Com adoção de turbinas eólicas offshore, Brasil pode
se tornar ativo na corrida pela energia limpa.
Para melhorar potencial de geração de energia do
País, pesquisadores têm focado em aspectos da modelagem e análise das turbinas
marítima.
Parque Eólico Beatrice Offshore,
na Escócia.
A
energia eólica é um dos tópicos mais estudados no ecossistema de energia
renovável. Nas últimas décadas, o foco foi em vários aspectos da modelagem e
análise de turbinas eólicas em terra. Especialmente no Brasil, a energia eólica
tem um enorme potencial que vem sendo pesquisado em estudos recentes.
Liderado
pelo professor Alexandre Simos, do Departamento de Engenharia Naval e Oceânica
da Escola Politécnica (Poli) da USP e graças ao financiamento fornecido pelo
Escritório de Pesquisa Naval Global (ONR Global), um grupo de pesquisadores
está encontrando maneiras de aumentar a capacidade de geração de energia eólica
do País, desempenhando um grande esforço para reduzir o peso estrutural em
novos projetos de turbinas eólicas flutuantes offshore (conhecida também, em
inglês, como Floating Offshore Wind Turbines – FOWTs).
As
FOWTs têm muitas oportunidades e obstáculos. Entre as vantagens, a
disponibilidade de ventos constantes e uma velocidade adequada para o uso de
turbinas em sua eficiência ideal. Entre as desvantagens estão os altos custos
de instalação, as linhas de amarração e o grande comprimento de cabos
necessários para a transmissão de energia. Nesse contexto, aliviar pesos
estruturais no flutuador é certamente algo bem-vindo.
“Na
década passada, vimos muito esforço no campo da engenharia offshore para
conceber, projetar e validar esse novo tipo de sistema flutuante. Atualmente,
após muitos projetos de demonstração, a viabilidade do conceito é comprovada e,
como resultado, estamos testemunhando os primeiros parques eólicos comerciais
flutuantes”, afirma o professor Simos.
Enquanto
as turbinas eólicas offshore flutuantes fornecerão uma fonte alternativa de
energia para a base marítima da frota, Paul Sundaram, diretor científico da ONR
Global em São Paulo, observa que “o objetivo era entender, através da
modelagem, como projetar e gerenciar estruturas complexas no ambiente dinâmico
do oceano. Isso é muito importante para a Marinha dos Estados Unidos, a fim de
criar e construir sistemas resilientes desenvolvidos em alto mar”.Além disso, o
projeto de FOWTs é uma tarefa complicada que deve considerar variáveis como
respostas a ondas, cargas de correnteza e vento, estabilidade estática,
dinâmica e comportamento estrutural das linhas de ancoragem. Portanto, vários
projetos de pesquisa foram realizados por diferentes grupos, com o objetivo de
desenvolver códigos numéricos e estabelecer as bases para a avaliação
comparativa experimental de FOWTs.
Turbinas eólicas offshore flutuantes – Será este o
futuro do Brasil?
O papel do Brasil
A
tecnologia desempenhará um papel importante na futura expansão da energia
eólica no Brasil. Tal crescimento está projetado para ocorrer em breve. A
regulamentação para a instalação de parques eólicos offshore já está sendo discutida
no Congresso brasileiro, e o setor está se preparando para novos
desenvolvimentos, que de fato tem um enorme potencial, especialmente na costa
nordeste do País.
“Nos
últimos anos, o Brasil expandiu muito rapidamente sua capacidade de geração de
energia eólica, hoje superior a 13 GW, cerca de 8% da capacidade total do País.
Esses números fazem da energia eólica a segunda fonte de energia elétrica da
rede brasileira. Toda essa produção é feita em terra, em muitos parques eólicos
espalhados por todo o País, mas principalmente concentrada no Nordeste, onde o
potencial eólico é excelente”, destaca o professor Simos.
A
Poli também possui um grupo de pesquisa que trabalha em sistemas offshore para
a exploração e produção de petróleo e gás, que é uma atividade econômica muito
importante no Brasil. Sendo assim, a ideia inicial dos pesquisadores foi se
beneficiar da experiência em sistemas flutuantes de petróleo e gás para adaptar
e desenvolver novas ferramentas computacionais para a análise de FOWTs. Estas ferramentas
são utilizadas para prever a resposta das estruturas em ondas e vento e para
estimar as tensões nas linhas de amarração, cargas estruturais e vibrações.
Aplicabilidade futura
Também
é importante mencionar que, além do objetivo principal de gerar energia limpa
para a rede elétrica, outras aplicações para FOWTs estão sendo projetadas. Por
exemplo, existem projetos em andamento para usá-las como energia auxiliar para
equipamentos submarinos nos campos de petróleo e gás. Isso levará a tecnologia
a águas profundas e, portanto, novos desafios poderão ser enfrentados.
“Ainda
estamos desenvolvendo parte dos modelos hidrodinâmicos para prever as forças
das ondas nos flutuadores. Efeitos não lineares envolvidos nas derivas do
flutuador e que podem ser importantes para o projeto das amarras, são difíceis
de prever com precisão para esse tipo de estrutura. Estamos testando diferentes
alternativas e realizando testes em nosso tanque de ondas para verificar o
desempenho dos modelos numéricos”, diz o professor Simos.
Como
as FOWTs são dispositivos relativamente novos, ainda há espaço para otimização
do design. Por exemplo, novos conceitos de cascos flutuantes com o objetivo de
reduzir os movimentos da turbina ainda estão sendo projetados e propostos. Além
disso, para tornar economicamente viável o uso de FOWTs em águas profundas
(maiores que 1.000 metros), o projeto de sistemas de ancoragem otimizados,
feitos de materiais leves, também será um desafio.
“Tais
estruturas serão estratégicas para o transporte marítimo como fonte de energia
renovável. As FOWTs geralmente estão em águas mais profundas, onde as
velocidades do vento são mais altas e os ventos são mais constantes. Pequenos
aumentos na velocidade do vento podem levar a uma produção de energia muito
maior”, observa Sundaram. (ecodebate)
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