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Figura 1 – Exemplo de fazenda eólica offshore
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A análise de torres eólicas offshore fixas e flutuantes, apesar de ser uma atividade relativamente nova no LACEO, mantém um forte vínculo com as demais atividades do laboratório na área de Petróleo & Gás por estar relacionada com estruturas offshore sujeitas aos mesmos problemas a serem analisados: interação solo/fluido/estrutura, fadiga estrutural, instalação, etc. Um dos principais diferenciais é que esta atividade está associada a energias renováveis, enquanto a área de Petróleo & Gás está associada a combustíveis fósseis (hidrocarbonetos).
As torres eólicas offshore situam-se em águas rasas bastante próximas da costa, o que implica em um cálculo mais sofisticado das cargas de onda e corrente sobre a unidade dada a interferência com o fundo marinho (Figuras 2 e 3). Elas formam fazendas offshore podendo chegar a mais de 80 unidades (Figura 1). Além disto, há a necessidade de verificar a erosão do fundo marinho, assim como a deterioração parcial da resistência do solo devido à ação dinâmica das cargas ambientais, o que impacta diretamente no projeto das fundações.
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Figura 2 – Principais diferenças entre águas rasas e profundas
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Figura 3 – Monopile – Scour protection – Power cable
Pretende-se intensificar esta linha de pesquisa no decorrer dos próximos anos com aplicações reais, incluindo a ação simultânea do vento por meio do desenvolvimento de novas teses de doutorado e dissertações de mestrado. Para tanto, já foi montada a torre eólica básica sugerida pela NREL, inicialmente para terra, Definitions of a 5-MW reference wind turbine for offshore system development, e posteriormente para duas condições offshore: a) suportada por uma torre eólica fixa com monopile (Figura 3) ;
b) suportada por uma unidade flutuante tipo Spar-buoy (Figura 4), ambas também baseadas na publicação da NREL Definition of the Floating System for Phase IV of OC3.
A energia eólica já apresenta uma forte participação na matriz energética do Brasil (7%), mas todas as torres eólicas estão operando em terra. A previsão da Petrobras/ANEEL é de instalar um protótipo offshore na costa nordestina em 2019/2020. O LACEO está diretamente envolvido neste projeto de cooperação técnica com a Petrobras e a ANEEL.
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Figura 4 – Torre Eólica Offshore Flutuante (FOWT)