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Demétrio Bastos Nett 13 de março de 2012 60 anos – UNISAL - Centro Salesiano Demétrio Bastos Netto ÁGUA DO MAR PEGA FOGO ? O MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

•13 de março de 2012

•60 anos – UNISAL - Centro Salesiano

•Demétrio Bastos Netto

•ÁGUA DO MAR PEGA FOGO ? O MAR

COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

ÁGUA DO MAR: DEVÍAMOS ÁGUA DO MAR: DEVÍAMOS SIMPLESMENTE QUEIMÁ-LA?SIMPLESMENTE QUEIMÁ-LA?

OU, QUEM SABE, ANTES DISSO,OU, QUEM SABE, ANTES DISSO,OLHAR UM POUCO NOSSO MAR COMO OLHAR UM POUCO NOSSO MAR COMO

FONTE DE ENERGIA?FONTE DE ENERGIA?

Esta é a 3a. vez em 15 anos que Esta é a 3a. vez em 15 anos que discuto em público este tópicodiscuto em público este tópicoA última vez foi em Brasília, no A última vez foi em Brasília, no

COBEM 2007COBEM 2007Agora, na UNISAL em LORENAAgora, na UNISAL em LORENA

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Demétrio Bastos Netto

Meus amigos: Como muitos dos Srs. Sabem, mercê Meus amigos: Como muitos dos Srs. Sabem, mercê de minha idade tive entre muitos deveres, duas de minha idade tive entre muitos deveres, duas funções que muito me honraram: a Coordenação da funções que muito me honraram: a Coordenação da RNC e a chefia do LCP. Entretanto apenas alguns RNC e a chefia do LCP. Entretanto apenas alguns sabem que nosso LCP já foi um Depto. de Energia. sabem que nosso LCP já foi um Depto. de Energia. Com isto em mente, ao ser convidado mais uma vez Com isto em mente, ao ser convidado mais uma vez para falar sobre tema livre, decidi, sem imaginar que para falar sobre tema livre, decidi, sem imaginar que devesse talvez me ater apenas às nossas devesse talvez me ater apenas às nossas engenharias, prestar homenagem a dois colegas engenharias, prestar homenagem a dois colegas nossos que, vivendo décadas antes de seus tempos, nossos que, vivendo décadas antes de seus tempos, ensinaram-me com entusiasmo, paciência e ensinaram-me com entusiasmo, paciência e imaginação, o pouco que sei: imaginação, o pouco que sei:

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Demétrio Bastos Netto

O Alte. PAULO DE CASTRO MOREIRA da SILVA O Alte. PAULO DE CASTRO MOREIRA da SILVA

ee

O Dr. BELA JOHN EDWARD ZETTLO Dr. BELA JOHN EDWARD ZETTL

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Demétrio Bastos Netto

A primeira parte do título de nossa A primeira parte do título de nossa apresentação:apresentação:ÁGUA DO MAR: “DEVÍAMOS SIMPLESMENTE ÁGUA DO MAR: “DEVÍAMOS SIMPLESMENTE QUEIMÁ-LA?” parece um pouco estranha. QUEIMÁ-LA?” parece um pouco estranha. Entretanto há poucos anos, no dia 09/09/2007 Entretanto há poucos anos, no dia 09/09/2007 apareceu um Artigo por David Templeton na apareceu um Artigo por David Templeton na Pittsburgh Post-Gazette com o título: “Salt Pittsburgh Post-Gazette com o título: “Salt water as fuel? Erie man hopes so” Eis o Artigo water as fuel? Erie man hopes so” Eis o Artigo original a mim enviado via E-Mail por amigo, original a mim enviado via E-Mail por amigo, também engenheiro, que, ao fazê-lo, também engenheiro, que, ao fazê-lo, certamente não acreditava em sua imediata certamente não acreditava em sua imediata valia:valia:

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Salt water as fuel? Erie man hopes so Sunday, September 09, 2007

By David Templeton, Pittsburgh Post-Gazette

For obvious reasons, scientists long have thought that salt water couldn't be burned. So when an Erie man announced he'd ignited salt water with the radio-frequency generator he'd invented, some thought it a was a hoax. John Kanzius, a Washington County native, tried to desalinate seawater with a generator he developed to treat cancer, and it caused a flash in the test tube. Within days, he had the salt water in the test tube burning like a candle, as long as it was exposed to radio frequencies. His discovery has spawned scientific interest in using the world's most abundant substance as clean fuel, among other uses.

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Rustum Roy, a Penn State University chemist, held a demonstration last week at the university's Materials Research Laboratory in State College, to confirm what he'd witnessed weeks before in an Erie lab."It's true, it works," Dr. Roy said. "Everyone told me, 'Rustum, don't be fooled. He put electrodes in there.' "But there are no electrodes and no gimmicks, he said.Dr. Roy said the salt water isn't burning per se, despite appearances. The radio frequency actually weakens bonds holding together the constituents of salt water -- sodium chloride, hydrogen and oxygen -- and releases the hydrogen, which, once ignited, burns continuously when exposed to the RF energy field. Mr. Kanzius said an independent source measured the flame's temperature, which exceeds 3,000 F (~ 1,650 C), reflecting an enormous energy output.

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As such, Dr. Roy, a founding member of the Materials Research Laboratory and expert in water structure, said Mr. Kanzius' discovery represents "the most remarkable in water science in 100 years.” But researching its potential will take time and money, he said. One immediate question is energy efficiency: The energy the RF generator uses vs. the energy output from burning hydrogen.

Etc. Etc. 1375.73 K

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1.1 - Introdução1.1 - Introdução1.2 - Gradiente Térmico dos Oceanos1.2 - Gradiente Térmico dos Oceanos

1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

1.6.1 - Limite de BETZ1.6.1 - Limite de BETZ

1.3 - Gradientes de Salinidade - Osmose1.3 - Gradientes de Salinidade - Osmose1.4 - A Energia das Marés1.4 - A Energia das Marés

1.5 - Energia das Ondas1.5 - Energia das Ondas

1.6 - Energia das Correntes1.6 - Energia das Correntes

1.7 - Energia da Biomassa1.7 - Energia da Biomassa

1.8 - A Fusão Termonuclear Controlada1.8 - A Fusão Termonuclear Controlada

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

1.9 - Emprego Conjugado da Energia Solar com os 1.9 - Emprego Conjugado da Energia Solar com os GradientesGradientes do Oceanodo Oceano

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COMO VEEM SÃO 09 TÓPICOS, MUITA COISA PARA NOSSO “POUCO” TEMPO. ASSIM, CHAMO A ATENÇÃO DE VV. PARA DUAS COISAS: 1-APESAR DO RUGIR DE SEUS VENTOS, DO BRAMIR DE SUAS ONDAS E DA RIQUEZA DE SUA BIOMASSA O MAR É MUITO MAIS TÉRMICO QUE MECÂNICO OU BIOLÓGICO. ALIÁS ATÉ MESMO O POTENCIAL DA EXPLORAÇÃO DE SEU GRADIENTE DE SALINIDADE É ORDEM DE MAGNITUTE MAIOR QUE O MECÂNICO OU DE BIOMASSA; 2-ASSIM OLHAREMOS APENAS AQUELES ASPECTOS (I.E., O TÉRMICO E O DO GRADIENTE DE SALINIDADE) ALÉM OBVIAMENTE DAQUELE QUE GUARDA O FUTURO DA RAÇA HUMANA

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O homem não deve viver do planeta que habita, mas sim conviver com ele. É fato sabido que para esta metade do século XXI está prevista uma demanda de eletricidade de 1028 erg (2,7x105 TWh). Por outro lado 3/4 da superfície da Terra são cobertos por água. Assim, dos 600x106 TWh de energia solar que aqui chegam anualmente, 120x106 TWh são absorvidos e armazenados pelos oceanos, sob a forma de energia térmica, química, mecânica e bioquímica (o balanço sendo principalmente refletido). Para se ter uma idéia da proporção dessa energia no balanço global, basta lembrar que os três primeiros metros da camada superficial do oceano armazenam mais energia solar que toda a atmosfera (e aí estão incluídos os ventos, da brisa ao furacão).

Vale a pena listar por seu potencial as grandes energias utilizáveis do oceano cujas técnicas (e sugestões de técnicas) de aproveitamento discutiremos a seguir. Vale a pena listar por seu potencial as grandes energias utilizáveis do oceano cujas técnicas (e sugestões de técnicas) de aproveitamento discutiremos a seguir.

1.1 - INTRODUÇÃO1.1 - INTRODUÇÃO

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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AS GRANDES ENERGIAS UTILIZÁVEIS NO OCEANOAS GRANDES ENERGIAS UTILIZÁVEIS NO OCEANO

A)A) A EXPLORAÇÃO DO GRADIENTE TÉRMICO ENTRE A SUPERFÍCIE E A EXPLORAÇÃO DO GRADIENTE TÉRMICO ENTRE A SUPERFÍCIE E 0 FUNDO: 0 FUNDO: 40 BILHÕES DE MW.40 BILHÕES DE MW.

B)B) A EXPLORAÇÃO DOS GRADIENTES DE SALINIDADE (POR  A EXPLORAÇÃO DOS GRADIENTES DE SALINIDADE (POR EXEMPLO), NA FOZ DOS RIOS: EXEMPLO), NA FOZ DOS RIOS: 1,4 BILHÕES DE MW.1,4 BILHÕES DE MW.

C) C) A EXPLORAÇÃO DAS CORRENTES MARINHAS:A EXPLORAÇÃO DAS CORRENTES MARINHAS: 5 MILHÕES 5 MILHÕES DE MW.DE MW.

D) D) A EXPLORAÇÃO DAS MARÉS: A EXPLORAÇÃO DAS MARÉS: 2,7 MILHÕES DE MW.2,7 MILHÕES DE MW.

E)E) A EXPLORAÇÃO DAS ONDAS: A EXPLORAÇÃO DAS ONDAS: 2,5 MILHÕES DE MW.2,5 MILHÕES DE MW.

F) F) APROVEITAMENTO DO POTENCIAL DE BIOMASSA (ASSUMINDO APROVEITAMENTO DO POTENCIAL DE BIOMASSA (ASSUMINDO UMA EFICIÊNCIA DO PROCESSO FOTOSSINTÉTICO DE 2%): UMA EFICIÊNCIA DO PROCESSO FOTOSSINTÉTICO DE 2%): 274 274 MILHÕES DE MW.MILHÕES DE MW.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

Então, como vimos, o mar apesar de Então, como vimos, o mar apesar de “mecânico”“mecânico” em sua em sua aparência – “o bramir das ondas, a força das correntes aparência – “o bramir das ondas, a força das correntes marinhas, etc” - é muito mais marinhas, etc” - é muito mais “Térmico“Térmico” (aliás, até o potencial ” (aliás, até o potencial osmótico é muito maior que o mecânico). O oceano (como a osmótico é muito maior que o mecânico). O oceano (como a atmosfera) apesar das aparências, está sob o domínio da atmosfera) apesar das aparências, está sob o domínio da Energia Térmica.Energia Térmica.

Basta lembrar que Basta lembrar que toda a energia mecânica dissipadatoda a energia mecânica dissipada no oceano (em suas diversas formas) é no máximo da ordem de no oceano (em suas diversas formas) é no máximo da ordem de 0,1% da energia0,1% da energia que o mar entrega à atmosfera no processo que o mar entrega à atmosfera no processo de evaporação. Assim a energia mecânica marinha é apenas de evaporação. Assim a energia mecânica marinha é apenas um subproduto, irrisório até mesmo se comparada com o fluxo um subproduto, irrisório até mesmo se comparada com o fluxo térmico das camadas profundas do oceano.térmico das camadas profundas do oceano.

1.2 - GRADIENTE TÉRMICO DOS OCEANOS1.2 - GRADIENTE TÉRMICO DOS OCEANOS

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Assim o Assim o gradiente térmico é, de longe, o principal gradiente térmico é, de longe, o principal recurso utilizávelrecurso utilizável, com cerca de , com cerca de 40 bilhões de Megawatts40 bilhões de Megawatts, , excedendo com folga os excedendo com folga os 32 bilhões32 bilhões estimados para o consumo estimados para o consumo da humanidade neste Milênio recém-iniciado.da humanidade neste Milênio recém-iniciado.

1.2 - GRADIENTE TÉRMICO DOS OCEANOS1.2 - GRADIENTE TÉRMICO DOS OCEANOS

Fato é que embora longe de ser insignificante o fluxo da Fato é que embora longe de ser insignificante o fluxo da energia mecânica do oceano:energia mecânica do oceano:

- arrebentação das ondas na costa: - arrebentação das ondas na costa: 6x106x10-3-3 W/m W/m22

- marés: - marés: 3x103x10-3-3 W/m W/m22

- correntes: - correntes: 3x103x10-3-3 W/m W/m22

- ondas ao largo: - ondas ao largo: 3 x 103 x 10-4-4 W/m W/m22

ela se amesquinha diante da energia térmica: somente por ela se amesquinha diante da energia térmica: somente por evaporação o oceano transmite à atmosfera evaporação o oceano transmite à atmosfera 75 W/m75 W/m22

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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1.2.1 - A Reserva Térmica do 1.2.1 - A Reserva Térmica do OceanoOceano

A quase-opacidade da A quase-opacidade da água à radiação solar água à radiação solar

(especialmente nos maiores (especialmente nos maiores comprimentos de onda, do comprimentos de onda, do infravermelho próximo em infravermelho próximo em

diante) dá aos oceanos uma diante) dá aos oceanos uma estrutura térmica estrutura térmica

característica que, na figura característica que, na figura ao lado está representada ao lado está representada para o oceano brasileiro:para o oceano brasileiro:

Distribuição de temperatura e nitratos no oceano.Distribuição de temperatura e nitratos no oceano.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Na realidade, a figura anterior é típica para todos os oceanos (com exceção dos Na realidade, a figura anterior é típica para todos os oceanos (com exceção dos polares), isto é 76% de suas águas tem uma temperatura menor que 4ºC, a polares), isto é 76% de suas águas tem uma temperatura menor que 4ºC, a temperatura média dos oceanos sendo de 3,52ºC (próxima figura). Mas isso não é temperatura média dos oceanos sendo de 3,52ºC (próxima figura). Mas isso não é tudo. Deve ser lembrado que essas águas profundas e frias, não penetradas pela luz tudo. Deve ser lembrado que essas águas profundas e frias, não penetradas pela luz contém muitas vezes mais nitratos (ver figura) , fosfatos e silicatos (os sais nutrientes) contém muitas vezes mais nitratos (ver figura) , fosfatos e silicatos (os sais nutrientes) que as águas superficiais. A exposição dessas águas profundas à luz solar seria que as águas superficiais. A exposição dessas águas profundas à luz solar seria suficiente para multiplicar a produção orgânica do oceano por fator da ordem de 100 suficiente para multiplicar a produção orgânica do oceano por fator da ordem de 100 (hoje limitada exatamente pela escassez desses sais na zona eufótica).(hoje limitada exatamente pela escassez desses sais na zona eufótica).

Assim, a camada superficial dos oceanos (50 a 100 metros de espessura) Assim, a camada superficial dos oceanos (50 a 100 metros de espessura) representa uma reserva de energia térmica disponível para o homem que nada mais é representa uma reserva de energia térmica disponível para o homem que nada mais é do que energia solar armazenada. Aqueles que criticam a energia solar pelo fato de do que energia solar armazenada. Aqueles que criticam a energia solar pelo fato de que, não sendo constante nem mesmo regular, ela deve ser armazenada - operação que, não sendo constante nem mesmo regular, ela deve ser armazenada - operação difícil - esquecem-se que o oceano (72% da superfície do globo) tem como sua função difícil - esquecem-se que o oceano (72% da superfície do globo) tem como sua função geofísica principal, exatamente aquela de armazenar a energia solar. As zonas geofísica principal, exatamente aquela de armazenar a energia solar. As zonas tropicais e equatorial, assim se constituem no reservatório principal desta energia. tropicais e equatorial, assim se constituem no reservatório principal desta energia. Infelizmente esta energia é armazenada numa temperatura relativamente baixa Infelizmente esta energia é armazenada numa temperatura relativamente baixa (cerca de 25ºC).(cerca de 25ºC).

1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

Percentagem volumétrica das águas oceânicas em diferentes temperaturas.Percentagem volumétrica das águas oceânicas em diferentes temperaturas.Observem que a Temperatura Média dos oceanos é de 3,52 oC Observem que a Temperatura Média dos oceanos é de 3,52 oC

1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

Todos sabem é “impossível operar uma máquina térmica trocando Todos sabem é “impossível operar uma máquina térmica trocando calor com uma só fonte” (esta é uma maneira de se apresentar a 2calor com uma só fonte” (esta é uma maneira de se apresentar a 2aa LEI LEI

DA TERMODINÂMICA).DA TERMODINÂMICA).

O que caracteriza o oceano entretanto é que, próximo à esta O que caracteriza o oceano entretanto é que, próximo à esta imensa “fonte quente”a 25º C existe uma fonte fria praticamente imensa “fonte quente”a 25º C existe uma fonte fria praticamente

inexaurível de água gelada (4ºC ou menos!).inexaurível de água gelada (4ºC ou menos!).

Daí a idéia já antiga – D´Arsonval propôs seu emprego em Daí a idéia já antiga – D´Arsonval propôs seu emprego em 1881 de se montar uma máquina térmica usando a água da 1881 de se montar uma máquina térmica usando a água da

superfície do oceano como fonte quente (25ºC) e a água profunda superfície do oceano como fonte quente (25ºC) e a água profunda como fonte fria.como fonte fria.

1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano1.2.1 - A Reserva Térmica do Oceano

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

Page 19: Demétrio Bastos Netto 13 de março de 2012 60 anos – UNISAL - Centro Salesiano Demétrio Bastos Netto ÁGUA DO MAR PEGA FOGO ? O MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

(A) CONCEPÇÃO DE CICLO ABERTO.(A) CONCEPÇÃO DE CICLO ABERTO.

CICLOS TERMODINÂMICOS DE SISTEMAS OTEC (I)CICLOS TERMODINÂMICOS DE SISTEMAS OTEC (I)

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

Page 20: Demétrio Bastos Netto 13 de março de 2012 60 anos – UNISAL - Centro Salesiano Demétrio Bastos Netto ÁGUA DO MAR PEGA FOGO ? O MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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G. Claude gerou em 1930 22 kWe em Cuba (Baía de Matanzas) G. Claude gerou em 1930 22 kWe em Cuba (Baía de Matanzas) usando uma diferença de temperatura de apenas 13º C. Companhias de usando uma diferença de temperatura de apenas 13º C. Companhias de utilidades públicas francesas projetaram diversas usinas para operarem utilidades públicas francesas projetaram diversas usinas para operarem no Caribe e na Costa Oeste da África entre 1940 e 1960. Em particular no Caribe e na Costa Oeste da África entre 1940 e 1960. Em particular em 1956 (Abidjan) chegou-se a operar usina que, com um ΔT = 22°C, em 1956 (Abidjan) chegou-se a operar usina que, com um ΔT = 22°C,

gerava 15 MWe!gerava 15 MWe!

1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

Vale notar que tais projetos não foram levados adiante Vale notar que tais projetos não foram levados adiante principalmente pela competição, em preço, de outras fontes de principalmente pela competição, em preço, de outras fontes de

energia. Entretanto a crise de energia, levou cientistas e energia. Entretanto a crise de energia, levou cientistas e Organizações Governamentais em todo o mundo a renovarem Organizações Governamentais em todo o mundo a renovarem

seus interesses na aplicação da idéia de D´Arsonval.seus interesses na aplicação da idéia de D´Arsonval.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

O conceito de Ciclo Fechado (B) emprega como fluido de trabalho um O conceito de Ciclo Fechado (B) emprega como fluido de trabalho um material com baixo ponto de Fusão (Amônia, NHmaterial com baixo ponto de Fusão (Amônia, NH33), tem sido sugerido ), tem sido sugerido

como primeira opção, embora haja outros candidatos tais como Buteno-1, como primeira opção, embora haja outros candidatos tais como Buteno-1, Cloreto de Metila, Difluoretano e os refrigerantes R11, R12, R21, entre Cloreto de Metila, Difluoretano e os refrigerantes R11, R12, R21, entre

outros.outros.

A Amônia é vaporizada num trocador de calor (1-2) (evaporador) A Amônia é vaporizada num trocador de calor (1-2) (evaporador) recebendo calor da água oceânica morna (- 25ºC). Este vapor trabalha recebendo calor da água oceânica morna (- 25ºC). Este vapor trabalha

numa turbina (2-3) que move um gerador produzindo eletricidade.numa turbina (2-3) que move um gerador produzindo eletricidade.

O vapor de amônia é então condensado noutro trocador de calor (3-O vapor de amônia é então condensado noutro trocador de calor (3-4) (condensador) pela água fria profunda (- 5°C) sendo dai bombeada (4-4) (condensador) pela água fria profunda (- 5°C) sendo dai bombeada (4-

1) de volta para o evaporador, num ciclo de Rankine clássico.1) de volta para o evaporador, num ciclo de Rankine clássico.

1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

(B) CONCEPÇÃO DE CICLO FECHADO.(B) CONCEPÇÃO DE CICLO FECHADO.

CICLOS TERMODINÂMICOS DE SISTEMAS OTEC (II)CICLOS TERMODINÂMICOS DE SISTEMAS OTEC (II)

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

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Demétrio Bastos Netto

Qualquer que seja a técnica empregada, a diferença de Qualquer que seja a técnica empregada, a diferença de temperatura, ΔT entre a água de superfície e a água profunda é temperatura, ΔT entre a água de superfície e a água profunda é naturalmente um elemento chave na viabilidade econômica do naturalmente um elemento chave na viabilidade econômica do processo.processo.

Estudos normalmente consideram um ΔT típico de 22°C. Entretanto Estudos normalmente consideram um ΔT típico de 22°C. Entretanto vale notar que uma variação de 2ºC deste valor nominal pode acarretar vale notar que uma variação de 2ºC deste valor nominal pode acarretar

até cerca de 25% de variação na potência líquida com impacto significante até cerca de 25% de variação na potência líquida com impacto significante na economia da usina.na economia da usina.

Um valor de ΔT de 20ºC é considerado como um limite inferior para Um valor de ΔT de 20ºC é considerado como um limite inferior para usinas economicamente viáveis. Isto restringe o emprego da OTEC às regiões usinas economicamente viáveis. Isto restringe o emprego da OTEC às regiões tropicais. A eficiência térmica ideal (Carnot) é baixa, de 2 a 3%. Daí grandes tropicais. A eficiência térmica ideal (Carnot) é baixa, de 2 a 3%. Daí grandes volumes d’água com enormes superfícies de troca de calor são essenciais volumes d’água com enormes superfícies de troca de calor são essenciais

para que se obtenha quantidades razoáveis de potência líquida, o que resulta para que se obtenha quantidades razoáveis de potência líquida, o que resulta em usinas caras e grandes.em usinas caras e grandes.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

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Por outro lado muitas são as aplicações propostas para tais sistemas e suas variações. 0 produto principal de uma usina OTEC é eletricidade. Esta eletricidade pode ser transmitida para uma malha local para consumo público. Entretanto, dependendo do ponto de geração, esta pode não ser a melhor solução. Tal eletricidade pode ser usada em processos de alto consumo de energia como na produção de Alumínio ou na fabricação de Amônia para fertilizantes ou até mesmo para a obtenção do combustíveis sintéticos em Pólos Petroquímicos

Água doce é um subproduto direto das usinas OTEC de ciclo aberto, podendo também ser obtida indiretamente nas OTEC's de ciclo fechado (usando as águas quente e fria em dessalinizadores “flash” múltiplo estágio). A água fria pode ser usada em unidades de refrigeração para condicionamento de ar ou armazenagem de produtos refrigerados. A água fria, rica em sais nutrientes, pode ser usada em estações de maricultura. Dependendo do local e do mercado cada uma dessas aplicações tem maior ou menor potencial.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

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Demétrio Bastos Netto

Aplicações da Tecnologia das Usinas OTEC.

Em especial Em especial uma opção foi uma opção foi

proposta para o proposta para o NE brasileiro. NE brasileiro.

Eis um Eis um esquema esquema dessas dessas

aplicações:aplicações:

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

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c -c - Os efeitos biológicos (Biofouling) sobre os trocadores de calor e Os efeitos biológicos (Biofouling) sobre os trocadores de calor e sobre o desempenho do sistema podem ser minimizados por sobre o desempenho do sistema podem ser minimizados por contramedidas eficazes.contramedidas eficazes.

d -d - 0 ciclo aberto é uma alternativa atraente para pequenas 0 ciclo aberto é uma alternativa atraente para pequenas unidades devido a sua habilidade em produzir água doce.unidades devido a sua habilidade em produzir água doce.

e -e - A construção de usinas de A construção de usinas de 100-400 MWe100-400 MWe, flutuantes requerem , flutuantes requerem desenvolvimento significativo de engenharia para o fundeio, para a desenvolvimento significativo de engenharia para o fundeio, para a tubulação de água fria e para os cabos de transmissão submersos, tubulação de água fria e para os cabos de transmissão submersos, dado o estado atual da tecnologia.dado o estado atual da tecnologia.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos1.2.2 - Sistemas de Conversão da Energia Térmica dos Oceanos

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Como é bem sabido o processo de dessalinização custa dispêndio de energia. Será então que o processo oposto, ou seja, o salgamento de uma massa de água doce por outra, salgada, envolveria liberação de energia, eventualmente aproveitável?

A resposta é afirmativa, e mais, não é difícil estimar-se a potência dissipada ao se misturar, por exemplo, as águas de um rio com as do oceano.

Da Termodinâmica, a função de Helmholtz (ou função de energia livre ou função de trabalho) é: F = E – TS.

Daí, dF = dE – TdS – SdT, onde T é a temperatura absoluta, E a energia interna e S a entropia do sistema.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Por outro lado a relação bem conhecida: TdS = dE + pdV onde p é a pressão e V o volume, que é válida para uma substância pura, pode ser escrita, para uma mistura:

1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

onde μi é o potencial químico e Xi é a fração molar do componente i na mistura.

Lembrem-se que ambas são válidas para quaisquer processos, reversíveis ou irreversíveis, pois envolvem apenas propriedades termodinâmicas, que como todos sabem, são funções de ponto.

i

iidXpdVdETdS

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Assim, para um processo isotérmico tem-se que:

1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Como na ausência de Reações químicas, dXi =0, a variação de Energia livre na mistura, (infelizmente dissipada sob a forma de calor, fica, restabelecido o equilíbrio,

Da Físico-Química, (Ref. 2), as partículas do soluto numa solução obedecem à equação (Van´t Hoff, 1885): pV=nRT onde p é a pressão osmótica, R a Constante Universal dos Gases e n é o número de moles do soluto na solução.

ii dXμpdVdF

final

iníciopdVΔF

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Da matemática, a função ln (1+x) pode ser escrita, para valores muito menores que 1 como : ln (1+x) x, x<<1

1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Da Química “Em soluções eletrolíticas o soluto está dissociado em seus íons”. Assim, por exemplo, uma solução 0,01 molar de NaCl contém 0,02M de partículas (moles) (i.e., 0,01M de Na+ e 0,01M de Cl- ).

Isto posto, considere-se uma massa d’água doce de volume V1 que é misturada numa massa muito maior d’água salgada de volume V2, concentração C2, V1/V2<<1, ambas as massas numa temperatura T. Vale lembrar que n, o número de partículas do soluto pode ser escrito,

n=Cn=C22VV22

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Então a energia W liberada na mistura daquelas águas pode ser escrita (restabelecido o equilíbrio) usando a equação:

É interessante observar que o problema pode ser, modus in rebus, imaginado como uma “expansão” das partículas do soluto que no início ocupavam um volume V2 e no final passaram a ocupar um volume V1 + V2. O sinal menos mostra que tal energia sai do sistema (calor cedido, convenção clássica na Termodinâmica).

Assim, multiplicando-se e dividindo-se o integrando por V,

21

2

VV

VpdVFW

21

2

VV

V VdV

pVW

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

e lembrando que pV = nRT

onde n, R e T são constantes durante o processo. Então:

Como V1/V2<<1, podemos escrever:

e a energia liberada fica:

21

2

21

2

VV

V

VV

V VdV

nRTV

dVnRTW

)/VVnRTln(1W 21

2

1

VV

nRTW

12RTVCW

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Daí a potência pode ser inferida ( ),

onde é a vazão volumétrica da água doce.

Suponha-se então que 1m3/sec de água se mistura com uma imensa massa de água salgada de salinidade de 35 0/00 (leia-se 35 partes por mil) ambas a 20ºC.

Então a potência dissipada no processo pode ser estimada e a partir da equação:

dt

dWW

12 VRTCW

1V

sec1000293314,82

lK

molK

J

l

molCW

MWC436,2sec/JC10436,2 226

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Embora a concentração C2 possa ser medida com precisão, é possível

estimá-la considerando-se o Cloreto de Sódio o único sal presente. Assim, tomando-se 1,02g/cm3 para a densidade da solução, e como 350/00 significam que em 1kg da solução existem 35g de NaCl de massa molecular 58,5 g/mol (23 + 35,5) então tal solução tem a molaridade de (35g/kg x 1,02kg/l)/58,5g/mol = 0,61 mol/l. Porém, como (mencionado anteriormente), existem 0,61 x 2 mol/l de partículas, i.e., 1,22 mol/l (0,61 M de Na+ e 0,61 M de Cl -). Daí, tomando-se C2 = 1,22mol/l encontra-se W = 2,97 Megawatts

liberados para cada m3/sec de água doce que se mistura na solução de NaCl de 350/00 ambos à 20°C. Por outro lado sabe-se que a pressão osmótica medida da água do mar 35 0/00 a 20ºC é de 24,52atm (o uso da concentração estimada acima na equação pV=nRT forneceria p = 1,22 mol/l x 0,08205 atm-l/molK x 293K = 29,33 atm) o que corresponde a uma concentração efetiva de 1,019mol/l. Isto equivale a dizer que a água do mar se comporta osmoticamente como se contivesse cerca de 1 mol de partículas por litro.

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

A Tabela abaixo mostra a vazão dos principais rios do mundo e seu potencial energético sob o presente ponto de vista:

Tabela - Potencial Osmótico dos Rios.

RIOS VAZÃO (mVAZÃO (m33/seg)/seg) POTÊNCIA (GW)POTÊNCIA (GW)

Totalidade dos rios 1,1 x 101,1 x 1066 26002600

Amazonas 2,0 x 102,0 x 1055 470470

La Plata-Paraná 8,0 x 108,0 x 1044 190190

Congo 5,7 x 105,7 x 1044 130130

Yangtse 2,2 x 102,2 x 1044 5252

Ganges 2,0 x 102,0 x 1044 4747

Mississipi 1,8 x 101,8 x 1044 4242

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Esse surpreendente potencial energético (aliás o segundo maior do Oceano, só perdendo para o Gradiente Térmico) é baseado no fenômeno da Osmose, cujo mecanismo foi observado à partir do final do século XVIII.

A Osmose é uma propriedade das soluções que se relaciona com a difusão das moléculas do solvente (aqui a água) através de uma barreira que não permite a passagem fácil das partículas do soluto. Barreiras permeáveis à uma substância mas não à outra são chamadas de semipermeáveis. Vale mencionar que todas as membranas envolvendo as células dos organismos vivos exibem permeabilidade à água (tanto àquela do próprio corpo como em relação àquela do meio externo). A água, assim, atravessa a membrana em ambas as direções, mas o fluxo líquido é do lado da solução mais diluída (em soluto) para a solução mais concentrada (em soluto). Assim o volume da solução que tem mais soluto aumenta. Esta direção “líquida” do escoamento concorda com a tendência natural das moléculas de sofrerem difusão de uma região de mais alta para uma região de mais baixa concentração (aqui, do solvente).

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Por exemplo, considere-se o solvente puro separado de uma solução por uma membrana semipermeável como sugerido na próxima figura. O solvente atravessa a membrana entrando no compartimento da solução e fazendo subir o nível da solução no tubo à esquerda até que a pressão hidrostática da coluna de solução diluída no lado esquerdo seja suficiente para equilibrar a pressão de difusão das moléculas do solvente passando para a solução através da membrana (claro que também existe uma pequena migração do solvente da solução para o compartimento do solvente, apenas o efeito global é do lado do solvente para o lado da solução). A pressão hidrostática no equilíbrio, isto é, quando as moléculas do solvente estão passando através da membrana em ambas as direções em fluxos iguais, é a pressão osmótica p, da solução.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Para se medir a pressão osmótica não é necessário esperar-se o equilíbrio. Basta aplicar uma pressão hidrostática com um êmbolo no tubo do lado da solução. A pressão necessária para evitar o escoamento para o compartimento da solução é a pressão da solução, como já mencionado

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A expressão para a determinação da pressão osmótica já foi A expressão para a determinação da pressão osmótica já foi dada (dada (pV=nRTpV=nRT). Como se vê ela depende do número de ). Como se vê ela depende do número de partículas do soluto (e se são íons ou moléculas) por unidade partículas do soluto (e se são íons ou moléculas) por unidade de volume. A equação também pode ser escrita:de volume. A equação também pode ser escrita:

1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

onde onde MM é concentração molar total das partículas do soluto, é concentração molar total das partículas do soluto, RR a constante universal dos gases, a constante universal dos gases, R = 0,08205 R = 0,08205 atm-l/mol-Katm-l/mol-K e e TT a temperatura absoluta em Kelvin. a temperatura absoluta em Kelvin.

MRTp

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Osmose e Pressão Osmótica.

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

A descrição do fenômeno da osmose já sugere per se uma possível técnica de dessalinização (aliás já empregada) conhecida como osmose reversa, que consiste na aplicação de uma pressão superior à pressão osmótica (que no caso água pura/água do mar é de 24,52 atm aos 20°C) forçando as moléculas do solvente na solução a migrarem em maioria para o lado do solvente puro. E mais, é simples imaginar um esquema onde seria possível retirar-se energia da osmose propriamente dita: Esta idéia existe e ela consistiria em separar numa tubulação a água doce de um rio de uma coluna de água do oceano através de uma membrana semipermeável. Se essa coluna tiver 248,52m de altura, nada acontece, pois isso corresponde à 24,52 atm (ambas águas a 20 C e a água salgada assumida com densidade de 1,02g/cm3) que é a pressão osmótica. Entretanto, se a coluna de água salgada tiver, por exemplo, 100m então a água doce passará através da membrana para a água salgada, fazendo-a subir até 248,53 m. Esses 248,53 m poderão transbordar e em sua queda acionar uma turbina, gerando energia.

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE1.3 - GRADIENTES DE SALINIDADE - OSMOSE

Geração de Energia - Osmose.Geração de Energia - Osmose.

Existem outras técnicas para aproveitarmos os gradientes de salinidade entre os oceanos e os corpos de água doce, que não discutiremos aqui pela falta de tempo. Tais são os casos da bombas osmóticas e das baterias dialíticas (entre as quais a célula de concentração eletroquímica).

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Voltando à OSMOSE REVERSA é interessante a notícia a seguir, recebida por mim hoje cedo via computador , num pacote de novidades energéticas da VSE:

Representantes da Aqua-Chem e da Vicel oficializaram na terça-feira (6/3) a criação da Aqua-Chem Brasil. A empresa, que irá operar na Zona Especial de Negócios de Rio das Ostras (RJ), produzirá equipamentos para geração de água potável e industrial para plataformas offshore do pré-sal. A água será tratada a partir do processo de dessanilização.

A empresa criada, que já havia anunciado um conteúdo local superior a 60% na fabricação dos dessanilizadores por osmose reversa, prevê produção para o segundo semestre deste ano. A joint venture deverá prestar serviços para a Petrobrás, demais estaleiros e consórcios nacionais.

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1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA 1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA Propositadamente não incluída em Tabela, a fusão representa, na opinião do autor, a liberação final do ser humano para com o problema energético. Aliás, sem dúvida nem risco de sofismar ele (i.e., o próprio ser humano) deve à fusão sua própria existência, pois o sol nada mais é que um enorme forno de fusão termonuclear (não controlada pelo homem).

Do mesmo modo que uma bomba atômica envolve a fissão não controlada e um reator nuclear envolve a fissão controlada, uma bomba de Hidrogênio é fusão não controlada, seu controle, que levará ao reator de fusão Termonuclear, é o sonho maior dos cientistas neste novo milênio.

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Como se sabe a fissão nuclear envolve a ruptura de núcleo um átomo pesado (U235 ou Pu239) através de bombardeio de nêutrons, ocorrendo um “defeito de massa” i.e. a soma das massas obtidas é menor que a massa inicial, esta massa “desaparecida” sendo convertida em energia, proporcional ao quadrado da velocidade da luz, na famosa expressão atribuída a Einstein,

2mc~E

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Na reação de fusão onde átomos mais leves se fundem num mais pesado também ocorre o “defeito de massa”, a energia gerada sendo também proporcional à mc2, c - velocidade da luz.

Acontece que, para que, por exemplo, dois átomos de Deutério se fundam formando um átomo de Hélio, mais um nêutron e liberando 3,1x1010 Joules por átomo de He é necessário trazer tais átomos à distância da ordem de cm o que equivale ao aquecimento local da ordem de milhões de graus Kelvin. E aí começam os problemas: nessa temperatura as substâncias envolvidas já há muito são gases (totalmente) ionizados, ou seja, plasmas. Como obter esse nível de temperatura que “dispare” a fusão? Na bomba de Hidrogênio clássica, todos sabem, a “espoleta” é uma bomba atômica. E num reator? Outro problema é, como conter este plasma tão aquecido que vaporizaria instantaneamente as paredes de qualquer recipiente?

1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA 1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

1410

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A primeira parte, uma técnica possível é a da compressão do plasma, outra, a do aquecimento local através do emprego de feixe de Laser ou de associações de Lasers. E a contenção do plasma vem sendo tentada através do emprego de campos magnéticos. Assim é que dezenas de diferentes formas de campos magnéticos têm sido testados para verificar até que ponto eles conseguem conter o plasma quente para uma reação de fusão ser mantida, pois ocorrem tipos de instabilidade no plasma que conduzem à sua fuga dessas “garrafas magnéticas”. Máquinas de espelho magnéticos e Tokamaks têm sido as geometrias mais promissoras para a contenção magnética do plasma.

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1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA 1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA

He24 He2

3

D21

T31 Li6

3

As reações envolvidas podem ser escritas[2]:

[2][2] - Hélio, com dois prótons e dois nêutrons em seu núcleo; - Hélio, isótopo, com dois prótons e um nêutron em seu núcleo; n – nêutron;

- Deutério, isótopo do Hidrogênio, com um próton e um nêutron em seu núcleo; - Trítio, isótopo do Hidrogênio, com um próton e dois nêutrons em seu núcleo; - Lítio.

He)deátomo(porJoules103,1nHeDD 32

1132

21

21

Assim, 1g de Deutério ( ) produzirá 7,7x1010 Joules enquanto 1g de Urânio 235 (U235) num reator de fissão produz 5,1x1010 Joules.

D21

)Hedeátomo(porJoules1016,9nHeTD 42

1142

31

21

e a obtenção do Trítio:

Lítio)degrama(porJoules104,6THenLi 1113

42

63

Lítio)degrama(porJoules1021,4He2DLi 1142

21

63

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1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA 1.8 - A FUSÃO TERMONUCLEAR CONTROLADA Assim, entre os vários ciclos possíveis de fusão o mais limitado é o de Deutério-Trítio porque o Lítio teria que ser explorado para a obtenção do Trítio. Vale dizer que as reservas de Lítio conhecidas podem suprir a demanda por mais de um milhão de anos (e mais, o solo lunar é rico em Lítio). Já o ciclo Deutério-Deutério é o mais abundante. Como 0,015% da água da Terra não é H20 e sim D20 e como o Oceano contém mais de 97% daquela água, ele é a grande reserva de Deutério, representando um potencial de 3,5x1035Joules (1026Mwh), ou seja, 1012 vezes a reserva total de combustíveis fósseis. É interessante notar que o Deutério em 1 grama de água do mar representa energia de fusão equivalente a 300 g de gasolina.

Uma extrapolação grosseira prevê a fusão capaz de sustentar as necessidades energéticas do homem para os próximos 40 milhões de anos. E depois? A opinião do autor é a de que, se muito antes disso ele não aprender o caminho para as estrelas, aí...

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“A IMAGINAÇÃO É MAIS IMPORTANTE DO QUE O CONHECIMENTO”.

Isto posto, aqui se discute o emprego conjugado da Lagoa Solar com sistema tipo OTEC. Finalmente nossa apresentação é encerrada com a apresentação de uma Tabela retirada da revista Science (Vol. 207, nº 442, 18 jan 80, p-266) que contem uma estimativa bastante interessante das energias da Natureza.

É também pertinente lembrar que invariavelmente a melhor solução é a mais simples e que - também frase de Einstein -

“DEUS É POR VEZES SUTIL, MAS NUNCA MALICIOSO”.

Esta frase, atribuída a A. Einstein, sintetiza bem o espírito de nosso assunto.

OUTRAS FONTES OUTRAS FONTES

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1.9 - 1.9 - EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM OS EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM OS GRADIENTES DO OCEANOGRADIENTES DO OCEANO

Os sistemas de OTEC vistos no início de nossa palestra não consideram um fenômeno que ocorre em 0,1% da superfície dos Oceanos e que é também causado pela energia solar através do vento (que nada mais é do que energia solar processada). Trata-se da ressurgência, fenômeno causado pela ação combinada da componente de Coriolis da aceleração terrestre com certos ventos, que causa o afastamento das águas costeiras, permitindo a subida da água fria, profunda, senão à superfície, pelo menos a menores profundidades. No Brasil, este é o caso de Cabo Frio, onde águas de 12°C vem por vezes à superfície e são quase sempre encontradas a apenas 50m de profundidade (pela Fig. 1 vê-se que são águas normalmente encontradas a 400m de profundidade).

O MAR COMO FONTE DE ENERGIAO MAR COMO FONTE DE ENERGIA

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Demétrio Bastos Netto

As implicações biológicas da presença, na superfície, dessa água profunda e rica em sais nutrientes são enormes e naquela região, mais precisamente no Arraial do Cabo, o Instituto de Pesquisas da Marinha (IPqM) desenvolveu de 1971 a 1982, com o apoio da FINEP o Programa conhecido como Projeto Cabo Frio, que envolvia atividades em Oceanografia Física, Química e Biologia Marinha e que deu origem ao Instituto de Estudos do Mar Alte. Paulo Moreira.

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1.9 - 1.9 - EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM OS GRADIENTES DO OCEANOOS GRADIENTES DO OCEANO

Entretanto, é óbvio que uma região onde a água fria vem à superfície não se presta para a construção de um sistema de OTEC. Por outro lado, água fria profunda, ligeiramente aquecida é de grande interesse para experimentos em aquacultura. Isso levou o IPqM a projetar uma associação do sistema de OTEC à uma Lagoa Solar (Solar.Pond).

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Lagoas solares e seus usos para captura e armazenamento de Energia Solar têm sido, a partir da concepção de H. Tabor (gradiente de salinidade bloqueando gradiente de temperatura) implementadas nos últimos tempos Imagine-se então o esquema da Figura: o fluido de trabalho (Amônia) é vaporizado e superaquecido na Lagoa Solar (1-2) seguindo dai para uma Turbina onde se expande realizando trabalho (2-3) e se condensa (3-4) num condensador resfriado pela água fria, de ressurgência, sendo então bombeado (4-1) de volta para a Lagoa Solar, num ciclo Clássico de Rankine com superaquecimento. A água de circulação do condensador, já aquecida é então usada para experimentos em Aquacultura. [Este Projeto foi concebido em 1972 tendo recebido apoio parcial da FINEP: A Lagoa Solar foi construida e 10000 metros de tubo PVC preto de 1" foram instalados para pré-aquecer a água da Lagoa Solar - aproveitando-se a encosta de um morro voltada para Norte. Em 1981 ele foi enquadrado no I Plano Nacional de Recursos do Mar, mas infelizmente o financiamento não foi recebido e nada mais foi feito.

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1.9 - 1.9 - EMPREGO EMPREGO CONJUGADO DA CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR ENERGIA SOLAR COM OS COM OS GRADIENTES DO GRADIENTES DO OCEANOOCEANO

Associação OTEC x Lagoa Solar.Associação OTEC x Lagoa Solar.

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1.9 - 1.9 - EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM OS GRADIENTES DO OCEANOOS GRADIENTES DO OCEANO

É interessante mencionar que este projeto, com um pouco de imaginação pode muito facilmente ser transposto para outras regiões do Brasil e grandemente ampliado.

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Um exame da Distribuição dos Gradientes Térmicos do Oceano Brasileiro revela a presença de “canyons” de água profunda (fria) próximos à costa, precisamente no Nordeste, onde a Plataforma Continental se torna mais estreita. Isto significa que, a cerca de 1000m da costa ocorrem profundidades de 800m com água a 4°C. 0 que é de se esperar, pois a própria circulação marítima anticiclônica (Corrente do Brasil) exige a subida junto ao talude, das isotermas profundas, mais frias. A extrapolação é óbvia: A costa NE é rica em lagoas. Um corpo d’água seria preparado para servir como Lagoa Solar. A usina montada então em terra operaria tendo como fonte quente a Lagoa Solar e como fonte fria a água profunda próxima, bombeada dos canyons, que após circular nos condensadores seria, por exemplo, lançada noutras lagoas e a implicação biológica é evidente.

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1.9 - 1.9 - EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM OS EMPREGO CONJUGADO DA ENERGIA SOLAR COM OS GRADIENTES DO OCEANOGRADIENTES DO OCEANO

Como já vimos água oceânica de 6°C tem um teor de nitratos de mais de 30g-at/l (vs água de superfície com cerca de 0.9 g-at/l). Este aliás é um fator limitante na produtividade da água de superfície.

E mais, como se sabe a lagoa de Mundaú (Al) fornece 70ton-ha/ ano de Sururu (Mitela Falcata) - a maior produtividade do Brasil.

Por outro lado Moreira da Silva (mostrou através do simples balanço energético) que água profunda numa Lagoa rasa (5m) pode viabilizar produtividade invejável de até 290 ton-ha/ano de mexilhão (perna-perna), cifra igual às obtidas nas Rias da Espanha.

Uma outra opção, também atraente, é a utilização do kWh elétrico a ser gerado em tal usina para a obtenção de água potável na região.

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ENERGIA NA NATUREZA ENERGIA NA NATUREZA

Finalmente é interessante a apresentação da Tabela publicada pela Science (vol. 207, nº 442, 18 jan 1980, p.226) que mostra as estimativas de alguns eventos da natureza sob o ponto de vista da energia envolvida (liberada ou

absorvida - sinal menos) cobrindo um espectro bastante amplo, ou seja, do Big Bang (explosão que teria gera do o Universo conhecido - como se sabe as Galáxias se afastam entre si com velocidade determinada; daí é possível estimar-se o instante da explosão e a energia envolvida) ao pulo de uma

pulga!

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FONTE OU SUMIDOUROFONTE OU SUMIDOURO ENERGIA (ERGS)ENERGIA (ERGS)Big BangBig Bang 10107575

Super NovaSuper Nova 10105050

Hidrogênio do Oceano (Fusão)Hidrogênio do Oceano (Fusão) 10104141

Radiação Solar (1 Ano)Radiação Solar (1 Ano) 10104141

Urânio MarinhoUrânio Marinho 10103333

Insolação sobre a Terra (1 Ano)Insolação sobre a Terra (1 Ano) 10103232

Vento Próximo à Superfície (1 Ano)Vento Próximo à Superfície (1 Ano) 10102929

Gradiente de Salinidade (1 Ano)Gradiente de Salinidade (1 Ano) 10102828

Gradiente Térmico do Oceano (1 Ano)Gradiente Térmico do Oceano (1 Ano) 10102828

Biomassa Marinha (1 Ano)Biomassa Marinha (1 Ano) 10102828

Demanda Energética no Ano 2050Demanda Energética no Ano 2050 10102828

Fluxo Energia das Ondas x 1 AnoFluxo Energia das Ondas x 1 Ano 10102727

Maior Bomba-HMaior Bomba-H 10102424

TsunamiTsunami 10102222

RelâmpagoRelâmpago 10101717

Dieta Humana (1 Dia)Dieta Humana (1 Dia) 10101414

Lata de Fuido de IsqueiroLata de Fuido de Isqueiro 10101313

Cubo de Gelo FundidoCubo de Gelo Fundido - 10- 1099

Batida em Máquina de EscreverBatida em Máquina de Escrever 101055

Pulo de uma PulgaPulo de uma Pulga 101000

ESTIMATIVAS EM ESTIMATIVAS EM ORDEM DE ORDEM DE MAGNITUDE DA MAGNITUDE DA ENERGIA ENERGIA ENVOLVIDA EM ENVOLVIDA EM ALGUNS EVENTOS ALGUNS EVENTOS

DA NATUREZA:DA NATUREZA: (Ref. Science, Vol. 207, Nº (Ref. Science, Vol. 207, Nº 442, 18 Jan 80, p-266)442, 18 Jan 80, p-266)

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OBRIGADOOBRIGADO