ENERGIA DAS ONDAS: PANORÂMICA NACIONAL E

INTERNACIONAL

Seminário sobre ENERGIA DOS OCEANOS,

Peniche, 19 de Setembro de 2008

INTERNACIONAL

António F. O. FalcãoInstituto Superior Técnico

Uma caminhada de 35 anos …:

1974 - Salter & os patos

1976 – Masuda & Kaimei 1975-… Os teóricos pioneiros

19751975--82 82 –– O programa O programa britânicobritânico

1980-83Point absorbers

19851985--9191

As primeiras As primeiras CAO’sCAO’s britânicobritânico

Meta: central de 2 GWMeta: central de 2 GW

1991: UE apoia energia das ondas

1996 WERATLAS

19991999--20002000

CAOs na Europa

Desde 2004Desde 2004

Os “novos” sistemas offshore

Point absorbers na Escandinavia

CAO’sCAO’s

<200m

várioskm

VENTO

O vento estende-se em altitude por A maior parte da energia das ondas

20m

ONDAS

O VENTO E AS ONDAS

vários km.Um parque eólico apenas explora uma ínfima parte do recurso.

Tipicamente, o fluxo de energia por unidade de área vertical para ondas é cerca de 5 vezes maior do que para o vento.

As ondas são uma forma de energia mais concentrada do que o vento.

está concentrada perto da superfície.

Um parque de ondas pode absorver uma grande parte do recurso.

TECNOLOGIAS DE ENERGIA DAS ONDAS

Corpos oscilantesFlutuante

Essencialmente translação vertical: AquaBuoy, FO3, Wavebob, Power Buoy, Wave Star

Estrutura flutuante: Mighty Whale, BBDB, Energetech/Oceanlinx

Coluna de água oscilante (com turbina de ar)

Estrutura fixaIsolado: Pico, LIMPET

Em quebra-mar: Sakata, Foz do Douro

BBDBMighty Whale

TAPCHAN

SSGCorpos oscilantes(com motor hidráulico,Turbina hidráulica, gera-dor eléctrico linear)

Submerso

Essencialmente rotação: Pelamis, SEAREV

Essencialmente translação vertical: AWS

Rotação: WaveRoller, Oyster

Galgamento(com turbina hidráulica de baixa queda)

Estrutura fixa

Na costa (com concentração): TAPCHAN

Em quebramar (sem concentração): SSG

Estrutura flutuante (com concentração): Wave Dragon

Pico

Limpet

Sakata

Foz do DouroEnergetechAquaBuoy

FO3

Wavebob Power Buoy

Wave Star

Pelamis SEAREV

Wave Roller Oyster

AWS

SSG

Wave Dragon

A situação actual 1

Co-existência de diversas concepções básicas:

• Coluna de água oscilante (CAO)

• Pequenos sistemas oscilantes (“point absorbers”)

• Grandes sistemas oscilantes (multi-corpos)

• Sistemas de galgamento, ...

Muitos projectos (>50), de que um pequeno número (≈15 ?) Muitos projectos (>50), de que um pequeno número (≈15 ?) atingiu ou está próximo da fase de protótipo .

Ao contrário do eólico, não há tecnologia dominante.

Convergência lenta para um pequeno número de concepções básicas ?

Há modos diferentes de eficazmente extrair energia das ondas.

Como na vida, sobreviverão os sistemas mais aptos numa luta Darwiniana pela sobrevivência no mercado.

Ao fim de quanto tempo ? Quais serão os vencedores ?

Essencialmente translação vertical: AquaBuoy,

Estrutura flutuante: Mighty Whale, BBDB, Energetech/Oceanlinx

Coluna de água oscilante (com turbina de ar)

Estrutura fixaIsolado: Pico, LIMPET

Em quebra-mar: Sakata, Foz do Douro

Tem

po g

eoló

gico

Corpos oscilantes(com motor hidráulico,Turbina hidráulica, gera-dor eléctrico linear)

Flutuante

Submerso

Essencialmente translação vertical: AquaBuoy, FO3, Wavebob, Power Buoy, Wave Star

Essencialmente rotação: Pelamis, SEAREV

Essencialmente translação vertical: AWS

Rotação: WaveRoller, Oyster

Galgamento(com turbina hidráulica de baixa queda)

Estrutura fixa

Na costa (com concentração): TAPCHAN

Em quebramar (sem concentração): SSG

Estrutura flutuante (com concentração): Wave Dragon

Os equipamentos

A energia solar (período 24h) e a das marés (12h25m) são fontes intermitentes.

Como armazenar energia ?

A energia das ondas é também intermitente, com muito menor período (5-15 s).

É necessária uma regularização da potência eléctrica produzida (rede, equipamentos eléctricos).

• Reservatório de água em sistemas de galgamento:Tapchan, Wave Dragon, SSG.

• Energia cinética num volante de inércia:Rotor das turbinas de ar nos sistemas CAO.

• Acumulador de gásCorpos oscilantes com circuito hidráulico.

Potência

absorvida

às ondas

Efeito típico de regularização de energia num sistema com acumulador de gás, em mar com forte agitação Hs = 4 m

1250

1000

750

Potência

produzida

t (s)

750

500

250

(kW)

Sistemas de conversão de energia (produto: energia eléctrica)

Gerador eléctrico linear (AWS, bóias de oscilação vertical)

• Conversão directa

• Bom rendimento global.

• Fase de protótipo. Não disponível no mercado ?

• Custo elevado ?• Custo elevado ?

• Armazenamento de energia ≈ 0: necessária elevada relação potência máxima/média.

Turbinas hidráulicas de baixa queda (Wave Dragon, sistemas de galgamento)

• Equipamento convencional.

• Bom rendimento.

• Armazenamento de energia no reservatório de água.

Turbinas de ar (Colunas de Água Oscilantes).

• Vários tipos (Wells, acção, …).

• Fase avançada de protótipo.

• Tecnologia acessível.

• Rendimento (50-60%?) a ser melhorado.

• Armazenamento de energia cinética no rotor (+ na turbina Wells).

Motor hidráulico em circuito de óleo de alta pressão (corpos oscilantes)oscilantes)

• Uso convencional de equipamento convencional.

• Bom rendimento (menor a carga parcial).

• Acumuladores de gás (caros…) para armazenamento de energia.

Turbinas hidráulicas de alta queda (Oyster, AquaBuoy).

• Uma alternativa ao óleo de alta pressão.

• Equipamento convencional, elevado rendimento.

• Circuito fechado ou aberto (água do mar).

A situação actual 2

A tecnologia é mais difícil que a eólica.

Nos aspectos técnico e económico, a situação é semelhante ao eólico dos anos 1980s (?)

Excepto em algumas Colunas de Água Oscilantes (Pico 1999, Islay 2000), a experiência quanto a manutenção, 1999, Islay 2000), a experiência quanto a manutenção, fiabilidade e sobrevivência é escassa ou nula, para além de alguns meses.

Informação escassa (e pouco fiável ?) sobre custos e aspectos económicos.

Frequentemente, o que é publicitado pelas equipas é baseado em cenários e projecções assumindo reduções de custos.

A situação actual 3

Em geral, o factor de capacidade (rácio potência média anual / potência nominal) semelhante ao eólico (≈ 0.3).

No actual estado de desenvolvimento tecnológico, o custo de energia eléctrica (€/kWh) compreendido entre eólico e grande fotovoltaico.

Para competir com eólico, necessária redução de custo para cerca de 1/3 para os sistemas mais avançados (1/2 se comparado com eólico offshore).

Os (relativamente) grandes investimentos (especialmente na Europa) por empresas privadas indicam que estas reduções de custos se crê serem possíveis (em 10+ anos ?).

Como reduzir os custos

Desenvolvimentos ao nível do projecto conceptual

Optimização detalhada do projecto

(Fonte: Carbon Trust, UK, 2006)

projecto

Economias de escala

Aprendizagem na produção, instalação, O & M

A SITUAÇÃO EM A SITUAÇÃO EM PORTUGAL

Portugal: qual o potencial de energia das ondas ?

500kmEstimativas : 2.5 – 5 GW (essencialmente offshore)

Eólico em terra ~ 6 GW

(presentemente ~ 2,5 GW)

CRIAÇÃO DUMA ZONA PILOTO

Protótipos e instalações

Ilha do Pico, Azores

Quebra-mar, Foz do Douro, Porto

WaveRoller

AWS

Pelamis

MARTIFER ENERGIA

Ensaio em modelo, esc.1:25, Ensaio em modelo, esc.1:25, Madrid, 2007

modelo

Obrigado pela vossa atenção