Energia 2020

Energia das Ondas: potencial, Energia das Ondas: potencial, perspectivas e trabalho para casaperspectivas e trabalho para casa

antonio.sarmento@ist.utl.ptantonio.sarmento@ist.utl.pt

Potencial e vantagens

A Energia das Ondas em Portugal

Criação de cluster nacional

Estado actual

Central do Pico

Conclusões

Estado actual

Energia 2020

Recurso das ondasRecurso das ondas

7040

30

40

2040 5040

3020

60

60 40

20

2030

5070

2040

100

1530 2020

10

20

30

10

30

2020

70

20

30

• Previsibilidade: 6 dias

• Estabilidade do recurso: 3 dias para independência estatística

Energia 2020

Vantagens e potencial

• Mundo:– 250 GW / 10% da energia eléctrica– € 750 mil milhões

• Portugal:– 5 GW / 20% da energia eléctrica– € 7 mil milhões

Energia 2020

Potencial Sócio-Económico

• Cluster e tecnologias com vocação marinha

• Mecanismos de inovação e ligação indústria-universidade

1ª Fase

POSSIVEIS ÁREAS DE CONCESSÃO

2ª Fase

2ª Prioridade

ÁREAS DE ACESSO RESTRITO

Áreas protegidas

Cabos submarinos

Exercícios militares

ÁREAS COM CONFLITOS

Pesca artesanal

Pesca por arrasto

Acesso aos portos

Linha de costa

Batimétrica 50 m

Batimétrica 100 m

Batimétrica 200 m

6 milhas

LEGENDALinha de costa

Batimétrica 50 m

Batimétrica 100 m

Batimétrica 200 m

6 milhas

LEGENDA

DE INTERESSE

OU PROIBIDO

• 10% Mercado Mundial + Mercado Nacional:– 2000 M€/ano durante 40 anos– 40.000 postos de trabalho– 4.000 licenciados – 400 investigadores

Energia 2020

Ondas: 5 Tipos bOndas: 5 Tipos báásicos de tecnologiassicos de tecnologias

Overtopping / acumulação OWSC / Placa submersa oscilante

OWC / Coluna de Água Oscilante

Absorvedor pontual submerso

Sistema articulado Absorvedor pontual

Energia 2020

Estado actual da tecnologiaEstado actual da tecnologia

• Ano de 2008: Primeiro parque “comercial” de 3 unidades Pelamis (Portugal) + 2 instalações em Espanha

• Ano de 2007: 12 protótipos testados no mar

• Não há experiência operacional

• Não há convergência para uma única tecnologia

Iniciada a fase de demonstração no mar

• Resultados abaixo das expectativas (2008-09)

Energia 2020

CustosCustos da Energda Energíía das Ondas a das Ondas

Fonte: Carbon Trust – 25 Janeiro de 2006

Previsão actual de custos:• 3,5 a 4,5 M€/MW• 250 a 350 €/MWh

Custos devem reduzir-se de um factor de 4

Fiabilidade deve aumentar

Operações offshore devem reduzir-se / simplificar-se

3%

5%

1%

2%

11%

3%3% 4%

28%

40%

Custos de energia de uma central comercial

O&M

Equipamento

Estrutura

Amarrações

Energia 2020

Sinergias com eólico offshore

• Soluções fixas: partilha de soluções de ligação eléctrica• Soluções flutuantes: partilha soluções para amarrações• Comparação dos

desafios tecnológicos

Energia 2020

Desenvolvimentos futuros

• Redução de custos:– Desenvolvimento progressivo (50% redução)

• Aumento eficiência (controlo) e de fiabilidade• Simplificação operações offshore / menor custo dos meios

navais de apoio• Redução de custos da estrutura (melhores projectos e

métodos de fabrico)• Simplificação das amarrações

– Break-troughs' (50% redução)

Energia 2020

Crescimento esperado (EU)

Energia 2020

Boas condições naturais: recurso, águas profundas próximo da costa, fundos arenosos, inexistência de correntes significativas, meteorologia adequadaBoas infra-estruturas:• Rede Eléctrica próximo da costa• Portos e estaleiros navais ao longo da costaPolíticas Públicas adequadas:• Tarifa• Zona PilotoExperiência empresarial (7 empresas / 8 projectos) e de I&D (30 anos)Boa receptividade da sociedade

Vantagens comparativas de PortugalVantagens comparativas de Portugal

Energia 2020

EDP: Aquisição (com EFACEC) de infra-estrutura de teste na AguçadouraTeste de protótipo de eólica offshore flutuanteGalp:Desenvolvimento e teste de protótipo de E. Ondas em parceriaMartifer:

Desenvolvimento e teste de protótipo de E.O. com tecnologia própria

Projectos (8) e empresas (7) em PortugalProjectos (8) e empresas (7) em Portugal

Energia 2020

Eneólica:Teste de protótipo de energia das ondas (Waveroller)GWh:Sócios maioritários da tecnologia australiana Oceanlinx de E.O.Generg:Teste de protótipo de energia das ondas (Wavebob)Kymaner:Desenvolvimento de tecnologia própria de energia das ondas (sistema Kymanos)

Projectos (8) e empresas (7) em PortugalProjectos (8) e empresas (7) em Portugal

Energia 2020

IST: Hidrodinâmica, modelação numérica e experimental, controlo, amarrações;5 professores + 10 bolseirosLNEG:Recurso energético, hidrodinâmica, modelação numérica.2 investigadores seniores + 3 bolseirosCentro de Energia das Ondas:

Central do Pico6 investigadores + 6 bolseiros + 3 outro staff.1 milhão de euros / ano

Experiência de I&D em PortugalExperiência de I&D em Portugal

XY

Z

-6.00

-2.00

2.00

6.00

10.00

14.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

ω (rad s-1)

A 7/( ρ

L3 ), B

7/(ρL

3 ω)

A7-isolated OWC deviceB7-isolated OWC deviceA7-onshore OWC deviceB7-onshore OWC device

Energia 2020

Crescimento esperado (PT)

Crescimento de EO em Portugal

0

50

100

150

200

250

300

2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022

Anos

MW

Energia 2020

Criação dum cluster nacional (I)Criação dum cluster nacional (I)

Zona Plioto+ Tarifas

UM PASSO EM FRENTE

Reforço de competências:Nas empresasNo mercado de trabalhoNas estruturas de I&D Projectos visando P.I.:

Novos componentesMetodologias InovadorasNovos serviços

Desenvolvimento de mercado

Criação de cluster assente em conhecimento e P.I.

VisibilidadeInternacional

Energia 2020

Criação do Instituto de Energias Offshore

Direcção

Observatorio:TecnologiaMercadoLegislaçãoAmbienteSocio-Econ.

Centro de modelação numérica e controlo

Tanque de ondas

Centro de testes no mar:Protótipos ligados à rede

Central do Pico

Escala 1:3 sem ligação eléctrica

Apoio à implementação de projectos

Fomento & coordenação I&D

Investimento de 10 a 12 milhões de euros em 3 a 5 anos

Energia 2020

Centro de Energia das Ondas

GWH

Energia das Ondas

Energia 2020

WavEC

• 2010– Staff: 14– Orçamento: € 900.000

• 7 projectos EU - 60%• Consultoria - 34%• Projectos nacionais - 3%• Quotas - 3%

• Fundado em 2003– Staff: 1 + (2)– Orçamento: 100 k$

Energia 2020

Actividades do WavEC

Plant operation & monitoring

Due Diligences& Strategic An.

Experimental &Numerical mod.

Dissemination & training

Environment & site selection Public Policies

Main areas of activity of WavEC (+ IST & LNEG)

Energia 2020

Consultoria (WavEC): 2003 - 2009

Portugal: 6– AdL (2008) - CEO (2008)– DGGE (2004) - EDP (2006-08)– GALP (2007-08) - Fundação EDP (2008)

Internacional: 12– Voights- Hydro (UK) – 2009 – MAORI (Korea) – 2009 – Scottish Government (Saltire Prize – 2008 …)– Kenda Capital (NL) - 2008– Energy Technology Institute (UK) - 2008– Iberdrola (S) - 2008– Lovdhal Ventures (N) – 2007– Wave Dragon (DK) - 2006– International Energy Agency (2006 - )– AWS B.V. (NL) - 2004– Shell International (NL) – 2004– ITPOWER (UK) – 2004

Energia 2020

• Energy Technologies Institute (RU)• 50% público / 50 % privado;• 5 milhões £/ano cada empresa participante• Orçamento anual de 100 milhões £• Concursos abertos:

– Energia Eólica Offshore– Energias marinhas (Ondas e Correntes)– Microgeração

• Empresas financiadores podem concorrer• Projectos de cerca de 10 milhões £/3 anos

Exemplos do estrangeiro – (I)Exemplos do estrangeiro – (I)

Energia 2020

• Redes Universitárias• Supergen (R.U.) – 6 milhões £ / 4 anos• Escandinávia – 20 milhões € / 4 anos (50%

Stateoilhydro / 50 % 3 universidades escandinavas)

• Wavetrain I e II – rede financiada pela CE (coordenadas pelo IST e WavEC)

Exemplos do estrangeiro – (II)Exemplos do estrangeiro – (II)

Energia 2020

• Actividades (47,5M€)• Implementação Zona Piloto – 3 M€• Criação IEO – 11 M€• Mapeamento plataforma PT – 2 M€• Protótipo Windfloat (2 MW) – 17 M€• Protótipo Wavebob (EO) – 6 M€• Protótipo Waveroller (EO) – 5 M€• Engª e lic. plataforma offshore – 2 M€• Barreiras infra-estruturas – 0,5 M€• Rede de I&D – 2 M€

Actividades prioritárias para 2010-12Actividades prioritárias para 2010-12

Energia 2020

• Financiamento – 47,5 M€• 7º PQ – 7 M€• QREN – 13,8 M€• FAI – 3 M€• FCT – 2,9 M€• EIT – KIC Inno Energy – 1 M€• Privados – 19,8 M€

Actividades prioritárias para 2010-12Actividades prioritárias para 2010-12

Energia 2020

Os 10 anos da Central do Pico

Energia 2020

Os 10 anos da Central do Pico

Energia 2020

• 1995 Início da construção (IST, EDP, EDA) - € 4 M

•

1999 Entrada em operação

História

• 2005 Reinício da operação após recuperação ~ € 1 M– WavEC e Associados

• 2007/09 – Operacional em regime experimental (WavEC)

Energia 2020

Produção de energia (2006)

Energia 2020

Comparação com simulações numéricas

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Valor quadrático médio da pressão na câmara (kPa)

Pot

ênci

a el

éctr

ica

méd

ia (k

W)

Resultados Numéricos

Valores da Central do Pico

Variância da pressão na câmara (kPa)

Pot

ênci

a el

éctri

ca m

édia

(kW

)

Numerical resultsData from Pico

Energia 2020

Rendimento energia pneumática - eléctrica

Band Time Turbine speed

Electrical power

Electrical power /

Pneumatic Power

Mean Mean

[rpm] [kW] %

12:51:00 - 13:10:30 856,25 29,49 57,30

13:12:00 - 13:32:00 976,80 33,16 60,03

12:39:00 - 12:57:00 881,26 29,93 58,17

12:59:00 - 13:20:00 982,64 36,21 77,28

13:24:00 - 13:41:00 944,92 31,64 64,16

13:44:00 - 14:04:00 938,60 30,33 68,38

15:58:50 - 16:18:00 871,22 27,88 72,94

16:21:00 - 16:39:00 909,27 23,18 71,87

16:41:00 - 17:00:00 852,29 24,20 75,07

17:02:00 - 17:22:00 857,05 27,46 64,65

17:26:00 - 17:45:00 1008,43 34,55 77,07

17:42:00 - 17:40:00 893,55 34,72 42,91

17:42:00 - 18:01:00 867,54 34,23 35,46

18:06:00 - 18:24:00 986,96 40,30 44,85

16/09/2007

Energia 20203232

SistemaSistema KYMANOSKYMANOS ®

• O sistema KYMANOS® sintoniza o desempenho ao clima de agitação marítima, protegendo a instalação em situação de tempestade, optimizando o rendimento.

• Este comportamento é conseguido à custa de um sistema inovador patentável, ajustando a frequência própria do conjunto às características das ondas incidentes.

• O sistema KYMANOS® não tem partes móveis para além da turbina e tem uma concepção que evita a circulação de vapor de água salgada nas turbinas e condutas de abdução.

Energia 2020

ConclusõesConclusões

• A pesar das grandes expectativas, os custos actuais são elevados e não existe experiência operacional.

• Desenvolvimento mais lento, mais difícil e com mais custos que o antecipado, com tecnologia a estabilizar em 2015.

• Portugal:• tem vantagens comparativas significativas nesta área• capacidade para desenvolver uma indústria com grande

potencial de exportação e de desenvolvimento económico• potencial para produzir 20% da energia eléctrica que consumimos

• Alcançada a fase de demonstração no mar.

• Necessita concretizar medidas em curso e de aproveitar os conhecimentos e infra-estruturas que tem!