Avaliação do potencial passível de conversão em energia elétrica das correntes na plataforma continental sul brasileira

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.