Modelação numérica de um gerador de energia a partir das ondas do mar

Abstract

Desde o século XVIII até à atualidade, a sociedade mundial tem assistido ao aumento significativo da utilização de matérias-primas para a produção e consumo de energia e, consequentemente, ao aumento do custo das fontes (carvão, petróleo bruto e gás natural). Assim, um dos objetivos dos projetos no âmbito do desenvolvimento tecnológico do século XXI é a criação de soluções e equipamentos que satisfaçam as necessidades subjacentes ao crescente consumo de energia, nomeadamente na forma de eletricidade. Estas soluções e equipamentos deverão ser o quanto mais eficientes, o mais favoravelmente económicos e não deverão comprometer o meio ambiente. As energias renováveis são virtualmente inesgotáveis e não são poluentes como tal, servem de solução alternativa aos combustíveis fósseis. Estas fontes de energia alternativa solucionam os problemas ecológicos provocados pelas fontes de energia convencionais (carvão, petróleo bruto e gás natural), tais como o aquecimento global, a redução da camada de ozono, a ocorrência de chuvas ácidas e o aumento do nível do mar. A presente dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de transformação de ondas marítimas em energia elétrica através da modelação computacional de uma estrutura multicorpo. Este sistema será composto por quatro corpos: um flutuador que oscila à superfície da água, um braço mecânico bi-articulado e uma torre fixa ao fundo do mar. A energia é capturada através dos movimentos de rotação das articulações do braço mecânico, que une o flutuador ao topo da torre. Estas articulações são modeladas por sistemas mola-amortecedor. A concretização deste trabalho consistirá, numa primeira fase, na caracterização teórica das ações hidrodinâmicas, desde o comportamento ondulatório do mar até à interação onda-estrutura e numa fase de estudo e elaboração de uma metodologia teórica baseada na Dinâmica Multicorpo (Shabana, 2010), implementando métodos de integração no tempo, designadamente o método implícito de Hilber-Huges-Taylor.