Análise experimental do emprego de turbinas hidrocinéticas em baixas correntezas para geração de energia

Abstract

A crescente demanda por energia sustentável destaca a necessidade de adotar recursos naturais. Os oceanos, como fontes renováveis, oferecem potencial significativo, incluindo energia de ondas, marés e correntes. No entanto, no leito oceânico em profundidades acima de 400 metros, desafios como a escassez de energia devido à ausência de ondas e efeitos de marés, além da diminuição da correnteza, tornam essas áreas críticas para a coleta de dados ambientais marinhos por meio de sensores. Para enfrentar esse cenário, turbinas hidrocinéticas emergem como solução viável. Este trabalho propõe o desenvolvimento e teste de duas turbinas utilizando manufatura aditiva, projetadas para operar em baixas velocidades de correnteza. As turbinas, uma com 2 pás e outra com 3 pás do modelo Savonius, serão avaliadas em um canal de água circulante. Os experimentos incluirão a medição das potências geradas por cada turbina. Os resultados avaliaram parâmetros adimensionais como o TSR e o Cp e eles indicam que a turbina de 2 pás apresenta um desempenho superior em comparação à de 3 pás. Este estudo visa contribuir para o avanço na busca por fontes de energia limpa em ambientes oceânicos de difícil acesso, explorando alternativas eficientes e adaptáveis às condições de baixa velocidade de correnteza específicas dessas profundidades marinhas.

The increasing demand for sustainable energy underscores the need to adopt natural resources. Oceans, as renewable sources, offer significant potential, including wave, tidal, and current energy. However, on the ocean floor at depths exceeding 400 meters, challenges such as energy scarcity due to the absence of waves and tidal effects, coupled with reduced currents, make these areas critical for gathering marine environmental data through sensors. In response to this scenario, hydrokinetic turbines emerge as a viable solution. This study proposes the development and testing of two turbines using additive manufacturing, designed to operate at low flow velocities. The turbines, one with 2 blades and another with 3 blades of the Savonius model, will be evaluated in a circulating water channel. The experiments will include measuring the power outputs generated by each turbine. The results evaluated dimensionless parameters such as TSR and Cp and they indicate that the 2-blade turbine presents superior performance compared to the 3-blade turbine. This research aims to contribute to advancing the search for clean energy sources in challenging oceanic environments, exploring efficient alternatives adaptable to the specific low-flow conditions of these marine depths.