Modelo de Artigo
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DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL DE GERAO DE ENERGIA ELTRICA :
SISTEMAS MARTIMOS .
Nathalia CordeiroProfessora de Metodologia Cientfica da
Faculdade Alves FariaE-mail:
Louise Cristina Ferreira, Gilberto Simes Gomes JuniorPrograma de
Graduao em Engenharia Mecnica e Engenharia Civil da Faculdade Alves
FariaE-mail: [email protected] E-mail:
[email protected]
ResumoO presente artigo apresenta uma fonte alternativa de gerao
de energia eltrica economicamente sustentvel a partir da movimentao
das ondas do mar, da fora das mars e das correntes martimas. A
metodologia utilizada bsica, quantitativa e pesquisa bibliogrfica.
Como resultado, apresenta-se vrias alternativas de tecnologias
disponveis e suas aplicaes para o aproveitamento do potencial
energtico disponvel nos oceanos.
Palavras Chaves: Energia Limpa; Energia Renovvel; Energia
Maremotriz; Correntes de Mars.
AbstractThis article presents an alternative source of
electricity generation economically sustainable from the movement
of waves, tidal power and ocean currents. The methodology used is
basic, quantitative and literature. As a result, it presents
several alternatives available technologies and their applications
to harness the potential energy available in the ocean.
Key Words: Clean Energy, Renewable Energy, Tidal Energy, Tidal
Stream
Introduo
O horizonte negativo referente disponibilidade dos combustveis
fsseis e, ainda, as graves consequncias ambientais relacionadas
queima dos mesmos, desperta atualmente a necessidade da obteno de
energia por outras fontes alternativas preferencialmente renovveis
e ambientalmente mais limpas. Dentre elas elegeu-se para objeto
deste artigo o estudo das fontes relacionadas aos oceanos, que
cobrem mais de 70 % da superfcie do planeta.
A gerao de energia atravs da diferena das mars no recente. Desde
o sculo XII j era explorada para alimentar moinhos na Europa, porm,
com o avano de novas tecnologias, hoje possvel um maior
aproveitamento da energia proveniente das mars para gerao de
eletricidade.
Uma das grandes vantagens da utilizao da gerao de energia
eltrica pelas foras dos oceanos, seja ela pela diferena das mars ,
pelo aproveitamento das correntes martimas ou ainda pelas ondas do
mar, sua disponibilidade em vrias localidades espalhadas pelo globo
e as diferentes tecnologias existentes para seu aproveitamento
dependendo da sua localizao.
As energias renovveis possuem a caracterstica de serem
intermitentes e nem sempre controlveis, contudo, um grande benefcio
do potencial maremotriz o de ser facilmente previsvel, at mesmo a
longo prazo. Isto se deve ao fato de que as mars esto relacionadas
a fenmenos astronmicos que, embora complexos, so bastante
conhecidos. Sendo o principal deles a relao da variao das mars em
funo da fora de atrao gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol
sobre a Terra.
O uso de turbinas instaladas em barragens construdas nas baas
uma das principais formas de explorao da energia das mars
assemelhando-se ao que hoje largamente praticado em usinas
hidroeltricas convencionais.
O custo de produo de eletricidade gerada em usinas ocenicas
muito baixo, apesar do custo de implantao das unidades geradoras
ainda serem elevados por falta de uma escala comercial. Assim, isso
demonstra que a aposta nesta energia vivel, sendo o nico obstculo o
tempo necessrio para amortizar o investimento inicial.
Ambientalmente os impactos so mnimos, em geral s ocorre durante
o perodo da implantao da usina. As alteraes promovidas no
ecossistema afetado pela construo das usinas so facilmente
reequilibrados pela prpria natureza, e sendo uma energia limpa e
renovvel, contribui para a reduo de emisso de gases liberados na
queima de combustveis fsseis diminuindo a poluio da biosfera.
Porm, seria vivel o aproveitamento de sistemas de gerao de
energia atravs da movimentao gerada pela diferena das mars, das
correntes martimas e das ondas do mar?
Como soluo problematizao apresentada sugere-se, primeiramente,
que o aproveitamento energtico das matrizes martimas atendem as
necessidades de inovao na gerao de mais eletricidade, que o impacto
ambiental gerado no prejudica significativamente o ecossistema e
que as tecnologias disponveis e aplicadas so adequadas produo de
energia limpa, inexorvel e renovvel.
Como o objetivo foi compreender o processo de gerao de energia
atravs das foras das mars e das ondas, buscou-se a identificao das
diferentes formas de aproveitamento da energia dos oceanos
identificando os pontos positivos e negativos de cada tecnologia e
ainda os aspectos ambientais, econmicos, estratgicos e sociais.
Atravs da metodologia de pesquisa bsica e explicativa, feito a
partir de um levantamento bibliogrfico, investigou-se as
tecnologias disponveis para o aproveitamento da energia gerada pela
diferena das mars, das correntes martimas e das ondas dos mares,
atravs de barragens e dispositivos que as transformam em
eletricidade. Para tanto, utilizou-se o mtodo quantitativo para
avaliar, alm das questes sociais e econmicas, os aspectos
ambientais de cada tecnologia encontrada.
DESENVOLVIMENTO
A princpio a ideia de desenvolver uma matriz energtica
alternativa baseada em uma fonte intermitente e imprevisvel, como
por exemplo a matriz energtica elica, logo refutada em virtude da
incerteza do retorno dos valores investidos.
Apesar da intemitncia, a energia maremotriz previsvel, pois o
estudo do regime das mars baseados na movimentao da lua ao redor da
terra e a movimentao da terra ao redor do sol, torna possvel prever
quando e onde a mar vai atuar no sistema de gerao.
Tal fato torna a energia maremotriz uma alternativa limpa,
renovvel e abundante, com um retorno seguro dos investimentos,
podendo os custos do investimento x retorno de energia gerada,
serem calculados com um alto grau de preciso atravs da equao
representada abaixo por Leite Neto, Pedro Bezerra et all, 2010.
Clculo
Onde:h(t): altura da mar em metros no instante t;Hi: amplitude
em metros da componente i;wi: velocidade angular da componente i;g:
fase em graus da componente i;A0: nvel mdio da mar em metros.V0+u:
argumento na mar de equilbrio no instanteinicial da srie;
A gerao de eletricidade atravs do aproveitamento dos diversos
tipos de movimentao martima pode ser resumido em dois grandes
grupos de possibilidades : Energia Potencial (pelas variaes do nvel
do mar) e Energia Cintica ( pelas correntes martimas ), e as
possibilidades esto espalhadas por todo o mundo, conforme fica
demonstrado na figura a seguir.
Diversos estudos j identificaram uma ampla gama de
possibilidades de aproveitamento da energia potencial, gerada pela
diferena na amplitude da mar baixa em relao a mar alta.Abaixo
apresentado um modelo de localizao ideal para instalao de uma
unidade geradora, tendo em vista a grande amplitude da variao entre
mar baixa e mar alta.
Para o aproveitamento da energia potencial, de acordo com Neves
(2012,p.6)
Este tipo de aproveitamento da energia das mars obtido atravs da
construo de diques e reservatrios. Duma maneira muito simples,
quando a mar sobe, a gua enche o reservatrio passando atravs duma
turbina (tipo bulbo) produzindo energia elctrica. Quando a mar
desce, o reservatrio esvaziado, a gua sai do reservatrio passando
novamente pela turbina (em sentido contrrio), produzindo novamente
energia elctrica.
Este tipo de modelo semelhante aos modelos de hidreltricas
utilizados em vrios pases. So unidades de alta capacidade de gerao
de energia.
J foram estudadas localidades com caractersticas ideais para
instalao de unidades geradoras de grande porte, conforme
apresentado na tabela a seguir:
Mean Tidal Amplitude (m) Basin Area (km2)
La Rance, France 4 17
Bay of Fundy, Canada 5,5 240
Annpolis, Nova Scotia 3,2 6
Severn Estuary, England 4 420
Garolim Bay, South Korea 2,5 85
Um excelente modelo de projeto de uma barragem martimo o
implantado no norte da Frana: a Usina de La Rance, que se utiliza
da energia potencial, onde a amplitude total entre mar alta e mar
baixa chega a 4 metros.
i
Ainda, segundo Neves(2012), a unidade de La Rance conta com 24
turbinas bolbo, com capacidade de 10MW cada uma, e sua barragem tem
750 m de comprimento e 13 metros de altura.
Analisando-se economicamente, o custo de implantao de uma usina
maremotriz alto e a amortizao bastante demorada e apesar do grande
potencial para gerao de energia nas unidades instaladas, no se
atingiu um aproveitamento superior a 30% de sua capacidade.
Porm, a avaliao econmica de uma usina maremotriz deve ponderar
tanto aspectos diretos (gerao de eletricidade) quanto indiretos,
como ocorreu no caso da Central de Energia das Mars de La Rance. De
acordo com Freitas (2012, p 13) Pode dizer-se que esta central um
caso de sucesso. Alguns dos impactos ambientais potencialmente
esperados no se verificaram. Por outro lado, a construo da central
permitiu a construo de travessia rodoviria entre duas povoaes,
poupando aos seus habitantes 18 km de percurso. Alm disso, a
central de La Rance aumentou vantajosamente o turismo na zona,
dadas as suas caractersticas nicas, atraindo cerca de 300 000
turistas por ano.
No que diz respeito ao impacto ambiental em Leite Neto(2011), a
explorao da energia maremotriz no produz nenhuma poluio direta ao
meio ambiente e a perturbao da vida marinha s ocorre durante a
implantao da usina.
Em contraponto a esta opinio, Tavares (2005, p 7), o
aproveitamento da energia maremotriz pode provocar impactos
adversos, modificando os ecossistemas marinhos e da rea intermars,
devido a mudana no regime e alcance das mars e a criao de barreiras
fsicas .
No que diz respeito ao Potencial Cintico, o aproveitamento desta
energia se d principalmente atravs de um sistema de hlices
submarinas, semelhantes as turbinas elicas.
Os parques de hlices submarinas podem sem instalados onde as
correntes martimas atinjam velocidade mnima de 1 m/s. Podem se
localizar em profundidades baixas.
A localizao de lugares apropriados para instalao destas unidades
no apresenta um grau de dificuldade elevado, tendo em vista que as
correntes martimas so conhecidas a sculos pelos operadores de
frotas de navios mercantes, que possuem um detalhado mapeamento das
mesmas .
Alm disto, algumas empresas desenvolveram modelos de
equipamentos de baixo custo de manuteno como prottipo apresentado a
seguir.
Algumas solues tecnolgicas se tornam muito interessantes e
atraentes para instalao em localidades remotas, tais como ilhas e
plataformas petrolferas. So solues de menor capacidade de gerao,
mas que porm, podem ser amplamente exploradas em substituio a
geradores a base de combustveis fosseis, em locais onde a rede de
distribuio no consegue alcanar.
destaque da COOPE (2012), Independncia Energtica Local e/ou
regional Aplicao local eliminando a dependncia de combustvel fssil
, o modelo baseado na figura abaixo
Neste modelo, o movimento das ondas do mar, faz com que o brao
mecnico movimente-se para cima e para baixo acionando uma bomba
hidrulica que por sua vez pressuriza uma cmara hiperbrica fazendo
com que a mesma acione uma turbina ligada a um gerador.
Este modelo j encontra-se instalado e em operao no Porto de Pecm
(CE).
Este projeto coloca o Brasil na vanguarda do uso desta
tecnologia, e apresentado como uma excelente alternativa em virtude
da grande extenso de sua faixa litornea.
Outras opes de equipamentos existem para as mais diferentes
aplicaes e situaes offshore, e so apresentados em uma nova classe,
que segundo CRES (2012) Esta classe de dispositivos exploram os
regimes de ondas mais potentes disponveis em guas profundas ( >
40 m de profundidade ), e concentram-se em pequenos dispositivos
modulares, produzindo alta potncia implantado em matrizes, e so
alguns dos dispositivos martimos mais promissores desenvolvidos na
Europa. (traduo nossa ).
Pode - se enumerar ainda diversos outros fabricantes e modelos
de equipamentos para o aproveitamento do potencial energtico
proveniente dos mares e oceanos. Pela sua magnitude, os mares e
oceanos cobrem aproximadamente 70% da Terra, fato que esta
tecnologia certamente ir continuar se desenvolvendo, pois a demanda
por energia sempre crescente, e o potencial martimo enorme.
CONCLUSO A utilizao das tecnologias e conhecimentos disponveis
para a gerao de energia eltrica atravs das mars, das correntes
martimas e das ondas dos mares, se apresenta como uma excelente
oportunidade de explorao econmica e ambientalmente sustentvel.
Hoje existe uma gama enorme de possibilidades e necessidades
onde pode ser amplamente explorada, desde a gerao local para
atender as necessidades de uma pequena quantidade gerada,
suficiente para manter empresas e localidades afastadas, at a gerao
de larga escala com potencial a se tornar uma grande fonte de
energia para pases com grandes extenses territoriais, como o caso
do Brasil.
Apesar dos custos de implantao serem geralmente altos, os custos
de produo tendem a serem extremamente baixos, pois, toda gerao
feita com o aproveitamento da energia potencial ou cintica da
movimentao da gua.
Alm do mais, geralmente quando se tem um ganho de escala de
produo de mquinas e equipamentos, eles tendem a se tornar mais
acessveis, o que acaba gerando mais escala e consequentemente, um
custo mais baixo.
Pela grande quantidade de estudos e prottipos encontrados na
bibliografia pesquisada, conclui-se que o interesse neste tipo de
gerao de eletricidade tem despertado grande interesse e pode vir a
ser uma grande oportunidade de investimento, tanto em pesquisa,
quanto em oportunidade comercial de negcios.
Juntamente com o aparecimento de outras formas de aproveitamento
energtico renovvel e inexorvel podemos diminuir a necessidade de
queima de combustveis fsseis, o que ir gerar vrios aspectos
positivos, tais como a diminuio do ritmo do aquecimento global, bem
como a diminuio da necessidade de utilizao de petrleo diminuindo os
impactos negativos desta tecnologia, que j apresenta graves
complicaes com pouco mais de 100 anos de explorao em grande escala,
justamente por ser uma matriz no renovvel e com reservas
relativamente pequenas diante da crescente necessidade de consumo
de eletricidade.
____________________________________________________________________________________________________Projeto
de pesquisa apresentado como parte da avaliao da aprendizagem, na
disciplina Metodologia Cientfica. Professora Orientadora da
Disciplina Metodologia Cientfica da Faculdade Alfa. Alunos do
Programa de Graduao em Engenharia Mecnica e Engenharia Civil
respectivamente da Faculdade Alfa