Análise, simulação e controle de um sistema de geração de energia a partir das ondas do oceano

Abstract

Este trabalho visa dimensionar e projetar um sistema elétrico eficiente para um protótipo em pequena escala de geração de energia elétrica a partir da energia das ondas. O dimensionamento se deu a partir de simulações computacionais no software MATLAB para dispositivos do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO ou OWC, do inglês Oscillating Water Column) utilizando de conceitos de modelagem matemática encontrados na literatura. Esse sistema de pequeno porte será considerado para instalação em uma plataforma de pesca na cidade de Balneário Arroio do Silva em Santa Catarina. O trabalho apresentado contará com o dimensionamento dos componentes do dispositivo (turbina e gerador) e com estratégias de controle de velocidade de rotação para que sua eficiência seja aumentada. Para a conversão do movimento do ar em energia mecânica, foi escolhida uma turbina Wells e, para conversão de energia mecânica em energia elétrica, considerou-se a utilização de um gerador de corrente contínua de ímãs permanentes. Os resultados obtidos apresentam uma proposta de como se obter a máxima eficiência disponível nesses dispositivos para um regime de ondas regulares, contribuindo para a viabilização da utilização dessa tecnologia.

This paper proposes the design of an efficient electrical system for a small scale prototype that generates eletrical energy from ocean waves and will be considered to be installed on a fishing pier, in Balneário Arroio do Silva/SC - Brazil. The mathematical modeling procedures are based on computational simulations in MATLAB considering Oscillating Water Column devices using concepts from the literature. This work aims to demonstrate the design of the device components (turbine and generator) and rotation speed control strategies to increase the energy conversion efficiency. In order to achieve the conversion of air flow energy to mechanical energy, a Wells turbine was used. For the conversion of mechanical energy into electrical energy, a permanent magnet direct current generator was chosen. In this context, it is proposed a methodology to obtain the maximum efficiency for these devices considering for regular waves, contributing to the viability of this technology.