ENERGIA RENOVÁVEL OFFSHORE ESTADO DA ARTE, DESAFIOS E OPORTUNIDADES ANTÓNIO SARMENTO Antonio.sarmento@ist.utl.pt 1 22-05-2013
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
FACTOS E NÚMEROS # Alunos % Licenciatura 6,000 60% Mestrado 3,000 40% Doutoramento e 3º ciclo 1,000 Total 10,000 100% # Cursos % B.Sc 21 29% M.Sc 24 32% Phd 29 39% Total 74 100% % Estud. estrangeiros 15 # Orçamento (M ) % Fundos públicos direct. 50 40% Fundos competitivos 75 60% Total 125 100% (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
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
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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
LONGO HISTORIAL DE PROJECTOS DE I&D 7 Uma gama aalargada de projectos 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 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
CONSULTORIA À ESCALA MUNDIAL Consultoria 24% Quotas 6% Inst. Costariquense de Electricidade Projectos I&D 70% 8
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
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(TW) O Problema Energético do Mundo 40 35 Fonte The World Energy Problem Miguel Prado, 2010 (BP 2008, Energy Watch Group 2006) = 3.4 kw? 30 25 IEA-2006 20 15 10 5 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 0 11 1850 1900 1950 2000 2050 2100 2150
INVESTIMENTO GLOBAL EM ENERGIA RENOVÁVEL China: 48,9 $bn 12
Oceanos: um enorme recurso 275.500 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
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
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CORRENTES MARÍTIMAS CONCEITOS Eixo horizontal Eixo vertical Asa oscilante Eixo horizontal em conduta Parafuso de Arquimedes Papagaio de Corrente 16
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
ENERGIA DAS ONDAS: CONCEITOS OWC Corpos oscilantes Galgamento Deformáveis Agregado compacto 18
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)
LCOE (c /kwh) Instaled capcity (GW) ECONOMIA (ONDAS E CORRENTES) 50 Source: Carbon Trust 2011 50 40 30 20 10 40 30 20 10 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 0 0 2010 2020 2030 2040 2050 20
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
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
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Energia das ondas: Central do Pico (1999) 450 kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 24
Energia das ondas: AWS (Aguçadoura 2004) 2.000 kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 25
Energia das ondas: Pelamis (Aguçadoura 2008) 3 x 750 kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 26
Energia das ondas: Waveroller (Peniche 2012) 3 x 100 kw Placa oscilante Coluna de água oscilante Absorvedor pontual 27
Ensaios à escala 1:16 NAREC, UK, Sept-Oct 2012 28
TURBINA BI-RADIAL 1. Very compact axially 2. High peak efficiency 3. Wide flow rates 29
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
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