Alimentação de sistema de iluminação de boias balizadoras a partir de energia de ondas

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso tem por objetivo analisar a viabilidade técnica de um sistema autônomo de geração de energia capaz de alimentar as boias de sinalização da Lagoa dos Patos a partir das ondas da laguna. São utilizados dados de amplitude e frequência das ondas, bem como um modelo hidro-pneumático de conversor de coluna d’água oscilante do tipo spar buoy encontrado na literatura para estimar as dimensões do dispositivo conversor de energia bem como a potência entregue pela turbina no eixo. Em seguida, é desenvolvido um modelo elétrico no software PSIM no qual se alimenta um banco de capacitores e a carga elétrica a partir de um gerador de corrente contínua de ímãs permanentes conectado a um conversor estático com controle de tensão elétrica. Neste modelo há também uma representação da excitação fornecida pela turbina ao eixo do gerador. Entretanto, os modelos mecânico e elétrico não estão diretamente acoplados. Simulações do modelo mecânico apontaram que a potência no eixo para valores típicos de ondas da Lagoa dos Patos seria muito superior àquela demandada pela carga. Observou-se nas simulações do modelo elétrico que o sistema projetado é capaz de alimentar a carga de iluminação tanto em condições favoráveis de onda quanto nas não favoráveis.

The objective of this paper is to analyze the technical viability of an autonomous wave energy converter system capable of supplying enough electrical power to the leading lights of Lagoa dos Patos’ navigation channel. The lagoon’s wave amplitude and frequency data is used, as well as a spar buoy oscillating water column hydro-pneumatic model found in literature, to estimate the wave energy converter device dimensions and the power on turbine’s shaft. Afterwards, the electrical system which is composed by the illumination load, a capacitor bank, a permanent magnet DC generator, a boost converter with output voltage control is modelled on PSIM. There is also a representation of turbine’s rotational speed on this model. However, both models are not directly coupled. Simulations of the mechanic model point out a much larger shaft power than the demanded power, for typical waves found in Lagoa dos Patos. It was observed on simulations of the electric model that the designed system is able to supply the illumination load in both favorable and non-favorable wave conditions.