Um giroscópio giratório poderia finalmente desbloquear a energia das ondas oceânicas

Um pesquisador da Universidade de Osaka examinou de perto uma nova abordagem conhecida como conversor giroscópico de energia das ondas (GWEC). O estudo avaliou se este projeto poderia suportar de forma realista a geração de eletricidade em grande escala. Os resultados foram publicados este mês no Revista de Mecânica dos Fluidos.

Ao contrário dos sistemas tradicionais, o GWEC depende de um volante giratório alojado dentro de uma plataforma flutuante. À medida que a estrutura se move com as ondas, o volante giratório converte esse movimento em energia elétrica. Como o volante funciona como um giroscópio, seu comportamento pode ser ajustado para capturar energia de forma eficiente em uma ampla faixa de frequências de onda, em vez de ficar limitado a uma banda estreita.

Como a precessão giroscópica gera eletricidade

O sistema funciona aproveitando a precessão giroscópica, que ocorre quando um objeto giratório reage a uma força externa. Quando as ondas fazem com que a plataforma flutuante se incline (mova para cima e para baixo), o volante giratório muda sua orientação por meio da precessão (mudando a direção em que está girando). Esse movimento é conectado a um gerador, permitindo que o dispositivo produza eletricidade.

“Os dispositivos de energia das ondas muitas vezes enfrentam dificuldades porque as condições dos oceanos estão em constante mudança”, diz Takahito Iida, autor do estudo. “No entanto, um sistema giroscópico pode ser controlado de uma forma que mantém uma alta absorção de energia, mesmo quando as frequências das ondas variam.”

Modelagem da máxima eficiência energética das ondas

Para entender melhor como o sistema se comporta, o pesquisador utilizou a teoria das ondas lineares para modelar a interação entre as ondas do mar, a estrutura flutuante e o giroscópio. Ao analisar essas dinâmicas interligadas, a equipe identificou as configurações ideais para a velocidade de rotação do volante e os controles do gerador. A análise mostrou que, quando devidamente sintonizado, o GWEC pode atingir a eficiência máxima teórica de absorção de energia de metade em qualquer frequência de onda.

“Este limite de eficiência é uma restrição fundamental na teoria da energia das ondas”, explica Iida. “O que é emocionante é que agora sabemos que isso pode ser alcançado através de frequências de banda larga, e não apenas em uma única condição ressonante”.

Simulações confirmam desempenho no mundo real

As descobertas foram testadas através de simulações numéricas nos domínios da frequência e do tempo. Simulações adicionais no domínio do tempo também incorporaram comportamento giroscópico não linear para explorar possíveis limites de desempenho. Estes resultados confirmaram que o dispositivo mantém uma forte eficiência perto da sua frequência de ressonância, o que significa que tem um melhor desempenho quando o seu movimento se alinha com o ritmo natural das ondas.

Ao esclarecer como ajustar os parâmetros operacionais do giroscópio, a pesquisa oferece orientação prática para a construção de sistemas de energia das ondas mais flexíveis e eficientes. À medida que o mundo procura soluções fiáveis ​​de energia renovável para cumprir os objectivos climáticos, inovações como esta poderiam ajudar a explorar a enorme energia armazenada nos oceanos, em grande parte não utilizada.