Centrais Maremotriz

Curso de Engenharia Electrotécnica Sistemas Eléctricos de EnergiaMétodos de Trabalho em Engenharia – Professor Fernando Maurício DiasJaneiro de 2010 Paulo Miguel Chin Correia Pinto nº 1970263 Turma 1NANuno Filipe Moreira Fonseca nº1091108 Turma 1NB

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Centrais Maremotrizes

Instituto Superior de Engenharia do Porto

Curso de Engenharia Electrotécnica Sistemas Eléctricos de Energia 2009

Métodos de Trabalho em Engenharia – Orientação Tutorial

Professor Fernando Maurício Dias

Paulo Miguel Chin Correia Pinto nº 1970263 - Turma 1NA

Nuno Filipe Moreira Fonseca nº1091108 - Turma 1NB

Janeiro 2010

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1 - ABREVIATURAS

CEO – Centro de Energia da Ondas

WEC – Wave Energy Converter

CE – Comunidade Europeia

REN – Redes Energéticas Nacionais

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1 – INDICE DE IMAGENS

Fig. 1 - Maquete representativa da aplicação de uma turbina de bulbo,

numa usina geradora de energia maremotriz

Fig. 2 - Usina de La Rance

Fig. 3 - Sea turbine

Fig. 4 - Sea turbine

Fig. 5 - Uma máquina Pelamis ao sabor de uma onda, com a cidade da

Póvoa de Varzim ao fundo

Fig. 6 – Vista aérea da instalação de maquinas Pelamis

Fig. 7 – Esquema do funcionamento de uma Pelamis

Fig. 8 – Instalações nos Açores

Fig. 9 – Esquema do funcionamento de uma estação de sistema de coluna

de água oscilante

Fig. 10 – Esquema do funcionamento do protótipo WEC australiano

Fig. 11 - Esquema do funcionamento do protótipo WEC australiano

Fig. 12 – Fotos do protótipo, turbina e instalação do WEC australiano

Fig. 13 – Esquema de funcionamento de um Dragon Wave

Fig. 14 - Esquema de funcionamento de um Dragon Wave

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INDICE

1 - Abreviaturas ............................................................................. 4

2 – Indice de

imagens……………………………………………………………………………….. 5

3 –

Abstract………………………………………………………………………………………

……….. 6

3 – Introdução................................................................................ 6

4 – Diferentes tecnologias Maremotriz................................................ 7

5 – Limitações actuais da energia Maremotriz................................... 16

6 – Qualidade marítima de Portugal…………….................................... 17

7 - Conclusão................................................................................ 18

8 - Bibliografia .............................................................................. 28

9 - Webliografia ….......................................................................... 28

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1 – ABSTRACT

Our planet surface is more than 70% covered by oceans. With most

of our rivers with dams we only now started to look to our oceans as an

energy source, but we could be facing with the solution for cleaner safe

energy source.

We will present and explain the solutions available and being tested

to use this unlimited source of energy, technology and challenges will be

showed.

2 - INTRODUÇÃO

A energia hidroeléctrica foi no século 20 a grande revolução das

energias renováveis e vai continuar a produzir GW de energia, mas com

grande parte dos rios já com barragens o futuro da produção de

electricidade poderá passar pelos oceanos.

Com 70% da superfície do planeta Terra coberto por oceanos, ainda

mal começamos a aproveitar o potencial deste recurso para a produção de

energia eléctrica.

A energia maremotriz é por definição a utilização da energia contida

nos oceanos para a produção de energia eléctrica.

Existem várias técnicas para o aproveitamento desta energia,

dependendo da tipologia da zona, a escolha desta.

Podemos utilizar a energia cinética das ondas ou a energia potencial

das marés (diferença de altura entre a maré alta e maré baixa).

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Quando a maré está no seu ponto mais alto chama-se maré alta,

maré cheia ou preamar; quando está no seu nível mais baixo chama-se

maré baixa ou baixa-mar, podendo em alguns pontos do globo atingir

diferenças de alturas até 15m. Em média, as marés oscilam em um

período de 12 horas e 24 minutos, devido à rotação da Terra e da órbita

lunar. As marés são originadas pela atracção que a lua e o sol exercem

sobre os oceanos.

As ondas oceânicas são provocadas pelo vento que cria forças de

pressão e fricção que perturbam o equilíbrio da superfície dos oceanos. A

energia do vento é transferida em parte para a água através da fricção

entre o vento e a água. Esta transferência prova um movimento elíptico,

nas partículas da superfície e que se traduz numa combinação de ondas

longitudinais (para a frente e para trás) e transversais (para cima e para

baixo).

Toda esta energia transformada poderia resolver todos os dilemas e

problemas energéticos do mundo. Apesar deste atractivo estamos a falar

de uma tecnologia ainda a dar os seus primeiros passos e com desafios

demasiado elevados para ser encarada como solução imediata.

3 – DIFERENTES TECNOLOGIAS PARA CENTRAIS MAREMOTRIZ

A primeira utilização da energia das marés data de 1500 com a

construção de moinhos de maré para a transformação da energia das

marés em energia mecânica que seria utilizada para mover as mós, e

desta forma moer os cereais.

A primeira estação de aproveitamento das marés para produção de

energia eléctrica é construída em 1966 na França. Neste momento ainda é

a maior barragem de marés do mundo, com 24 turbinas, picos de 240 MW

e uma produção anual de 600GWh, produz 0,012% da electricidade

necessária em França.

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A Barragem de marés tem um funcionamento semelhante ao das

barragens convencionais. Ela armazena a água das marés altas até existir

potencial suficiente para a transformação em energia eléctrica. A água

armazenada é expelida durante as marés baixas, através das turbinas

produzindo assim electricidade.

Fig. 1

Fig. 2

Uma nova tecnologia está a ser testada na costa de Inglaterra para

aproveitamento da energia das marés.

Utilizando o principio das turbinas de vento, e sabendo que a

energia produzida é proporcional a densidade do fluido que passa nas

turbinas, temos o potencial de produzir centenas de vezes mais energia

em comparação com uma turbina de vento. Com o potencial de instalação

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em qualquer local do mundo, conseguimos transformar a energia cinética

das correntes provocadas pelas marés em energia eléctrica.

Enterrando pesados pilares no leito dos oceanos, criamos uma base

para submergir as pesadas turbinas e aproveitar todo o potencial cinético

provocado pelo movimento das marés.

Fig. 3

9

Fig. 4

A energia das ondas está igualmente a ser estuda com um

potencial muito interessante, porque igualmente como a tecnologia de

turbinas de vento adaptadas as marés, pode ser instalada em qualquer

lugar do mundo.

Um destes estudos está a ser realizado em Portugal, onde as

condições geográficas / meteorológicas são perfeitas e o governo criou

incentivos, logística e zonas próprias para este segmento de mercado.

Nesta tecnologia a oscilação das ondas é convertida em

electricidade. Longos tubos, semi-submergidos e interligados entre si

através de junções hidráulicas, aproveitam a oscilação das ondas, para

comprimir óleo, sob pressão em motores hidráulicos e assim produzir

electricidade.

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Fig. 5

Fig. 6

11

Fig. 7

Com a instalação de 3 Pelamis (tubos semi-submergidos capazes de

produzir energia eléctrica com esta tecnologia) é possível produzir 2,25

MW dividido pelos 3 Pelamis (3 x 750 kW) e assim alimentar 1500 casas.

Esta nova tecnologia permite igualmente que a maior parte das

reparações ou alterações possam ser facilmente realizadas em terra,

poupando custos e evitando riscos inerentes ao trabalho em alto mar.

Outro estudo decorrido em Portugal, mais concretamente nos Açores

aproveita a massa de ar deslocada pelo movimento das ondas (sistema de

coluna de água oscilante) para alimentar a turbina, que funciona a ar, que

por sua vez produz electricidade.

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Fig. 8

Fig. 9

Este princípio está igualmente a ser testado na Austrália com

melhoramentos e optimizações.

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Foi construído um protótipo flutuante de 500 toneladas com uma

nova tecnologia de turbina que permite melhores rendimentos e evita os

problemas provocados pela circulação da massa de ar em dois sentidos.

Com testes a decorrer de 2005, cada plataforma WEC (Wave Energy

Conveter) deverá produzir > de 2,5 MW1 variando a sua produção em

função do tamanho, velocidade, forma e frequência das ondas.

Fig. 10 Fig. 11

Fig. 12

14

Outro estudo a decorrer na costa de Dinamarca, utiliza igualmente a

energia das ondas para produzir electricidade.

Com um protótipo já em funcionamento, ela é capaz de produzir 20

kW no mar de Bredning Nissum e poderá produzir 4MW se instalada em

ondas relativamente baixas (com pouca energia) e 7 MW se instalada em

ondas altas (elevada energia).

O Wave Dragon é uma plataforma flutuante que permite que as

ondas do oceano subam a plataforma, e armazene a água num

reservatório acima do nível do mar. A energia potencial gravítica da água

é depois transformada em electricidade, ao permitir que o volume de água

armazenado retorne ao oceano através de 7 turbinas instaladas (no caso

deste protótipo).

Fig. 13

Fig. 14

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Com a possível criação de quintas marítimas de Wave Dragons,

consistindo no agrupamento de vários Wave Dragons na mesma área,

espera-se a produção de 80 a 100 MW. Com a instalação de 15 Wave

Dragons iria ser possível ter o nível de produção eléctrico de uma central

normal. Está previsto a instalação, brevemente em Portugal.

4 – LIMITAÇÕES ACTUAIS DA ENERGIA MAREMOTRIZ

Existem vários testes a decorrer ao longo do mundo, todos para

converter a energia do mar em energia eléctrica, mas todos deparam-se

com o mesmo tipo de desafios.

O oceano é um meio hostil, perigoso e muito agressivo para as

máquinas. Enfrentamos corrosão, peças a baterem umas nas outras,

tempestades que facilmente destroem tudo no seu caminho. Somente

estes factores são suficientes para fazer disparar os custos de

manutenção e consequentemente os custos da energia produzida.

Os oceanos não são exclusivos para a produção de energia, e

necessitamos de garantir que qualquer central maremotriz não irá afectar

a fauna marítima e o trânsito marítimo já existente.

A poluição visual terá de ser mantida ao mínimo, e se possível longe

dos olhos da população geral.

A inconstância da energia das ondas também tem de ser igualmente

em conta, podendo existir picos elevados de produção de energia, mas

períodos de fraca ou nenhuma produção. A rentabilidade da conversão da

energia dos mares em energia eléctrica ainda é baixa, embora seja o

objectivo dos estudos e o desenvolvimento de novas tecnologias melhorar

este rendimento.

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5 – QUALIDADE MARITIMA DE PORTUGAL

O triangulo marítimo de Portugal : - Continente - Açores – Madeira –

possui a maior zona económica exclusiva de mar da Europa, com 200

milhas marítimas das linhas de base a partir das quais se mede a largura

do mar territorial. Onde o Estado Português tem direitos de soberania,

entre muitos, produção de energia a partir da água, das correntes e dos

ventos. Por isso temos nos recursos marítimos uma grande oportunidade

de desenvolvimento económico que não está a ser aproveitado, (dados

confirmados pelo Presidente do Centro de Energia das Ondas CEO, António

Sarmento , em entrevista ao Diário Económico)

A energia das ondas pode valer quase 30% do PIB. Se o Governo

apoiar e as empresas souberem aproveitar as oportunidades, o Pais pode

dominar 10% do mercado Mundial de equipamentos em algumas décadas.

Este valor adicionado ao mercado nacional, equivalerá a 40 milhões de

euros, além de criar 10 mil postos de trabalho em 40 anos.

A costa Ocidental Portuguesa tem capacidade para gerar cerca de

5GW, ou seja 20% do consumo da energia eléctrica do País. Dos 800

quilómetros da Costa Oeste só 335Km estão disponíveis para

aproveitamento das energias das ondas. Em relação á Costa Algarvia não

entra nos cálculos por ter um baixo potencial, mas falta contabilizar a

costa da Madeira e dos Açores.

Segundo o Presidente da CEO, esta forma de energia dado ser

ambientalmente limpa e quase perfeita (tendo em perspectiva como a

mais barata de todas a um prazo de 15 anos), pode vir a ser atractiva.

Segundo António Sarmento, investigador e Professor do Instituto Técnico,

um campo de Energia das ondas tem capacidade para gerar três vezes

mais electricidade que um campo de energia eólica. No caso de Portugal a

energia das ondas tem mais facilidade que as outras formas de energia de

integrar na rede eléctrica nacional, graças á sua previsibilidade.

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As ondas do Atlântico Norte propagam-se sem perder energia,

permitem fazer previsões com pelo menos seis dias de antecedência e o

mar é estável tendo pouco risco de perder o material.

6 - CONCLUSÃO

As energias renováveis estão a receber uma elevada atenção pelo público geral e governos. Vistas como a melhor solução para a resolução de problemas graves como o aquecimento global, o aumento dos preços e a elevada dependência do petróleo, a crise geopolítica dos países fornecedores de petróleo e o aumento do consumo energético, assistimos todos os dias ao desenvolvimento de novas tecnologias e à adopção de medidas de apoio e incentivo as energias renováveis.

Em 2006 foi anunciado em Portugal a criação de uma zona piloto do mundo criada para testar protótipos e construção de equipamentos de produção de electricidade a partir energia das ondas, um laboratório dos mares. O local escolhido foi a costa de Peniche, um local conhecido pelas suas ondas e ideal para o estudo da sua energia. Igualmente a criação de uma tarifa especial para a produção de electricidade através da energia das ondas colocou Portugal no mapa mundial, em termos de Centrais Maremotrizes. Um projecto inovador com imensas expectativas, que levou há candidatura de várias empresas para testar nesta zona piloto, com financiamentos e apoios da CE de 3 a 5 milhões de euros.

Entretanto estamos em 2010 e a zona piloto ainda não se encontra em funcionamento devido a atrasos na criação de legislação própria para zonas piloto, atrasos na criação da lei de utilização de espaços de uso domínio público marítimo, assim como a publicação destas. Neste momento toda a legislação está criada e publicada, faltando somente a assinatura de um contracto de concessão atribuída por assuste directo a REN. O ritmo lento a que se desenvolveu a criação da zona piloto, desde o anúncio ao seu funcionamento, levou Portugal para os últimos lugares de destaque para o estudo da conversão da energia das ondas. Continuamos a ter condições ideias para o estudo, mas o ritmo lento de Portugal em passar do papel para acções reais, coloca-nos atrás de países como Espanha, onde se anunciou a criação da zona piloto em 2 anos e já se encontra em funcionamento.

Contudo nem tudo são más noticias para Portugal. Já com o parque da Aguçadoura em funcionamento, temos um dos primeiros parques do mundo montado e em funcionamento real para a conversão da energia

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das ondas. O parque funcionou como teste para os Pelamis, construídos com tecnologia de geradores portuguesa (EFASEC) e foi encarado como um marco histórico para o futuro da energia das ondas. A criação de uma parceria entre a EFASEC, EDP, ENERSIS, PELAMIS WAVE POWER, BABCOKC & BROWN e o apoio do governo Português permitiu a instalação de 3 unidades Pelamis para seu estudo, produção de energia eléctrica e ligação a rede eléctrica nacional.

9 - BIBLIOGRAFIA

10 - WEBLIOGRAFIA

1 - http://pt.wikipedia.org/wiki/Mar%C3%A9 , acesso 2/1/2010 às 19:00.

2 - http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_maremotriz , acesso 23/12/2009 às

19:00.

3 – http://pt.wikipedia.org/wiki/Parque_de_Ondas_da_Agu%C3%A7adoura ,

acesso 2/1/2010 às 19:00.

4 – http://pt.wikipedia.org/wiki/Ondas_oce%C3%A2nicas_de_superf

%C3%ADcie , acesso 4/01/2010 às 00:30.

5 – http://en.wikipedia.org/wiki/Rance_Tidal_Power_Plant , acesso

1/01/2001 às 15:30.

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6 – http://www.pelamiswave.com/

7 – http://www.efacec.pt/PresentationLayer/efacec_projecto_00.aspx?

idioma=1&area=2&competenciaid=61&projectoid=117 , acesso

9/01/2010 às 15:00.

8 - http://www.wavedragon.co.uk/index.php

9 - http://www.oceanlinx.com/

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