Modelagem de sistema de geração de energia por movimentos de ondas oceânicas para operação isolada

Abstract

O presente projeto de diplomação foi desenvolvido no âmbito das tecnologias renováveis emergentes, mais especificamente na energia de ondas oceânicas. O trabalho consiste na continuação de trabalhos prévios, desenvolvidos no Laboratório de Máquinas Elétricas, Acionamentos e Energia (LMEAE), focados no sistema de geração a partir de colunas de água oscilante (Oscillating Water Column ou OWC), sendo aplicado na alimentação de boias oceanográficas para aquisição de dados. O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver, a partir da bibliografia existente, a modelagem de um sistema representando a turbina e a relação inercial entre esta e o gerador. Todos os trabalhos anteriores conduzidos pelo grupo de pesquisa do LMEAE consideraram curvas de potência por velocidade da turbina obtidos em referências bibliográficas. Este trabalho incrementa a modelagem adicionando o modelo pneumático mecânico, representando então a interação entre a oscilação pneumática da câmara de ar, considerando inclusive dados experimentais de variação de pressão, e a velocidade de rotação do PTO (Power Take-Off ). Assim, é possível realizar testes mais fidedignos, mesmo em laboratório, caso se desenvolvam estruturas para se utilizar de métodos Hardware-in-the-Loop. Concluiu-se que o método utilizado para a modelagem tem resultados interessantes para a representação da turbina, mostrando a relação da pressão de entrada e conjugado da turbina estudada. Para este trabalho foram feitas adequações empíricas para as componentes de perdas do PTO. Ainda assim, é necessário melhorar a compreensão sobre essas perdas para que o cálculo inercial seja mais correto e possamos ter uma velocidade de rotação mais fidedigna.

This graduation project was developed within the framework of emerging renewable technologies, more specifically in ocean wave energy. The work consists of the continuation of previous works, developed at the Laboratory of Electrical Machines, Drives and Energy (LMEAE), focused on the generation system from oscillating water columns (Oscillating Water Column or OWC), being applied in the Feeding oceanographic buoys for data acquisition. The main objective of this work was to develop, based on the existing bibliography, the modeling of a system representing the turbine and the inertial relationship between it and the generator. All previous work conducted by the LMEAE research group considered power curves per turbine speed obtained from bibliographic references. This work increases the modeling by adding the pneumatic-mechanical model, representing the interaction between the pneumatic oscillation of the air chamber, including experimental data on pressure variation, and the rotation speed of the PTO (Power Take-Off ). Thus, it is possible to carry out more reliable tests, even in the laboratory, if structures are developed to use Hardware-in-the-Loop methods. It was concluded that the method used for modeling has interesting results for the representation of the turbine, showing the relationship between the input pressure and torque of the turbine studied. For this work, empirical adjustments were made to the PTO loss components. Still, it is necessary to improve the understanding of these losses so that the inertial calculation is more correct and we can have a more reliable rotation speed.