Lauren Ross em seu laboratório. Ela estuda turbinas de maré e desenvolveu um modelo de computador para uso em estuários. Crédito:University of Maine
Ao redor do mundo, os produtores de energia buscam os meios mais confiáveis e eficientes para gerar energia renovável por meio de práticas sustentáveis. Turbinas que usam correntes de água para alimentar comunidades é um desses métodos.
O problema:decidir onde e como colocar turbinas para gerar energia enquanto limita seu efeito nos ambientes circundantes.
É aí que entra o modelo de computador de Lauren Ross.
Ross é professor assistente do College of Engineering da University of Maine. Ela já trabalhou com outros pesquisadores e engenheiros da Universidade de Bordeaux, estudando turbinas de maré em um sistema de estuário na costa sudoeste da França.
Essa pesquisa de pós-doutorado foi transportada para seu projeto atual, "Entendendo o impacto das turbinas de maré na velocidade da corrente e no transporte de sedimentos em um estuário macrotidal:um estudo de modelo numérico."
O projeto envolve a entrada de dados numéricos em um modelo de computador 3-D. O modelo pode simular os efeitos da colocação de turbinas geradoras de energia em cursos d'água que sofrem marés.
O que são turbinas de maré?
As turbinas de maré são lâminas giratórias, impulsionadas por correntes de água que criam energia. Eles são usados em estuários, ou locais onde os rios encontram a maré. Este é um local ideal para equipamentos de produção de energia devido às marés diárias confiáveis e à capacidade de estimar a quantidade de eletricidade a ser gerada em um determinado momento.
As turbinas de maré são alojadas em estruturas fixas e colocadas na água. São necessárias várias turbinas, considerada uma "fazenda de turbinas", "para gerar eletricidade suficiente para abastecer uma parte substancial de uma comunidade.
Lauren Ross, pesquisadora da UMaine, professor assistente na Faculdade de Engenharia, desenvolveu um modelo de computador para determinar a configuração ideal de turbinas de maré para produção de energia em um estuário e para explorar como a implementação de longo prazo das turbinas afetará as condições ambientais, como velocidade atual e transporte de sedimentos. Crédito:University of Maine
Por que isso é importante?
Embora as turbinas de maré não sejam tão grandes quanto suas primas eólicas, eles podem impactar os aspectos físicos e sociais das comunidades estuarinas.
Antes de colocar uma "fazenda" de turbina das marés em um curso d'água, O modelo de Ross pode simular o impacto e os benefícios da localização geográfica da fazenda e a forma mais eficiente de organizar as turbinas. Isso economiza aos produtores de energia o tempo e o custo financeiro de tentativa e erro no campo.
“As empresas querem entender o impacto das turbinas no meio ambiente, "disse Ross." Percebi que não havia muitos estudos tanto para otimizar a configuração quanto para ver como a configuração ideal afetaria as condições ambientais. "
Otimizando a colocação da turbina de maré
Antes de escolher um local de teste, produtores de turbinas devem levar em consideração a necessidade de evitar faixas de tráfego de barcos ocupadas, áreas contendo detritos flutuantes, a proximidade da fazenda a uma rede elétrica, e a largura da localização geográfica para determinar se uma fazenda caberia.
Depois que um local é escolhido, O modelo de computador de Ross simula as condições do estuário e ajuda a determinar onde localizar e organizar um campo de turbina inteiro. O objetivo é que todas as turbinas de um campo recebam uma vazão de água efetiva.
O modelo mostra locais em um estuário que têm o fluxo ideal de água para criar a velocidade necessária para gerar eletricidade. Ao usar o coeficiente de arrasto de uma turbina, o modelo mede a energia que a turbina extrai do campo de fluxo ao longo do ciclo das marés.
"Eu poderia ajudar os tomadores de decisão a determinar a configuração ideal para as turbinas com este modelo, "disse Ross." Especificamente, Eu poderia dizer 'Se você pode implementar as turbinas desta forma, você vai gerar uma quantidade 'x' de eletricidade. '"
Simulando o efeito das turbinas das marés na física do sistema hídrico
É importante saber o impacto que uma fazenda de turbinas terá no meio ambiente. A presença física das próprias turbinas pode diminuir o fluxo da água no canal e aumentar a quantidade de deposição e acumulação de sedimentos. O modelo de Ross simula esse impacto.
De acordo com Ross, muitos estuários com grandes intervalos de marés são altamente turvos - o que significa que são turvos com uma grande quantidade de sedimentos suspensos. As fazendas de turbinas afetarão para onde o sedimento será transportado. Seu modelo pode prever onde os sedimentos se depositariam.
Por exemplo, se o acúmulo faria com que uma montanha subaquática obstruísse um canal de navegação, os agricultores terão que decidir se mudam a fazenda ou se preparam para a necessidade de dragagem com mais frequência nessas áreas.
Aplicando a pesquisa ao seu ensino e à engenharia costeira local
Ross acredita que sua pesquisa é única e está entusiasmada em usar seus modelos para envolver seus alunos.
"Eu uso modelos como este para ensinar hidráulica e mostrar aos alunos de graduação o que é a engenharia costeira, "disse Ross." Este é um aplicativo muito legal e eles ficam animados com isso. "
Ela pode desenvolver modelos de computador semelhantes que podem ser aplicados a estuários de todo o mundo. Ela está ansiosa para colaborar com os produtores de turbinas de maré no Maine e além.
"Com o estado atual de nosso clima, precisamos concentrar nossos métodos para gerar eletricidade a partir de combustíveis fósseis, "disse Ross." Acho que a energia das marés é uma das formas mais promissoras de fazermos isso no futuro. "
