Numerical modelling in wave energy conversion systems

Marjani, Abdellatif El; Ruíz, Francisco; Rodrı́guez, Miguel A.; Parra-Santos, Teresa

doi:10.1016/j.energy.2008.02.018

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“…A variação da velocidade do escoamento de ar na entrada da câmara hidropneumática será definida a partir de dados simulados de estado de mar, ou seja, a elevação da superfície livre do oceano, ao longo do tempo, em uma determinada localização, será usada como condição de contorno do modelo computacional aqui apresentado. Em trabalhos anteriores, essa abordagem já foi empregada em [3,6,11,2], porém a utilização de dados simulados de estado de mar é um aspecto inédito do presente estudo.…”

Section: Modelagem Computacionalunclassified

“…Já a discretização temporal foi feita com uma passo de tempo de 0.01 [s], e a simulação numérica foi desenvolvida durante 6.00 [s]. Para representar a variação de velocidade vertical (w) do ar na entrada da câmara hidropneumática, como condição de contorno, foi considerada a seguinte função transiente [6]: [11], foi monitorada a velocidade w (na direção z) do escoamento do ar, ao longo do tempo, em um ponto P localizado na chaminé do conversor CAO, em x = 0.10 m e z = 0.20 m (ver Figura 2a). No presente estudo w foi registrada a cada 0.01 s.…”

Section: Verificação Do Modelo Computacionalunclassified

“…Uma condição de contorno transiente de velocidade vertical prescrita (por exemplo uma função senoidal ou cossenoidal), aplicada na parte inferior do domínio, reproduz o efeito de pistão causado pelo movimento oscilante da superfície livre da água, como mostra a Figura 1a. Essa abordagem foi usada em [3], para analisar o escoamento tridimensional do ar no interior de um conversor CAO equipado com duas chaminés verticais; e em [6], onde um estudo completo 3D de um dispositivo CAO semelhante ao da ilha do Pico em Portugal, incluindo a modelagem da turbina, foi realizado.…”

Section: Introductionunclassified

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Modelagem computacional de um conversor de energia das ondas em energia elétrica do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO) considerando dados de estado do mar

et al. 2017

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O presente estudo utiliza dados simulados de estado de mar, obtidos através do modelo TOMAWAC, como condição de contorno para a simulação numérica do princípio de funcionamento de um conversor de energia das ondas do mar em energia elétrica do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO). Para isso foi considerada uma região próxima à costa de Rio Grande, RS, onde os dados de altura significativa (Hs) foram usados para determinar a variação de velocidade vertical (w) da superfície livre do mar. Então, adotando um modelo computacional simplificado, onde somente o comportamento fluidodinâmico do conversor CAO é simulado, a velocidade vertical do estado de mar foi imposta como velocidade prescrita. Para isso, o software FLUENT, que é baseado no Método dos Volumes Finitos (MVF), foi empregado. Os resultados obtidos, através da combinação dos modelos computacionais TOMAWAC e FLUENT, mostraram a coerência e a potencialidade da metodologia proposta para a avaliação do princípio de funcionamento de dispositivos CAO.

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Section: Modelagem Computacionalunclassified

Section: Verificação Do Modelo Computacionalunclassified

Section: Introductionunclassified

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Modelagem computacional de um conversor de energia das ondas em energia elétrica do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO) considerando dados de estado do mar

et al. 2017

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“…Nevertheless, there are some barriers that may hinder the development of marine energies, such as the early stage of development of the technologies [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], high costs involved [12][13][14][15][16] or uncertainties regarding the environmental impacts [17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27]. Among the different alternatives of ocean energy, this work focuses on two of them: Offshore wind and wave energy.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Enhancing Wave Energy Competitiveness through Co-Located Wind and Wave Energy Farms. A Review on the Shadow Effect

Astariz

Iglesias

2015

Energies

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Abstract:Wave energy is one of the most promising alternatives to fossil fuels due to the enormous available resource; however, its development may be slowed as it is often regarded as uneconomical. The largest cost reductions are expected to be obtained through economies of scale and technological progress. In this sense, the incorporation of wave energy systems into offshore wind energy farms is an opportunity to foster the development of wave energy. The synergies between both renewables can be realised through these co-located energy farms and, thus, some challenges of offshore wind energy can be met. Among them, this paper focuses on the longer non-operational periods of offshore wind turbines-relative to their onshore counterparts-typically caused by delays in maintenance due to the harsh marine conditions. Co-located wave energy converters would act as a barrier extracting energy from the waves and resulting in a shielding effect over the wind farm. On this basis, the aim of this paper is to analyse wave energy economics in a holistic way, as well as the synergies between wave and offshore wind energy, focusing on the shadow effect and the associated increase in the accessibility to the wind turbines.

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“…A great volume of researches has been carried out to investigate the efficiency of OWCs analytically [4][5][6][7], numerically [8][9][10][11][12] and experimentally [13][14][15][16][17][18][19], most of which focus on the single chamber device. Generally, for a single chamber OWC, it has been recognized that if the device is to be an efficient absorber, it should operate at near-resonance conditions [20][21][22][23].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical Simulation of a Dual-Chamber Oscillating Water Column Wave Energy Converter

2017

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Abstract:The performance of a dual-chamber Oscillating Water Column (OWC) Wave Energy Converter (WEC) is considered in the present study. The device has two sub-chambers with a shared orifice. A two-dimensional (2D) fully nonlinear numerical wave flume based on the potential-flow theory and the time-domain higher-order boundary element method (HOBEM) is applied for the simulation. The incident waves are generated by using the immerged sources and the air-fluid coupling influence is considered with a simplified pneumatic model. In the present study, the variation of the surface elevation and the water column volume in the two sub-chambers are investigated. The effects of the chamber geometry (i.e., the draft and breadth of two chambers) on the surface elevation and the air pressure in the chamber are investigated, respectively. It is demonstrated that the surface elevations in the two sub-chambers are strongly dependent on the wave conditions. The larger the wavelength, the more synchronous motion of the two water columns in the two sub-chambers, thus, the lager the variation of the water column volume.

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Numerical modelling in wave energy conversion systems

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Modelagem computacional de um conversor de energia das ondas em energia elétrica do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO) considerando dados de estado do mar

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Enhancing Wave Energy Competitiveness through Co-Located Wind and Wave Energy Farms. A Review on the Shadow Effect

Numerical Simulation of a Dual-Chamber Oscillating Water Column Wave Energy Converter

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