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Modelagem e simulação numéricas aplicadas a energia eólica: parte da the proposta HPCWE submetida à chamada H2020-FETHPC-2018-2020

Processo: 19/01507-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de junho de 2019 - 31 de maio de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
Convênio/Acordo: União Europeia (Horizonte 2020)
Pesquisador responsável:Bruno Souza Carmo
Beneficiário:Bruno Souza Carmo
Pesq. responsável no exterior: Xuerui Mao
Instituição no exterior: University of Nottingham, University Park, Inglaterra
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesq. associados:Alberto Luiz Serpa ; Alfredo Gay Neto ; Christopher Reiner Vogel ; Dan Henningson ; Ernani Vitillo Volpe ; Felipe Mendonça Pimenta ; Guilherme Rosa Franzini ; Gustavo Roque da Silva Assi ; João Luiz Filgueiras de Azevedo ; Mauricio Barbosa de Camargo Salles ; Richard Willden ; Rodrigo Costa Moura ; Sandeep Saha
Assunto(s):Energia renovável  Energia eólica  Modelos matemáticos  Interação fluido-estrutura  Simulação numérica  Otimização 

Resumo

A geração de energia a partir de fontes renováveis está se tornando mais comum e importante devido à preocupação com os impactos ambientais relacionados a outras fontes de energia, combinada com os investimentos em pesquisa e desenvolvimento que vem levando a uma redução de custos das fontes renováveis. Grande parte da energia renovável gerada no mundo é de origem eólica, e espera-se que essa parcela cresça ainda mais nos próximos anos. Apesar dos consideráveis desenvolvimentos tecnológicos em energia eólica que ocorreram nos últimos anos, ainda existem muitas questões de pesquisa em aberto, principalmente porque a indústria está gradualmente mudando o seu foco para parques eólicos maiores, com turbinas maiores, implantadas em diferentes locais (por exemplo, flutuando no mar) e impondo novos desafios tecnológicos e econômicos, como a extensão da vida útil e a fornecimento de energia de melhor qualidade à rede do que anteriormente. Muitas dessas questões podem ser parcialmente ou totalmente respondidas com o auxílio de modelagem e simulação numéricas. Além disso, esses modelos numéricos podem ser empregados como ferramentas de projeto para novos equipamentos e instalações.Neste projeto de pesquisa pretendem-se desenvolver modelos numéricos e técnicas de computação de alto desempenho modernas para apoiar a exploração sustentável da energia eólica. As atividades do projeto podem ser agrupadas em dois diferentes fluxos de trabalho. No primeiro, investigaremos fenômenos de larga escala e empregaremos a abordagem disco / linha atuador(a) para modelar as turbinas. Os principais produtos deste fluxo de trabalho serão modelos numéricos altamente precisos para investigar as interações e interferência de esteiras de turbinas eólicas, ferramentas de otimização do layout de parques eólicos e estratégias para o controle integrado ótimo de turbinas eólicas de um parque. No segundo fluxo de trabalho, desenvolveremos modelos numéricos que considerem em detalhe a geometria das pás e a flexibilidade das estruturas. Com estes modelos, faremos simulações numéricas de grandes turbinas eólicas, incluindo exemplos flutuantes em alto-mar, e desenvolveremos ferramentas de projeto para turbinas de maré e turbinas eólicas de pequeno porte. Este projeto será considerado contrapartida da FAPESP, como parte de um projeto já aprovado na iniciativa H2020 da União Europeia, focada em computação de alto desempenho (Proposta HPCWE, número SEP-210516159, chamada H2020-FETHPC-2018-2020). (AU)