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Type: Dissertação
Title: Wave energy resource assessment near Guanabara bay, Rio de Janeiro, Brazil
Author(s)/Inventor(s): Campos, Rafael Vieira
Advisor: Landau, Luiz
Co-advisor: Assad, Luiz Paulo de Freitas
Abstract: Tendo como alerta a crise do petróleo de 1973, as tecnologias de geração de energia a partir de fontes renováveis evoluiram significativamente ao longo dos anos. As ondas oceânicas geradas pelo vento oferecem um recurso de energia limpa e podem ser previstas com antecedência. No entanto, este recurso deve ser bem avaliado para otimizar sua exploração. Este estudo utiliza modelagem numérica para avaliar os recursos de energia das ondas nas proximidades da Baía de Guanabara, no Rio de Janeiro. Desenvolvemos um sistema de modelagem composto por dois modelos espectrais para simular dois anos de cenários de ondas, 2017 e 2018. O modelo global WAVEWATCH III foi executado com quatro grades computacionais. A menor grade forneceu condições de contorno para o modelo regional SWAN, que possui uma grade computacional com 100 metros de resolução. A distribuição da energia das ondas foi estudada considerando as médias mensais, sazonais e anuais. Os resultados foram avaliados com base em dados medidos por duas bóias meteoceanográficas. Além disso, o erro médio quadratico (RMSE), bias, índice de dispersão (SI), inclinação simétrica (sym r) e coeficiente de correlação (corr) foram aplicados como métodos de avaliação. A energia média anual das ondas foi semelhante entre 2017 e 2018, chegando a 8 kW/m próximo à Ilha Redonda e 5 kW/m na entrada da baía. No entanto, os resultados do índice SV sugerem uma diferença significativa entre a variabilidade sazonal dos dois anos. Os resultados da validação mostram valores de bias iguais a -0.20224 para a boia RJ-3, e -0.08948 para a boia RJ-4. A área de estudo se apresenta como promissora na geração de energia a partir das ondas. No entanto, é necessário atenção à variabilidade sazonal ao selecionar conversores de energia das ondas para a região.
Abstract: Having the 1973 oil crisis as a warning, the developments in technologies related to renewable energy have increased significantly over the years. Wind-generated waves in the ocean offer a renewable energy resource and can be predicted several days in advance. However, they must be well-evaluated to optimize their exploitation. The present study uses numerical modeling to assess wave energy resources near Guanabara Bay in Rio de Janeiro. We developed a hindcast system consisting of two spectral wave models to simulate two years of wave scenarios, 2017 and 2018. The global wave model WAVEWATCH III was run with four nested computation grids. The lower grid provided boundary conditions for the regional wave model SWAN, which has a computational grid of 100 meters of resolution. The spatial and temporal wave energy distribution was studied considering the monthly, seasonal, and annual averages. The results were evaluated based on measured data from two meteoceanographic buoys. Furthermore, the root mean square error (RMSE), bias, scatter index (SI), symmetric slope (sym r), and correlation coefficient (corr) were applied as evaluation methods. The average wave energy for the annual time scale was similar between 2017 and 2018, reaching 8 kW / m near the Ilha Redonda island and 5 kW/m at the bay entrance. However, the results of the SV index suggest a significant difference between the seasonal variability of both years. The validation results show values for the bias equal to -0.20224 for the RJ-3 buoy and -0.08948 for the RJ-4 buoy. Therefore, the study area presents itself as promising in wave energy generation. However, seasonal variability should be a concern when selecting wave energy converters.
Keywords: WAVEWATCH III
Geração de energia
Fontes renováveis
Energia limpa
Ondas oceânicas
Energia eólica
Baía de Guanabara
Conversor de energia
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ENGENHARIA HIDRAULICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Dec-2022
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Citation: CAMPOS, Rafael Vieira. Wave energy resource assessment near Guanabara bay, Rio de Janeiro, Brazil. 2022. 81 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Appears in Collections:Engenharia Civil

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