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Energias OceânicasNovos desafios, novas ideias
Osvaldo Ronald SaavedraProfessor Titular
Coordenador Nacional INEOFPresidente da Sociedade Brasileira de Automática
Universidade Federal do Maranhão – UFMAInstituto de Energia Elétrica & Renováveis
Renováveis
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O potencial Energético
• O Brasil é privilegiado em termos de diversidade energética:
• Hidroeletricidade:
– 96.405 MW (60,4 %)
• Eólica de grande porte:
– 12.916 MW (8.1 %)
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Usina de Estreito
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Parque eólico de Paulino Neves
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O potencial Energético
• Energia solar FV:
– Insolação diária 6 a 7 horas;
– 1kW/m2
– 1.306.502 KW instalados (0,82 %)
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O Potencial do Mar• A região norte apresenta características
naturais no seu litoral: Grandes diferenças de marés
Energias Oceânicas!!
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O Potencial Energético do Mar
• As energias oceânicas podem ser exploradas a partir de diferentes tecnologias:
• Ondas (waves);
• Gradiente de Marés;
• Correntes de Marés (tidal currents);
• Correntes Oceânicas;
• Gradiente Térmico (Ocean Thermal Energy Conversion –OTEC);
• Gradiente de Salinidade.
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Energias Oceânicas – Potencial Teórico
Fonte TWh/ano EJ/ano
Marés 22.000 79
Ondas 18.000 65
OTEC1 2.000.000 7.200
Gradiente de Salinidade2 23.000 83
TOTAL3 2.063.000 7.400
• Consumo energético mundial em 2010, segundo a IEA: 19.738,00 TWh
0,91 % do potencial teórico das energias oceânicas.
Fonte: Renewable Energy Source and Climate Change Mitigation, 2012.
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Ondas (waves)
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Forma da onda (Boyle, Renewable Energy, Oxford University Press (2004)
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Potencial em Kw/mPotência média por metro de frente de onda
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Estimativas de potencial de ondas no Brasil
• Considerando 7.7 Kw/m (estimativa para costa do Ceará):
• Brasil tem 7367 km de costa.
Potencial bruto na ordem de 57 GW
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Tecnologia para Energia de Ondas
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Coluna de água oscilante
Fig. Corte da usina LIMPET 500, FONTE: Wavegen 1992
LIMPET 500, Escócia
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Usina de Ondas – Pecém/CE
Desenvolvido na UFRJ – Coordenação Prof. Segen Estefen
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
(Video)
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Cobra Marinha - PelamisPelamis Wave Power, Portugal
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Energias de Maré
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Fenômenos Associados às Marés
Influências astronômicas sobre a maré (H. V. THURMAN, 1997)
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Fenômenos Associados às Marés
• À medida em que a onda de maré se aproxima da plataforma continental:– Redução da energia cinética;
– Aumento da energiapotencial.
• A morfologia do estuário combinada com o atrito no fundo determinam a variação da densidade de energia daquela onda.
Propagação da maré no estuário de Severn, Reino Unido.
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Potencial de Gradiente de Marés
Amplitude apenas da componente de maré M2 (lunar principal semi-diurna), queé a principal componente harmônica da marés.
Fonte: Renewable Energy Source and Climate Change Mitigation, 2012.
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Aproveitamentos Maremotrizes• Há alguns anos somente poucos locais do mundo eram
considerados propícios para aproveitamentos maremotrizes.
• Atualmente mais locais já são considerados.
Locais inicialmente considerados com potencialidade de aproveitamento maremotriz
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Correntes de Marés
• As correntes de marés são de natureza intermitente, pois ocorrem de acordo com as variações de marés no litoral.
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Geração de Marés no Brasil
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Gradiente de maré
• Concentrada nos Estados de MA, PA e AP;
• Estimativas realizadas pela Eletrobrás (1980);
• Energia Bruta Estimada: 72 TW-h/ano
Potencial bruto estimado: 27 GW
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A Geração Maremotriz no Brasil
Valores médios de variação da maré no litoral brasileiro
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A Geração Maremotriz no Brasil
• Os primeiros estudos de mapeamento do potencial maremotriz no Brasilforam realizados pela Eletrobras desde a década de 60. Os locais maisfavoráveis são no litoral do Maranhão ao Amapá.
AMAPÁ:• Maracá
PARÁ:• Algodoal
• Maracanã
• Salinópolis
• São José de Pirabas
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A Geração Maremotriz no Brasil
MARANHÃO:• Mutuoca
• Turiaçu
• Lençóis
• Mangunçá
• Cumã
• São José
• Tubarão
• Bacanga
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• De acordo com estudos preliminares, o Brasil apresenta um potencial eletromaremotrizbastante significativo, principalmente na costa do Maranhão, Pará e Amapá.
• Esse potencial energético é da ordem de 72 TWh/ano, o equivalente a 16,8% do consumo nacional do Brasil em 2008, de acordo com dados do Balanço Energético Nacional (EPE, 2009).
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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A Geração Maremotriz no Brasil
• Principais informações relacionadas ao Maranhão:
LocalAltura da maré (m)
Área da baía (Km²)
potência extraível (MW)
Energia (GWh)
Baía de Turiaçu 4,7 616 3402 9114
Baia dos Lençóis 4,7 316 1745 4675
Baia de Cumã 4 232 928 2486
Baia de São José 4,3 451 2084 5585
Baia do Bacanga 4 15 60 160
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Correntes de Marés
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Perfil 3D - Baia de São Marcos(cedido pelo LHiCEA-UFMA)
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Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Projeto Usina do Bacanga
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Barragem do Bacanga: Memória Fotográfica
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Barragem do Bacanga: Memória Fotográfica
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Usina Piloto do Bacanga: Nova Concepção
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Usina Piloto do Bacanga: Nova Concepção
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Maquete eletrônica
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Usina Piloto do Bacanga: Nova Concepção
• Potência extraível:• Potência instalada de 10 MW;• Geração efeito simples:• Assume-se a existência da barragem construída dotada de
vertedouros.• Assume-se a restrição de cota do reservatório como sendo: min
0,0 m e max 2,0 m.
• Custos abrangendo somente as intervenções paraimplementação da usina de geração elétrica.
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Projeto Ilha do Medo
Projeto direcionador
Instalar projeto piloto
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Baia de São Marcos
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Baia
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Ilha
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Base
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
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Correntes
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Desafios tecnológicos
• Desenvolver turbina de maré;
• Desenvolver tecnologia de integração das fontes;
• Desenvolver automação;
• Prospectar energia.
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DESAFIO 0
• Realizar inventário energético de ondas e correntes de maré;
• Investimento elevado:
• INCT: inventário localizado
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DESAFIO 1
• UK: velocidades de 3 a 5 m/s
• Brasil: velocidades de 1 a 2 m/s
• Desenvolver turbina para “baixas” velocidades
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Projeto Tucunaré V1 (Unb/UFPA)
Uso da Energia Maremotriz para Produção de Energia Elétrica
Diffusertechnology Hydrokinetic
Turbine
Nacelle -drivetrain
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Nova versão – para o mar
• 4 pás
• Gerador síncrono imã permanente especial
• Difusor
• Materiais
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DESAFIO 2
Sistema de ancoragem
• Fixação no fundo: alto custo para piloto
• sistema flutuante;
• Arranjo escalável: “fazenda”
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DESAFIO 3
• Integração com a rede;
• Sistema de armazenamento (sist. isolados)
• Composições híbridas (Solar, eólica):
Conversores apropriados