Dissertação

{pt_PT=Numerical modelling and optimisation of a Backward Bent Duct Buoy for large scale electricity production} {} EVALUATED

{pt=As ondas oceânicas são dos recursos energéticos mais abundantes. No entanto, as tecnologias de conversão de energia das ondas não atingiram a maturidade suficiente para a comercialização. Este estudo abrange a análise das principais variáveis geométricas, otimização e avaliação técnico-económica de uma bóia de conducta virada para trás (BBDB) para produção de eletricidade. A análise e otimização do dispositivo são realizadas através de um modelo numérico no domínio da frequência, uma vez que o dispositivo é equipado com uma turbina Wells. Foi criado um modelo numérico no domínio da frequência considerando quatro graus de liberdade. Os coeficientes hidrodinâmicos foram obtidos pelo WAMIT. Foi realizada uma análise de sensibilidade para compreender o impacto das principais variáveis geométricas. Todos os casos foram estudados para ângulos de onda incidente de 0 e 180 graus. Os resultados mostraram que se obtem um melhor desempenho quando a onda incidente está alinhada com a entrada da conducta. O processo de otimização visou maximizar a potência média extraída, sob certas restrições geométricas. Verificou-se que a potência extraída da geometria selecionada é consideravelmente maior que os outros casos, tendo o dispositivo uma potência nominal estimada em 2.1MW. Por fim, foi realizada uma análise económica da BBDB, para três casos diferentes (1, 10 e 50 dispositivos). Os resultados mostram que apesar da potência média extraída ser consideravelmente maior que outros desenhos, ainda não são viáveis para projetos comerciais nas condições atuais. Destaca-se a necessidade de redução de custos e maiores tarifas de suporte até alcançar maior maturidade tecnológica., en=Ocean waves are one of the most abundant energy resources. Nevertheless, wave energy conversion technologies have not reached the enough maturity for commercialisation. This study comprises the analysis of the main geometric variables, optimisation, and techno-economic assessment of a backward bent duct buoy (BBDB) for electricity production. The BBDB is a floating type of oscillating-water-column (OWC). The assessment and optimisation of the device is performed through numerical modelling in the frequency domain, since the device is equipped with a Wells turbine. A frequency domain model considering four DoF was conceived for this task. The hydrodynamic coefficients are obtained with WAMIT. A sensitivity analysis is carried out to understand the impact of the main geometric variables. All cases were evaluated for wave incident angles of 0 and 180 degrees. Results show that the performance is better when the incident wave is aligned with the duct entrance. Moreover, a BBDB geometry was obtained through optimisation. The optimisation process aimed at maximising the mean power output under certain geometric constraints. Results show that the power output of the selected geometry outperform by far other designs, being the rated power of the device estimated at 2.1 MW. Finally, an economic assessment of the optimised BBDB is performed for three different cases (1, 10 and 50 devices). Results show that even optimised geometries with considerable mean power output are still not feasible for commercial projects under current conditions. This highlights the need for cost reduction, and higher support tariffs while maturity is not achieved.}
{pt=energia das ondas, boia com conduta virada para trás, modelação numérica, optimização hidrodinâmica, análise tecno-económica., en=wave energy, backward bent duct buoy, numerical modelling, hydrodynamic optimisation, techno-economical analysis.}

Junho 26, 2018, 18:0

Orientação

ORIENTADOR

Luís Manuel De Carvalho Gato

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

João Carlos de Campos Henriques

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Prof Auxiliar Convidado