed over the years, especially
the turbine-based current energy converter, which demonstrated high energy generation
capacity and that have already been in operation. The tridimensional model TELEMAC3D
was used to investigate the hydrodynamic processes. This model was coupled
with the energy conversion module in order to prospect the best energy spots for marine
current energy in the Southern Brazilian Shelf. The study area has shown two viable
regions with high potential for exploitation of energy from marine currents, however,
the more viable region for the installation of current converters is the northern region,
bounded between the Conceição Lighthouse and the Solidão Lighthouse, reaching an
average power around 10kW=Day and integrated values of 3:5MW=Year. Through the
seasonal analysis, it is estimated that the most energetic periods in both regions occur
during Spring. The highest levels of power generation were found at intervals of 16
days, showing high correlation with events associated with the passage of meteorological
fronts along the study region.The northern region site, with the presence of the bars
which represents the effects of the converters shape, stands out keeping high conversion
rates during events of great potential energy. This improvement happens due to the
intensification effects of the current field associated with the presence of the physical
structure which enhance the efficiency of the site. No significant differences on the temporal
variability pattern between the simulations studied were estimated, showing that
the presence of the bars does not impact on changes in the energy conversion temporal
pattern on the temporal scales studies in this work. The simulation of conversion sites
showed high capacity of energy generation, enhanced with four extreme events of high
energy generation, although, the northern site was expected to produce annual integrated
values of 59,39 GWh per year, which is equivalent to 0.22% of the whole consumption
of the Rio Grande do Sul state during 2010.
