Turbinas eólicas offshore flutuantes – Será este o futuro
do Brasil?
Turbinas eólicas offshore flutuantes – Qual o futuro no Brasil?
Turbinas eólicas offshore flutuantes: o Brasil se
tornará ativo na corrida pela energia limpa
Pesquisadores da Universidade de São
Paulo estão focados em vários aspectos da modelagem e análise de turbinas
eólicas offshore.
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 da
Universidade de São Paulo (EPUSP – Brasil) e graças ao financiamento fornecido pelo Escritório de
Pesquisa Naval Global (ONR Global), um grupo de pesquisadores estão 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).
Plataforma flutuante
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 muito 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.
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.
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 EUA, a fim de criar e construir sistemas resilientes
desenvolvidos em alto mar”.
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 foi 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”, acrescenta o
professor Simos, da Universidade de São Paulo.
A Escola Politécnica da Universidade
de São Paulo 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.
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 1000m), 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.
Pedro Reis - Dez 27, 2019 - Portal Energia
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