Energia das marés

[FONT=Arial,Helvetica]
[/FONT] [FONT=Arial,Helvetica][SIZE=-1]A energia das marés é obtida de modo semelhante ao da energia hidrelétrica.[/SIZE][/FONT]
[FONT=Arial,Helvetica][SIZE=-1] Constrói-se uma barragem, formando-se um reservatório junto ao mar. Quando a maré é alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina e produzindo energia elétrica, e na maré baixa o reservatório é esvaziado e água que sai do reservatório, passa novamente através da turbina, em sentido contrário, produzindo energia elétrica (fig. 5). Este tipo de fonte é também usado no Japão e Inglaterra.[/SIZE][/FONT] [FONT=Arial,Helvetica][SIZE=-1]No Brasil temos grande amplitude de marés, por exemplo, em São Luís, na Baia de São Marcos (6,8m), mas a topografia do litoral inviabiliza economicamente a construção de reservatórios.[/SIZE][/FONT]

[FONT=Arial,Helvetica][SIZE=-1] Caixa de concreto por onde, no sobe [/SIZE][/FONT]
[FONT=Arial,Helvetica][SIZE=-1]e desce das marés, passa a água do mar cuja [/SIZE][/FONT]
[FONT=Arial,Helvetica][SIZE=-1]energia é aproveitada na geração de eletricidade.[/SIZE][/FONT]

Ondas


Energia das ondas

São surpreendentes as especulações sobre o aproveitamento energético do movimento das ondas: em teoria, se fosse possível equipar os litorais do planeta com conversores energéticos, as centrais elétricas existentes poderiam ser desativadas.

Basta pensar que uma onda de 3 metros de altura contém pelo menos 25 kW de energia por metro de frente. O difícil, talvez impossível, é transformar eficientemente toda essa energia em eletricidade — os dispositivos desenhados até hoje são em geral de baixo rendimento. E não é por falta de idéias — desde 1890, somente na Inglaterra foram concedidas mais de 350 patentes a dispositivos para aquela finalidade.



A maioria usa o mesmo princípio: a onda pressiona um corpo oco, comprimindo o ar ou um líquido que move uma turbina ligada a um gerador. Com esse processo, a central experimental de Kaimei, uma balsa de 80 por 12 metros, equipada com turbinas verticais, funciona desde 1979 em frente da costa japonesa, produzindo 2 MW de potência. Na Noruega, cujo litoral é constantemente fustigado por poderosas ondas, foi construída em 1985 uma minicentral numa ilha perto da cidade de Bergen, na costa Oeste. Ao contrário do sistema japonês, o equipamento não flutua no mar, mas está encravado numa escarpa. Produz 0,5 MW, o suficiente para abastecer uma vila de cinqüenta casas.Abaixo podemos ver três formas de conversores.


Coluna Oscilante de água

Aquí vale o empurrão

Coluna oscilante de Buoy.

A instalação consiste em um cilindro de concreto, disposto verticalmente num nicho aberto com explosivos na rocha. A extremidade inferior, submersa, recebe o impacto das ondas, que comprimem o ar coluna acima no cilindro. O ar, sob pressão, movimenta a turbina, antes de escapar pela extremidade superior. O movimento rítmico das ondas assegura que a turbina gere eletricidade sem parar. Mas o projeto mais original é, sem dúvida, o do engenheiro Stephen Salter, da Universidade de Edimburgo, na Escócia. Modelos reduzidos dele já foram testados no lago Ness — aquele mesmo do suposto monstro.

O sistema chama-se "pato de Salter" (Salter's cam, em inglês, eixo excêntrico de Salter; o nome em português vem do fato de o equipamento imitar o movimento das nadadeiras de um pato).

Pato de Salter

Consiste numa série de flutuadores, semelhantes ao flap dos aviões, ligados a um eixo paralelo à praia. A parte mais bojuda dos "patos", enfrenta as ondas, cujo movimento rítmico faz bater os flutuadores, girando o eixo que aciona a turbina como um pedal de bicicleta, que só transmite o movimento numa direção. O rendimento desse sistema promete ser excelente, pois parece capaz de aproveitar 80 por cento da energia das ondas. É esperar para ver.



Como surgem as ondas

Todo surfista sonha com a onda perfeita, aquela que vem quebrando progressivamente, de uma extremidade a outra, permitindo as mais ousadas evoluções sobre a prancha. Como os célebres "tubos" de Jeffrey's Bay, na África do Sul, onde é possível ficar até dois minutos descendo a mesma onda. Perfeitas, ou imperfeitas, as ondas se formam a partir da ação dos ventos sobre a superfície do mar. Existe uma correlação bem definida entre a velocidade do vento e o tamanho das ondas. Tanto que a escala Beaufort, que mede a intensidade dos ventos, baseia-se na observação do aspecto da superfície marinha.

Uma vez formadas, as ondas viajam pelo alto - mar até encontrar as águas comparativamente mais rasas, próximas à terra. Nesse encontro, a base das ondas começa a sofrer certa resistência. Isso faz aumentar sua altura. À medida que o fundo se torna mais raso, a crista da onda, que não está sujeita a essa resistência, tende a prosseguir com maior velocidade. E a onda quebra. Se o fundo do mar é rochoso, como no Havaí, as ondas alcançam grande altura; já na areia, a energia é absorvida, do que resultam ondas menores.

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Marés


Energia das Marés

Em qualquer locar a superfície do oceano oscila entre pontos altos e baixo, chamaods marés, A cada 12h e 25m. Em certas baías grande, essas marés são amplificadas grandemente. Elas podem também criar ondas que movem a velocidade de até 18m por minuto.

Teoricamente tanto a energia cinética como a energia potencial dessas marés poderiam ser aproveitadas. A atenção recentemente foi focada na energia potencial das marés.

As gigantescas massas de água que cobrem dois terços do planeta constituem o maior coletor de energia solar imaginável. As marés, originadas pela atração lunar, também representam uma tentadora fonte energética. Em conjunto, a temperatura dos oceanos, as ondas e as marés poderiam proporcionar muito mais energia do que a humanidade seria capaz de gastar - hoje ou no futuro, mesmo considerando que o consumo global simplesmente dobra de dez em dez anos.

O problema está em como aproveitar essas inesgotáveis reservas. É um desafio à altura do prêmio, algo comparável ao aproveitamento das fabulosas possibilidades da fusão nuclear. Apesar das experiências que se sucederam desde os anos 60, não se desenvolveu ainda uma tecnologia eficaz para a exploração comercial em grande escala desses tesouros marinhos, como aconteceu com as usinas hidrelétricas, alimentadas pelas águas represadas dos rios, que fornecem atualmente 10 por cento da eletricidade consumida no - mundo (no Brasil, 94 por cento).

A idéia de extrair a energia acumulada nos oceanos, utilizando a diferença da maré alta e da maré baixa, até que não é nova. Já no século XII havia na Europa moinhos submarinos, que eram instalados na entrada de estreitas baías — o fluxo e o refluxo das águas moviam as pedras de moer. Mas os pioneiros da exploração moderna das marés foram os habitantes de Husum, pequena ilha alemã no mar do Norte. Ali, por volta de 1915, os tanques para o cultivo de ostras estavam ligados ao mar por um canal, onde turbinas moviam um minigerador elétrico durante a passagem da água das marés; a eletricidade assim produzida era suficiente para iluminar o povoado.
A teoria das barragens de marés é bastante simples, as vezes os problemas de engenharia é que são grandes demais, inviabilizando os projetos.

1. Maré Alta, reservatório cheio.

2. Com a maré baixa as comportas são abertas e a água começa a sair, movimentando as pás das turbinas e gerando eletricidade.

3. Maré baixa, reservatório vazio.

4. Com a maré alta as comportas são abertas e a água começa a entrar, movimentando as pás das turbinas e gerando eletricidade.

Muito mais tarde, em 1967, os franceses construíram a primeira central mareomotriz (ou maré motriz, ou maré - elétrica; ainda não existe um termo oficial em português), ligada à rede nacional de transmissão. Uma barragem de 750 metros de comprimento, equipada com 24 turbinas, fecha a foz do rio Rance, na Bretanha, noroeste da França. Com a potência de 240 megawatts (MW), ou 240 mil quilowatts (kW), suficiente para a demanda de uma cidade com 200 mil habitantes.

O exemplo francês estimulou os soviéticos em 1968 a instalar perto de Murmansk, no mar de Barents, Círculo Polar Ártico, uma usina piloto de 20 MW, que serviria de teste para um projeto colossal, capaz de gerar 100 mil MW, ou oito vezes mais que ltaipu. A usina exigiria a construção de um gigantesco dique de mais de 100 quilômetros de comprimento. Mas a idéia foi arquivada quando se verificou que seria economicamente inviável. O desenvolvimento de um novo tipo de turbina, chamada Straflo (do inglês, straight flow, fluxo direto), permitiu reduzir em um terço os custos de uma usina mareomotriz.

Os canadenses foram os primeiros a empregá-la. Em 1984, acionaram uma usina experimental de 20 MW, instalada na baía de Fundy (na fronteira com os Estados Unidos, na costa Leste), onde o desnível de 20 metros entre as marés é o maior do mundo (na usina de Rance, por exemplo, a diferença é de 13,5 metros). No Brasil, que não prima por marés de grande desnível, existem três lugares adequados à construção dessas usinas.: na foz do rio Mearim, no Maranhão, na foz do Tocantins, no Pará, e na foz da margem esquerda do Amazonas, no Amapá. O impacto ambiental seria mínimo, pois a água represada pela barragem não inundaria terras novas, apenas aquelas que a própria maré já cobre.

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Fonte

Existem várias formas potenciais de aproveitamento da energia dos oceanos: energia das marés, energia associada ao diferencial térmico (OTEC), correntes marítimas e energia das ondas.

Actualmente a energia das ondas é uma das formas de energia dos oceanos que apresenta maior potencial de exploração, tendo em conta a força das ondas e a imensidão dos oceanos.

A energia das ondas tem origem directa no efeito dos ventos, os quais são gerados pela radiação solar incidente.
Distribuição mundial do recurso disponível em águas profundas em MW/km

Conversão

A conversão de energia a partir das ondas apresenta claras semelhanças com a eólica. Dado que as ondas são produzidas pela acção do vento, os dois recursos apresentam idêntica irregularidade e variação sazonal.

Em ambos os casos extrai-se energia dum meio fluido em movimento e de extensão praticamente ilimitada.

A natureza ondulatória do mar (em comparação com o simples movimento de velocidade mais ou menos constante do vento) está na origem da maior complexidade de concepção de sistemas de conversão. Em compensação o recurso energético das ondas apresenta maior concentração espacial (numa camada de algumas dezenas de metros abaixo da superfície) do que a energia eólica.

Em ambos os casos, os sistemas de aproveitamento são modulares, com potências instaladas por unidade previsivelmente inferiores à dezena de MW.

Tecnologias

Actualmente existe uma substancial variedade de dispositivos e métodos de extracção de energia das ondas, ainda não havendo uma convergência para uma tecnologia dominante. No entanto podem-se distinguir dois grupos:

- sistemas na costa (ou próximos da costa);
- sistemas em águas profundas (offshore).
Sistemas na costa

Normalmente localizados em águas pouco profundas (8-20 m), apoiados directamente na costa, ou próximos dela (possivelmente associados a obras de protecção costeira ou molhes portuários). São por vezes considerados de primeira geração, por serem praticamente os únicos que atingiram a fase de protótipo.

O sistema de coluna de água oscilante é o tipo mais bem sucedido. A tecnologia envolvida é relativamente convencional. A peça de equipamento mais específica é uma turbina de ar que acciona um gerador eléctrico. A central da ilha do Pico é deste tipo, tal como a igualmente recente central da ilha de Islay (Escócia).




Vantagens: os problemas de transporte de energia para terra e de acesso para manutenção são de relativamente fácil resolução.

Desvantagens: a localização depende dum conjunto de factores geomorfológicos favoráveis na vizinhança imediata da costa, e os bons locais para construção não abundam, assim como o impacte visual é significativo.

Sistemas em águas profundas

Situados normalmente em profundidades de 25-50 m, por vezes designados de segunda geração. Têm sido estudados dispositivos muito variados, sem que pareça ter surgido um tipo que domine os restantes como o mais vantajoso e promissor. Em geral o órgão principal é um corpo oscilante flutuante ou, mais raramente, totalmente submerso. O sistema de extracção de energia pode ainda utilizar a turbina de ar, ou equipamentos mais sofisticados (sistemas óleo-hidráulicos, motores eléctricos lineares, etc.). O sistema AWS, com tecnologia essencialmente holandesa, é um dos raros que atingiram a fase de construção de protótipo.



Vantagens: estão menos dependentes das condições de costa, e (em longas séries ao longo da costa) são os mais adequados para o aproveitamento da energia das ondas em grande escala.

Desvantagens: As dificuldades associadas à sua maior complexidade, transporte de energia para terra, amarração ao fundo e acesso para manutenção têm impedido que o seu grau de desenvolvimento atingisse o da coluna de água oscilante e impacto dos sistemas offshore está associado a interferências com a navegação e pesca.

Actualidade em Portugal

A energia que chega à costa ocidental portuguesa (500 km) é de cerca de 120 TWh/ano (em águas profundas). A conversão de apenas 1% desta energia em energia útil (substancialmente aquém do que é tecnicamente viável) produziria 1,2 TWh/ano, o que (para um factor de carga de 0,25) corresponderia a uma potência instalada de 550 MW. A contribuição dominante seria naturalmente de sistemas offshore.


As zonas costeiras portuguesas (em especial a costa ocidental do continente e as ilhas dos Açores) têm condições naturais entre as mais favoráveis em qualquer parte do mundo para o aproveitamento da energia das ondas: recurso abundante (cerca de 25-30 kW/m média anual), plataforma continental estreita (inexistente nos Açores) (ou seja águas profundas na proximidade da costa), consumo e rede eléctrica concentrados junto à costa do continente.
Em termos de I&D, Portugal é um dos países pioneiros (actividade desde a década de setenta) e com maior impacto (por exemplo em termos número de publicações e de participação e coordenação de projectos europeus). Dos três grandes projectos europeus actuais com construção de protótipos, liderou um (ilha Pico) e participou nos outros dois (LIMPET, ilha de Islay, Escócia, e AWS, Viana do Castelo). Portugal liderou a elaboração do Atlas Europeu de Energia das Ondas, referente ao recurso em águas profundas (offshore), estando em fase de finalização o Atlas Nacional de Ondas que descreve o recurso junto à costa do continente.

Para além destas instituições, e numa perspectiva mais lata, existe substancial capacidade técnica em Portugal na área do mar, nomeadamente engenharia costeira, portuária e naval. A engenharia offshore é uma área de menor capacidade nacional (em comparação com alguns países do norte da Europa).
No entanto existem uma série de barreiras ao desenvolvimento deste tipo de energia renovável:

- A passagem da fase de ensaios em laboratório para a demonstração com protótipo em mar real é fortemente dispendiosa, requer uma longa preparação e envolve riscos de vária ordem.

- O desenvolvimento dum sistema do tipo em questão, passando pelo projecto construção e operação de protótipo, até ao limiar da comercialização, requer a participação e coordenação duma equipa multidisciplinar, envolvendo empresas e instituições de I&D. Existe pouca experiência e tradição de empreendimentos deste tipo em Portugal.

- A escassa experiência portuguesa em tecnologia offshore pode implicar uma forte dependência de tecnologia estrangeira no desenvolvimento de sistemas offshore de segunda geração.

Futuro

Portugal é hoje um dos países que dominam a tecnologia das centrais de coluna de água oscilante e respectivo equipamento incluindo a conversão por turbina de ar. Uma oportunidade próxima é a construção prevista na Foz do Douro duma central, basicamente do mesmo tipo, integrada numa obra de protecção costeira. É de referir que a tecnologia da coluna de água oscilante, associada a estruturas fixas, tem sido considerada particularmente adequada para sistemas mistos de energia das ondas e eólica offshore, e que há sistemas offshore em desenvolvimento (Japão, Irlanda, Reino Unido) que utilizam turbinas de ar.
O desenvolvimento de sistemas de energia das ondas offshore mais dificilmente poderá ser efectuado no País sem a participação de parceiros estrangeiros, por exigir maior esforço financeiro, comportar maiores riscos, e ainda por ser escassa entre nós a experiência em tecnologias offshore. A localização na costa portuguesa do protótipo AWS em fase final de construção é uma oportunidade para Portugal se associar, com o envolvimento de empresas e instituições de I&D nacionais, ao desenvolvimento desta tecnologia offshore.

Mais geralmente, as condições naturais da costa portuguesa, as tarifas especiais estabelecidas para a energia das ondas e a existência de capacidade tecnológica específica nacional tornam Portugal um país particularmente interessante como base para a demonstração de tecnologias de energia das ondas (incluindo sistemas offshore), sendo de incentivar para isso a constituição de consórcios com participação nacional significativa.
Até cerca de 2003-2004 é de prever a existência de três protótipos (um já existente, outro em fase final de construção e outro planeado) com a potência total de cerca de 3 MW. Na fase seguinte de replicação, e até cerca de 2007-08, pode-se prever a instalação de cerca de 20-30 MW repartidos por um pequeno número de centrais de coluna de água oscilante em obras de protecção costeira (com potências unitárias de cerca de 0,5-1 MW), e um ou mais conjuntos de sistemas offshore com potências unitárias da ordem de 3-5 MW. A partir desta data e até 2010, e admitindo que as tecnologias actualmente em desenvolvimento (e eventualmente outras) terão então atingido a fase de comercialização, as perspectivas podem exceder 50 MW de potência instalada.

Como funciona a energia das ondas?

http://www.energiasrenovaveis.com/images/upload/flash/anima_como_funciona/ondas13.swf