Pesquisadores criaram uma nova ferramenta de modelagem que pode ser usada para ajudar no desenvolvimento de projetos de energia de corrente oceânica (hidrocinética). A ferramenta pode ser usada tanto para auxiliar no design de tecnologias hidrocinéticas oceânicas mais robustas quanto para informar avaliações de risco, essenciais para garantir financiamento e licenciamento de projetos comerciais.

O foco são os dispositivos hidrocinéticos, que convertem a energia mecânica das marés, correntes oceânicas, e ondas em eletricidade.

“As tecnologias hidrocinéticas oceânicas têm o potencial de contribuir significativamente para portfólios de energia sustentável no futuro”, diz Anderson de Queiroz, coautor de um artigo sobre o trabalho e professor associado de engenharia civil, construção e ambiental na North Carolina State University (NC State). “No entanto, as mesmas correntes e ondas que permitem que os dispositivos hidrocinéticos gerem eletricidade também podem danificá-los durante eventos climáticos extremos, como furacões ou tempestades tropicais. Por exemplo, ondas geradas por ventos fortes podem, potencialmente, arrancar os dispositivos de seus sistemas de amarração e ancoragem.”

“Projetos de energia hidrocinética oceânica são caros para serem iniciados”, diz Mo Gabr, coautor do artigo e professor distinto de engenharia civil e construção na NC State. “Se um desenvolvedor está propondo um projeto hidrocinético oceânico, ele precisará solicitar licenças e obter seguro – e ambos exigirão que o desenvolvedor faça uma avaliação robusta de risco. É aí que as estimativas de curvas de fragilidade entram em cena.”

Para as avaliações de risco, é importante saber quanta força os componentes do dispositivo hidrocinético podem suportar antes de se soltarem do fundo do oceano. E é exatamente isso que uma estimativa de curva de fragilidade pode ajudar a dizer. Especificamente, neste contexto, uma curva de fragilidade estima quanta força um dispositivo hidrocinético pode suportar de furacões ou tempestades antes de ocorrer danos devido à falha do sistema de amarração.

“Então, uma estimativa de curva de fragilidade ajuda com informações úteis para avaliações de risco sobre projetos de energia hidrocinética oceânica”, diz de Queiroz. “No entanto, ela também fornece informações que podem ser usadas para projetar sistemas de amarração e ancoragem de dispositivos hidrocinéticos que sejam mais robustos e capazes de suportar condições climáticas extremas.”

“O nosso objetivo com este trabalho, que se concentrou em dispositivos hidrocinéticos chamados turbinas de corrente oceânica, foi criar um modelo que pode fazer duas coisas”, diz de Queiroz. “Primeiro, permitir que os usuários determinem a estimativa de curva de fragilidade para seus projetos com base nas características específicas dos dispositivos e dos sistemas de amarração e ancoragem que estão utilizando. Segundo, incorporar um componente de simulação hidrodinâmica que permite aos usuários ver exatamente como seus sistemas respondem a várias correntes e velocidades de vento. Este segundo elemento é particularmente valioso para ajudar os designers de sistemas a desenvolver dispositivos e sistemas de amarração mais robustos.”

Com isso em mente, os pesquisadores criaram um software que permite aos usuários inserir dados específicos associados a seus projetos, como correntes oceânicas, velocidades do vento, características físicas dos dispositivos hidrocinéticos oceânicos e sistemas de amarração, entre outros. O software pode então ser usado para determinar não apenas quão provável é que um sistema se solte de suas amarras na localização relevante, mas também quanta corrente a tecnologia pode suportar antes que ocorra uma falha.

“Por exemplo, você pode usar essa ferramenta para determinar se seu dispositivo provavelmente se soltaria de seu sistema de ancoragem e amarração durante uma tempestade de 100 anos”, diz de Queiroz.

“Mas você também pode usar essa ferramenta para modificar seu dispositivo ou sistema de amarração na simulação até que suas características de capacidade de suporte sejam capazes de resistir a uma tempestade de 100 anos – e, em seguida, usar essas informações para projetar um sistema que tenha os atributos que proporcionarão essa capacidade.”

Os pesquisadores planejam disponibilizar o programa gratuitamente na plataforma GitHub no futuro.

“Esperamos que nosso modelo seja útil para o avanço de projetos e tecnologias de energia hidrocinética oceânica que venham a contribuir significativamente para a transição energética rumo a fontes de energia limpa e renovável”, diz de Queiroz.

O artigo, “Bayesian Modeling and Mechanical Simulations for Fragility Curve Estimation of The Mooring System of Marine Hydrokinetic Devices”, foi publicado no jornal Applied Ocean Research. O autor correspondente do artigo é Victor de Faria, que recebeu seu doutorado pela NC State no mês de junho deste ano. O artigo foi coautorado por Neda Jamaleddin, doutoranda na NC State.

Este trabalho foi realizado com o apoio do Programa de Energia Renovável Oceânica da Carolina do Norte (NCROEP) durante o projeto de número 16065 11-0127.