geração - energias oceânicas
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UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA
ANDRÉ CARDOSO XAVIER DE SOUZA
ANGELA DO NASCIMENTO DA FONSECA
MARCOS HELEIO ALVES DE ALMEIDA
PAULO RENATO NUNES DE MELLO
ROSANGELA MICAS NUNES DIAS
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
ENERGIAS OCEÂNICAS
RIO DE JANEIRO
2012
UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA
ANDRÉ CARDOSO XAVIER DE SOUZA
ANGELA DO NASCIMENTO DA FONSECA
MARCOS HELEIO ALVES DE ALMEIDA
PAULO RENATO NUNES DE MELLO
ROSANGELA MICAS NUNES DIAS
GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
ENERGIAS OCEÂNICAS
Dissertação final, apresentada para a disciplina de Geração de
Energia, matéria integrante da grade curricular do curso de graduação
em Engenharia Elétrica da Universidade Veiga de Almeida, como
requisito para grau de aproveitamento, sob a orientação da Professora
Rita de Cássia Azevedo de Figueiredo.
RIO DE JANEIRO
2012
Dedicamos este trabalho a professora Rita de Cássia Azevedo de
Figueiredo.
Agradecemos a professora Rita de Cássia Azevedo de
Figueiredo, pela paciência, humildade e companheirismo,
dedicados ao nosso desenvolvimento ao longo de todo o
semestre.
R E S U M O
Os oceanos terrestres cobrem, aproximadamente, setenta por cento da superfície do globo, e
neles podemos verificar noventa e sete por cento da água disponível no planeta.
Historicamente conectado ao legado humano desde a origem dos tempos, os oceanos foram o
berço da vida na Terra, e continuam sendo a mais importante fonte de subsistência, tanto
alimentar quanto em recursos naturais, na qual a economia e a sociedade humana se apoiam.
Sua importância extrapola as necessidades humanas, sendo de vital participação no equilíbrio
climatológico, regulando as temperaturas globais através da absorção da radiação solar (a qual
é armazenada como energia calorífica). Os movimentos das correntes oceânicas redistribuem
essa energia calorífica ao redor do planeta, aquecendo os continentes e o ar atmosférico no
inverno, e esfriando os mesmos durante o verão. A humanidade, ao longo das eras, se
aperfeiçoou em explorar os oceanos economicamente, focando a pesca e a atividade
petrolífera, ignorando a potencialidade energética dos mesmos. Com o aumento gradativo da
população mundial, a demanda por energia elétrica que acompanha a explosão demográfica,
assim como os impactos ambientais em decorrência de nossa passagem por este planeta, este
trabalho visa a elencar e dissertar sobre as diversas oportunidades oferecidas pelos oceanos,
para diversificação da matriz energética, tanto nacional quanto mundial, como fonte primária
alternativa e sustentável, a qual poderá, em um futuro tecnológico próximo, diminuir a
necessidade e a dependência humana do petróleo e dos combustíveis fósseis de alto impacto
ambiental, nos permitindo reescrever a história de nossa sociedade e, consequentemente, do
planeta Terra.
Palavras-chave: Energias oceânicas, marés e correntes marinhas, principais equipamentos,
aspectos e impactos, análise econômica.
A B S T R A C T
The Earth's oceans cover approximately seventy percent of the surface of the globe, and we
can check them ninety-seven per cent of available water on the planet. Historically connected
to the human legacy from the beginning of time, the oceans were the cradle of life on Earth,
and remains the most important source of subsistence, both food and natural resources, in
which the economy and human society is based. Its importance goes beyond human needs, is
of vital participation in the climatic balance, regulating global temperatures through the
absorption of solar radiation (which is stored as heat energy). The movements of ocean
currents that redistribute heat energy around the planet, warming the continents and the
atmospheric air in winter and cooling them in summer. Mankind, throughout the ages, has
improved economically in exploring the oceans, focusing on fishing and oil activity ignoring
the potential energy thereof. With the gradual increase in world population, demand for
electricity that comes with the population explosion, and environmental impacts as a result of
our sojourn on this planet, this paper aims at listing and elaborate on the various opportunities
offered by the oceans, to diversify energy matrix, both nationally and globally, as a primary
source alternative and sustainable, which may in a near future technology, reducing the need
and human dependence on oil and fossil fuels of high environmental impact, allowing us to
rewrite the history of our society and, consequently, the planet Earth.
Keywords: Oceanic energy, wave and tidal power, major equipment, aspects and impacts,
economic analysis.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Sistema PELAMIS para conversão de energia das ondas (Fonte: Ocean Power
Delivery Ltd. 2006)
Figura 2 – Sistema AquaBuOY para absorção de energia das ondas (Fonte: AquaEnergy
Group, Ltd. 2005)
Figura 3 – Visão Geral dos componentes internos de um sistema PELAMIS (flutuação)
Figura 4 – Visão geral de uma instalação PowerBuoy®
Figura 5 – Visão geral de uma instalação DAO
Figura 6 – Diagrama esquemático de um empreendimento DAO do tipo LIMPET
Figura 7 – Sistema de canalização e armazenamento de águas oceânicas para geração de
energia elétrica
Figura 8 – Sistema usado em águas profundas
Figura 9 – Esquema de turbina axial
Figura 10 – Imagem de turbina vertical
Figura 11– Mapa de diferenças de temperatura oceânicas entre a superfície dos mares e
profundidades que chegam a 1000m
Figura 12 - Diagrama de bloco – Ciclo aberto da tecnologia CTEO
Figura 13 - Diagrama de bloco – Aplicações gerais para o ciclo aberto da tecnologia CTEO
Figura 14 - Potencial energético avaliado no Brasil.
Figura 15 – Projeção de capacidade instalada (MW). Fonte EPE 2007
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Principais equipamentos do sistema PELAMIS®
Tabela 2 – Características técnicas do sistema PELAMIS®
Tabela 3 – Principais equipamentos do sistema PowerBuoy®
Tabela 4 – Características técnicas do sistema PowerBuoy®
Tabela 5 – Principais equipamentos do sistema de DAO
Tabela 6 – Principais equipamentos do sistema DAO do tipo LIMPET
Tabela 7 – Principais equipamentos do sistema “Tapered”
Tabela 8 – Matriz de Custos e Capacidade Instalada
Tabela 9 – Principais requisitos locacionais para cada tipo de tecnologia empregada
LISTA DE SIGLAS
SIN Sistema Interligado Nacional
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica
ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico
CCIE Câmara de Comercialização de Energia Elétrica
DAO Dispositivos de água oscilante
LIMPET Dispositivo de Geração de Energia Instalado em Terra
CRGV Caldeiras de Recuperação e Geração de Vapor
COPPE Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
(UFRJ)
EPE Empresa de Pesquisa Energética
IEA Agência Internacional de Energia
EIA Estudo de Impacto Ambiental
RIMA Relatório de Impacto Ambiental
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
LP Licença Prévia
LI Licença de Instalação
LO Licença de Operação
RAS Relatório Ambiental Simplificado
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
10SUMÁRIO
1. Introdução 11
1.1. Como funciona um sistema elétrico de potência 12
2 Energias Oceânicas – configurações & equipamentos principais 15
2.1. Sistemas de boia ou flutuação 16
2.2. Dispositivos de coluna de água oscilante 19
2.3. Canal “Tapered” (Afunilador) 21
2.4. Turbinas de correntes oceânicas e/ou fluviais 21
2.5 Conversão Termelétrica Oceânica 23
2.6 Relação kWh/m2 25
2.7 Capacidade instalada e perspectivas de produção 25
3 Estudos prévios para instalação 27
3.1 Aspectos ambientais 30
3.2 Aspectos econômicos 30
3.3 Impactos ambientais 32
4 Evolução prevista em longo prazo 34
4.1 Disponibilidade de fonte primária e custos 36
5 Requisitos locacionais 37
6. Conclusão 38
111. Introdução
A geração de eletricidade é o resultado do reaproveitamento energético de uma fonte
primária, tal como o movimento cinético ou potencial da água, a queima de
combustíveis fósseis (tais como gás natural, carvão, etc..), a irradiação de calor e luz
emitida pela nossa estrela solar (aproximadamente 1.000W/m2), o movimento do ar
atmosférico, entre outras fontes primárias. Sua conversão ocorre pela rotação de um
campo magnético no interior de bobinas (acoplamento de fios metálicos condutores de
eletricidade, em formato espiralado, dispostos em espaços dominados ranhuras,
elaborados com materiais metálicos laminados de característica ferromagnética).
Podemos observar também a geração eletricidade fotovoltaica, a qual é obtida através
da excitação dos átomos de certos materiais semicondutores, ou seja, sem interação
mecânica.
O equipamento que é usado para transformar o movimento de rotação (energia
cinética) em energia elétrica é denominado "gerador" ou "alternador". O projeto e o
funcionamento deste equipamento determinarão a diferença de potencial (conhecido
como “tensão” ou “voltagem”), a frequência (em quantos ciclos por unidade de tempo
esta eletricidade é gerada) e, para sistemas mais robustos (polifásicos) a sequência das
fases (positiva e/ou negativa). A frequência de cada gerador de energia elétrica deve
corresponder a do sistema elétrico (60 ciclos por segundo (60 hertz ou 60Hz), no caso
brasileiro) ao qual está "acoplado", com a finalidade de manutenção da estabilidade do
sistema. O nível da tensão da energia elétrica é controlado, para assegurar a máxima
eficiência e qualidade do sistema, mantido nos níveis exigidos pelos órgãos reguladores
e, finalmente, despachada para utilização final pela sociedade.
121.1. Como funciona um sistema elétrico de potência
Depois de gerada, a eletricidade tem sua tensão elevada por transformadores, sendo
então entregue aos concessionários de distribuição, através de uma rede complexa e
robusta de linhas de transmissão. Linhas de transmissão de alta voltagem (CC ou CA)
transportam a eletricidade das usinas geradoras (estações de potência) para as estações
de transformação mais próximo dos centros de consumo (subestações de potência).
Após entregue ao concessionário de distribuição, a eletricidade é então transformada
para um nível de tensão mais baixa, e assim distribuída por redes de eletricidade locais
para os consumidores individuais.
A demanda por eletricidade é altamente variável e muda de acordo com o consumo
diário, bem como ao longo do ano. Sistemas elétricos exigem equilíbrio entre produção
de eletricidade e demanda (consumo). Atualmente, não existe nenhuma tecnologia que
poderia fornecer armazenamento de energia para equilibrar a demanda/ciclo de carga,
ou seja, a eletricidade tem de ser produzida “sob demanda”, e consumida
imediatamente. Se a produção é maior ou menor do que a demanda, os parâmetros de
frequência e os níveis de tensão exigidos pelos centros de consumo sofrerão alterações
qualitativas e quantitativas, ao ponto de gerar sérios problemas de ordem técnica (tais
como desligamentos indevidos, flutuações de tensão, racionamento de eletricidade e até
mesmo blecautes), fatores que afetariam seriamente o estilo de vida da sociedade
moderna.
Geralmente, são combinados vários recursos técnicos, necessários para controlar a
produção de eletricidade em virtude da demanda pela mesma, a fim de evitar as
repercussões descritas anteriormente. O órgão responsável pela coordenação e controle
da operação das instalações de geração e transmissão de energia elétrica, no âmbito do
Sistema Interligado Nacional (SIN), sob a fiscalização e regulação da Agência Nacional
de Energia Elétrica (ANEEL), é o ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico). Cabe
ao ONS a função de "centro despachante", coordenando as usinas geradoras
principalmente tomando por base os custos operacionais das mesmas, ou a honra dos
contratos de energia realizados pelo mercado livre, normalmente regulados pela Câmara
de Comercialização de Energia Elétrica (CCIE). Geralmente, as unidades produtoras de
mais baixo custo operacional são primeiramente despachadas, para atendimento a
demanda do momento, e devem funcionar praticamente em tempo integral (24 horas, 7
dias por semana). As demais usinas de geração, as quais possuem custo operacional
13mais elevado (em virtude da fonte primária e/ou da tecnologia empregada para tal),
devem responder somente aos picos de demanda solicitados pelo SIN.
Torna-se estratégico para qualquer sistema elétrico de potência ter disponibilidade de
várias fontes de energia primária, uma vez que a combinação de recursos e custos para
se produzir eletricidade é muito complexa, e irá depender da sazonalidade das condições
econômicas, sociais e ambientais. Usinas geradoras de eletricidade que possuem como
fonte primária energias renováveis (com exceção das hidrelétricas), são, geralmente,
autorreguladas e sua produção acaba sendo contratada para a máxima produção
(potência) que as mesmas podem fornecer, como por exemplo, a potência máxima que
estas unidades podem gerar a qualquer momento do dia é completamente agregada ao
SIN. Desta forma, modifica-se a forma de regular e coordenar demais unidades
produtoras de eletricidade, as quais deveriam ser despachadas para atendimento ao um
pico na demanda. Ainda, com as usinas de energia renovável disponíveis no SIN, torna-
se mais racional a distribuição da capacidade de carga do sistema. Apesar das vantagens
da diversificação do parque gerador, com a entrada das unidades produtoras de
eletricidade a partir de fontes renováveis, o SIN deve ser capaz de se adaptar
rapidamente a intermitência deste tipo de empreendimento, pois nem sempre o mesmo
estará disponível, tal como no caso da energia solar e/ou eólica.
Três qualidades principais descrevem cada tipo de geração de energia, assim como o
papel que podem desempenhar, como parte da diversificação da geração de eletricidade:
Potência Firme: A capacidade da unidade produtora satisfazer a demanda por
eletricidade, a qualquer momento. A maioria das usinas geradoras que possuem como
fontes primárias combustíveis fósseis são capazes de operar em sua capacidade total a
85% do tempo. Isto significa que este tipo de unidade produtora é extremamente
confiável, e que podem atender tanto as necessidades de carga básicas, quanto aos picos
de demanda (dependendo da tecnologia usada). Já unidades renováveis, tal como as
usinas solares e eólicas, não são confiáveis, uma vez que a fonte primária pode vir a
faltar em algum momento;
Despachabilidade: A capacidade de responder às mudanças na demanda (ou
carga) ao longo do tempo, em resposta às exigências dos consumidores, e como eles
modificam seu próprio perfil de carga, ligando ou desligado equipamentos. Algumas
tecnologias, tais como geração de energia elétrica a gás natural (operando a baixas
potências, como uma "reserva operatória") ou de armazenamento baseada em energia
14hidrelétrica, são capazes de responder às alterações de carga muito rapidamente, e são,
portanto, capazes de fornecer potência de pico em demanda. Unidades produtoras com
energia primária a carvão, também podem adaptar a sua produção de potência para
variações de carga, em resposta aos ciclos de pico na demanda diária. As unidades de
produção a base de energia nuclear são mais adequadas para carga de base, uma vez que
não conseguem responder a variações na demanda de forma ágil. Tecnologias de
energias renováveis não são capazes de responder às necessidades de eletricidade de
forma confiável, principalmente os momentos de pico na demanda. No entanto, a
maioria das tecnologias baseadas em biomassa pode reduzir ou aumentar a sua saída
para seguir carga;
Fator de Uso: O total de energia elétrica entregue em um ano. Planejamento de
longo prazo para a segurança energética exige que as unidades de geração de energia
estejam disponíveis para atender a demanda de eletricidade presente e futura, incluindo
uma provisão para imprevistos. As capacidades de geração anual podem ser estimadas
com um elevado grau de certeza, para todas as tecnologias. Juntamente com os dois
critérios anteriores e a capacidade de previsão e demanda de energia, a expectativa de
geração anual pode ser utilizada para determinar a necessidade de construir novas
usinas.
152. Energias Oceânicas – Características & equipamentos principais
A energia renovável dos oceanos pode ser aproveitada de três formas distintas: a energia
contida nas marés, a energia das ondas e a energia contida nas correntes marinhas. A
densidade da água do mar é 835 vezes maior do que o ar atmosférico, o que a confere uma
grande concentração de energia. Os oceanos ocupam, aproximadamente, setenta por cento
do globo terrestre, particularidade que nos permite uma vasta exploração deste tipo de
energia. Oitenta por cento da população mundial vive em cidades litorâneas, em uma faixa
de 80 quilômetros da costa, o que confere um grande potencial consumidor para este tipo
de aplicação energética.
A energia contida nas marés são variações cíclicas no nível dos mares e oceanos. Com
efeito, as marés representam a manifestação planetária dos fluxos de energia (potencial e
cinética) presentes no sistema Terra-Lua-Sol. Isso resulta em algumas regiões do mundo
nas quais uma maior variação local de marés pode ser verificada, do que em outros locais.
A energia das ondas é uma fonte irregular e oscilante, de baixa frequência, a qual pode ser
convertida para a frequência industrial de 60Hz e, então, ser adicionada ao SIN. Ondas
obtêm sua energia a partir do vento, que vem da energia solar. As ondas recolhem,
armazenam e transmitem esta energia milhares de quilômetros com o mínimo de perda.
Embora varie de intensidade, estão disponíveis vinte e quatro horas por dia, durante todo o
ano. A energia das ondas é renovável, livre de poluição e ambientalmente amigável. Seu
potencial líquido é melhor do que a energia eólica, solar, pequenas hidrelétricas ou energia
de biomassa.
A energia contida nas correntes marinhas provém da combinação das forças
gravitacionais exercidas sob o planeta Terra, assim como a energia contida nos
deslocamentos de ar, incrementadas pelo gradiente de temperatura dos mares e seu grau
de salinidade. Todos estes fatores combinados exercem uma força de deslocamento de
massa líquida (energia cinética), a qual pode ser aproveitada para ser gerar energia
elétrica.
Existem três tipos de correntes tecnológicas desenvolvidas para aplicação na
recuperação e aproveitamento desta energia, transformando-a em eletricidade. Abaixo
listamos as mais usuais:
162.1. Sistemas de boia ou flutuação
Utilizam o movimento oscilatório das ondas oceânicas para operar bombas hidráulicas.
O equipamento pode ser montado a uma balsa flutuante ou a um dispositivo fixado sobre
o leito do mar. Uma séries de boias ancoradas sobem e descem com o movimento das
ondas. O movimento é usado para operar um circuito hidráulico fechado, pelo qual água
em alta pressão é bombeada para uma turbina hidráulica, a qual possui seu eixo em
comum com um gerador (alternador) elétrico, para produzir eletricidade, que é então
transmitido para terra por cabos submarinos;
Figura 1 – Sistema PELAMIS® para conversão de energia das ondas (Fonte: Ocean Power Delivery Ltd. 2006)
Figura 2 – Sistema AquaBuOY® para absorção de energia das ondas
(Fonte: AquaEnergy Group, Ltd. 2005)
17
Parte e/ou componente Princípio Funcional
Juntas articuladas(vertical e horizontal)
Responsáveis pela fixação do módulo conversor às boias. Auxiliam na captação da energia das ondas, estando as mesmas em deslocamento vertical ou horizontal.
AríeteTransferem a energia cinética das marés para o sistema de recalque hidráulico, a fim de propulsionar o alternador.
Vasos de fluído em alta pressão
Pressurizam o fluído hidráulico responsável pela propulsão dos alternadores
ReservatórioAcumulam o fluído hidráulico responsável pela propulsão dos alternadores
Distribuidor hidráulico Orienta a distribuição do fluído (de alta e baixa pressão).
Alternador Converte a energia hidrostática em energia elétrica
Características técnicas Descrição
Estrutural
Comprimento total 150 metrosDiâmetro 3.5 metros
Deslocamento de massa 7 toneladasMódulos de potência 3 independentes
Unidade de Conversão de PotênciaConversor de potência 4 cilindros hidráulicos (2 longitudinais, 2 laterais)Estocagem de energia Acumuladores de alta pressão
Pressão de trabalho 100 ~ 350 barConversores de
potência2 motores de deslocamento variável
Geradores / Velocidade Assíncronos - 2x157kVA/125kW – 1500rpmCapacidade Instalada
Potência Total 750kWEnergia anual gerada 2.7GWhPotência nominal/onda 55kW/m
ComparaçõesTurbina a gás (combustível)
600 toneladas/ano evitadas
CO2 lançado na atmosfera
(como base uma TG)2000 toneladas/ano evitadas
Parte e/ou componente Princípio Funcional
Sistema de captação de energia das ondas
Captam a energia das ondas, em um movimento vertical, propulsionando um sistema mecânico que aciona um alternador.
Interface entre o sistema mecânico de velocidade e o
Tabela 1 – Principais equipamentos do sistema PELAMIS
Figura 3 – Visão Geral dos componentes internos de um sistema PELAMIS® (flutuação).
Tabela 2 – Características técnicas do sistema PELAMIS
18
Outras tecnologias são utilizadas a partir de elementos de flutuação, tais como:
“McCabe wave pumps”;
Boia de Archimedes;
Hidrofólios de vários tipos;
2.2. Dispositivos de coluna de água oscilante
Estes dispositivos se baseiam na pressão do ar contido em uma cavidade (coluna de ar).
A pressão do ar varia em função do nível de água nesta cavidade. Quanto maior o nível de
água, maior a pressão do ar. O ar localizado na câmara é, drenado através de uma turbina
(P.Ex.: turbina Wells). A vantagem é que o DAO pode ser usado em ambas as direções de
subida e descida das ondas.
Tabela 5 – Principais equipamentos do sistema de DAO
Figura 4 - Visão geral de uma instalação PowerBuoy®
Parte e/ou componente Princípio Funcional
Câmara de oscilaçãoResponsável pelo fluxo de ar, o qual é direcionado pela oscilação da coluna de água, devido a força da maré.
Paredes parabólicasAtuam como um canal, aumentando a velocidade da água que penetra a câmara e, consequentemente, aumentando a eficiência do sistema.
Módulos de potência Convertem a energia das marés em energia elétrica.
Amarração de ancoragem Sustentam todo o conjunto
19
Figura 5 - Visão geral de uma instalação DAO
Figura 6 -
Tabela 6 – Principais equipamentos do sistema DAO do tipo LIMPET
O termo LIMPET deriva da expressão “Land Installed Marine Powered Energy
Transformer”, o que significa “Dispositivo de Geração de Energia Instalado em Terra”.
DGIT's seguem o conceito de projeto em barrancos, em que o dispositivo é construído e
fixado no local perto da linha de costa, sendo protegido do mar por um dique de rocha.
Quando o dispositivo está completamente instalado, a parede de rocha é removida,
Parte e/ou componente Princípio Funcional
Estrutura civilSustenta a “barragem” vertical, assim como suporta os esforços dinâmicos da coluna de ar interna.
Turbina Well Impelida pela coluna de ar em movimento.
Alternador Converte a energia cinética da turbina em eletricidade.
20permitindo o acesso do mar para o dispositivo. O dispositivo consiste de três colunas de
água colocadas lado a lado, numa cavidade construída pelo homem, que forma uma rampa
de lançamento em ângulo com a horizontal. As caixas de coluna de água são feitos de um
sanduíche de aço-aço-concreto chamado BISTEEL, dando uma largura do dispositivo de,
aproximadamente, vinte e um metros. O dispositivo é fixado às proeminências rochosas
de cada lado, assim como para a base. Modelos em escala têm mostrado que o declive
acentuado aumenta a eficiência de captura. Nesta estrutura, instalam-se duas robustas
turbina horárias do tipo “Well”, cada uma com 500kW. As turbinas são colocadas por trás
das câmaras DAO e o alternador está localizado por trás das turbinas, onde é protegido da
água marinha por um dique de rocha. Cada conjunto de turbinas é protegido por uma
comporta, a qual impede que as turbinas admitam água, em caso de tempestades no mar.
As turbinas também possuem um sistema de controle, para atenuar e/ou incrementar a
energia de saída, bem como válvulas de alívio de pressão.
2.3. Canal “Tapered” (Afunilador)
É uma estrutura montada para canalizar e concentrar as ondas, para armazenar a mesma
em um reservatório elevado. O fluxo de água para fora deste reservatório é usado para
gerar eletricidade, usando o padrão de tecnologia hidrelétrica convencional.
Parte e/ou componente Princípio Funcional
Canal Afunilador Permite a admissão de água do mar, em marés cheias.
Reservatório Acumula a água do mar.
Casa de Força Converte a energia cinética da turbina em eletricidade.Tabela 7 - Principais equipamentos do sistema “Tapered”
2.4. Turbinas de correntes oceânicas e/ou fluviais
Fluxo de energia provenientes das correntes marinhas e fluviais agem, de forma em
geral da mesma maneira como as turbinas eólicas. Quanto maior for a densidade da água
(que no caso da água do mar é 832 vezes a densidade do ar) significa que um único
Figura 7 - Sistema de canalização e armazenamento de águas oceânicas para geração de energia elétrica
21gerador pode fornecer energia significativa, a baixas velocidades de fluxo de maré (em
comparação com a velocidade do vento). Dado que a potência varia com a densidade do
meio e do valor da velocidade cúbica, é simples de ver que a velocidade da água de cerca
de um décimo da velocidade do vento, proporciona a mesma potência para o mesmo
tamanho do sistema de turbina. No entanto, isso limita a aplicação na prática, a locais
onde os movimentos das correntes oceânicas e/ou fluviais a velocidades de pelo menos 2
nós (1m/s).
Uma vez que estes tipos de projetos são ainda uma tecnologia não embassada por testes,
nem possuem instalações de produção em escala comercial não fornecem de energia de
forma rotineira, nenhuma tecnologia padrão emergiu ainda. Uma grande variedade de
projetos estão sendo experimentados, algumas muito perto de implantação em grande
escala. Vários protótipos tem se mostrado promissores com muitas empresas, mas eles não
têm operado comercialmente por longos períodos, para estabelecer performances e taxas
de retorno sobre os investimentos.
Dois tipos de projetos existem para as instalações de águas profundas.
Convencionalmente, fixam os sistemas úteis para sites de águas rasas, e sistemas
amarrados para águas profundas. O Centro de Energia Marinha Européia categoriza-os em
três tipos:
Turbinas Axiais: Turbinas axiais estão próximos ao conceito de moinhos
tradicionais, operando sob o mar, e possuem a maioria dos protótipos em
funcionamento;
Turbinas de eixo transversal (vertical e/ou horizontal): Estes projetos podem
funcinar verticalmente e/ou horizontalmente ao fluxo de água;
Projetos de efeito Venturi: O efeito de Venturi utiliza uma blindagem para
aumentar a taxa de fluxo através da turbina. Estes podem ser montados
horizontalmente ou verticalmente. Estes incluem:
22
2.5. Conversão Termelétrica Oceânica
Consiste em extrair a energia calorífica absorvida pelos oceanos, pela diferença de
temperatura entre águas a baixa/média profundidade em relação a águas a alta
profundidade, com o auxílio de máquinas térmicas, tais como CRGV (Caldeiras de
Recuperação e Geração de Vapor). Estas diferenças de temperatura podem chegar a até
20ºC (em regiões próximas ao equador e/ou trópicos) entre as lâminas d’água
mencionadas anteriormente, as quais podem fornecer grandes quantidades de energia em
potencial. O desafio tecnológico empregado neste tipo de reaproveitamento energético é a
capacidade de se extrair o máximo de eletricidade, mesmo com tão baixa diferença de
temperatura, o que torna este método economicamente “pesado”, porém, bastante
interessante, do ponto de vista tecnológico.
Para se imaginar a potencialidade do negócio, na média de um dia, em uma área
equivalente a 60km2 de oceano pode absorver calor irradiado pelo Sol equivalente a 250
bilhões de barris de petróleo.
Figura 8 – Sistema usado em águas profundas
Figura 9 – Esquema de turbina axial Figura 10 – Imagem de turbina vertical
23
Existem duas tecnologias empregadas para este tipo de reaproveitamento energético: A
tecnologia de ciclo fechado (muito semelhante a utilizada nas termelétricas
convencionais) e a tecnologia de ciclo aberto, esta sim, bastante interessante e com um
processo bem diferente da anterior. Na tecnologia de ciclo aberto, a água quente oceânica
encontrada na superfície e em baixas profundidades é direcionada para um desaerador e,
logo após, para uma câmara de vácuo, equipamento este que trabalha a baixa pressão,
provocando assim a evaporação da mesma. O vapor produzido é então impelido para uma
turbina, a qual aciona um gerador, produzindo assim eletricidade. O mais interessante
neste método é que, além da eletricidade gerada, o vapor que foi gerado é novamente
condensado (pelo choque térmico com águas a altas profundidades), fornecendo assim
água potável. Um empreendimento de 2MW pode produzir até 4300m3 de água potável
por dia, o que em regiões que sofrem com a irregularidade pluviométrica e/ou
desertificação (como podemos verificar no Nordeste/Norte e Sul do Brasil) seria
extremamente útil e viável, como fonte alternativa, apesar dos custos envolvidos na
construção e operação.
Figura 12 - Diagrama de bloco – Ciclo aberto da tecnologia CTEO
Figura 11– Mapa de diferenças de temperatura oceânicas entre a superfície dos mares e profundidades que chegam a 1000m
24
2.6. Relação kWh/m2
A relação de eficiência em função do espaço em empreendimentos oceânicos dependerá
do tipo de projeto, assim como da tecnologia empregada no mesmo. Como exemplo,
podemos utilizar os dados do proeto da COPPE/UFRJ no estado do Ceará, onde um
projeto de utilização de energia oceânca do tipo flutuação foi instalado, produzindo algo
em torno de 7,7kW/m de onda. Levando-se em consideração a extensão territorial do
porto, o qual ocupa em torno de 1800 metros em forma de um “L”, podemos calcular a
relação de eficiência em tormo de 200kWh/m2.
2.7. Capacidade instalada e perspectivas de produção
Apesar do fato de não ser lembrada como
fonte de energia, principalmente em um país
tropical e com vasta faixa litorânea como o
Brasil, a energia oceânica (mais comumente
conhecida e proferida como maremotriz) se
mostra como uma excelente alternativa
renovável para o país, assim como no caso dos
“corredores eólicos” e nas “fazendas solares”.
Um dos fatores mais preponderantes para o
investimento e o aproveitamento deste tipo de
fonte primária renovável é o fato de que as
maiores densidades populacionais do Brasil se
encontrarem dispostas próximo ao litoral, o
Figura 13 - Diagrama de bloco – Aplicações gerais para o ciclo aberto da tecnologia CTEO
Figura 14 - Potencial energético
avaliado no Brasil.
25que facilitaria o aproveitamento eletro-energético. Isso sem mencionar as características
intrínsecas desta fonte primária, tal como inesgotabilidade, renovável e ofertada em larga
escala, sem a “carga” dos impactos inerentes aos projetos mais clássicos de geração de
energia elétrica, como observamos no caso hidro e termelétrico.
Apesar de não se verificar menção a respeito deste tipo de fonte primária nos estudos
levantados pela EPE (Empresa de Pesquisa Energética) no seu “PDEE 2020”, assim como
nos estudos realizados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica, em seu “Atlas
de energia elétrica do Brasil ANEEL 2002”, pelas informações coletadas através do grupo
de pesquisa em energia maremotriz da COPPE-UFRJ, em um “workshop” apresentado
pelo Sr. Segen Estefen (Instituto Alberto Luiz Coimbra) e publicado no anuário da IEA
(International Energy Agency – Agência Internacional de Energia) calcula um total de
disponibilidade de reaproveitamento da energia maremotriz no país de 114GW.
Vale ressaltar que a disponibilidade da energia maremotriz no país verifica-se ao longo
de todo o litoral, contemplando cinco regiões diferentes do Brasil. Focando-se a região
sudeste, onde encontra-se 55% da população brasileira, podemos verificar com o auxílio
da figura 7 acima, um potencial energético de 55GW, equivalente a três vezes a
capacidade instalada da Usina Hidrelétrica de Itaipu (considerada como “lastro” principal
do SIN) ou cinco vezes a capacidade instalada do futuro complexo hidrelétrico de Belo
Monte, empreendimento que já causou enorme impacto na região, sem mencionar os
custos e o atraso do próprio projeto.
26
3. Estudos prévios para instalação
O aproveitamento de energia das marés pode trazer inúmeros benefícios ambientais,
pois sua utilização, como substituição à geração a partir de combustíveis fósseis, pode
evitar a emissão de CO2 e carvão na atmosfera.
No entanto, no projeto da barragem deve-se identificar cuidadosamente o impacto no
ecossistema local antes da sua construção. Uma mudança no regime hidrodinâmico pode
influenciar tanto a qualidade da água, como a composição e o movimento dos sedimentos.
Isso pode ter efeito na cadeia alimentar de aves, peixes e invertebrados.
De acordo com a resolução normativa nº 390, de 15 de dezembro de 2009, da Agência
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), os estudos prévios para outorga de autorização
para exploração e alteração da capacidade instalada fontes alternativas de energia,
elencados pelo parágrafo 11, são:
Disponibilidade de combustível, quando for o caso;
Capacidade instalada; e
Acesso às instalações de transmissão e de distribuição, constituído de
conexão e uso.
Os artigos 15 e 16 estabelecem ainda:
“Art. 15. A Autorizada deverá cumprir a legislação
relativa aos recursos hídricos, no que se refere à captação
e lançamento de água de uso na central geradora.”
“Art. 16. A Autorizada deverá manter em seu arquivo, à
disposição da ANEEL, os seguintes documentos:
I – Estudo de Impacto Ambiental (EIA), Relatório de
Impacto Ambiental (RIMA) ou estudo ambiental
27formalmente requerido pelo órgão ambiental conforme
legislação específica de meio ambiente;
II – Projeto Básico; e
III – Resultados dos ensaios de comissionamento.”
Com relação ao item I do artigo citado anteriormente, vale ressaltar as resoluções
estabelecidas pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), onde se
estabelece as prerrogativas para o EIA e para o RIMA. Classificada como
empreendimento sujeito ao licenciamento ambiental, assim como todo e qualquer
empreendimento voltado para a geração, transmissão e distribuição de energia elétrica,
os empreendimentos oceânicos devem elaborar, juntamente com os estudos de
viabilidade técnico-comercial, os estudo de impactos sócio-ambiental, os quais
levantarão as questões pertinentes à implantação do empreendimento, e seus impactos
na comunidade e no habitat em sua circunvizinhança.
No Relatório de Impactos Ambientais, estarão listados todos os eventos pertinentes
às etapas do empreendimento, suas características e os planos de manejo do
incorporador, os quais serão implementados na intenção de mitigar os danos causados
ao ambiente e, caso sejam, as comunidades locais. De posse do EIA e do RIMA, serão
expedidas as licenças, as quais serão determinantes para a realização do
empreendimento.
Estas licenças estão listadas na resolução nº 006/1987, em se artigo 5º, como descrito
a seguir:
“Art. 5º - No caso de usinas termoelétricas, a LP deverá
ser requerida no início do estudo de viabilidade; a LI antes
do início da efetiva implantação do empreendimento e a
LO depois dos testes realizados e antes da efetiva
colocação da usina em geração comercial de energia.”
Como estabelecido pela resolução nº 237/1997, pelo CONAMA, através do seu
artigo 8º, seguem as definições para as licenças citadas no artigo acima citado:
Licença Prévia (LP) - concedida na fase preliminar do planejamento do
empreendimento ou atividade aprovando sua localização e concepção, atestando a
viabilidade ambiental e estabelecendo os requisitos básicos e condicionantes a serem
atendidos nas próximas fases de sua implementação;
Licença de Instalação (LI) - autoriza a instalação do empreendimento ou
atividade de acordo com as especificações constantes dos planos, programas e projetos
28aprovados, incluindo as medidas de controle ambiental e demais condicionantes, da qual
constituem motivo determinante;
Licença de Operação (LO) - autoriza a operação da atividade ou
empreendimento, após a verificação do efetivo cumprimento do que consta das licenças
anteriores, com as medidas de controle ambiental e condicionantes determinados para a
operação.
Em 2001, o CONAMA estabeleceu nova resolução normativa, instruindo os
empreendimentos elétricos com pequeno potencial de impacto, a de nº 279, a qual
destina nova regulamentação ambiental, instituindo o Relatório Ambiental Simplificado
(RAS), com o qual os estudos relativos aos aspectos ambientais relacionados à
localização, instalação, operação e ampliação de uma atividade ou empreendimento,
apresentado como subsídio para a concessão da licença prévia requerida, que conterá,
dentre outras, as informações relativas ao diagnóstico ambiental da região de inserção
do empreendimento, sua caracterização, a identificação dos impactos ambientais e das
medidas de controle, de mitigação e de compensação.
Neste mesmo documento, segue em anexo a proposta de informações mínimas a
serem elencadas no RAS, como forma de atendimento aos órgãos ambientais e
regulatórios, para outorga de implantação de empreendimentos elétricos.
A - Descrição do Projeto
Objetivos e justificativas, em relação e compatibilidade com as políticas
setoriais, planos e programas governamentais;
Descrição do projeto e suas alternativas tecnológicas e locacionais,
considerando a hipótese de não realização, especificando a área de influência;
B - Diagnóstico e Prognóstico Ambiental
Diagnóstico ambiental;
Descrição dos prováveis impactos ambientais e sócio-econômicos da
implantação e operação da atividade, considerando o projeto, suas
alternativas, os horizontes de tempo de incidência dos impactos e indicando
os métodos, técnicas e critérios para sua identificação, quantificação e
interpretação;
Caracterização da qualidade ambiental futura da área de influência,
considerando a interação dos diferentes fatores ambientais;
C - Medidas Mitigadoras e Compensatórias
29 Medidas mitigadoras e compensatórias, identificando os impactos que não
possam ser evitados;
Recomendação quanto à alternativa mais favorável;
Programa de acompanhamento, monitoramento e controle.
3.1. Aspectos ambientais
Embora a exploração das energias oceânicas não produza nenhuma poluição
direta ao meio-ambiente, é importante ressaltar que os efeitos da construção e operação
de qualquer empreendimento para geração de energia elétrica, principalmente
localizados em estuários e/ou reservas ecológicas, devem ser cuidadosamente avaliados,
pois a sua instalação pode modificar algumas características naturais do local.
A construção de uma barragem em um estuário pode resultar em efeitos diretos
sobre o ecossistema local, portanto, é importante ressaltar que tais efeitos devem ser
considerados, tanto no projeto e construção, quanto na operação da usina. Alguns dos
aspectos que devem ser analisados são as possíveis alterações na qualidade da água, ou
seja, alterações nas características químicas da água, tais como oxigenação e
salinização, além da própria morfologia do estuário, que pode ser alterada devido às
possíveis modificações nos regimes de sedimentação e erosão.
Possivelmente, um dos principais aspectos ambientais que devem ser verificados
está relacionado às alterações no ecossistema do estuário. Estas alterações variam de
acordo com o local, entretanto, podem ser formuladas levando-se em consideração os
seguintes aspectos:
Alterações na distribuição das espécies dentro do estuário;
Alterações na composição do grupo de espécies (algumas podem deixar de
existir, enquanto novas espécies podem surgir);
Alterações nos ciclos de vida de algumas espécies (taxas de crescimento e
reprodução, por exemplo).
3.2. Aspectos econômicos
A avaliação econômica de um projeto oceânico deve ponderar tantos aspectos
diretos quanto indiretos. Entre os aspectos diretos estão os custos de construção,
operação e manutenção da usina, além dos benefícios promovidos pela própria geração
de eletricidade. Os aspectos indiretos estão relacionados aos impactos ambientais e
socioeconômicos, associados à usina.
30O desenvolvimento de atividades turísticas no entorno da usina e a utilização da
barragem como via de acesso rodoviário são exemplos de benefícios indiretos. Além de
a fonte primária ser virtualmente inesgotável, os custos associados à operação da usina
são mínimos, portanto, os investimentos em construção e operação podem ser
facilmente recuperados através de "economia em combustíveis". Ao contrário de outras
fontes energéticas, os empreendimentos oceânicos estão livres de alguns problemas tais
como: emissões de gases poluidores, poluição da água, derramamentos de óleo e
produção de resíduos. Embora sejam primordialmente ambientais, estes aspectos
também devem ser observados, sob o ponto de vista econômico, em quaisquer projetos
de geração de energia. Além disso, a vida útil de um empreendimento oceânico pode
chegar de duas a três vezes a de uma térmica ou nuclear.
A construção de uma barragem pode representar um dos maiores custos para a
implantação de um projeto oceânico, portanto, uma maneira eficaz de prever a sua
efetividade é através da razão de “Gibrat”, apresentada na equação a seguir.
, onde:
Cm: Comprimento da barragem, em metros;
EkWh: Energia produzida pela usina durante um ano, em kWh.
Portanto, quanto menor a razão de “Gibrat1”, melhor o indicativo de viabilidade
do projeto.
1 Lei de Gibrat [Robert Gibrat (1904–1980)] - indica que o tamanho de uma empresa e sua taxa de crescimento são independentes. A lei de crescimento proporcional dá origem a uma distribuição que é atende a uma função logarítmica normal. A lei de Gibrat é também aplicada ao crescimento e tamanho das cidades, onde proporcionadas pelo processo de crescimento, podem dar origem a uma distribuição de tamanhos de cidades que é se apresenta como uma função logarítmica normal também, como previsto pela lei de Gibrat.
31
3.3. Impactos ambientais
ASPECTOS IMPACTOS
Reaproveitamento da energia oceânica
A redução na altura das ondas na proporção de 10% a 15% imediatamente após os empreendimento com uma substancial difração das mesmas, restabelecerá a uniformidade da altura das ondas na faixa litorânea dentro de um perímetro compreendido entre 3 a 4km, podendo ocasionar alagamentos.
Interação com vida marinha, aves marinhas e ecossistema bentônica2
Empreendimentos oceânicos podem proporcionar "corredores de pesca" artificiais para predadores e/ou a fixação de populações de aves marinhas, as quais antes migratórias, permitindo um acréscimo populacional destas espécies nestas condições, do que em condições naturais. Da mesma forma, superfícies submersas de dispositivos de energia das ondas e estruturas associadas no fundo do mar, como âncoras e cabos de energia, irá fornecer substrato para a colonização de algas e invertebrados, criando "recifes artificiais", o que pode ser considerado como impacto benéfico.
Redução dos níveis de energia das ondas costeiras de um projeto oceânico pode alterar a estrutura da cadeia de comunidades de algas nas faixas litorâneas e nos níveis médios das marés, favorecendo certas espécies em detrimento de outros, mas as consequências destas alterações na microbiologia marinha sobre peixes e pequenos invertebrados são, comumentemente, insignificantes.
Emissões atmosféricas e Espera-se ser apenas preocupante em empreendimentos que
2 Ecossistema bentônico é composto de seres fixos ao substrato rochoso, ou àqueles que se arrastam no fundo dos mares e lagos. Estes tipos de seres também são encontrados sobre outros seres ou dentro do lodo do fundo oceânico, a exemplo dos vermes e outros tipos.
32
oceânicasutilizam circuito hidráulico fechado (fluído ou óleo), o qual pode apresentar vazamentos e/ou derramamentos esporádicos.
Interação com processos costeiros sedimentares
Redução nos níveis de energia das ondas que “quebram” na região costeira pode provocar a diminuição da renovação sedimentar, possibilitando a redução da erosão vicinal3 da área, enquanto aumenta a erosão “à jusante” da faixa litorânea. Este tipo de impacto é mais verificado em unidades instaladas dentro de uma faixa de 1 a 2 km da faixa litorânea.
ASPECTOS IMPACTOS
Poluição sonora e visual
A poluição sonora e visual depende muito do tipo de tecnologia empregada. Equipamentos submersos e boias ancoradas equipadas com pranchas baixas se mantêm quase imperceptíveis da costa, ou visíveis apenas em calmarias marinhas. Equipamentos fixos ou com ancoragem robusta os quais possuem pranchas altas serão visíveis com mais regularidade. Ruído sonoro só será perceptível em empreendimentos que utilizam a tecnologia de coluna d’água oscilante. Ruído submarino pode ter reações adversas em mamíferos aquáticos (baleias, golfinhos)
Conflitos no uso do espaço marinho
Possíveis conflitos com usuários recreativos (principalmente com surfistas), navegação comercial, pesca comercial, despejo de resíduos de dragagens e demais atividades devem ser evitadas com intenso diálogo durante a após a seleção do local a ser instalado a unidade produtora.
Instalação e descomissionamento
A fase de construção e montagem terá impactos associados ao deslocamento dos equipamentos e o lançamento dos cabos elétricos submarinos. A fase de descomissionamento terá impactos mais significativos na vida marinha que possivelmente se desenvolverá na unidade produtora, tal como aves marinhas que poderão fazer da instalação ninhos para procriação. Ambas situações podem ser evitadas com planejamento adequado e cuidadoso.
3
Diz-se vicinal, “de vizinhança”.
33
4. Evolução prevista em longo prazo
As energias dos oceanos são cercadas por incertezas no relatório do IPCC sobre
fontes renováveis. As tecnologias para a exploração do potencial energético de ondas,
marés, correntes, gradiente térmico e gradiente de salinidade do mar são as menos
maduras, em comparação com as outras fontes analisadas. Os estudos sobre o potencial
técnico dessas diferentes fontes indicam grande variabilidade. Devido ao pequeno
número de protótipos em operação, ainda não se tem dados relevantes quanto aos
custos, impactos ambientais, facilidades e dificuldades de integração com os sistemas de
distribuição. Isto porque, com exceção da tecnologia de marés com utilização de
barragens, que tem algumas unidades comerciais em funcionamento no mundo, todos os
demais desenvolvimentos estão em fase de protótipo pré-comercial.
É exatamente esse quadro de aparente desvantagem para as energias do mar que
Segen Estefen, diretor de Inovação da COPPE/UFRJ, e coordenador do capítulo que
tratou do tema no relatório do IPCC, aponta como uma grande oportunidade estratégica
que gostaria de ver o Brasil aproveitando:
“Esse é um campo em que o Brasil pode fazer a diferença.
Justamente porque a tecnologia ainda não está madura, há uma janela
de oportunidade para quem quiser investir e sair na frente, inovando
no mercado mundial”
Considerando o vasto conhecimento acumulado pelos brasileiros na engenharia
offshore para produção de petróleo, área em que o país tem liderança indiscutível, o
professor da COPPE/UFRJ considera que o Brasil está em posição privilegiada para se
tornar líder na exploração das energias do oceano. Para isso, seria necessário o governo
34tomar a decisão estratégica de investir, para consolidar uma posição de destaque nessas
tecnologias.
Segen alerta, porém, que “essa janela de oportunidade só ficará aberta por, no
máximo, 10 anos. Depois disso será tarde”. Grandes empresas internacionais associadas
a pequenas e médias empresas de base tecnológica, por exemplo, já estão investindo no
desenvolvimento tecnológico para o aproveitamento de energias do oceano. O governo
britânico fixou como meta ter em 2020 uma potência instalada de 2GW, o que significa
multiplicar por seis a atual potência instalada no mundo. Canadá, Estados Unidos,
Irlanda e Portugal atualmente trabalham na fixação de metas semelhantes.
A COPPE/UFRJ está finalizando a instalação de um protótipo pré-comercial de
usina de ondas no porto do Pecém, no Ceará, uma parceria com a empresa Tractebel.
Será a primeira da América Latina.
O potencial de geração de energia elétrica a partir do mar inclui o aproveitamento
das marés, correntes marítimas, ondas, energia térmica e gradientes de salinidade,
segundo o estudo sobre Fontes Alternativas inserido no Plano Nacional de Energia
2030. Ainda segundo o estudo, produzido em 2008, todas as tecnologias estão em fase
de desenvolvimento, com exceção do aproveitamento da energia potencial em usina
maremotriz (contida no movimento das águas). Nenhuma, portanto, apresenta custos
competitivos frente às demais fontes. Um dos países que se destaca nestas pesquisas é
Portugal, que tem diversos projetos pilotos.
Segundo registra a EPE, o total estimado para a energia potencial da maré é de
22.000TWh por ano, dos quais 200TWh seriam aproveitáveis. Em 2008, menos de 0,6
TWh, ou 0,3%, eram convertidos em energia elétrica. Baseado em estimativas de
organismos internacionais, o trabalho informa que não haverá aplicação em escala das
tecnologias marítimas para produção de energia, no curto e médio prazo. Mas, a partir
de 2025, a expansão poderá ocorrer de forma acentuada, como mostra o Gráfico abaixo.
35
4.1. Disponibilidade de fonte primária e custos
Salvo em condições catastróficas, em se tratando de energias oceânicas a
disponibilidade da fonte primária é eterna, visto sua sustentabilidade. Algumas
projeções em se tratando de catástrofes naturais e/ou intervenção humana na costa
litorânea, em virtude da necessidade de construção de portos, podem dificultar o acesso,
mas em nenhuma hipótese se pensa na restrição de uso e/ou esgotabilidade.
Com relação aos custos, o preço médio de geração através de energia oceânica
fica entre 40 e 88 centavos de dólar por kWh. No Reino Unido, foram obtidas ótimas
relações de custo, chegando-se a verificar preços da ordem de 7,5 centavos de dólar por
kWh gerado.
TecnologiaCapacidade
(MW)
Produção
(GWh/ano)
Venda
(M€)
Custo/kWh
(€)
Custo/kWh
Instalado
Barragem (DAO) 240 500 740 0,018 N/D
Turbinas axiais 1,2 3,8 N/D 0,06 3.733,60
Turbinas de eixos vertical e horizontal
0,15 0,48 N/D 0,04 N/D
Máquinas de efeito Venturi
0,8 2,5 N/D N/D N/D
Projetos oceânicos do tipo DAO
10~15 48,75 N/D 0,08 3.733,60
PELAMIS® 0,75 2,7 5,6 0,011 N/D
“Dragão do Mar” 11 35 N/D 0,04 N/D
Boia Archimedes 5 12 5,5 0,07
Boia “McCabe” 0,4 1,28 N/D N/D N/D
PowerBuoy® 0,5 1,6 N/D 0,05 N/D
Figura 15 – Projeção de capacidade instalada (MW). Fonte EPE 2007
36
AquaBuoy® 0,25 0,8 N/D 0,05 N/D
CTO (ciclo fechado) 1 3,2 N/D N/D 3.600
CTO (ciclo aberto) 0,05 0,16 N/D N/D N/D
CTO (ciclo híbrido) N/D N/D N/D N/D N/DTabela 8 – Matriz de Custos e Capacidade Instalada
Ainda não existem projetos de cunho comercial instalado na costa ou dentro da
faixa de águas territoriais oceânicas pertencentes ao Brasil, característica que não nos
permite avaliar a relação eficiência/custo, do prisma da realidade nacional. No país,
apenas existe um projeto em estudo, instalado no Porto de Pecém, estado do Ceará.
Com relação a vida útil destes projetos, visto a experiência estrangeira, algumas
tecnologias apresentam uma performance bastante interessante, chegando a alcançar
vida útil prolongada, do patamar de duas a três vezes em comparação a
empreendimentos de geração de energia térmica e/ou hidropotencial.
5. Requisitos locacionais
Os requisitos locacionais para a instalação de projetos oceânicos variam de acordo
com a tecnologia empregada. Abaixo, resumimos em função de cada tecnologia, os
requistos necessários para a instalação:
TECNOLOGIA REQUISITOS
Sistemas de boia ou flutuação
Turbinas submersíveis
Torna-se de extrema importância os estudos prévios das marés e/ou correntes marinhas, antes de começarem os esforços de construção e montagem deste tipo de projeto. As cartas náuticas devem ser consideradas, pois o tráfego marítimo pode influenciar na produção de energia elétrica.
Dispositivos de coluna de água oscilante
Devem-se considerar local onde a elevação do nível do mar não seja violenta (arrebentação média), pois de outra forma, danos severos diminuíram a vida útil do projeto.Canal “Tapered” (Afunilado)
Conversão Termelétrica Oceânica
Devem-se considerar latitudes onde se permite alcançar grandes variações de temperatura na água do mar. Desta forma, a recuperação de calor se torna mais eficiente, consequentemente, o incremento de eletricidade.
Tabela 9 – Principais requisitos locacionais para cada tipo de tecnologia empregada
37
6. Conclusão
Em virtude dos desafios que o país terá pela frente, principalmente com relação
aos grandes eventos que o Brasil se propôs a ser anfitrião, a questão energética passa a
tomar maior vulto e importância. Como meta de sustentabilidade econômica, devemos
manter nosso ritmo de crescimento em torno dos 3,5% a 5,5%, isso é claro, se não
houver distúrbios financeiros severos internos e/ou externos. Crescendo nesta
magnitude, o Brasil terá que atender a necessidade (sempre crescente) da economia por
energia, disponibilizando, a cada ano, mais energia elétrica na matriz nacional, até
mesmo por motivos de segurança operacional do SIN.
Neste contexto, a política energética, do prisma da matriz de oferta de eletricidade
no país necessita ser bem “articulada”, garantindo que a demanda da nação seja
atendida, mas não esquecendo os compromissos socioambientais assumidos desde a
ECO 92 e o Protocolo de Kyoto, nos quais assumimos o compromisso de diversificar o
matriz de oferta de eletricidade, optando pelos investimentos em fontes sustentáveis.
Estes investimentos já fazem parte de uma realidade promissora, principalmente
quando se verifica os leilões para energia nova, de natureza eólica, os quais o governo
brasileiro contratou nos últimos anos. Principalmente nos corredores de vento da região
nordeste, mais fazendas eólicas estão sendo construídas, contribuindo assim para os
planos de sustentabilidade do Brasil, junto a comunidade internacional, os quais devem
ser ratificados neste ano na conferência sobre desenvolvimento sustentável Rio+20.
Neste trabalho, pode-se expor o enorme potencial energético que o Brasil possui,
com investimento, seja privado, público ou parceria público-privado (PPP), o qual pode
38contribuir na diversificação e expansão da oferta de eletricidade no país. Ao longo de
toda a costa brasileira, poderiam ser empregadas várias das tecnologias aqui
apresentadas, no intuito de agregar maior confiabilidade ao SIN, diminuindo nossa
dependência com relação às termelétricas, principalmente àquelas que utilizam
combustíveis fósseis para operar. Vale salientar que ao longo do tempo os investimentos
serão recuperados e os custos de operação e manutenção são menores que as demais
fontes energia não renováveis.
Cabe a sociedade a cobrança por mais investimentos em pesquisa e
desenvolvimento, para que possamos, sem maior demora, explorar este imenso
manancial de energia, antes que o investimento estrangeiro assim o faça.
7. Referências
Hagerman, George - Offshore Wave Power in the US: Enviromental Issues,
Dezembro - 2004
Lundin, Mårten Grabbe Urban e Leijon, Mat - Ocean Energy (Department of
Electricity and Lightning Research Uppsala University,Sweden)
THORPE,T.W. - A BRIEF REVIEW OF WAVE ENERGY
Meisen, Peter e Hubert, Jordi - Renewable Energy Potential of Brazil
Global Energy Network Institute (GENI) - September 2010
Meisen, Peter e Loiseau, Alexandre - OCEAN ENERGY TECHNOLOGIES of
Renewable Energy Potential of Brazil - Global Energy Network Institute (GENI) -
AUGUST 2009
Estefen, Segen - OCEAN RENEWABLE ENERGY-STATUS & PERSPECTIVES IN
BRAZIL COPPE/UFRJ – Ocean Engineering Department - Brazil NEET Workshop –
Brasília, 19-20 November 2007
Conselho Nacional do Meio Ambiente
Resolução CONAMA N.º 006, de 16 de setembro de 1987
Resolução CONAMA Nº 237, de 19 de dezembro de 1997
RESOLUÇÃO CONAMA Nº 279, de 27 de junho de 2001