Contribuição para a avaliação experimental da produtibilidade energética de um novo conversor de energia das ondas

Abstract

As ondas são uma fonte alternativa de energia renovável para as quais ainda se desenvolvem diversos conceitos de conversores de energia das ondas, WECs (Wave Energy Converters) na busca de uma solução convergente, comprovadamente eficaz do ponto de vista da sobrevivência a intempéries, da rentabilidade energética e da valia ambiental. Recentemente foi desenvolvido no Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra (DEC-UC) um novo modelo de WEC, similar a um recife artificial, que permite ultrapassar algumas das limitações deste tipo de dispositivos. Do ponto de vista funcional o conceito já foi comprovado experimentalmente num modelo à escala 1:67 utilizando ondas regulares. No entanto importa desenvolver mais testes a escala superior visando quantificar a resposta do modelo sob outras condições de operação, nomeadamente levando em conta a amplitude da maré e mais estados de agitação marítima. Também é importante avaliar o impacto energético de modificações na morfologia do dispositivo como por exemplo o espaçamento das suas diretrizes, a sua altura, a sua largura e o seu posicionamento na coluna de água. Para possibilitar esta avaliação energética do referido WEC, a instalação experimental anteriormente implementada no DEC-UC à escala (1:67) foi incrementada para a escala de (1:33). Para isso foi necessário um novo modelo laboratorial (1:33) com dimensões da ordem de 2.6 m de comprimento, 0,6 m de largura e 0,6 m de altura total, equipado com uma unidade de captura de energia. Numa fase inicial foi efetuada uma análise experimental recorrendo a um micro turbogerador como unidade de captura de energia. Numa segunda fase, efetuou se uma análise semelhante considerando para unidade de captura de energia uma válvula de seccionamento com de abertura de variável. Após a descrição das instalações experimentais desenvolvidas para o efeito e dos correspondentes ensaios laboratoriais, é efetuada uma discussão e análise crítica dos resultados, de modo a extrair conclusões e propor pistas para futuros desenvolvimentos.

Waves are an alternative source of renewable energy for which several concepts of wave energy converters, WECs (Wave Energy Converters) are still being developed in the search for a convergent solution, proven to be effective from the point of view of weather survival, energetic profitability and environmental value. Recently, a new WEC model, similar to an artificial reef, was developed at the Civil Engineering Department of the University of Coimbra (DEC-UC), which allows to overcome some of the limitations of this type of device. From a functional point of view, the concept has already been experimentally proven in a 1:67 scale model using regular waves. However, it is important to develop more tests at a higher scale in order to quantify the model's response under other operating conditions, namely, taking into account the tidal amplitude and more sea state conditions. It is also important to assess the energy impact of changes in the morphology of the device, such as the spacing of its guidelines, its height, its width and its positioning in the water column. To enable the energy assessment of the aforementioned WEC, the experimental installation previously implemented in the DEC-UC at the scale (1:67) was increased to the scale of (1:33). This required a new laboratory model (1:33) with dimensions of the order of 2.6 m in length, 0.6 m in width and 0.6 m of total height, equipped with an energy capture unit. In an initial phase, an experimental analysis was carried out using a micro turbo-generator as an energy capture unit. In a second phase, a similar analysis was carried out considering for the energy capture unit a isolating valve with variable opening. After the description of the experimental facilities developed for this purpose and the corresponding laboratory tests, a discussion and critical analysis of the results is carried out, in order to draw conclusions and propose clues for future developments.