La energía eólica es uno de los temas más estudiados en el ecosistema de las energías renovables. En las ultimas décadas, la atención se centró en varios aspectos del modelado y análisis de turbinas eólicas en tierra.. Especialmente no Brasil, La energía eólica tiene un potencial enorme que se ha investigado en estudios recientes..
Dirigido por el profesor Alexandre Simos, del Departamento de Ingeniería Naval y Oceánica de la Escuela Politécnica (Poli) de la USP y gracias a la financiación proporcionada por la Oficina de Investigación Naval Global (ONR Global), un grupo de investigadores está encontrando formas de aumentar la capacidad de generación de energía eólica del país, hacer un gran esfuerzo para reducir el peso estructural en los nuevos diseños de turbinas eólicas flotantes en alta mar (también conocido, en ingles, como Turbinas eólicas flotantes marinas - FOWTs).
Los FOWT tienen muchas oportunidades y obstáculos. Entre las ventajas, la disponibilidad de vientos constantes y una velocidad adecuada para el uso de turbinas en su eficiencia óptima. Entre las desventajas están los altos costos de instalación., las líneas de amarre y la gran longitud de cables necesarios para la transmisión de energía. En ese contexto, Aliviar los pesos estructurales en el flotador es ciertamente bienvenido..
"En la última decada, vimos un gran esfuerzo en el campo de la ingeniería costa afuera para diseñar, diseñar y validar este nuevo tipo de sistema flotante. en la actualidad, después de muchos proyectos de demostración, la viabilidad del concepto está probada y, como resultado, estamos presenciando los primeros parques eólicos flotantes comerciales ”, dice el profesor Simos.
Además, El diseño de FOWT es una tarea complicada que debe considerar variables como las respuestas a las olas., cargas de corriente y viento, estabilidad estática, dinámica y comportamiento estructural de las líneas de anclaje. Por lo tanto, varios proyectos de investigación fueron realizados por diferentes grupos., con el objetivo de desarrollar códigos numéricos y sentar las bases para la evaluación experimental comparativa de FOWTs.
Mientras que las turbinas eólicas marinas flotantes proporcionarán una fuente de energía alternativa para la base marítima de la flota., Paul Sundaram, director científico de ONR Global en São Paulo, observa que “o objetivo era entender, a través del modelado, cómo diseñar y gestionar estructuras complejas en el entorno oceánico dinámico. Esto es muy importante para la Marina de los Estados Unidos., para crear y construir sistemas resilientes desarrollados en alta mar ".
el papel de Brasil
La tecnología jugará un papel importante en la futura expansión de la energía eólica en Brasil. Se prevé que ese crecimiento se produzca pronto.. La normativa para la instalación de parques eólicos marinos ya se debate en el Congreso brasileño, y el sector se prepara para nuevos desarrollos, que de hecho tiene un enorme potencial, especialmente en la costa noreste del país.
"En los últimos años, Brasil amplió muy rápidamente su capacidad de generación de energía eólica, hoy superior a 13 GW, cerca de 8% de la capacidad total del país. Estos números hacen de la energía eólica la segunda fuente de electricidad en la red brasileña. Toda esta producción se realiza en tierra, en muchos parques eólicos de todo el país, pero concentrado principalmente en el noreste, donde el potencial eólico es excelente ”, destaca el profesor Simos.
Poli también tiene un grupo de investigación que trabaja en sistemas costa afuera para la exploración y producción de petróleo y gas., que es una actividad económica muy importante en Brasil. Siendo así, La idea inicial de los investigadores era aprovechar su experiencia en sistemas flotantes de petróleo y gas para adaptar y desarrollar nuevas herramientas computacionales para el análisis de FOWT.. Estas herramientas se utilizan para predecir la respuesta de las estructuras ante el oleaje y el viento y para estimar las tensiones en las líneas de amarre., cargas estructurales y vibraciones.
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Aplicabilidad futura
También es importante mencionar que, además del objetivo principal de generar energía limpia para la red eléctrica, se están diseñando otras aplicaciones para FOWT. Por ejemplo, hay proyectos en marcha para utilizarlos como energía auxiliar para equipos submarinos en los campos de petróleo y gas. Esto llevará la tecnología a aguas profundas y, por lo tanto, se pueden afrontar nuevos retos.
“Todavía estamos desarrollando parte de los modelos hidrodinámicos para predecir las fuerzas de las olas en los flotadores. Efectos no lineales implicados en la deriva del flotador que pueden ser importantes para el diseño de los amarres., son difíciles de predecir con precisión para este tipo de estructura.. Estamos probando diferentes alternativas y ejecutando pruebas en nuestro tanque de olas para verificar el desempeño de los modelos numéricos ", dice el maestro Simos.
Como los FOWT son dispositivos relativamente nuevos, todavía hay espacio para la optimización del diseño. Por ejemplo, Todavía se están diseñando y proponiendo nuevos conceptos de cascos flotantes con el objetivo de reducir los movimientos de las turbinas.. Además, hacer económicamente viable el uso de FOWT en aguas profundas (Más grande que 1.000 metros), el diseño de sistemas de amarre optimizados, hecho de materiales ligeros, también será un desafío.
"Estas estructuras serán estratégicas para el transporte marítimo como fuente de energía renovable. Los FOWT suelen estar en aguas más profundas, donde las velocidades del viento son más altas y los vientos son más constantes. Pequeños aumentos en la velocidad del viento pueden conducir a una producción de energía mucho mayor ", observa Sundaram.
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