Conversão de Energia Térmica Oceânica

Conversão de Energia Térmica Oceânica: Empresas começam a explorar a energia dos oceanos

Diagrama do ciclo OTEC
O processo de gerar energia renovável a partir das águas do oceano por meio da Conversão de Energia Térmica Oceânica (Ocean Thermal Energy Conversion), conhecida como OTEC (na sigla em inglês), vem sendo estudado a quase um século mas, embora várias usinas-piloto tenham sido construídas para provar que a tecnologia funciona, ela nunca foi colocada em operação comercial. Agora, entretanto, apesar dos altos custos envolvidos, várias companhias estão trabalhando para desenvolver projetos comerciais.
A OTEC gera energia explorando o diferencial de temperatura entre a água quente da superfície e a água fria das profundezas do oceano. A água da superfície é bombeada através de um trocador de calor, onde atinge um fluido com ponto de ebulição muito baixo, como a amônia, que se expande ao evaporar. O gás vaporizado move as turbinas que produzem eletricidade, antes de ser bombeado para um condensador, onde é resfriado pela água fria dos oceanos, fazendo com que retorne ao seu estado líquido. O líquido é então bombeado de volta para o trocador de calor com água quente para repetir o ciclo.
Para funcionar eficientemente, a tecnologia exige uma temperatura diferencial de pelo menos 20 graus Celsius. Ela pode ser encontrada em grandes extensões dos mares tropicais. “Cada grau adicional ajudará a produzir 15% mais energia”, diz Philippe Dubau, gerente geral da Pacific Otec, subsidiária da Pacific Petroleum, uma distribuidora de derivados de petróleo na Polinésia Francesa, Nova Caledônia e Vanuatu que vem entrando na setor da energia renovável.
De acordo com Kevin Joyce, consultor de energias renováveis da Black & Veatch, em Overland Park, Kansas, uma das características mais interessantes dessa tecnologia é que, diferentemente da maioria das fontes de energia, ela pode garantir um nível mínimo de fornecimento estável e confiável.
“Isso geraria eletricidade 24 horas por dia de uma forma previsível e confiável”, diz Joyce. “Outras tecnologias renováveis com esse tipo de recurso potencial, como a energia eólica ou solar, são intermitentes, o que significa que elas precisam da energia convencional para cobrir as falhas no fornecimento.”
Às vezes, diz ele, isso significa ter de construir mais usinas elétricas convencionais de resposta rápida para fornecer energia ao sistema quando as fontes renováveis falham. A OTEC, por outro lado, “pode evitar essa necessidade e até mesmo substituir algumas de nossas usinas de fornecimento constante”.
“Isso significa que há mais potencial para a redução de CO2 do que muitas outras tecnologias renováveis”, diz Joyce. E também existem outras vantagens. “A tecnologia é compacta em comparação à que é necessária para energia eólica ou solar”, diz ele, acrescentando que a usina ficará “no meio do oceano e longe da vista.”
A Pacific Otec está trabalhando com a DCNS, uma companhia de arquitetura naval e construção militar do governo francês, e a Xenesys, uma companhia japonesa especializada em dessalinização e na tecnologia de conversão de energia térmica, num estudo de viabilidade para uma usina comercial de OTEC no Taiti. O apoio financeiro para o projeto é fornecido pelos governos da França e da Polinésia Francesa, que estão pagando 50% e 18%, respectivamente, do custo do estudo de viabilidade.
O projeto tem como objetivo construir uma plataforma oceânica de OTEC, com uma capacidade de geração de 10 megawatts-hora, que será conectada à rede elétrica do Taiti e poderá produzir eletricidade suficiente para suprir 10% da demanda das ilhas”, disse Dubau.
“Estamos na mesma situação que as pessoas que construíram o primeiro motor a vapor”, diz ele. “Ainda há um caminho muito longo e difícil à frente, mas se conseguirmos, poderemos fazer algo interessante e relevante em termos de fornecimento de energia e água para as comunidades, então vale a pena tentar.”
O projeto do Taiti colocará uma usina OTEC de 25 metros de altura e submersa a 25 metros abaixo da superfície para evitar as ondas altas e correntezas fortes.
“Abaixo do nível do mar é muito mais estável”, disse Dubau. “O estudo de viabilidade não é para a tecnologia; nós sabemos que ela funciona. Também sabemos que o projeto da usina está correto. Mas o que precisamos fazer agora é projetar o melhor sistema energético considerando os dados do ambiente local; projetar a integração do processo no tipo de plataforma escolhida; e, é claro, estudar a viabilidade econômica do projeto inteiro.”
O trabalho de design e engenharia do estudo que durará um ano será supervisionado pela DCNS, e a Xenesys fornecerá a tecnologia do sistema de geração. Depois da fase da viabilidade, a DCNS deverá assumir um contrato para construir uma usina comercial, diz ele.
A ciência por trás da conversão de energia térmica foi explorada pela primeira vez na França no final do século 19 e uma usina experimental de OTEC foi construída e brevemente operada por um engenheiro francês, Georges Claude, em Cuba em 1930. Nos anos 70, durante a primeira crise do petróleo, vários países começaram a olhar mais seriamente para a tecnologia. Uma usina de teste foi construída com financiamento do governo norte-americano em Keahole Point no Havaí, e outra pela Tokyo Electric Power do Japão, na ilha de Nauru.
Nos anos 80, entretanto, os preços do petróleo caíram, e a atenção se desvaneceu.
“Não fazia sentido na época desenvolver a tecnologia”, disse Dubau. “Ela ainda é extraordinariamente cara porque exige muita inovação, não só no processo propriamente dito, mas também na tubulação.”
Como a tecnologia usa um volume muito grande de água fria das profundezas do oceano, ela exige uma tubulação extremamente longa e de calibre largo. “São necessários materiais especiais para construir tubulações com três a cinco metros de diâmetro, o que é extraordinariamente grande, e os canos precisam ir até cerca de mil metros de profundidade, para pegar a água fria”, diz Dubau.
Michinaga Takeda, engenheiro da Xenesys para o projeto do Taiti, disse que sua companhia também havia feito alguns estudos preliminares para uma usina OTEC em terra em Cuba que utilizaria o calor dispensado por uma indústria de energia térmica para aumentar a temperatura da água da superfície do mar. Ele disse que a combinação da construção em terra e o uso do calor reciclado poderia resultar em custos menores e maior eficiência; mas o projeto foi interrompido por causa da dificuldade do governo cubano de encontrar fontes externas de financiamento.
Nos Estados Unidos, uma equipe de desenvolvimento de energias alternativas da Lockheed Martin está trabalhando atualmente no projeto de uma usina piloto, com uma capacidade de geração de energia de 5 a 10 megawatts, que poderá funcionar no Havaí em 2014. Mas embora o sistema tenha o mesmo tamanho do estudo de viabilidade da Pacific Otec no Taiti, o protótipo da Lockheed Martin servirá para validar tecnologias para usinas de OTEC muito maiores, com capacidade de gerar mais de 100 megawatts.
Usinas de OTEC maiores poderão se beneficiar com as lições aprendidas na construção e operação da usina piloto, antecipando melhorias como estratégias de manutenção, melhor monitoramento e controle do ciclo termodinâmico, diz Ted Johnson, diretor de desenvolvimento de energia alternativa da Lockheed Martin. A usina piloto também ajudaria a determinar o custo e os riscos técnicos de construir usinas bem maiores, com capacidade para 100 megawatts ou mais.
"Acho que nossa abordagem é diferente da deles”, disse Dubau. “Os EUA querem usar essas usinas para gerar eletricidade para sua base militar em Guam e Diego Garcia, por exemplo. Nós estamos querendo uma usina bem menor que atenderá às necessidades da pequena comunidade das ilhas."