Energia das OndasSistemas Hídricos

Bruno Garcia

Contexto Energético

O desenvolvimento de tecnologias com capacidade de gerar electricidade a partir de fontes de energia renovável é um objectivo da sociedade industrializada.

Destas, as principais incluem a energia eólica, solar e hidroeléctrica.

No entanto, nenhuma destas tecnologias associada às suas fontes constitui uma solução única à procura energética

mundial.

O Papel dos Oceanos

É neste contexto do ponto que a extracção da energia proveniente dos oceanos faz sentido.

A sua elevada disponibilidade e densidade energética tem dado origem a inúmeros estudos de novos métodos de produção de energia mais limpos e eficientes.

Energia das Ondas

• As ondas do mar são uma forma indirecta da energia solar.

• O aquecimento diferenciado da atmosfera gera diferenças de pressão, dando origem ao vento, e este, a partir de uma complexa interacção com a superfície do mar, dá origem às ondas.

• A transferência de energia do vento para a água é feita na forma de:– energia potencial (massa de água acima ou abaixo do

nível médio das águas do mar) – energia cinética (movimento de partículas).

A Onda

A quantidade de energia transferida é dependente da velocidade do vento, do tempo que este sopra e do comprimento sobre a superfície do mar.

Uma onda, quando formada, pode viajar milhares de quilómetros com ínfimas perdas energéticas.

O nível da energia das ondas é expresso em potência por unidade de comprimento por frente de onda.

A Onda como Recurso Mundial

A previsibilidade, consistência, e densidade energética (a maior das energias renováveis) desta fonte são vantagens importantes.

Para este recurso em zonas de mar alto, valores típicos anuais de energia transportada por onda rondam os 20 a 70 kW por metro de frente de onda.

Globalmente, admite-se que ronda os 2000 e 4000 TWh anuais, sendo equiparável à energia eléctrica média anual consumida mundialmente.

Recurso Mundial

Distribuição do potencial mundial das ondas em kW/m de frente de onda

Portugal

No caso de Portugal, estes valores rondam os 21 GW disponibilizando-se :

16 GW no continente. 6 GW para as Regiões Autónomas.

Portugal

Sendo este um país com uma extensa linha de costa, onde o consumo é superior nesses locais, o recurso disponibilizado pelas ondas do mar pode tornar-se fundamental para o fornecimento energético do país, sendo indispensável para a independência energética do exterior.

Portugal

Crescimento

Os aspectos mais importantes são :

Irregularidade da amplitude, fase e direcção das ondas, que geram dificuldades na obtenção da máxima eficiência de um dispositivo, considerando a enorme gama de frequências de excitação (variabilidade temporal e espacial do recurso);

Elevada carga estrutural em condições climatéricas extremas; Transformação de baixas frequências de agitação em energia

eléctrica; Ambiente corrosiva e hostil do oceano – elevada manutenção

dos dispositivos.

Factores sociais e ambientais a ter em conta:

Aparência visual e ruído (específicas de cada dispositivo); Redução da altura de onda pode ser uma forte

consideração em alguns locais; Habitat marinho; Resíduos tóxicos; Conflitos com outros utilizadores da zona marítima; Instalação no local.

Classificação e Descrição de Sistemas de Conversão de Energia das Ondas

Na literatura é possível encontrar critérios de classificação baseados nos seguintes aspectos:

Localização; Princípio de funcionamento; Dimensão e/ou orientação do dispositivo; Métodos de extracção utilizados na conversão da

energia das ondas.

Localização

Dispositivos costeiros (onshore ou shoreline);

Dispositivos próximos da costa (near-shore). Situados a dezenas de metros da linha de costa, no mar, em molhes ou em quebramares. Determinados sistemas podem estar sobre o fundo oceânico a profundidades na ordem dos 20 m;

Dispositivos oceânicos (offshore). Estão afastados da costa, sendo neste caso sistemas flutuantes. As profundidades envolvidas são superiores, onde a energia transportada pelas ondas é maior.

Classificação de dispositivos quanto à distância à linha de costa

Princípio de funcionamento

Existem três concepções básicas de dispositivos utilizadas no aproveitamento da energia das ondas:

Coluna de água oscilante, CAO (OWC na notação inglesa);

Corpos Oscilantes de absorção pontual (Point Absorbers) ou progressivos (Surging devices) – Corpos activados pelas ondas (Wave Activated Bodies – WAB);

Dispositivos de galgamento.

Dimensão e/ou orientação do dispositivo

Esta classificação pretende descrever o princípio de operação e a geometria do dispositivo Absorvedores pontuais (Point absorbers); Atenuadores (Atennuators); Terminadores (Terminators).

Métodos de extracção de energia

a) Turbinas a arb) Turbinas hidráulicasc) Geradores linearesd) Gerador magnetohidrodinâmico (MHD)e) Sistema Hidráulico

Uma classificação alternativa às expostas nesta secção está relacionada com o estado de desenvolvimento do dispositivo e

não pelo modo de operação

1. Primeira geração;2. Segunda geração;3. Terceira geração.

Coluna de água oscilante (CAO)

Coluna de água oscilante (CAO) Estrutura fixa

CAO Limpet

Coluna de água oscilante (CAO) Estrutura fixa

Central piloto europeia da Ilha do Pico – Central do Pico

Coluna de água oscilante (CAO) Estrutura flutuante

Oceanlinx

Coluna de água oscilante (CAO) Estrutura flutuante

Mighty Whale

Corpos Oscilantes Estrutura flutuante de Translacção

AquaBuOY

Corpos Oscilantes Estrutura flutuante de Translacção

IPS Buoy Sloped IPS Buoy

Corpos Oscilantes Estrutura flutuante de Translacção

WaveBob

Corpos Oscilantes Estrutura flutuante de Translacção

FO3

Corpos Oscilantes Estrutura flutuante de Translacção

Wave Star Energy

Corpos Oscilantes Estrutura flutuante de Rotação

Pelamis

Corpos Oscilantes Estrutura flutuante de Rotação

SEAREV

Corpos Oscilantes Submersos de Rotação

Treefinder OWEC, princípio de funcionamento

Corpos Oscilantes Submersos de Rotação

WaveRoller

Corpos Oscilantes Submersos de Rotação

BioWave

Corpos Oscilantes Submersos de Rotação

Oyster

Corpos Oscilantes Submersos de Translacção

CETO

Corpos Oscilantes Submersos de Translacção

Archimedes Wave Swing

Dispositivos de Galgamento Estrutura Fixa

Sea Wave Slot-Cone Generator (SSG)

Dispositivos de Galgamento Estrutura Flutuante

Dispositivos de Galgamento Estrutura Flutuante

WavePlane

CONCLUSÃO

A energia das ondas possui, das energias renováveis, a que tem mais potencial de crescimento em Portugal.

Assim o estudo de viabilidade dos inúmeros sistemas propostos torna-se premente. Para que se atinja uma tecnologia “madura”.

FIM

QUESTÕES ???

• PSDesaconselha-se o seguimento destes estudos pelos alunos da Lusófona.