Novo design modular para plataformas fotovoltaicas flutuantes offshore

Pesquisadores da China e dos Estados Unidos propuseram uma nova solução fotovoltaica modular flutuante (FPV) para avaliar o comportamento de múltiplos módulos interconectados no mar sob condições combinadas de vento e ondas. A equipe, que incluiu cientistas da Universidade de Tecnologia de Dalian e da Universidade do Maine, analisou diferentes tipos de sistemas FPV fixos e articulados para determinar possíveis métodos de otimização.

"FPVs", afirma o estudo, "são sistemas multicorpos complexos sujeitos a vento, ondas, fluxo e outros campos multifísicos acoplados. Portanto, o desenvolvimento de métodos e modelos de engenharia robustos para o projeto de sistemas FPV para ambientes offshore é de suma importância.

A análise constatou que a resposta cinemática tornou-se mais pronunciada à medida que o número de módulos aumentou, sendo a resposta de inclinação da plataforma 2 x 2 a mais forte para as configurações estudadas. A equipe também descobriu que o movimento adicional gerado pela conexão articulada resultou em uma resposta dinâmica “não desprezível” do sistema FPV multicorpo, enquanto o sistema com conexão fixa não exibiu uma resposta dinâmica significativa. Além disso, os investigadores descobriram que a tensão de ancoragem era maior em sistemas com ligações articuladas do que em sistemas com ligações fixas.

Neste estudo, a equipe apresentou um novo design modular para a plataforma FPV que incorpora o conceito de uma plataforma de engenharia offshore semissubmersível. Utiliza um sistema de amarração tubular baseado em curvas comumente utilizadas para amarrações de pontes, navios e plataformas offshore. O desempenho hidrodinâmico geral e as características comportamentais de diferentes tipos de plataformas FPV foram avaliados usando análise de domínio de frequência em um local offshore na província de Shandong, na China.

Os pesquisadores construíram a plataforma FPV a partir de um pontão cilíndrico e uma placa ondulada. Eles instalaram painéis solares em vigas de aço acima dos pontões com uma inclinação de 10 graus, com cada viga fornecendo pelo menos 250 quilowatts de energia por plataforma. Eles investigaram o comportamento do movimento dos sistemas FPV ancorados simples, 2 x 2 e 3 x 3 sob condições extremas.

"A estabilidade das plataformas FPV", afirmam os pesquisadores, "é de importância crucial quando se trata de evitar a perda de equipamentos de alimentação elétrica devido ao capotamento e minimizar danos aos cabos de transmissão." O projeto da amarração é, portanto, crucial para mitigar o comportamento dinâmico dos sistemas FPV.

O estudo enfatiza que o comportamento das ondas é influenciado pela relação entre massa e rigidez. Os pesquisadores descobriram que um sistema FPV 2 x 2 responde mais fortemente à onda quando a calha é exatamente onde os dois módulos se encontram e os módulos têm formato de V. No entanto, a adição de uma terceira fila de módulos ajudou a reduzir o movimento relativo de modo que o "movimento máximo de inclinação da plataforma 3 x 3" fosse menor que o movimento máximo de inclinação da plataforma 2 x 2.

Com base em sua análise, a equipe recomenda que os sistemas FPV multicorpos sejam montados em um ângulo de pelo menos 15 graus para reduzir o movimento e a resposta estrutural.

As descobertas da equipe foram publicadas no relatório de pesquisa "Avaliação do comportamento dinâmico de sistemas fotovoltaicos flutuantes offshore multiconectados sob carga combinada de ondas e vento: uma análise numérica abrangente", publicado em Horizontes Sustentáveis.

"O sistema de amarração pode ser otimizado para melhorar ainda mais o desempenho e reduzir o comportamento do movimento da plataforma. Essa otimização pode levar à economia de custos e tornar o sistema geral mais viável economicamente", conclui a equipe.