Otimização paramétrica do casco e do sistema de amarração de power hubs flutuantes para operação offshore

• Processo: 25/23834-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Naval e Oceânica - Projeto de Navios e de Sistemas Oceânicos
• Pesquisador responsável: Alexandre Nicolaos Simos
• Beneficiário: Viviane de Lima Noronha
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Empresa: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP)
• Vinculado ao auxílio: 22/03698-8 - OTIC Centro de Inovação em Tecnologia Offshore, AP.PCPE
• Assunto(s): Águas profundas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: águas profundas | Descarbonização | Otimização Paramétrica | Power hub flutuante offshore | Técnicas de otimização aplicadas a projeto oceânico

Resumo

O projeto propõe o desenvolvimento e aplicação de uma metodologia de otimização paramétrica voltada ao dimensionamento estrutural do casco e do sistema de amarração de power-hubs flutuantes para operação offshore, com foco em cenários de eletrificação parcial de campos de produção de petróleo e gás (brown fields). Esses power-hubs - unidades flutuantes dedicadas à geração e distribuição de energia - surgem como uma alternativa estratégica para reduzir as emissões de gases de efeito estufa associadas à geração local em plataformas, representando um avanço relevante no processo de descarbonização da indústria offshore. O estudo reconhece que as soluções tradicionais, baseadas em geração local por turbinas a gás (GTGs), respondem pela maior parte das emissões diretas dessas operações. A substituição parcial dessa geração por sistemas de fornecimento externo de energia (External Power Supply - EPS), seja por conexão direta à costa (GRID), por power-hubs (PHUBs) ou por parques eólicos flutuantes (Floating Offshore Wind Farms - FOWFs), tem se mostrado uma tendência global. No entanto, a adoção desses sistemas requer o desenvolvimento de plataformas flutuantes estáveis, seguras e economicamente competitivas, capazes de suportar equipamentos complexos, como módulos termelétricos e unidades de captura e armazenamento de carbono (PCCC/CCUS). O projeto parte da constatação de que ainda são escassos os estudos que integram de maneira sistemática os aspectos energéticos, estruturais e econômicos das alternativas de eletrificação offshore. Assim, busca-se estabelecer diretrizes de projeto que conciliem a redução do Levelized Cost of Energy (LCOE), a mitigação de emissões e a confiabilidade estrutural, considerando as restrições técnicas e econômicas típicas de ambientes brown fields. A metodologia está estruturada em seis etapas principais: (i) revisão da literatura técnica e das normas de certificação de sociedades classificadoras (ABS, DNV, BV); (ii) levantamento de geometrias e configurações de cascos e sistemas de ancoragem adequadas à aplicação, contemplando tipologias como semissubmersíveis, barcaças e monoboias, bem como diferentes arranjos de amarração (catenária e semi-taut); (iii) caracterização dos cenários ambientais e operacionais; (iv) adaptação e aprimoramento de um framework de otimização baseado em Algoritmos Genéticos (GAs), previamente desenvolvido pela equipe do TPN-USP para turbinas eólicas flutuantes (FOWTs); (v) execução dos processos de otimização; e (vi) simulações dinâmicas em softwares especializados, com vistas à verificação dos critérios de certificação offshore e à obtenção de pré-dimensionamentos robustos e economicamente viáveis. Espera-se, como resultado, a definição de configurações otimizadas de cascos e sistemas de amarração para diferentes cenários de eletrificação, identificando as relações entre desempenho hidrodinâmico, esforços estruturais e custos. Tais resultados contribuirão para o avanço das pesquisas em energia offshore de baixo carbono, apoiando decisões de projeto e planejamento energético na transição para sistemas híbridos que integrem fontes renováveis e tecnologias de captura de carbono. Os produtos científicos previstos incluem a publicação de artigo em periódico internacional, a apresentação dos resultados em congressos e conferências da área de engenharia oceânica, e a realização de um seminário técnico na EPUSP, aberto ao público interessado. Além disso, a pesquisa fomentará a formação de recursos humanos qualificados e o fortalecimento das competências da pesquisadora em programação (Python), otimização computacional, redação científica e análise dinâmica de sistemas offshore. Com isso, o projeto pretende contribuir significativamente para o desenvolvimento de soluções inovadoras, seguras e sustentáveis aplicáveis à eletrificação de operações marítimas, reforçando o protagonismo brasileiro nas discussões sobre transição energética e descarbonização em águas profundas. (AU)