"Não basta ensinar ao homem uma especialidade. É necessário adquirir sentimentos, compreender as motivações para determinar com exatidão o seu lugar".

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segunda-feira, 16 de maio de 2011

ENERGIA MAREMOTRIZ


1 INTRODUÇÃO
A maré é uma fonte natural de energia, não poluidora e renovável. A energia das ondas tem origem direta no efeito dos ventos, os quais são gerados pela radiação solar incidente. As marés estão relacionadas com a posição da Lua e do Sol e do movimento de rotação da Terra. Em qualquer local a superfície do oceano oscila entre pontos altos e baixo, chamados marés, a cada 12h e 25min.Energia maremotriz é o modo de geração de eletricidade através da utilização da energia contida no movimento de massas de água devido às marés. Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidas: energia cinética das correntes devido às marés e energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa.


A energia das marés é obtida de modo semelhante ao da energia hidrelétrica.Trata-se de uma obra complexa de Engenharia hidráulica. Constrói-se uma barragem, formando-se um reservatório junto ao mar. Quando a maré é alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina hidráulica, tipo bulbo, e produzindo energia elétrica. Na maré baixa, o reservatório é esvaziado e a água que sai do reservatório passa novamente através da turbina, em sentido contrário, produzindo a energia elétrica. Este tipo de fonte é também usado no Japão, na França e na Inglaterra. A primeira usina maremotriz construída no mundo para geração de electricidade foi a de La Rance, em 1963 e antes de 1500, em Lameiras município de Sintra para uso direto em moendas.


2 COMO PRODUZIR A ENERGIA
Assim como a que se origina dos ventos e do sol, a energia vinda das águas dos oceanos é classificada como limpa e auto-sustentável. No entanto, encontra-se em fase de pesquisas e portanto não é, ainda, um recurso muito explorado. Por enquanto é utilizada principalmente no Japão, na Inglaterra e no Havaí, além da França - onde foi construída a primeira usina maremotriz do mundo, em La Rance, em 1966.As maneiras potenciais de aproveitamento da energia dos oceanos envolvem o fluxo das marés, a energia térmica, as correntes marítimas e a energia das ondas.O sistema de maremotriz é aquele que aproveita o movimento regular de fluxo do nível do mar (elevação e abaixamento). Funciona de forma semelhante a uma hidrelétrica. Uma barragem é construída, formando-se um reservatório junto ao mar (fig.1). Quando a maré enche a água entra e fica armazenada no reservatório, e quando baixa a água sai, movimentando uma turbina diretamente ligada a um sistema de conversão, e assim gerando eletricidade. (fig. 2).
Existem usinas maremotrizes em construção ou sendo planejadas no Canadá, México, Reino Unido, Estados Unidos, Argentina, Austrália, Índia, Coréia e na Rússia.
As correntes marítimas, impulsionadas pelos ventos, produzem uma energia cinética pouco densa e difícil de ser explorada. Os melhores locais para exploração desse tipo de energia são os estreitos (fig.3 e 4), como o Estreito de Gibraltar. A Corrente do Golfo, na Flórida, é particularmente densa e poderia ser capaz de acionar diversos geradores. As pesquisas relacionadas a esse tipo de aproveitamento energético estão ainda em fase inicial. Existe um projeto britânico, o Seaflow, que procura desenvolver turbinas para fabricação em escala comercial. Segundo o relatório Produção de Eletricidade a partir da energia maremotriz, produzido por Wagner Marques Tavares e publicado pela Consultoria Legislativa da Câmara dos Deputados em março de 2005, esse sistema parece vantajoso, devido aos baixos impactos ambientais e à facilidade de implantação.

  
Já as ondas, resultantes do atrito do vento com a superfície oceânica, transportam grande quantidade de energia. O movimento das ondas associado ao movimento do ar pode ser usado para ativar turbinas, que têm sua energia mecânica transformada em energia elétrica através de um gerador (fig.5 e 6). As diferenças de temperatura entre a superfície e as camadas mais profundas dos oceanos é mais uma forma de aproveitamento da energia oceânica. A superfície é mais quente devido ao contato com os raios solares, enquanto as partes menos elevadas são mais frias. No entanto, é necessária uma diferença de 21º Celsius entre a superfície e o fundo do oceano para que se possa fazer esse aproveitamento. 

Incentivando a pesquisa relacionada à energia das águas marítimas, ainda pouco desenvolvidas, o MIT – Massachusetts Institute of Technology - publicou, em 2003, uma sugestão de projeto dirigida à área da engenharia oceânica. O texto dizia: Há diversos tipos e formatos de dispositivos de conversão de energia de ondas para escolher, e alguns que ainda não foram inventados. A energia hidráulica em condições normais no mar costeiro pode alcançar dezenas de kilowatts por metro quadrado: uma tecnologia eficiente para captar a energia das ondas poderia facilmente gerar um megawatt para cada quilômetro equipado.
Tanto o movimento de subida quanto o de descida produz energia. A água é turbinada durante os dois sentidos da maré:
• na maré alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina e produzindo energia elétrica,
• na maré baixa, a água esvazia o reservatório passando em sentido contrário ao do enchimento através da turbina e desta maneira também produz energia elétrica.
Atualmente existem no mundo algumas usinas geradoras de energia por maré (fig.7), entre os países que a estão a França, o Canadá, a China, o Japão, a Inglaterra entre outros. No Brasil, temos cidades com grandes amplitudes de marés, como São Luís - Baía de São Marcos, no Maranhão - com 6,8 metros e em Tutóia com 5,6 metros. Mas nestas regiões, infelizmente, a topografia do litoral não favorece a construção econômica de reservatórios, o que impede seu aproveitamento

 







  
2.A – FORMAS DE PRODUZIR ENERGIA UTILIZANDO O MAR 
Os oceanos podem ser uma fonte de energia para iluminar as nossas casas e empresas. Neste momento, o aproveitamento da energia do mar é apenas experimental e raro. Existem três maneiras de produzir energia usando o mar: ondas, marés e diferenças de temperatura dos oceanos. 

 2.A.I A Energia Das Ondas 
Quando a onda se desfaz e a água recua, o ar desloca-se em sentido contrário passando novamente pela turbina entrando na câmara por comportas especiais normalmente fechadas.
Esta é apenas uma das maneiras de retirar energia da ondas. Atualmente, utiliza-se o movimento de subida/descida da onda para dar potência a um êmbolo que se move para cima e para baixo num cilindro. O êmbolo pode pôr um gerador a funcionar.
Os sistemas para retirar energia das ondas são muito pequenos e apenas suficientes para iluminar uma casa ou algumas bóias de aviso colocadas no mar. 

2.A.II A Energia Das Marés 
A energia da deslocação das águas do mar é outra fonte de energia. Para a transformar são construídos diques que envolvem uma praia. Quando a maré enche a água entra e fica armazenada no dique; ao baixar a maré, a água sai pelo dique como em qualquer outra barragem. Para que este sistema funcione bem são necessárias marés e correntes fortes. Tem que haver um aumento do nível da água de pelo menos 5,5 metros da maré baixa para a maré alta. Existem poucos locais no mundo onde se verifique tamanha mudança nas marés. 

2.A.III A Energia Térmica Dos Oceanos 
O último tipo de energia oceânica usa as diferenças de temperatura do mar. Ao mergulhar no oceano nota-se que a água se torna mais fria quanto mais profundo for o mergulho. A água do mar é mais quente na superfície porque está exposta aos raios solares.
Pode-se usar as diferenças de temperatura para produzir energia, no entanto, são necessárias diferenças de 38º Fahrenheit entre a superfície e o fundo do oceano. Esta fonte de energia é usada no Japão e no Hawai (EUA), mas apenas como demonstração e experiência. 

3 DIFICULDADES ENCONTRADAS PARA PRODUÇÃO
É necessário um conjunto de características muitos especiais para que determinado local seja apropriado para a instalação de uma usina maremotriz. As condições específicas de determinada região litorânea - como a forma da costa e o leito marinho (fig. 8), bem como a existência de baías e estuários - pode provocar grandes variações de nível entre as marés altas e baixas e também elevadas correntes, que podem ser aproveitadas para a geração de energia elétrica.
A energia cinética do movimento ondular pode ser usada para pôr uma turbina a funcionar. A elevação da onda numa câmara de ar provoca a saída do ar lá contido; o movimento do ar pode fazer girar uma turbina. A energia mecânica da turbina é transformada em energia elétrica através do gerador.  
Além das necessidades físicas, é preciso analisar a viabilidade econômica um sistema que lide com o aproveitamento oceânico para a produção de energia. Para a construção de uma maremotriz, é necessário todo o investimento em obras feito para a instalação de hidrelétricas - barragens, comportas e turbinas hidráulicas -, mas levando-se em conta ainda que o aproveitamento da capacidade instalada é menor, já que depende do ciclo das marés. Além disso, a água salgada, devido a seu elevado poder de corrosão, exige a utilização de materiais especiais na construção dos equipamentos, o que encarece sobremaneira a implantação e a manutenção desse tipo de unidade geradora.
Como toda forma de geração de energia, a maremotriz apresenta também riscos ambientais. Exerce influência sobre a qualidade da água e a cadeia alimentar de aves, peixes e invertebrados, além de ter efeitos sobre o alcance das marés, das correntes e da área intermaré. A interferência na vida dos peixes pode causar impactos econômicos também, já que em muitas regiões certas espécies representam grande importância para a pesca comercial.
Desvantagem da energia das ondas
  • O fornecimento da energia das ondas não é continuo
  • Apresenta baixo rendimento;
  • É fortemente dispendiosa
A energia das marés traz uma série de problemas
  • É muito dispendiosa em termos de construção: os custos capitais estão estimados entre $1200 e $1500 (euros) por capacidade de Kilowatt.
  • São necessárias grandes quantidades de água para poder funcionar, e é de referir que grandes barragens acabam por compensar financeiramente mais depressa os custos de construção que barragens pequenas.
  • Destrói habitats naturais de pássaros e por vezes, são encontrados animais mortos nas turbinas.
  • Impossibilita a navegação (na maior parte dos casos)
A maioria das instalações de Centrais de energia das ondas existentes são de potência reduzida, situando-se no alto mar ou junto à costa, e para fornecimento de energia elétrica a faróis isolados ou carregamento de baterias de bóias de sinalização. As instalações de centrais de potência média, apenas tem interesse econômico em casos especiais de geometria da costa. O número de locais no mundo em que esta situação ocorre é reduzido.


5 CURIOSIDADES
  • Em Portugal há uma central na ilha do Pico nos Açores. A central é do tipo de coluna de água oscilante, com uma turbina Wells de eixo horizontal que aciona um gerador elétrico de velocidade variável, com a potência de 400 kW. 
  • Na Europa foi construída uma central de produção de energia das marés em La Rance (França), a 10 km da desembocadura do rio Rance no Canal da Mancha. Neste local a amplitude da maré é de 13 metros. As turbinas da central funcionam quando enche e quando esvazia o estuário do rio Rance. Está em funcionamento desde 1966 e produz cerca de 550 GWh anualmente.
  • O Centro de Ciência e Tecnologia da Marinha do Japão estuda formas de obter energia das ondas do mar. Para tanto, começou a testar em julho um gerador flutuante que atende pelo estranho nome de Baleia Poderosa. É uma balsa que foi ancorada na entrada de uma baía com sua frente apontada para a direção das ondas, mede 50 metros de comprimento por 30 de largura e 12 de profundidade, e é dividida internamente em três compartimentos, todos cheios de ar. Trata-se de um sistema engenhoso que converte a energia das ondas em energia pneumática. O balanço das ondas faz com que o nível da água no interior das câmaras suba e desça sem parar, fazendo-as funcionar como pistões gigantes. Quando o nível do mar sobe, a água comprime o ar que é afunilado na direção de uma turbina, movendo suas pás e gerando 110 kW de eletricidade.
  • EM 2007 entrou em funcionamento, na Póvoa de Varzim [Portugual], o primeiro parque mundial de energia maremotriz. em essência, trata-se de uma máquina que pesa 700 toneladas e é composta por 4 segmentos cilíndricos de 3.5 metros de diâmetro por 40 de comprimento, unidos por uma espécie de dobradiças.o movimento induzido pelas ondas nas articulações é usado para bombear óleo a altas pressões nuns motores hidráulicos que fazem atuar os geradores. para aumentar a estabilidade cada módulo é lastrado por areia. Depois, é ancorado a 5km da costa, e a 50m de profundidade. dois cabos de fibra óptica transportam a energia das três máquinas instaladas (750 KWh cada) para a central de aguçadoura, que fornecerá energia a 1600 famílias. na segunda fase do parque Okeanós, projetada para 2008 será criado um " serpentário" com 28 máquinas e terá um custo de 70 milhões de euros, e alimentará 250 mil pessoas. (fig.9)
CONCLUSÃO 
As ondas do mar é um subproduto dos ventos. O calor dos oceanos abrigam reservas energéticas inesgotáveis. O difícil é domesticar essa força selvagem para convertê-la de modo eficiente em eletricidade.
Para a implementação desse sistema é necessária uma situação geográfica favorável e uma amplitude de maré relativamente grande, que varia de lugar para lugar.
Os oceanos têm um grande potencial energético não utilizado. Pouco conhecidas no Brasil, as tecnologias de energia maremotriz são relativamente novas e pouco usadas, em comparação com as tecnologias para aproveitamento das energias solar e eólica. Os custos ainda são altos, o que significa que, pelo menos por ora, é improvável que essa tecnologia seja competitiva do ponto de vista econômico.
O Brasil apresenta condições favoráveis à implementação desse sistema em locais como o litoral maranhense, aonde a amplitude dos níveis das marés chega a oito metros. Os estados do Pará e do Amapá também apresentam condições favoráveis para esse sistema. Apesar disso, ainda não existe nenhuma usina maremotriz no Brasil.
Existe uma pesquisa da UFRJ que visa o estudo e implementação de uma usina de geração de energia elétrica através do balanço das marés no litoral Cearense. Essa usina deve entrar em funcionamento em 3 anos e deve geral 400MW em sua primeira fase.
A construção de usina maremotrizes poderá ser uma opção para um futuro próximo, quando o preço do barril de petróleo atingir níveis mais elevados.
Deve-se levar em conta também o impacto ambiental que a construção dessas usinas poderá causar


 
REFERÊNCIAS BIBLIÓGRAFICAS
·         SCARLATO, FRANCISCO C., et ali: Energia para o século XXI. Ed. Atica, 1998. SP.
·         http://www.portaldascuriosidades.com/forum/index.php?topic=50264.0
·         www.fiec.org.br
·         Ambientes.ambientebrasil.com.br/energia/maremotriz.html?tag=Energia+Maremotriz
·         energiasecombustiveis.blogspot.com/2008/05/sdsad.html - 58k –
·         www.geocities.com/hugohp.geo/Texto3.htm -
·         Revista Superinteressante, nº 12 ano 2,Dez. 98) 

 
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Um comentário:

renan disse...

ótimo texto vlw