Correntes e energia de marés no Golfão Maranhense, Brasil

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia , Florianópolis, 2019Os recursos marinhos destacam-se entre as energias renováveis pela sua ampla ocorrência e diversas possibilidades de exploração. O recurso das marés pode ser aproveitado tanto pela sua energia cinética, quanto pela sua energia potencial. O litoral do Maranhão apresenta uma das maiores variações de maré da costa brasileira, além de fortes correntes de maré, mostrando-se uma fonte promissora de recursos renováveis. Um modelo hidrodinâmico 3-D foi implementado para simular a circulação das marés no Golfo do Maranhão, de modo a examinar sua dinâmica e estimar a energia associada ao fenômeno. As amplitudes e velocidades atuais são substancialmente aumentadas pela geomorfologia do estuário e pela batimetria regional. A componente harmônica M2 apresenta as maiores amplitudes entre as constituintes de marés, sendo a mais energética. O ciclo sizígia-quadratura constitui um fator importante na avaliação de energia dada a diferença significativa na densidade de potência e no volume de água trocada entre o estuário e a plataforma continental. Velocidades máximas de corrente de 3 m s-1 são encontradas ao redor da Ilha Medo, onde as amplitudes podem chegar a quase 2,75 m. Três regiões promissoras estão localizadas dentro do Complexo Estuarino de São Marcos, apresentando velocidades que variam de 1 a 2,15 m s-1 e densidade de potência média de até 5000 W m-2. A distribuição vertical da densidade de potência exibe maior potencial no canal médio, onde as correntes são mais fortes. Embora o local apresente significativa variação de amplitude de maré e fortes correntes, sugere-se maior atenção à investigação da variação de fase ao longo do domínio, visando estratégias para complementariedade espacial de geração de energia.Abstract: Marine resources are outstanding among renewable energy for their wide occurrence and diverse possibilities of exploitation. The tidal resource can be harnessed for its kinetic or potential energy. Maranhão coast presents one of the largest tidal ranges and strong currents on Brazilian coastline, providing a good source of renewable energy. A 3-D hydrodynamic model is implemented to simulate the tidal circulation in the Maranhão Gulf so as thus to examine the tidal behavior and associated energy budget. Amplitudes and current speeds are substantially increased by the estuary's geomorphology and the shallow bathymetry. M2 tidal component presents the highest amplitudes among the tidal constituents, being the most energetic. Spring-neap tides constitute an important factor in energy assessment due to their significant difference in power density and exchanged water volume between estuary and continental shelf. Maximum current velocities of 3 m s-1 are found around Medo Island, where amplitudes can reach nearly 2.75 m. Three potential regions are located within the São Marcos Estuarine Complex, presenting velocities ranging from 1 to 2.15 m s-1 and average power density as high as 5000 W m-2. Vertical distribution of power density exhibits higher potential at mid channel, where the currents are stronger. Although the site presents large tidal ranges and strong currents, focus on energy complementarity due to tidal phasing variation along the domain is encouraged