Dissertação

{pt_PT=Techno-economic assessment of 20MW floating wind turbines} {} EVALUATED

{pt=A crescente procura de energia, especialmente de fontes renováveis, exige soluções mais eficientes. Turbinas eólicas com potência nominal mais elevada, localizadas mais longe da costa, onde as condições são mais favoráveis para a produção de energia, irão marcar o futuro do setor offshore. No entanto, águas mais profundas tornam essencial a utilização de plataformas flutuantes para haver viabilidade tecno-económica. Esta tese apresenta a ampliação de uma turbina eólica offshore flutuante de 8 MW para 20MW. Este estudo está dividido em três partes: estimativa do erro numérico das simulações realizadas para a turbina de 8 MW, de modo a selecionar as configurações numéricas do OpenFAST; dimensionamento da configuração de 20MW e testá-la sob várias condições operacionais; estimativa do custo nivelado de energia para a turbina de 20 MW. A precisão numérica do modelo de 8MW é afetada por um compromisso entre tempo e recursos computacionais, mas os resultados mostram que é possível ter confiança na solução com base nas configurações escolhidas. Após o upscale para uma configuração de 20 MW, recorrendo a regras clássicas de semelhança, foram testadas a estabilidade hidrostática e o comportamento dinâmico do sistema sob várias condições operacionais, mostrando grande estabilidade. Na realidade, pode haver margem para usar uma plataforma mais pequena com uma abordagem menos conservadora. O modelo tecno-económico mostrou que a turbina de 20MW ainda não consegue competir com outras fontes de energia, mas permite concluir que existem formas de reduzir o custo nivelado de energia no futuro., en=The increasing energy demand, especially from renewable sources, calls for more efficient solutions. Wind turbines with higher rated power, deployed further offshore where the conditions are more favourable for energy production, will mark the future standards in the offshore industry. However, deeper waters make the use of floating platforms essential for their techno-economic feasibility. This thesis presents the upscaling of an 8MW floating offshore wind turbine to 20MW. The study is divided in three phases: estimation of the numerical accuracy of the simulations performed for the 8MW turbine to select the numerical settings for OpenFAST; scaling to a 20MW configuration and test it under several load cases; make an estimation of the levelized cost of energy for the 20MW turbine. The numerical accuracy of the 8MW model is affected by a compromise between time and computation capacity, but the results show that one can have confidence on the solution based on the settings chosen. After scaling to a 20MW configuration using classic similarity rules, the hydrostatic stability and dynamic behaviour under several load cases were tested, showing great stability. In fact, there might be margin to use a smaller platform with a less conservative approach. The techno-economic model showed that the system is still unable to compete with other sources of energy, but allows to conclude that there are ways of reducing the levelized cost of energy in the future.}
{pt=Turbina eólica offshore flutuante, Simulação numérica, Precisão numérica, Ampliação, Custo nivelado de energia, en=Floating offshore wind turbine, Numerical simulation, Numerical accuracy, Upscaling, Levelized cost of energy}

Novembro 29, 2019, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

Marco Araújo Alves

WavEC

PhD

ORIENTADOR

Luís Rego da Cunha de Eça

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar