I Curso de Especialização em Energias Renováveis

Transcrição

1 I Curso de Especialização em Energias Renováveis Disciplina 7: Fontes de Energia Alternativas Parte 2 Prof. Dr. Hugo Valadares Siqueira

2 Energia dos Oceanos Energia das ondas (Ondomotriz) Energia das marés (Maremotriz) Energia das correntes marítimas

3 Energia das ondas

4 Energia Ondomotriz Aproveitamento das ondas oceânicas; Transformação da energia contida nas ondas marítimas em energia elétrica; Energia limpa e renovável; Ainda em fase de desenvolvimento não disponível comercialmente; Primeira usina instalada em 2008: Parque de Ondas da Aguçadoura, Portugal; Países que desenvolvem a tecnologia: Inglaterra, Portugal, Noruega, Japão e Brasil; Variedade de tecnologias em desenvolvimento, que resultam das diferentes formas em que a energia pode ser capturada e também das diferentes profundidades e características geológicas da localização escolhida; Hoje já há mais de uma centena de sistemas de energia em fases distintas de desenvolvimento.

5 Energia das ondas no mundo

6 Tipos básicos de tecnologia

7 Centrais de testes no mundo ONDAS DE PICO: 1- Central de Ondas do Pico (Açores, Portugal) Utilizada para pesquisas (Centro de Energia das Ondas - Wave Energy Centre) 2- ilha de Islay(Escócia) Mantida pela Voith Hydro Wavegen PROTÓTIPOS FLUTUANTES: a) protótipo da AWS (Aguçadoura, Portugal); b) dispositivo Pelamis (Aguçadoura, Portugal); c) European Marine Energy Centre (ilhas Orkney, Escócia)

8 Sistema Shoreline

9 Sistema Shoreline Principal tipo: coluna de água oscilante; Estrutura oca parcialmente submersa, aberta na parte frontal exposta as ondas por baixo da linha de água; O movimento alternado da superfície das ondas pressuriza e despressuriza o ar contido na estrutura; Isto cria um fluxo reciproco na turbina Wells. Esta turbina tem a capacidade de manter constante a direção de rotação independente da direção de fluxo de ar que passa através dela; Sistema shoreline: opera na costa; Principais projetos: European Pilot Plant (Potugal) LIMPET (Escócia)

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11 Sistema Shoreline

12 Pico, Açores

13 LIMPET, Escócia Fonte: me1065.wikidot.com productforums.google.com

14 Pelamis

15 Pelamis Desenvolvido pela empresa Ocean Power Delivery Limited; Dispositivo articulado semi submerso (semelhante a uma cobra flutuante); Composto por seções cilíndricas ligada por juntas articuladas; Possui 150 m de comprimento, 3,5 de largura e capacidade de 750 kw; O movimento produzido pelas ondas faz com que seja bombeado óleo das juntas através dos motores hidráulicos; Estes são acoplados a geradores que transformam a energia mecânica em elétrica; Principal instalação: parque Aguçadora, Portugal; Sistema offshore: opera longe da costa.

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17 Pelamis

18 Cabos de Conexão

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21 Pelamis Fonte:

22 Wave Dragon Fonte:

23 Wave Dragon Desenvolvido na Dinamarca; Mecanismo de galgamento de acumulação de energia potencial; Energia incidente concentrada por dois refletores parabólicos que focalizam as ondas para uma rampa curva; Atrás da rampa há um reservatório, que fica acima do mar, no qual a água que sobe pela rampa sendo armazenada temporariamente; A água deixa o reservatório através das turbinas; Esse movimento produz energia elétrica; Protótipo instalado em Bredning, Dinamarca.

24 Funcionamento Fonte:

25 Funcionamento Fonte:

26 OPT Waves

27 Ocean Power Techinologies Ideia: gerar energia com o movimento de descida e subida de uma bóia (powerbuoy); Durante esse movimento, a bóia se move livremente na direção vertical; O movimento mecânico resultante aciona um gerador de energia elétrica; A energia da onda é transmitida por cabos submersos; Países onde a OPT tem usinas: EUA, Austrália, Espanha e Inglaterra

28 Bóia

29 PowerBuoy Fonte:

30 PowerBuoy

31 Cabos de conexão

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33 Sistema Pêndulo invertido Waveroller

34 Waveroller Transformação do movimento de um pêndulo invertido para gerar eletricidade; ancorado no fundo do mar (perto da costa fácil de construir a infraestrutura; Baseado em uma estrutura em forma de prato que tem movimento angular; O movimento pressuriza um sistema hidráulico acoplado a um gerador elétrico.

35 Fonte:

36 Sistema Oyster: conversores parcialmente submersos

37 Disposição dos componentes aw-energy.com

38 AWS Ocean Energy

39 Tecnologia AWS Tecnologia criada na Escócia; Trata-se de um pistão com ar comprimido; Se expande e contrai em resposta as pressões das ondas; O movimento relativo das duas peças do dispositivo é convertido diretamente eletricidade por um gerador linear; Sistema ressonante que pode ser ajustado a ondas predominantes; As primeiras unidades comerciais avaliadas em 1.25MW - suficiente para abastecer 625 casas equivalente a grandes turbinas eólicas.

40 Esquema Fonte: AWS Ocean Energy

41 Energia Ondomotriz no Brasil Usina de Pecém, instalada no quebra-mar do Porto do Pecém no Ceará; Em caráter experimental: novembro de 2012; A usina utiliza tecnologia brasileira desenvolvida pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) na Universidade Federal do Rio de Janeiro ; Pioneira na América Latina; Capacidade de produção de 100kW com a força das ondas do mar; Considerada uma planta de sucesso, deve retomar a produção no ano de 2017, porém em outro local no Ceará.

42 Energia Ondomotriz - Brasil

43 Energia Ondomotriz - Brasil

44 Energia Ondomotriz - Brasil Fonte:

45 Casa de força odia.ig.com.br

46 Flutuadores

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48 Energia das marés

49 Energia Maremotriz Modo de geração de energia por meio do movimento das marés. Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidos: a) energia cinética das correntes devido às marés; b) energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa; Duas marés altas (preamar) e duas marés baixas (baixamar); É necessária uma diferença de 7 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 de geração, uma na França e outra na Rússia.

50 Energia Maremotriz É necessário ter áreas costeiras onde ocorrem grandes amplitudes de maré; Ou canais estreitos com correntes de maré velozes; Em regiões adequadas são construídas barragens semelhantes a de usinas hidrelétricas; A barragem bloqueia e controla o movimento das marés; O aproveitamento energético é feito nos dois sentidos: na maré alta com o reservatório sendo preenchido e na maré baixa, quando o mesmo é esvaziado. No Brasil essa modalidade não é muito explorada devido à ausência de marés com amplitudes elevadas ou canais.

51 Maiores potencias de geração Fonte:

52 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ Usina La Rance energia potencial

53 Utiliza os desníveis das marés; O sistema utilizado é semelhante ao de uma usina hidrelétrica; É necessária a construção de diques e barragens (permitindo a entrada e saída de água) e unidades geradoras de energia; As barragens são construídas próximas ao mar, e os diques são responsáveis pela captação de água durante a alta da maré; A água é armazenada e, em seguida, é liberada durante a baixa da maré, passando por uma turbina que gera energia elétrica.

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55 Energia Maremotriz Fonte:

56 Turbina Fonte: s onlinehome.fr

57 Energia das correntes marítimas

58 Energia das correntes marítimas Aproveitamento da energia cinética proveniente das correntes marítimas; Ex: corrente do Golfo. São mais previsíveis que o vento; As correntes marítimas são causadas principalmente pela alta e baixa das marés resultantes das interações gravitacionais entre a Terra, a lua e o sol, fazendo com que todo o mar flua. As diferenças regionais de temperatura e salinidade da rotação da Terra também são influentes na formação das mesmas.

59 Fatores favoráveis Capturando apenas 0,001% da energia disponível na corrente do Golfo, que possui 21 mil vezes mais energia que as Cataratas do Niágara em um fluxo de água que equivale a 50 vezes o fluxo total de todos os rios de água doce do mundo, seria possível suprir 35% das necessidades energéticas da Flórida; Fatores resultantes das propriedades dos fluidos; previsibilidade do recursos, de modo que, ao contrário da maioria das outras energias renováveis, sua disponibilidade futura pode ser conhecida e planejada; Recursos potencialmente vastos que podem ser explorados com pouco impacto ambiental; Métodos de geração de eletricidade em larga escala menos prejudiciais ao meio ambiente.

60 A conversão da energia cinética pode ser feita de modo semelhante ao trabalho de uma turbina eólica; Usa rotores de fluxo aberto O potencial de geração de energia elétrica através das correntes marítimas é enorme.

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62 Turbina

63 Turbina OpenHydro

64 Referências Cruz, G. Energia Hidrocinética - Gerando energia nas ondas do mar. < Miller, Christine (Agosto 2004). "Wave and Tidal Energy Experiments in San Francisco and Santa Cruz". "Pelamis Wave Power" < Joao Lima. Babcock, "EDP and Efacec to Collaborate on Wave Energy Projects Bloomberg Cruz, J.(2008), "Ocean Wave Energy - Current Status and Perspectives", Springer-Verlag. Falcão, A. F. de O. (2010), "Wave Energy Utilization: a review of the technologies", Renewable and Sustainable Energy Reviews,14. Pico OWC. < "LIMPET wave power plant 10 years". < Neumann, F. Projectos de Energia Renovável Oceânica em Portugal. < Cruz, G. Energia Hidrocinética - Gerando energia nas ondas do mar. < energia maremotriz Ministério do Meio Ambiente do Brasil

65 Antonio Garcia-Olivares et al.: A global renewable mix with proven technologies and common materials. In: Energy Policy 41, (2012), Boris Cosic et al.: A 100% renewable energy system in the year 2050: The case of Macedonia. In: Energy 48, Issue 1, (2012), Olav Hohmeyer, Sönke Bohm: Trends toward 100% renewable electricity supply in Germany and Europe: a paradigm shift in energy policies. In: Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment 4, (2015), Mark Z. Jacobson, Mark A. Delucchi: Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials. In: Energy Policy 39, Vol. 3, (2011), Mark A. Delucchi, Mark Z. Jacobson: Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies. In: Energy Policy 39, Vol. 3, (2011), Mark Z. Jacobson et al.: 100% clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States. In: Energy and Environmental Science 8, (2015), Goran Krajacic et al.: How to achieve a 100% RES electricity supply for Portugal? In: Applied Energy 88, (2011), Henrik Lund, Brian Vad Mathiesen.: Energy system analysis of 100% renewable energy systems - The case of Denmark in years 2030 and In: Energy 34, Issue 5, (2009), Brian Vad Mathiesen et al.: Smart Energy Systems for coherent 100% renewable energy and transport solutions. In: Applied Energy 145, (2015), Brian Vad Mathiesen et al.: 100% Renewable energy systems, climate mitigation and economic growth. In: Applied Energy 88, Issue 2, (2011),