domingo, 1 de maio de 2011

Mares e oceanos iluminando cidades?

Potencial de geração elétrica de mares e oceanos pode ser mais de mil vezes maior do que toda capacidade instalada do Brasil

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Mares e oceanos cobrem 70% da superfície terrestre; era de se esperar que o homem – além de explorá-los como vias de transporte, laser e fontes de alimento, água potável e matéria prima – buscasse também extrair energia de suas águas. Afinal, 60% dos habitantes do planeta, ou quase 3,5 bilhões de pessoas, vivem em zonas costeiras. 

Os diferentes movimentos das águas de mares e oceanos exercem um papel fundamental sobre o equilíbrio da biosfera, determinando o clima e regulando a temperatura do planeta. 

Mas também representam um gigantesco potencial energético, estimado entre 500 bilhões e 1 trilhão de kWh (quilo watt hora) por ano; a melhor estimativa equivale a pouco mais de mil vezes toda a capacidade elétrica instalada no Brasil, que é de cerca de 110 GW (giga watt).

Além dos movimentos das marés, ondas e correntes, as diferenças de temperatura (água quente na superfície e fria nas profundezas) e de salinidade podem ser usadas para produzir eletricidade. As tecnologias mais maduras atualmente são aquelas voltadas para o aproveitamento do movimento das marés, a chamada “energia maremotriz”.

Para que uma usina elétrica maremotriz seja viável, a amplitude média das marés (diferença de altura entre os picos das marés alta e baixa) deve ser de 10 a 15 m.

O princípio de funcionamento é o mesmo das usinas hidrelétricas: uma queda d’água aciona uma turbina acoplada a um gerador elétrico. Uma barragem represa a água na subida da maré até ela atingir o nível máximo; com o descenso da maré, a água aprisionada é liberada e direcionada para as turbinas, gerando energia elétrica (imagem). 

Adaptado de http://www.planete-energies.com/getMediumImage.aspx%3Fdirectory%3Dimg_energies_marees01&imgrefurl=

Como a maioria das fontes renováveis, a energia das marés é intermitente. Mesmo assim, ao contrário de outras como a solar e a eólica, a maremotriz tem a vantagem de ser previsível, uma vez que a periodicidade entre a preamar e a baixamar é conhecida há séculos. Registros do uso da energia maremotriz para mover pequenos moinhos na Europa remontam ao século XI.

A França foi pioneira na geração de eletricidade a partir da energia das marés; em 1967 entrou em operação a usina de La Rance (imagem), com uma capacidade de 240 MW (mega watt). Era a maior usina maremotriz do mundo até 2010, quando entrou em operação a usina de Sihwa, na Coréia do Sul, com uma potência total de 260 MW.

Outros países empreendedores dessa tecnologia são a Rússia, com uma usina de 1,7 MW, em operação desde 1968, a China (3,2 MW) e o Canadá (20 MW), com usinas inauguradas em 1980. A Coréia do Sul planeja colocar em operação até 2017 mais três usinas, com capacidade total de 2.650 MW.

Vista aérea da barragem da usina maremotriz de La Rance, França
http://www.geoportail.fr/adminV3/display/000/528/222/5282221.jpg&imgrefurl=

Usinas maremotrizes tem um alto custo de construção, provocam alterações nos níveis das marés e nas correntes, como também nos ecossistemas em seu entorno, o que requer um estudo aprofundado do impacto ambiental (sobre a flora e a fauna), especialmente nos estuários. Outro problema é a dificuldade de manutenção dos equipamentos, que estão permanentemente sujeitos à corrosão salina e a degradações causadas por microorganismos. 

Nosso país, com quase 9 mil quilômetros de costa, dispõe de inúmeras zonas com grandes amplitudes de marés, a exemplo da Baía de São Marcos, no Maranhão. Isto sem falar da possibilidade de se explorar a energia das ondas; estima-se que até 2020 a tecnologia para uso dessa energia estará consolidada. Vários projetos-piloto encontram-se em desenvolvimento mundo afora, com destaque para uma instalação de 2 MW na Holanda.

No Brasil, uma unidade piloto de 50 kW, baseada em uma tecnologia pioneira de conversão de energia das ondas, está sendo testada na Coppe/UFRJ, em um gigantesco simulador, o Tanque Oceânico (foto).

Água sob alta pressão – obtida com o auxílio de bombas acopladas em flutuadores que convertem a energia das ondas – é armazenada em uma câmara. Ela é então liberada na forma de um jato d’água, com pressão e vazão controladas, acionando uma turbina acoplada a um gerador elétrico.

Tanque Oceânico da Coppe/UFRJ
http://planeta.coppe.ufrj.br/midia/multimidia/2006/957.jpg&imgrefurl=

Outra alternativa energética oferecida por mares e oceanos é o aproveitamento da diferença de potencial térmico de suas águas, que pode ser convertido em eletricidade (esquema abaixo).

O princípio de funcionamento é o mesmo de uma usina termelétrica, sendo que o fluido de trabalho tem um baixo ponto de ebulição. O fluido é vaporizado pela troca de calor com a água da superfície (quente), se expande em uma turbina (que alimenta o gerador) e se condensa interagindo com a água fria do fundo do mar.

O rendimento termodinâmico é muito baixo; o máximo teórico que se pode obter – com as temperaturas indicadas na figura – é de quase 7%. Mesmo assim, tal como o movimento das marés, o “gradiente de temperatura” existe em permanência e, portanto, é um recurso renovável que pode ser explorado como alternativa energética.

Adaptado de http://www.energies-renouvelables.org/systemes-solaires/encours/actu.asp

A tecnologia de conversão da energia térmica do oceano (OTEC, na sigla em inglês) foi desenvolvida pioneiramente pelos Estados Unidos na década de 1980, em razão dos altos e sucessivos aumentos no preço do petróleo naquele período.

Era um programa ambicioso, que pretendia atingir uma capacidade instalada ao longo da costa americana de 10 GW até o final de 1999. Uma usina piloto com capacidade de 50 kW chegou a ser construída e testada no Havaí, mas o projeto foi abandonado quando o mercado de petróleo voltou a ser atraente.

Na atual conjuntura – de incertezas no suprimento de combustíveis fósseis e restrições a emissões de CO2 – a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dos EUA está apoiando novos projetos e estudos de impacto ambiental, para relançar em escala comercial a geração elétrica baseada em OTEC.

Apesar dos desafios tecnológicos e ambientais que o uso em larga escala da energia dos mares e oceanos tem pela frente, a crescente preocupação mundial com emissões de carbono e a volatilidade do mercado de petróleo, podem tornar esses recursos atraentes para a produção de eletricidade nas próximas décadas.

Um comentário:

  1. Se bem me lembro, as diferenças de nivel das marés na baia de S.Marcos chegam a 10m, que segundo o artigo (ainda) não representa viabilidade. Considerando a densidade de energia e a tecnologia disponíveis como fatores preponderantes, eu apostaria na energia das correntezas, especificamente no litoral de RN ao MA.

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