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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5869
Tipo do documento: | Tese |
Título: | Otimização da configuração de parques hidrocinéticos: um estudo de caso com o Canal do Boqueirão |
Título(s) alternativo(s): | Optimization of the configuration of hydrokinetic parks: a case study with the Boqueirão Canal |
Autor: | COSME, Diego Leonardo Santos ![]() |
Primeiro orientador: | MENDEZ, Osvaldo Ronald Saavedra |
Primeiro coorientador: | CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez |
Primeiro membro da banca: | MENDEZ, Osvaldo Ronald Saavedra |
Segundo membro da banca: | CAMACHO, Ramiro Gustavo Ramirez |
Terceiro membro da banca: | VAZ, Jerson Rogerio Pinheiro |
Quarto membro da banca: | ANDRADE, Mauro Michelena |
Quinto membro da banca: | LIMA, Shigeaki Leite de |
Resumo: | Este estudo concentra-se na caracterização energética do Canal do Boqueirão por meio da medição e análise de suas correntes de maré. Os dados obtidos foram utilizados para modelar a área no software DELFT3D-FLOW®, ajustando as condições de contorno para garantir uma representação precisa das correntes de maré. O potencial energético teórico, considerando uma área de 1,5 km2 dentro do canal, contempla a instalação de um parque hidrocinético com turbinas de eixo horizontal com difusor, onde são avaliados os efeitos de interação entre as esteiras por meio de modelos simplificados. Nesta análise, foi realizado o estudo do Custo Nivelado de Energia para a fazenda hidrocinética, destacando a viabilidade e a competitividade econômica dessa fonte renovável de energia. Os resultados mostraram que o modelo de turbina utilizado para a simulação baseou-se em uma nova metodologia de projeto de rotores com difusor, combinando análises preliminares no Computational Fluid Dynamics utilizando o disco atuador e o design geométrico do rotor. Este processo considerou a influência das pás no escoamento, demonstrando consistência nas simulações 3D, onde o coeficiente de potência atinge o pico na condição de projeto (coeficiente de potência de pico de 0,415 normalizado pela maior área da seção transversal do difusor ou 0,905 quando normalizado pela área da garganta). Os arranjos analisados indicaram que espaçamentos laterais de 1,5D e longitudinais de 55D minimizam a interferência entre turbinas e maximizam o coeficiente de potência do dispositivo que se localiza à jusante. |
Abstract: | This study focuses on the energy characterization of the Boqueirão Channel through the measurement and analysis of its tidal currents. The data obtained were used to model the area in the DELFT3D-FLOW® software, adjusting the boundary conditions to ensure an accurate representation of the tidal currents. The theoretical energy potential, considering an area of 1.5 km2 within the channel, contemplates the installation of a hydrokinetic park with horizontal-axis turbines equipped with diffusers, where the interaction effects between wakes are evaluated using simplified models. In this analysis, the Levelized Cost of Energy for the hydrokinetic farm was studied, highlighting the feasibility and economic competitiveness of this renewable energy source. The results showed that the turbine model used for the simulation was based on a new methodology for designing diffused rotor blades, combining preliminary analyses in Computational Fluid Dynamics using the actuator disk and the geometric design of the rotor. This process considered the influence of blades on the flow, demonstrating consistency in 3D simulations, where the power coefficient peaks at the design condition (a peak power coefficient of 0.415 normalized by the largest cross-sectional area of the diffuser or 0.905 when normalized by the throat area). The analyzed arrangements indicated that lateral spacings of 1.5D and longitudinal spacings of 55D minimize interference between turbines and maximize the power coefficient of the downstream device. |
Palavras-chave: | custo nivelado de energia; energia de maré; energias oceânicas; turbinas hidrocinéticas; esteiras. Levelized cost of energy; tidal energy; ocean energy; hydrokinetic turbines; wakes. |
Área(s) do CNPq: | Geração da Energia Elétrica |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET |
Citação: | COSME, Diego Leonardo Santos. Otimização da configuração de parques hidrocinéticos: um estudo de caso com o Canal do Boqueirão. 2024. 89 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/5869 |
Data de defesa: | 16-Dez-2024 |
Aparece nas coleções: | TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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DiegoLeonardoSantosCosme.pdf | Tese de Doutorado | 32,72 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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