Energia das ondas: técnicas de captura e protótipos em teste

Praticamente inexplorado, movimento ondulatório do mar representa um enorme potencial energético

Dispositivo Oyster 1, fabricado pela Aquamarine Power, em testes desde 2009 na costa norte da Escócia (FOTO: flickr/aquamarinepowerltd) http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-houlomotrice-ou-energie-des-vagues

Perturbações causadas pelo vento, e que podem propagar-se por longas distâncias mar adentro, representam uma fonte de energia inesgotável, ainda sem exploração comercial. 

A conversão da energia das ondas em eletricidade pode se dar na superfície (por ondulação) ou sob a água (por translação, variação de pressão ou retenção de massa).

As técnicas de captura existentes ou em estudo podem ser classificadas em 6 grandes sistemas, mostrados esquematicamente na figura abaixo.

Seis técnicas para se extrair energia das ondas: (a) cadeia flutuante articulada, (b) parede oscilante submersa, (c) coluna de oscilação vertical, (d) coletor de pressão submerso, (e) pistão de coluna de água, e (f) armadilha de água inundada.  http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-houlomotrice-ou-energie-des-vagues

A “cadeia flutuante articulada” – ou “serpente do mar” – (a) normalmente é composta por mais de dois módulos. Um exemplo de realização é o protótipo Pelamis, de 750 kW de potência, testado inicialmente em Portugal. São 5 flutuadores articulados, com 4 m de diâmetro, 180 m de comprimento total e 1.350 toneladas de peso. 

A “parede oscilante submersa” (b) é um sistema articulado que capta a energia das ondas e a transforma em movimento orbital para acionar bombas, que comprimem um fluido que, por sua vez, aciona uma turbina hidráulica. 

Com base nesta técnica, protótipos Oyster foram desenvolvidos pela Aquamarine Power e testados na Escócia: o Oyster 1 (foto), com 300 kW, e o Oyster 2 com 2,4 MW. 

A “coluna de oscilação vertical” (c) é sustentada por uma estrutura flutuante; conforme passam as ondas, movimentos verticais são gerados e transformados em energia mecânica para comprimir um fluido. Desenvolvido a partir de 1999, vem sendo testado na costa da Irlanda desde 2006. 

Já o “coletor de pressão” (d) tem sua base no fundo do mar. Ele utiliza o movimento orbital das ondas para comprimir um fluido hidráulico. O coletor mais simples é um balão, que pode ser associado “em rede”: o fluido comprimido é transportado para estações terrestres onde é turbinado para gerar eletricidade. 

É a técnica usada nos protótipos australianos CETO, desenvolvidos pela Carnergie. O modelo CETO III, em fase de comercialização desde 2009, vem sendo testado pela Electricité de France (EDF) na ilha de La Réunion. 

A “coluna de água” (e) dispõe de uma estrutura flutuante, em aço ou concreto, aberta na base e fechada no topo. O movimento das ondas faz subir e descer o nível da água na coluna, comprimindo ar que se expande numa turbina gerando energia elétrica. O protótipo Oceanlinx (de 450 kW), desenvolvido na Austrália, utiliza esta técnica. 

A “armadilha de água inundada” (f) é um dispositivo que captura água da crista das ondas, criando uma supressão no reservatório. O volume de água aprisionado é comprimido e, em seguida, expandido numa turbina hidráulica. O protótipo Slot-Cone Generator (SCG), da Wave Energy, baseia-se nesta técnica. O SCG encontra-se em testes na Noruega. 

Como essas alternativas tecnológicas ainda estão em fase de P&D, é difícil estimar o custo que terão quando estiverem comercialmente disponíveis. 

A France Énergies Marines avalia que os parques de energia das ondas instalados próximos do litoral, com potências entre 30 e 50 MW, só poderão competir no mercado quando o seu custo se nivelar ao de parques “hidrolianos” (de 200 a 250 euros por MWh). 

Em relação aos parques instalados mais longe das costas, estudos apontam o horizonte de 2020, para que a produção de energia das ondas entre em escala industrial. 

Estima-se que mais de 150 modelos de sistemas de energia que exploram as ondas estão sendo testados em todo o mundo há mais de 10 anos, sob condições reais de operação. 

A França se destacou nos últimos anos pelo forte investimento em tecnologias de aproveitamento da energia das ondas. Em parceria com a finlandesa Fortum, o grupo DCNS desenvolve um parque piloto – baseado na tecnologia “WaveRoller” – na baía de Audierne, famosa por suas ondas gigantescas. 

O sistema WaveRoller, desenvolvido pela AW Energy, já foi testado em águas de Peniche (Portugal), onde as ondas do Atlântico se propagam livremente. 

Trata-se de um painel gigante, de 10 m de altura e centenas de toneladas, instalado em solo marítimo de baixa profundidade. Impulsionado pelas ondas, o painel oscila em torno de um eixo articulado. O movimento do painel aciona um pistão, que comprime um fluido cuja pressão é transferida a uma turbina. Sua potência pode alcançar 1 MW. 

O projeto pioneiro para a baía de Audierne prevê um parque WaveRoller com 5 máquinas, totalizando 1,5 MW de capacidade instalada. Está em fase de estudo de factibilidade e deve entrar em operação em 2017. 

“Qual o impacto das ondas que atingem as máquinas da frente sobre as de trás? A avaliação deste efeito é crucial para se otimizar a disposição geométrica do parque, em função do espaço disponível”, destaca Sylvain de Mullenheim, vice-presidente da DCNS Ocean Energy Business Unit. 

Mullenheim acredita que a tecnologia WaveRoller poderá ser aplicada a inúmeras localidades próximas da costa. Embora ainda não haja estudos de mercado, seu potencial no mundo “é gigantesco, da ordem de centenas de giga watts”, concluiu. 

Fontes: http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-houlomotrice-ou-energie-des-vagues

Le Journal des Énergies Renouvelables N^o 223, setembro-outubro 2014