Energia maremotriz

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Energia maremotriz, ou energia das marés, é o modo de geração de energia por meio do movimento das marés. Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidos: energia cinética das correntes devido às marés e energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa.[1]

O aproveitamento da energia das marés pode ser feito a partir de centrais elétricas que funcionam por ação da água dos mares. É necessária uma diferença de 7[2] metros entre a maré alta e a maré baixa para que o aproveitamento desta energia seja renovável. Atualmente na Europa existem pelo menos duas destas centrais:Uma no norte de França e outra na Rússia.

Entendimento Físico da Energia das Marés[editar | editar código-fonte]

Maquete representativa da aplicação de uma turbina de bulbo, numa usina geradora de energia maremotriz.

As marés são fenômenos periódicos de elevação e declínio das águas do mar devido às forças de atração gravitacional dos astros (Lua e Sol). A região do nosso planeta que está mais próxima da Lua e do Sol sofrerá uma força maior, com isso a água será "puxada" mais fortemente que a crosta terrestre, formando uma elevação de água nessa região, chamada de maré alta ou preamar e, o lado oposto sofre a maré baixa. Este fenômeno ocorre a cada seis horas, de tal forma que, em um dia, o nível das águas sobe duas vezes e desce duas vezes. A mudança diária do nível das águas acontece porque a Terra realiza seu movimento de rotação, por isto, um local qualquer da superfície terrestre terá, no decorrer do mesmo dia, diferentes posições em relação à Lua. Se este lugar está alinhado com a Lua, serão produzidas marés altas, já as posições contrárias, ocorreram as marés baixas.

A figura “A” representa a Terra sem o efeito gravitacional; na “B” mostra a formação da maré alta e baixa pela atração do planeta pela Lua; já a figura “C” mostra o fenômeno de maré alta e baixa com a interferência do Sol, assim aumentando a intensidade do fenômeno.

A formação da maré pode ser utilizada pelo homem como força motriz de usinas que transformam esse potencial natural e inesgotável em fonte de energia, pois os oceanos cobrem duas partes do nosso planeta e sua força sempre pôde ser observada pelos primeiros povos da história.

Como a energia retirada neste processo vem principalmente da rotação Terrestre, e também, da translação Lunar, os efeitos de seu uso são a diminuição na velocidade de rotação da Terra, que por consequência, acaba tendo dias mais longos, como também um freamento na rotação e translação do corpo lunar, e uma mudança na distância deste em relação ao nosso planeta. Algo parecido também aconteceria com o Sol, no entanto, em escala bem menor[3].

No sistema Lua-Terra-Sol, três diferentes corpos permanecem se movimentando um em relação ao outro graças a energia potencial contida neste sistema. A energia das marés, pega exatamente essa energia potencial e transforma em outros tipos de energia para o consumo humano, como elétrica. No entanto, a energia que foi retirada deste sistema, nunca mais retorna, caracterizando assim como uma fonte de energia não-renovável, e pior, de consequências irreversíveis para estabilidade dos movimentos lunares, solares e terrestres[4].

Obtenção da Energia Maremotriz[editar | editar código-fonte]

Energia das marés ou maremotriz é uma forma de geração de eletricidade obtida a partir dos desníveis das marés, ocasionados, como foi dito anteriormente, pela interação gravitacional da Terra com outros astros (principalmente a Lua e o Sol). Essas variações ocorrem a cada 6 horas e 25 minutos, o que a torna uma fonte intermitente, apesar disso ela possui a grande vantagem de ser previsível, ou seja, é possível saber em que momento e em qual quantidade uma usina maremotriz poderá produzir energia, devido aos fenômenos serem previsíveis e conhecidos.

É uma fonte energética renovável e limpa, pois não causa danos ao meio ambiente e nem ao homem. A obtenção dessa energia pode ocorrer por dois tipos de aproveitamento: a energia cinética e a potencial. A exploração da energia cinética (energia do movimento) está associada às correntes marítimas, onde as massas de água estão em constante movimento. Essa prática utilizada é semelhante ao princípio de uma usina eólica, mas subaquática, utilizando a água para girar as hélices das turbinas.

A exploração da energia cinética está associada às correntes marítimas, onde as massas de água estão em constante movimento.

Já o aproveitamento da energia potencial (energia gravitacional) é o mais conhecido e pode ser obtido pela diferença de altura entre as marés altas e baixas. Para utilização desse tipo de energia é necessário a construção de diques e reservatórios (semelhante às usinas hidrelétricas), assim quando a maré sobe, a água passando por uma turbina enche um reservatório, e, quando baixa, a água sai, movimentando a mesma turbina diretamente ligada a um sistema de conversão, produzindo assim energia elétrica.

Assim quando a maré sobe, a água passando por uma turbina enche um reservatório, e, quando baixa, a água sai, movimentando a mesma turbina diretamente ligada a um sistema de conversão, produzindo assim energia elétrica.

Impactos gerados pela energia maremotriz[editar | editar código-fonte]

ASPECTOS AMBIENTAIS

Essa fonte energética limpa e renovável permite extrair energia sem afetar diretamente o meio ambiente, ao mesmo tempo, contribui para redução de emissões de gazes e poluentes que afetam a qualidade de vida no meio ambiente, tornando assim uma ótima opção a longo prazo para a produção de eletricidade. Entretanto, a construção e operação devem ser cuidadosamente estudados devido aos impactos diretos que tal obra pode ocasionar sobre o ecossistema local, além das alterações nas atividades humanas devem ser avaliadas.

Outros aspectos que devem ser analisados são referentes a morfologia do estuário, visando a qualidade dos recursos hídricos locais, como as características químicas, a oxidação e a salinização da água, como também os regimes de erosão e sedimentação. Quanto a intensidade do impacto ocasionado dependerá de cada local, na usina maremotriz em La Rance, na França, foram observadas algumas alterações no ecossistema ao longo dos anos até que um novo equilíbrio ecológico tenha sido alcançado.

ASPECTOS SOCIOECONÔMICOS

O projeto de construção de centrais que aproveitam a energia advinda das marés torna-se um ponto positivo quanto a geração de postos de trabalhos, desde a sua investigação e desenvolvimento até a construção e manutenção. Um projeto de grande escala como esse trará benefícios também para a comunidade onde está inserido, gerando atividades turísticas entorno da usina e a utilização como via de acesso rodoviário.

Embora os custos iniciais sejam relativamente altos, uma barragem de maré é de fácil manutenção e de grande durabilidade, as turbinas duram cerca de 30 anos. Outro ponto que deve ser destacado é a questão de atividades pesqueiras e transporte não são afetados pela instalação dessas barragens.

Dessa forma, mesmo os custos serem exorbitantes, os grandes projetos são mais viáveis que os pequenos, pois a produção de uma pequena usina não consegue capturar um valor energético considerável. Para uma central maremotriz de 100 MW, o capital inicialmente investido é de aproximadamente 1200 a 1500 dólares por kWh produzindo a um custo estimado de operação de 0,05 dólares por kWh em uma análise.

Média de amplitude das marés (m) Área da bacia (m)
La Rance, França 4 17
Baía de Fundy, Canadá 5,5 240
[Annapolis, Nova Escócia 3,2 6
Severn Estuary, Inglaterra 4 420
Garolim Bay, Coreia do Sul 2,5 85

Locais mais promissores para o aproveitamento da energia das marés.[5]

Limitações[editar | editar código-fonte]

  • Elevado capital de investimento, devido aos altos custos de instalação, tornando-a inviável;
  • Os materiais de sua construção devem apresentar resistência à oxidação;
  • Por sua complexidade esse tipo de energia requer, normalmente, uma construção bastante demorada;
  • Baixa competitividade em relação as outras fontes por possuir alto custo efetivo;
  • O desempenho da central energética dependerá muito da topografia de cada local, estima-se que os locais propícios devem ter aproximadamente 7 metros de desnível das marés.[6]

Desafios da energia maremotriz[editar | editar código-fonte]

Não há dúvidas que os oceanos são uma fonte inesgotável de energia, principalmente as marés. Há um imenso potencial energético que elas nos disponibilizam. No entanto, a exploração dessa riqueza encontra alguns obstáculos e o principal deles é a falta de tecnologia adequada. Um fator que também inviabiliza é o econômico, visto que, é necessário um alto investimento e pouco retorno. Existem alguns projetos em desenvolvimento, mas ainda não foi encontrada uma solução que possibilite a produção em larga escala e economicamente viável. Visto que, as outras fontes energéticas possuem um investimento e lucratividade mais elevada.

Outros fatores limitantes também dificultam a implementação dessa fonte energética, essas barreiras são os conflitos de interesses, principalmente com outras áreas de atividade, devido ao local poder dar espaço também à pesca, extração de materiais ou mesmo a rotas marítimas. Além do licenciamento, tarifas e falta de investidores tornam difícil a implementação dessa fonte energética.


Energia das Marés no Mundo[editar | editar código-fonte]

A extração de energia das marés embora pareça ser uma ideia nova, na verdade não é recente. Durante o século XI e XII na Europa já existiam moinhos submarinos que utilizavam o fluxo das marés em estreitas baías para mover pedras de moer. Apesar disso, os pioneiros mesmo da exploração das marés foram povoados de uma pequena ilha alemã no mar do Norte, em Husum. Aproximadamente em 1915, um minigerador elétrico iluminava o povoado devido a passagem de água das marés nos tanques onde cultivavam ostras. Um pouco mais tarde, foi construída no rio Rance, em Bretanha, na França, a primeira central maremotriz, em 1967, com uma barragem de 750 metros de comprimento, que atualmente produz uma potência de 300 megawatts (2014), suficiente para suprir uma cidade com 300 mil habitantes.

Atualmente, os países que mais utilizam este tipo de geração de energia limpa são: Japão, França, Coreia do Sul, Inglaterra e os Estados Unidos (principalmente no Havaí). Além desses, diversos países estão investindo em projetos que baratei os custos no investimento dessa fonte energética. Um projeto de usinas de marés está sendo construído na costa da Escócia pelo financiamento do Fundo de Investimento em Energia Renovável do Reino Unido. Tal programa, prevê a construção até 2050 da maior usina deste tipo, produzindo 190 GW de energia renovável. A previsão é que a usina comece a produzir energia a partir de 2016 e poderá abastecer 46 mil casas.[7]

Locais com marés superiores à 5 m de altura

Energia Maremotriz no Brasil[editar | editar código-fonte]

O Brasil é um país de grandes dimensões, possui uma costa de 8.500 km de comprimento e possui aproximadamente um terço de sua população vivendo em áreas litorâneas. Além disso, os maiores parques industriais também se localizam nessas áreas. Entretanto, devido as suas características topográficas, o litoral do Brasil é propenso a um potencial de energia das marés bem inferior em relação aos países europeus, pois seu litoral não apresenta uma declividade favorável a esse tipo de exploração.

Apesar disso, no país existem poucos locais favoráveis a exploração das marés. Um deles é no litoral maranhense, que possui condições adequadas para a instauração das usinas, com as marés chegando até oito metros, assim como território dos estados de Amapá e Pará. No litoral maranhense estima-se que o potencial de energia lá existente seja acima de 8 GW.

O estuário de Bacanga- São Luís, litoral Maranhense, é um projeto que visa a exploração de energia das marés. Na década de 70 foi criada a barragem, na época desta construção já se pensava em usá-la como fonte de eletricidade, embora considerado um projeto promitente, sua instalação se tornou inviável. Atualmente existem projetos para a instalação de uma usina-piloto, acredita-se que a implantação da usina-piloto será favorável para o desenvolvimento tecnológico impulsionando outros projetos de maremotrizes em território brasileiro.

Barragem do Bacanga em São Luís (Foto: Flora Dolores/O Estado)

Projetos de usinas maremotrizes[editar | editar código-fonte]

  • Usina Maremotriz de La Rance, na França

Inaugurada na França em 1966, foi a primeira obra energética que utiliza as marés como potencial energético. Com uma capacidade de gerar 240 MW, a usina maremotriz de La Rance é hoje a mais potente do mundo em funcionamento. Sua estratégia de operação utiliza a combinação de efeito duplo e bombeamento. Sua produção anual pode chegar a 540GWh, sendo que,10% deste total é utilizado para o bombeamento.

A usina compõe-se de 24 grupos-geradores do tipo bulbo, contendo cada um uma potência de 10 MW.A geração de energia em ambos os sentidos é possível devido as turbinas possuírem o sistema de reversão das hélices e o bombeamento também é feito pelo mesmo grupo de máquinas.

Usina de energia de Maremotriz de La Rance, França
  • Usina Maremotriz de Annápolis Royal

Esta usina foi construída na década de 1980 e utiliza de uma barragem já existente situada no Rio Annápolis. Essa barragem tem um modelo de turbina chamado STRAFLO diferente dos utilizados em La Rance e Kislaya Guba que se chama BULBO. Sua potência instalada é de 17,8 MW. A produção anual da usina foi estimada inicialmente em 50 GWh, porém o reservatório teve que ser mantido a níveis mais baixos do que o planejado devido a questões ambientais, restringindo assim a capacidade de produção da usina. No entanto, a usina funciona normalmente é considerada um exemplo de projeto que deu certo.

Usina de energia de Maremotriz de Annápolis, Escócia
  • Seagen – Conpanhia Marine Current Turbines, na Irlanda do Norte

Nesse tipo de gerador tem por função obter a energia cinética e transformar em elétrica. Pesa aproximadamente 300 toneladas. Há dois rotores de 52 pés de diâmetro presos em cada lado, cada um impulsionando um gerador. De maneira mais simples, ele funciona como um moinho de vento subaquático.[8]

O primeiro desse tipo foi construído em abril de 2008, na Irlanda do Norte, atualmente esse gerador pode produzir 1,2 megawatts por dia entre 18 e 20 horas. Ao contrário dos moinhos de vento, os rotores SeaGen podem ser girados 180 graus, para permitir que eles funcionem em ambas as direções de fluxo em marés vazias e cheias. Os braços com unidades de força podem ser elevados à superfície da água, para permitir o fácil acesso para a manutenção.

SeaGen, na Irlanda do Norte.




Referências

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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