As ondas, as marés e o calor dos oceanos abrigam reservas energéticas
inesgotáveis. O difícil é domesticar essas forças selvagem pata convertê-la
de modo eficiente em eletricidade
As gigantescas massas de água que cobrem dois terços do planeta constituem
o maior coletor de energia solar imaginável. Os raios solares não apenas aquecem
a água da superfície, como também põem em movimento a maquinaria dos ventos
que produz as ondas. Finalmente, as marés, originadas pela atração lunar,
que a cada 12 horas e 25 minutos varrem os litorais, também representam uma
tentadora fonte energética. Em conjunto, a temperatura dos oceanos, as ondas
e as marés poderiam proporcionar muito mais energia do que a humanidade seria
capaz de gastar - hoje ou no futuro, mesmo considerando que o consumo global
simplesmente dobra de dez em dez anos.
O problema está em como aproveitar essas inesgotáveis reservas. É um desafio
à altura do prêmio, algo comparável ao aproveitamento das fabulosas possibilidades
da fusão nuclear. Apesar das experiências que se sucederam desde os anos 60,
não se desenvolveu ainda uma tecnologia eficaz para a exploração comercial
em grande escala desses tesouros marinhos, como aconteceu com as usinas hidrelétricas,
alimentadas pelas águas represadas dos rios, que fornecem atualmente 10 por
cento da eletricidade consumida no - mundo (no Brasil, 94 por cento).
A idéia de extrair a energia acumulada nos oceanos, utilizando a diferença
da maré alta e da maré baixa, até que não é nova. Já no século XII havia na
Europa moinhos submarinos, que eram instalados na entrada de estreitas baías
— o fluxo e o refluxo das águas moviam as pedras de moer. Mas os pioneiros
da exploração moderna das marés foram os habitantes de Husum, pequena ilha
alemã no mar do Norte. Ali, por volta de 1915, os tanques para o cultivo de
ostras estavam ligados ao mar por um canal, onde turbinas moviam um minigerador
elétrico durante a passagem da água das marés; a eletricidade assim produzida
era suficiente para iluminar o povoado.
Muito mais tarde, em 1967, os franceses construíram a primeira
central mareomotriz (ou maré motriz, ou maré - elétrica; ainda não existe
um termo oficial em português), ligada à rede nacional de transmissão. Uma
barragem de 750 metros de comprimento, equipada com 24 turbinas, fecha a foz
do rio Rance, na Bretanha, noroeste da França. Com a potência de 240 megawatts
(MW), ou 240 mil quilowatts (kW), suficiente para a demanda de uma cidade
com 200 mil habitantes, a usina de Rance é a única no mundo a produzir, com
lucro, eletricidade em quantidade industrial a partir das marés.
O exemplo francês estimulou os soviéticos em 1968 a instalar perto de Murmansk,
no mar de Barents, Círculo Polar Ártico, uma usina piloto de 20 MW, que serviria
de teste para um projeto colossal, capaz de gerar 100 mil MW, ou oito vezes
mais que ltaipu. A usina exigiria a construção de um gigantesco dique de mais
de 100 quilômetros de comprimento. Mas a idéia foi arquivada quando se verificou
que seria economicamente inviável. O desenvolvimento de um novo tipo de turbina,
chamada Straflo (do inglês, straight flow, fluxo direto), permitiu reduzir
em um terço os custos de uma usina mareomotriz.
Os canadenses foram os primeiros a empregá-la. Em 1984, acionaram uma usina
experimental de 20 MW, instalada na baía de Fundy (na fronteira com os Estados
Unidos, na costa Leste), onde o desnível de 20 metros entre as marés é o maior
do mundo (na usina de Rance, por exemplo, a diferença é de 13,5 metros). Se
os testes forem satisfatórios, até o final do século poderá ser construída
na baía de Fundy uma usina mareomotriz de 5 500 MW.
No Brasil, que não prima por marés de grande desnível, existem
três lugares adequados à construção dessas usinas, relaciona o professor Reyner
Rizzo, do Departamento de Oceanografia Física da Universidade de São Paulo:
na foz do rio Mearim, no Maranhão, na foz do Tocantins, no Pará, e na foz
da margem esquerda do Amazonas, no Amapá. "O impacto ambiental seria
mínimo", explica Rizzo, "pois a água represada pela barragem não
inundaria terras novas, apenas aquelas que a própria maré já cobre."
Mais surpreendentes ainda são as especulações sobre o aproveitamento energético
do movimento das ondas: em teoria, se fosse possível equipar os litorais do
planeta com conversores energéticos, as centrais elétricas existentes poderiam
ser desativadas.
Basta pensar que uma onda de 3 metros de altura contém pelo menos 25 kW de
energia por metro de frente. O difícil, talvez impossível, é transformar eficientemente
toda essa energia em eletricidade — os dispositivos desenhados até hoje
são em geral de baixo rendimento. E não é por falta de idéias — desde
1890, somente na Inglaterra foram concedidas mais de 350 patentes a dispositivos
para aquela finalidade.
A maioria usa o mesmo princípio: a onda pressiona um corpo oco, comprimindo
o ar ou um líquido que move uma turbina ligada a um gerador. Com esse processo,
a central experimental de Kaimei, uma balsa de 80 por 12 metros, equipada
com turbinas verticais, funciona desde 1979 em frente da costa japonesa, produzindo
2 MW de potência.
Na Noruega, cujo litoral é constantemente fustigado por poderosas
ondas, foi construída em 1985 uma minicentral numa ilha perto da cidade de
Bergen, na costa Oeste. Ao contrário do sistema japonês, o equipamento não
flutua no mar, mas está encravado numa escarpa. Produz 0,5 MW, o suficiente
para abastecer uma vila de cinqüenta casas. A instalação consiste em um cilindro
de concreto, disposto verticalmente num nicho aberto com explosivos na rocha.
A extremidade inferior, submersa, recebe o impacto das ondas, que comprimem
o ar coluna acima no cilindro. O ar, sob pressão, movimenta a turbina, antes
de escapar pela extremidade superior. O movimento rítmico das ondas assegura
que a turbina gere eletricidade sem parar. Mas o projeto mais original é,
sem dúvida, o do engenheiro Stephen Salter, da Universidade de Edimburgo,
na Escócia. Modelos reduzidos dele já foram testados no lago Ness — aquele
mesmo do suposto monstro.
O sistema chama-se "pato de Salter" (Salter’s cam, em inglês,
eixo excêntrico de Salter; o nome em português vem do fato de o equipamento
imitar o movimento das nadadeiras de um pato). Consiste numa série de flutuadores,
semelhantes ao flap dos aviões, ligados a um eixo paralelo à praia. A parte
mais bojuda dos "patos", enfrenta as ondas, cujo movimento rítmico
faz bater os flutuadores, girando o eixo que aciona a turbina como um pedal
de bicicleta, que só transmite o movimento numa direção. O rendimento desse
sistema promete ser excelente, pois parece capaz de aproveitar 80 por cento
da energia das ondas. É esperar para ver. Quando os preços do petróleo dispararam
na década de 70, os americanos chegaram a imaginar que outro sistema, as centrais
térmicas marinhas, oferecesse a saída para a crise energética que ameaçava
frear a economia mundial.
O pioneiro dessa técnica tinha sido um inventor solitário e voluntarioso,
o francês Georges Claude, que na década de 30 investiu toda a sua considerável
fortuna na construção de uma dessas usinas nas costas brasileiras. Ele aportou
em outubro de 1934 no Rio de Janeiro, a bordo do cargueiro La Tunisie, onde
recebeu as boas - vindas e os votos de boa sorte de ninguém menos que o presidente
Getúlio Vargas. Claude, então com 64 anos de idade, enriquecera com a invenção,
em 1910, do tubo de gás neon para iluminação, mas considerava um desafio ainda
maior a busca de novas fontes de energia. Ele demonstrara que uma diferença
de 18 graus entre a temperatura das águas aquecidas da superfície e as mais
frias da profundidade do oceano era suficiente para movimentar um sistema
fechado no qual a amônia, ou a água, num ambiente de vácuo parcial, se evapora,
movendo uma turbina que gera eletricidade, e volta a se condensar, para tornar
a evaporar, movimentando novamente a turbina e assim por diante. Com obstinação
— e muito dinheiro —, Claude construíra uma usina experimental na
baía de Matanzas, em Cuba. Se o princípio do sistema tinha uma aparência simples,
a sua execução foi extremamente trabalhosa.
Um tubo precisava trazer a água da superfície do mar para a usina na beira
da praia; um segundo e enorme tubo, de 1 metro de diâmetro e quase 1 quilômetro
de comprimento, sugaria a água do fundo do mar para a unidade de refrigeração.
Claude chegou a montar uma via férrea de 2 quilômetros em direção ao mar para
fazer mergulhar o tubo. Na terceira tentativa, no dia 7 de setembro de 1930,
os cubanos viram finalmente chegar a água à usina, na temperatura de 11 graus,
e a eletricidade começar a ser produzida. Claude instalou depois uma nova
usina a bordo de um navio cargueiro.
Em alto-mar, raciocinava o inventor, não enfrentaria o problema de trazer
o tubo à praia — ele desceria verticalmente do próprio casco do navio.
Com essa tarefa, o La Tunisie chegou ao Rio de Janeiro. Depois de quatro meses
de preparativos, começou a delicada operação de descer os 800 metros de tubo.
Mas o movimento das ondas impediu a soldagem perfeita de uma das 112 seções
— e o projeto acabou indo água abaixo. Georges Claude morreu arruinado
em 1960, sem realizar seu sonho. A técnica porém sobreviveu, conhecida pela
sigla ETM (energia térmica dos mares), ou OTEC em inglês (ocean thermic energy
conversion, conversão da energia térmica dos oceanos).
O governo francês voltaria a utilizá-la em 1948, com a construção de uma usina
experimental ao largo de Abidjan, na Costa do Marfim, África Ocidental. O
projeto mais ambicioso até agora foi o da companhia americana Lockheed, no
início dos anos 70, abandonado afinal por razões econômicas. Seria uma gigantesca
central dotada dos recursos tecnológicos de que Claude não dispunha em sua
época: do tamanho de um superpetroleiro de 300 mil toneladas, flutuaria no
mar como um iceberg, no qual apenas a torre de acesso, de 16 metros, estaria
acima da superfície.
Da parte inferior da estrutura submersa penderiam os tubos — com 500
a 700 metros de comprimento — para sugar a água fria; pela parte superior,
entraria a água aquecida da superfície um líquido operante de baixo ponto
de ebulição (que vira vapor em temperaturas relativamente baixas), como o
amoníaco, o freon ou o propano, impulsionaria as turbinas. Ainda que o rendimento
final fosse irrisório, pois 97 por cento da energia produzida era consumido
no próprio processo de bombear a água de tamanha profundidade, os quatro geradores
previstos no projeto proporcionariam uma potência de 60 MW. Com os preços
do petróleo nas nuvens, a operação então se justificava. Mas quando as cotações
desabaram, esse e outros projetos de conversão de energia térmica dos oceanos
foram arquivados. Resta aguardar a próxima crise energética para saber se
a humanidade tentará novamente aproveitar a imensa generosidade dos mares,
com outras tecnologias cada vez mais avançadas, ou se permanecerão os oceanos
para sempre indomáveis.
Todo surfista sonha com a onda perfeita, aquela que vem quebrando
progressivamente, de uma extremidade a outra, permitindo as mais ousadas evoluções
sobre a prancha. Como os célebres "tubos" de Jeffrey’s Bay,
na África do Sul, onde é possível ficar até dois minutos descendo a mesma
onda. Perfeitas, ou imperfeitas, as ondas se formam a partir da ação dos ventos
sobre a superfície do mar. Existe uma correlação bem definida entre a velocidade
do vento e o tamanho das ondas. Tanto que a escala Beaufort, que mede a intensidade
dos ventos, baseia-se na observação do aspecto da superfície marinha.
Uma vez formadas, as ondas viajam pelo alto - mar até encontrar as águas comparativamente
mais rasas, próximas à terra. Nesse encontro, a base das ondas começa a sofrer
certa resistência. Isso faz aumentar sua altura. À medida que o fundo se torna
mais raso, a crista da onda, que não está sujeita a essa resistência, tende
a prosseguir com maior velocidade. E a onda quebra. Se o fundo do mar é rochoso,
como no Havaí, as ondas alcançam grande altura; já na areia, a energia é absorvida,
do que resultam ondas menores.
Fonte: super.abril.com.br
O aproveitamento energético das marés é obtido de modo semelhante ao aproveitamento hidroelétrico, formando um reservatório junto ao mar, através da construção de uma barragem com casa de força (turbina + gerador). O aproveitamento é feito nos dois sentidos: na maré alta a água enche o reservatório, passando através da turbina, e produzindo energia elétrica, na maré baixa a água esvazia o reservatório, passando novamente através da turbina, agora em sentido contrário ao do enchimento, e produzindo energia elétrica
A energia das marés pode ser aproveitada onde existem marés, com grande diferença de nível a maré baixa e maré alta e onde o litoral apresenta condições para construção econômica do reservatório.
Porém o ciclo de marés de 12 horas e meia e o ciclo quinzenal de amplitudes máxima e mínima (maré de sizígia e maré de quadratura) apresentam problemas para que seja mantido um fornecimento regular de energia, tornando necessária a criação de sistemas mais complexos como, por exemplo, o que se vale de muitas barragens ou o que se utiliza de reservas bombeadas.
Este tipo de energia gera eletricidade em alguns países, tais como: França (onde se localiza a pioneira La Rance), Japão e Inglaterra.
A energia das marés deverá se expandir bastante nas próximas décadas.
PRÓ
É uma fonte de energia renovável, que produz eletricidade de forma limpa, não poluente e barata.
CONTRA
Dificuldade em manter um fornecimento regular de energia devido as variações climáticas e o ciclo de marés.
Fonte: www.cei.santacruz.g12.br
A energia das ondas é definida pela energia total contida em cada onda e é a soma da energia potencial do fluído deslocado a partir do nível médio da água entre a cava e a crista da onda incluindo a energia cinética das partículas da água em movimento. Esta energia resulta da força do vento exercida na superfície dos Oceanos.
Os Açores estão situados na zona do Atlântico Norte em que a energia das ondas é abundante.
Dada a inexistência da plataforma continental, a dissipação de energia associada à passagem das ondas por zonas de baixa profundidade é relativamente pequena, e consequentemente as ondas atingem a vizinhança imediata das costas das ilhas com níveis energéticos pouco inferiores aos que se registam ao largo, em contraste ao que sucede na generalidade das costas do continente europeu.
Cientes da localização privilegiada dos Açores para um possível aproveitamento da energia das ondas por um lado, e atendendo à sua dependência energética por outro, há já uma década que a EDA, em conjunto com o Instituto Superior Técnico (IST) e o Laboratório Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (INETI) e posteriormente a EDP desenvolveram acções tendo em vista o aproveitamento da energia das ondas.
Após os estudos de avaliação do potencial energético, foi escolhido o local de Porto Cachorro na ilha do Pico como o mais indicado para a instalação de uma central do tipo "Coluna de Água Oscilante" cujas características de funcionamento se adaptavam melhor às condições existentes.
Os trabalhos de construção civil ficaram concluídos a meados do mês de Julho de 1998.A montagem do equipamento electromecânico decorreu durante o ano de 1999, tendo sido produzidos os primeiros kWh no dia 15 de Outubro do mesmo ano.
Os objectivos principais deste projecto são:
1. A demonstração da viabilidade técnica de construção e operação duma central de ondas CAO em escala industrial
2. Dispor de uma estrutura para testar equipamentos relativos a centrais CAO
3. Avaliação e validação da metodologia do projecto dos componentes da central
4. Avaliação da viabilidade económica das centrais das ondas, em especial, ligadas a redes isoladas de fraca capacidade
A Central é constituída essencialmente por uma estrutura em betão assente no fundo (a cerca de 9 metros de profundidade), e fica localizada numa pequena reentrância da costa em que se verifica uma concentração natural de energia das ondas.
A estrutura forma na sua parte superior (acima do nível da água) uma câmara pneumática no topo da qual existe uma turbina de ar acoplada a um alternador. A câmara tem secção quadrangular com dimensões interiores em planta de 12 x 12 metros ao nível médio da água. Na sua parte submersa, a câmara comunica com o exterior por uma larga abertura. Por efeito das ondas incidentes, a superfície livre da água no interior da câmara é forçada a oscilar (coluna de água oscilante), provocando compressões e expansões da almofada de ar superior.
O fluxo de ar resultante atravessa e acciona o grupo turbina-gerador. Esta turbina (tipo wells) tem a particularidade de rodar sempre no mesmo sentido, independentemente da direcção do fluxo de ar.
Grupo turbina-alternador
O alternador é do tipo indutivo (2X200 kW, produz através do rotor e estator), e é de velocidade variável (750 a 1500 rpm). A electricidade produzida é alterna a 400 V, passando depois num conversor que a rectifica. Após rectificação, entra num ondulador passando depois a corrente alternada com um factor de potência regulado electronicamente. Previamente a ser emitida na rede de transporte, a tensão é elevada para 15 kV.
As principais entidades envolvidas neste projecto são o IST - Instituto Superior Técnico, INETI - Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial, Profabril, EDA,SA, EDP,SA, EFACEC, Universidade de BELFAST e a Universidade de CORK.
Fonte: www.arena.com.pt
