Mares e oceanos iluminando cidades?

Potencial de geração elétrica de mares e oceanos pode ser mais de mil vezes maior do que toda capacidade instalada do Brasil.

Mares e oceanos cobrem 70% da superfície terrestre; era de se esperar que o homem – além de explorá-los como vias de transporte, laser e fontes de alimento, água potável e matéria prima – buscasse também extrair energia de suas águas. Afinal, 60% dos habitantes do planeta, ou quase 3,5 bilhões de pessoas, vivem em zonas costeiras.

Os diferentes movimentos das águas de mares e oceanos exercem um papel fundamental sobre o equilíbrio da biosfera, determinando o clima e regulando a temperatura do planeta.

Mas também representam um gigantesco potencial energético, estimado entre 500 bilhões e 1 trilhão de kWh (quilo watt hora) por ano; a melhor estimativa equivale a pouco mais de mil vezes toda a capacidade elétrica instalada no Brasil, que é de cerca de 110 GW (giga watt).

Além dos movimentos das marés, ondas e correntes, as diferenças de temperatura (água quente na superfície e fria nas profundezas) e de salinidade podem ser usadas para produzir eletricidade. As tecnologias mais maduras atualmente são aquelas voltadas para o aproveitamento do movimento das marés, a chamada “energia maremotriz”.

Para que uma usina elétrica maremotriz seja viável, a amplitude média das marés (diferença de altura entre os picos das marés alta e baixa) deve ser de 10 a 15 m.

O princípio de funcionamento é o mesmo das usinas hidrelétricas: uma queda d’água aciona uma turbina acoplada a um gerador elétrico. Uma barragem represa a água na subida da maré até ela atingir o nível máximo; com o descenso da maré, a água aprisionada é liberada e direcionada para as turbinas, gerando energia elétrica (imagem).

Como a maioria das fontes renováveis, a energia das marés é intermitente. Mesmo assim, ao contrário de outras como a solar e a eólica, a maremotriz tem a vantagem de ser previsível, uma vez que a periodicidade entre a preamar e a baixamar é conhecida há séculos. Registros do uso da energia maremotriz para mover pequenos moinhos na Europa remontam ao século XI.

A França foi pioneira na geração de eletricidade a partir da energia das marés; em 1967 entrou em operação a usina de La Rance (imagem), com uma capacidade de 240 MW (mega watt). Era a maior usina maremotriz do mundo até 2010, quando entrou em operação a usina de Sihwa, na Coréia do Sul, com uma potência total de 260 MW.

Outros países empreendedores dessa tecnologia são a Rússia, com uma usina de 1,7 MW, em operação desde 1968, a China (3,2 MW) e o Canadá (20 MW), com usinas inauguradas em 1980. A Coréia do Sul planeja colocar em operação até 2017 mais três usinas, com capacidade total de 2.650 MW.

Usinas maremotrizes tem um alto custo de construção, provocam alterações nos níveis das marés e nas correntes, como também nos ecossistemas em seu entorno, o que requer um estudo aprofundado do impacto ambiental (sobre a flora e a fauna), especialmente nos estuários. Outro problema é a dificuldade de manutenção dos equipamentos, que estão permanentemente sujeitos à corrosão salina e a degradações causadas por microorganismos.

Nosso país, com quase 9 mil quilômetros de costa, dispõe de inúmeras zonas com grandes amplitudes de marés, a exemplo da Baía de São Marcos, no Maranhão. Isto sem falar da possibilidade de se explorar a energia das ondas; estima-se que até 2020 a tecnologia para uso dessa energia estará consolidada. Vários projetos-piloto encontram-se em desenvolvimento mundo afora, com destaque para uma instalação de 2 MW na Holanda.

No Brasil, uma unidade piloto de 50 kW, baseada em uma tecnologia pioneira de conversão de energia das ondas, está sendo testada na Coppe/UFRJ, em um gigantesco simulador, o Tanque Oceânico (foto).

Água sob alta pressão – obtida com o auxílio de bombas acopladas em flutuadores que convertem a energia das ondas – é armazenada em uma câmara. Ela é então liberada na forma de um jato d’água, com pressão e vazão controladas, acionando uma turbina acoplada a um gerador elétrico.

Tanque Oceânico da Coppe/UFRJ

Outra alternativa energética oferecida por mares e oceanos é o aproveitamento da diferença de potencial térmico de suas águas, que pode ser convertido em eletricidade (esquema abaixo).

O princípio de funcionamento é o mesmo de uma usina termelétrica, sendo que o fluido de trabalho tem um baixo ponto de ebulição. O fluido é vaporizado pela troca de calor com a água da superfície (quente), se expande em uma turbina (que alimenta o gerador) e se condensa interagindo com a água fria do fundo do mar.

O rendimento termodinâmico é muito baixo; o máximo teórico que se pode obter – com as temperaturas indicadas na figura – é de quase 7%. Mesmo assim, tal como o movimento das marés, o “gradiente de temperatura” existe em permanência e, portanto, é um recurso renovável que pode ser explorado como alternativa energética.

A tecnologia de conversão da energia térmica do oceano (OTEC, na sigla em inglês) foi desenvolvida pioneiramente pelos Estados Unidos na década de 1980, em razão dos altos e sucessivos aumentos no preço do petróleo naquele período.

Era um programa ambicioso, que pretendia atingir uma capacidade instalada ao longo da costa americana de 10 GW até o final de 1999. Uma usina piloto com capacidade de 50 kW chegou a ser construída e testada no Havaí, mas o projeto foi abandonado quando o mercado de petróleo voltou a ser atraente.

Na atual conjuntura – de incertezas no suprimento de combustíveis fósseis e restrições a emissões de CO₂ – a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dos EUA está apoiando novos projetos e estudos de impacto ambiental, para relançar em escala comercial a geração elétrica baseada em OTEC.

Apesar dos desafios tecnológicos e ambientais que o uso em larga escala da energia dos mares e oceanos tem pela frente, a crescente preocupação mundial com emissões de carbono e a volatilidade do mercado de petróleo, podem tornar esses recursos atraentes para a produção de eletricidade nas próximas décadas. (ofrioquevemdosol)