ENERGIA RENOVÁVEL OFFSHORE
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- Tiago Paranhos Malheiro
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1 ENERGIA RENOVÁVEL OFFSHORE ESTADO DA ARTE, DESAFIOS E OPORTUNIDADES ANTÓNIO SARMENTO Antonio.sarmento@ist.utl.pt
2 SUMÁRIO O IST INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO O WavEC Offshore Renewables PORQUÊ INVESTIR EM ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS? ESTADO DA ARTE DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS PROJECTOS EM CURSO EM PORTUGAL. 2
3 FACTOS E NÚMEROS # Alunos % Licenciatura 6,000 60% Mestrado 3,000 40% Doutoramento e 3º ciclo 1,000 Total 10, % # Cursos % B.Sc 21 29% M.Sc 24 32% Phd 29 39% Total % % Estud. estrangeiros 15 # Orçamento (M ) % Fundos públicos direct % Fundos competitivos 75 60% Total % (48) IST UBI (1) UNL (3) U. Coimbra (3) U. Aveiro (10) Admissão dos 100 Melhores 3 Alunos de C&T (2006/07) 3 U. Porto (23) U. Minho (12) 3
4 Parcerias Importantes Engineering Design Advanced Manufacturing Sustainable Energy Systems Engineering Systems Massachusetts Institute of Technology Critical Infrastructures and Risk Assessment Carnegie Mellon University Technological Change and Innovation Univ. Technology Enterprise Network Advanced Computing University of Texas at Austin 4 KIC - InnoEnergy Energias Renováveis KIC InnoEnergy 4
5 SUMÁRIO O IST INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO O WAVEC Offshore Renewables PORQUÊ INVESTIR EM ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS? ESTADO DA ARTE DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS PROJECTOS EM CURSO EM PORTUGAL. 5
6 WAVEC Associação privada sem finslucrativos; desde 2003 Missão: acelerar a introdução das energia renovável marinha no mercado Associados: Empresas Energia Instituições I&D Energia das Ondas Energia Eólica Offshore Biomassa Marinha Correntes de Maré Energia das Marés Gradiente Salino Gradiente Térmico Empresas de Engenharia 6
7 LONGO HISTORIAL DE PROJECTOS DE I&D 7 Uma gama aalargada de projectos Foco em novas, ferramentas, metodologias, serviços e produtos CORES EQUIMAR WAVETRAIN2 AquaRET2 Mais de 100 parceiros internacionais WEAM SURGE SOWFIA FAME Road-map WAVEPORT KIC InnoEnergy Project OTS OTEO DEMOWFLOAT MARINET TROPOS Atlantic Power Cluster SI Ocean Projectos Comunitários OceaNET Projectos Nacionais
8 CONSULTORIA À ESCALA MUNDIAL Consultoria 24% Quotas 6% Inst. Costariquense de Electricidade Projectos I&D 70% 8
9 COMPETÊNCIAS ABRANGENTES MIGUEL LOPES TERESA SIMAS MARCO ALVES Monitorização & Tecnologia Abordando todos os aspectos da energia renovável marinha Ambiente Marinho NUNO MATOS Modelação Numérica ALEX RAVENTOS Políticas Públicas & Disseminação Economia & Industria 9
10 SUMÁRIO O IST INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO O WAVEC Offshore Renewables PORQUÊ INVESTIR EM ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS? ESTADO DA ARTE DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS PROJECTOS EM CURSO EM PORTUGAL. 10
11 (TW) O Problema Energético do Mundo Fonte The World Energy Problem Miguel Prado, 2010 (BP 2008, Energy Watch Group 2006) = 3.4 kw? IEA CO 2 CO 2 Oil CO CO 2 2 CO CO 2 CO 2 2 Gas CO 2 CO 2 CO CO 2 2 CO CO 2 2 CO 2 CO 2 CO 2 Coal CO 2 CO CO 2 CO 2 CO 2 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 U RE
12 INVESTIMENTO GLOBAL EM ENERGIA RENOVÁVEL China: 48,9 $bn 12
13 Oceanos: um enorme recurso TWh/y Marés Correntes de marés: energia em correntes elevadas (2,200 TWh/y) Ondas (44,000 TWh/y) Gradiente Térmico (OTEC): diferença de temperatura entre águas profundas e de superfície (33,000 TWh/y) Amplitude de maré: energia potencial entre maré alta e maré baixa (300 TWh/y) Gradiente salino: diferencial de pressão osmótica entre água doce e água salgada (energia osmótica) (20,000 TWh/y) Eólico Offshore: um recurso eólico explorado no oceano (176,000 TWh/y) Fontes Hidrotermais Biomassa Marinha: culturas de macroalgas para produzir biocombustívies Consumo Mundial de Energia: 140,000 TWh/y 13
14 PORQUÊ INVESTIR EM ENERGIA RENOVÁVEL OFFSHORE? Segurança de abastecimento Controlo do custo da energia Controlo das alterações climáticas Desenvolvimento de nova tecnologia com potencial aplicação noutros recursos marinhos Desenvolvimento económico (exportação, M.O. e mão-de-obra) Desenvolvimento da Economia do Mar: reforço tecido empresarial, tecnologia, infra-estruturas 14
15 SUMÁRIO O IST INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO O WAVEC Offshore Renewables PORQUÊ INVESTIR EM ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS? ESTADO DA ARTE DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS PROJECTOS EM CURSO EM PORTUGAL. 15
16 CORRENTES MARÍTIMAS CONCEITOS Eixo horizontal Eixo vertical Asa oscilante Eixo horizontal em conduta Parafuso de Arquimedes Papagaio de Corrente 16
17 TECNOLOGIAS DE CORRENTES MARÍTIMAS TECNOLOGIAS LÍDER MCT Seagen 1,2MW, Irlanda do Norte (2008) Instalação HS300 em Kvalsund (2003) AK-1000 no EMEC (2010) 500kW TGL no EMEC (2010) 1ª turbina Voith Hydro na oficina em Heidenheim SR 250 no EMEC (2011) 6x30kW FreeFlow 5m instalada em NY (2006) Turbina Clean Current (Alstom Hydro) em Race Rocks (2006) Turbina Open Hydro 1MW na Bay of Fundy (2010) ORPC 60kW Beta TGU em Cobscook Bay (2010) PS 100 no Estuário de Humber (2009) Conceito Minesto Deep-Gen 17
18 ENERGIA DAS ONDAS: CONCEITOS OWC Corpos oscilantes Galgamento Deformáveis Agregado compacto 18
19 DESAGREGAÇÃO DE CUSTOS Custos actuais: 7 a 10 M /MW têm que reduzir-se de factor 3+ Ondas Correntes O&M Estrutura Ligação Eléctrica O&M Eq. Energia Instalação 19 Source: Carbon Trust 2011, for an early stage commercial farm (6-10MW)
20 LCOE (c /kwh) Instaled capcity (GW) ECONOMIA (ONDAS E CORRENTES) 50 Source: Carbon Trust Wave Ondas - Capacity GW instalados Tidal Correntes capacity GW instalados Wave Ondas - LCOE Accelerated acelerado Wave Ondas - LCOE LCOE BAU BAU Tidal Correntes - LCOE Accelerated LCOE acelerado Tidal Correntes - LCOE BAU LCOE BAU
21 OPORTUNIDADES E SINERGIAS Dimensão prevista: 300 MW ~ 100 Turbinas ~ 37 km 2 ~ 100 km de cabos electricos entre turbinas Parques flutuantes: 300 km de linhas de amarração 100 conectores eléctricos submarinos (?) Desafios: Redução custo de O&M Acessibilidade aos dispositivos Segurança marítima e ambiental Operation and Maintenance 25% Electrical Infrastructure 15% Engineering and Managem ent 3% Turbine 33% Support Structure 24% 21
22 OPORTUNIDADES, SINERGIAS E CONFLITOS Oportunidades e sinergias: Inspecção de componentes submersas Medição de vento em águas profundas Monitorização (operação e ambiental) Operações ofshore de O&M Concentração de infra-estruturas de apoio Partilha de espaço marítimo. Conflitos: Utilização do espaço marítimo: pesca, defesa, navegação Impactes ambientais: esperados pequenos Operation and Maintenance 25% Electrical Infrastructure 15% Engineering and Managem ent 3% Turbine 33% Support Structure 24% 22
23 SUMÁRIO O IST INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO O WavEC Offshore Renewables PORQUÊ INVESTIR EM ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS? ESTADO DA ARTE DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS MARINHAS PROJECTOS EM CURSO EM PORTUGAL. 23
24 Energia das ondas: Central do Pico (1999) 450 kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 24
25 Energia das ondas: AWS (Aguçadoura 2004) kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 25
26 Energia das ondas: Pelamis (Aguçadoura 2008) 3 x 750 kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 26
27 Energia das ondas: Waveroller (Peniche 2012) 3 x 100 kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 27
28 Ensaios à escala 1:16 NAREC, UK, Sept-Oct
29 TURBINA BI-RADIAL 1. Very compact axially 2. High peak efficiency 3. Wide flow rates 29
30 PRODUTOS INOVADORES Bóia autónoma de monitorização acústica e ambiental (Lindley) Sistema de detecção de cabos eléctricos submarinos Pacote informático para apoio à O&M de parques offshore Maintenance System Calendar Based Maintenance Management CMMS Computerized Maintenance Managememnt System Corrective Condition Based Maintenance Plan Down-Time Costs Maintenance Requests Resources Available Environmental Safety Maritime Safety Meteocean Forecast Operation Virtual Production Daily Estimate Estimate Production Power Production 30 CCILF SCADA Failure ID Faults Level (FL) Remaining Service Life (RSL) CMS
31 31
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1 159.6 87.3 75.6 66.7 75.9 79.3 89.9 102.7 49.6 47.4 39.0 33.3 28.5 24.5 20.9 Média UE-15 = 44.9 14.9 13.2 10.9 1.5 Dinamarca R.U. Holanda Suécia França Finlândia Alemanha Grécia Áustria Bélgica Espanha
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