Simulações multiescala de interação atmosfera-parque eólico durante condições estáveis e eventos de jatos de baixos níveis no experimento AWAKEN

• Processo: 23/12599-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Bruno Souza Carmo
• Beneficiário: William Corrêa Radünz
• Supervisor: Julie Kay Lundquist
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Colorado Boulder, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 22/04474-6 - Modelagem multiescala e caracterização dos ventos para aplicações em energia eólica onshore e offshore, BP.PD
• Assunto(s): Modelagem multiescala Energia eólica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Awaken | Condições estáveis | Interação atmosfera-parque eólico | jatos de Baixos Níveis | Modelagem Multiescala | Energia eólica

Resumo

Compreender a física que governa as interações multiescala atmosfera-parque eólico, que involvem ventos da camada limite atmosférica, turbulência, estabilidade e topografia, é considerado um dos grandes desafios na ciência da energia eólica e um passo necessário para reduzir os custos associados a projetos. Durante as condições atmosféricas estáveis noturnas, os jatos de baixos níveis (JBN) podem ocorrer, geralmente produzindo ventos mais fortes e maior produção de energia. No entanto, os fortes gradientes de velocidade do vento causam cargas de fadiga mais fortes nas pás da turbina e são um desafio em termos de modelagem. Para preencher esta lacuna científica, o Departamento de Energia dos EUA (DoE) e os Laboratórios Nacionais, como o National Renewable Energy Laboratory (NREL) organizaram o projeto American WAKe Experiment (AWAKEN). O objetivo é utilizar observações de uma campanha de medições de larga escala em um cluster de parques eólicos em Oklahoma para dar suporte a testagem de hipóteses científicas e o desenvolvimento de uma nova geração de modelos multiescala baseados em LES (large-eddy simulation). Nossa pesquisa com a abordagem WRF-LES-GAD foi bem recebida pelos pesquisadores da AWAKEN e esta colaboração em andamento produziu dois artigos de conferência, um foi apresentado no Brazil Wind Power 2023, e o outro será apresentado na conferência NAWEA/Windtech em Denver, Colorado. Neste contexto, a proposta envolve melhorar a nossa compreensão da física subjacente às interacções entre a atmosfera e parques eólicos em condições estáveis, especialmente nos desafiadores JBNs, utilizando as observações em curso do projeto AWAKEN e a abordagem WRF-LES-GAD. A Prof. Julie Lundquist, da Universidade do Colorado em Boulder (CU-Boulder), é uma importante cientista atmosférica e de energia eólica com trabalho seminal em LES atmosféricos, camadas limites estáveis, JBNs e WRF-LES-GAD. Participou também da concepção do projeto AWAKEN, tem uma nomeação conjunta no NREL e fortes ligações com o National Center for Atmospheric Research (NCAR) e o National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Estas instituições líderes em energia eólica e ciências atmosféricas formam um ecossistema forte em Boulder, o que pode ser inestimável para colaborações nesta proposta. Portanto, a visita de investigação de três meses à CU-Boulder sob a supervisão do Prof. Lundquist não só fortaleceria a relação já iniciada com o AWAKEN e construiria uma rede maior de cientistas internacionais, mas também permitiria testar hipóteses científicas mais profundamente. Isso traria enormes benefícios para os objetivos da pesquisa de pós-doutorado e para o nosso grupo de pesquisa na USP. (AU)