As ondas são uma das maiores e mais estáveis fontes de energia renovável da Terra. Apesar de sua promessa, converter o movimento das ondas em eletricidade utilizável tem se mostrado difícil. A maioria dos dispositivos de energia das ondas existentes só funciona bem sob condições específicas das ondas, o que limita a sua eficácia no ambiente em mudança do oceano aberto. Este desafio tem levado os investigadores a procurar tecnologias mais adaptáveis e eficientes.
Um pesquisador da Universidade de Osaka examinou mais de perto um novo método chamado conversor giroscópico de energia das ondas (GWEC). O estudo avaliou se o projeto poderia realmente suportar a geração de energia em grande escala. Os resultados foram publicados este mês em ” Revista de Mecânica dos Fluidos.
Ao contrário dos sistemas tradicionais, o GWEC depende de um volante giratório dentro de uma plataforma flutuante. À medida que a estrutura se move com as ondas, o volante giratório converte o movimento em energia elétrica. Como o volante funciona como um giroscópio, seu comportamento pode ser ajustado para capturar energia de forma eficiente em uma ampla faixa de frequências de onda, em vez de ficar limitado a uma banda estreita.
Como a precessão do giroscópio gera eletricidade
O sistema opera usando precessão giroscópica, que ocorre quando um objeto em rotação reage a uma força externa. Quando as ondas fazem com que a plataforma flutuante se incline (mova para cima e para baixo), o volante giratório muda sua direção por precessão (mudando sua direção de rotação). Esse movimento está conectado a um gerador, permitindo que o aparelho gere eletricidade.
“Os dispositivos de energia das ondas muitas vezes encontram dificuldades devido às mudanças nas condições dos oceanos”, disse Takahito Iida, autor do estudo. “No entanto, o sistema giroscópico pode ser controlado de uma forma que mantém uma alta absorção de energia mesmo se a frequência das ondas mudar”.
Modelagem de eficiência energética máxima das ondas
Para entender melhor como o sistema se comporta, os pesquisadores usaram a teoria das ondas lineares para modelar a interação entre as ondas oceânicas, estruturas flutuantes e giroscópios. Ao analisar essas dinâmicas relacionadas, a equipe determinou as configurações ideais para a velocidade do volante e controle do gerador. A análise mostra que, se sintonizado corretamente, o GWEC pode atingir metade da eficiência máxima teórica de absorção de energia em qualquer frequência de onda.
“Este limite de eficiência é uma restrição fundamental na teoria da energia das ondas”, explica Iida. “O que é emocionante é que agora sabemos que isso pode ser alcançado numa ampla gama de frequências, e não apenas sob uma única condição ressonante.”
A simulação confirma o desempenho no mundo real
Essas descobertas foram testadas através de simulações numéricas nos domínios da frequência e do tempo. Outras simulações no domínio do tempo também incorporam o comportamento não linear do giroscópio para explorar possíveis limites de desempenho. Estes resultados confirmam que o dispositivo permanece altamente eficiente perto da sua frequência de ressonância, o que significa que tem melhor desempenho quando o seu movimento é consistente com o ritmo natural das ondas.
Ao ilustrar como ajustar os parâmetros operacionais do giroscópio, a pesquisa fornece orientação prática para a construção de sistemas de energia das ondas mais flexíveis e eficientes. À medida que o mundo procura soluções fiáveis de energia renovável para cumprir os objectivos climáticos, inovações como estas podem ajudar a explorar a vasta e grande parte não utilizada energia armazenada no oceano.
