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: louiseferreira86@hotmail.com E-mail: jr.universo.goiania@gmail.com

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.

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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