Design of an optimized fully submerged point absorber in Santa Catarina, Brazil.

Abstract

A energia das ondas oceânicas tem uma capacidade significativa para contribuir para o futuro da geração de energia, do qual o sul do Brasil possui uma valiosa quantidade de recursos de ondas. Baseado nisto, este trabalho inicia com a avaliação dos recursos das ondas no estado de Santa Catarina. Posteriormente, otimiza a extração de energia de um Absorvedor pontual otimizado totalmente submerso, através da seleção da melhor configuração de tomada de força. A metodologia adotada neste trabalho, modela a física do Absorverdor pontual no domínio do Espectro, que é relativamente novo no campo de energia das ondas, e compara com as simulações no domínio do tempo disponíveis na literatura. Vários estudos de sensibilidade são realizados em ondas regulares e, posteriormente, em ondas irregulares para investigar o desempenho do conversor de energia da onda e selecionar o melhor projeto. O resultado final indica que um mecanismo de tomada de força fixo com uma rigidez de 67,5 kN/m e amortecimento de 67,8 kN.s/m fornece 18,7 kW de potência por Absorvedor pontual, resultando em uma solução adequada para a extração de energia em Imbituba, Santa Catarina.

Ocean wave energy has a significant capacity to contribute to the future of power generation, of which the south of Brazil possesses a valuable amount of wave resources. In this regards, this work initiates with the assessment of the wave resources in the state of Santa Catarina. Subsequently, it optimizes the power extraction of an optimized fully submerged Point Absorber, through the selection of the best power take-off configuration. The methodology adopted in this work, model the physics of Point Absorber in the Spectrum domain, which is relatively new in the wave energy field, and compares the model with time domain simulations available in the literature. Several sensitivity studies are conducted in regular waves, and posteriorly in irregular waves to investigate the wave energy converter performance and select the best design. The final result indicates that a fixed Power Take-off mechanism with a stiffness of 67.5 kN/m and damper of 67.8 kN.s/m provides 18.7kW of power per Point Absorber, resulting in a reasonable solution for the power extraction in Imbituba, Santa Catarina.