Energia Das Marés

ENERGIA DAS MARÉS

FONTE ALTERNATIVA PARA GERAÇÃO DE ELETRICIDADE

Resumo – Este artigo descreve o princípio básico de aproveitamento da energia das marés como fonte renovável na transformação de energia elétrica, os projetos e tecnologias em andamento, a possibilidade da implantação desse sistema no Brasil, bem como apresenta um protótipo desenvolvido em pequena escala simulando o funcionamento de uma usina maremotriz.

Palavras-chaves Energia renovável, energia das marés, energia elétrica.

1. INTRODUÇÃO

Desde a Revolução Industrial a energia tornou-se fundamental à vida. O crescimento populacional e econômico requer um aumento na produção de energia elétrica. Uma das maiores preocupações atuais é o que esse aumento de produção de energia pode causar ao meio ambiente. Logo, é preciso resolver a questão energética de forma que o ambiente sofra o menor impacto possível. Neste contexto, a utilização das energias renováveis está em expansão em todo o mundo, e a energia das marés apresenta uma contribuição relevante nesse aspecto, por haver diariamente bilhões de kWh disponíveis no movimento das águas dos oceanos [1].

No que se refere à importância e ao potencial das energias alternativas sobre o foco da geração de eletricidade, a energia das marés é um tipo de energia renovável, não poluente, conhecida e explorada desde a idade média. As marés são oscilações do nível do mar que ocorrem devido à combinação de forças produzidas pela atração do sol e da lua e do movimento de rotação da terra, resultando na formação de ondas e correntes marítimas, que carregam consigo grande quantidade de energia potencialmente aproveitável para a conversão de energia elétrica [2].

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Energia das marés

A ideia de extrair a energia acumulada nos oceanos, utilizando a diferença da maré alta e da maré baixa, até que não é nova. Já no século XII havia na Europa moinhos submarinos, que eram instalados na entrada de estreitas baías — o fluxo e o refluxo das águas moviam as pedras de moer. Mas os pioneiros da exploração moderna das marés foram os habitantes de Husum, pequena ilha alemã no mar do Norte. Ali, por volta de 1915, os tanques para o cultivo de ostras estavam ligados ao mar por um canal, onde turbinas moviam um mini gerador elétrico durante a passagem da água das marés; a eletricidade assim produzida era suficiente para iluminar o povoado [3].

Em resumo, há dois tipos de aproveitamento da energia das marés:

* A energia cinética (turbinas subaquáticas) – Este tipo de aproveitamento corresponde essencialmente à exploração da energia cinética associada às massas de água movidas pelas correntes marítimas.

* A energia potencial (tipo barragem) – que utiliza a diferença de altura entre as marés alta e baixa.

Esse trabalho está direcionado para o estudo do aproveitamento da energia potencial das marés.

2.1.1 Energia Potencial

Este tipo de aproveitamento da energia das marésé obtido através da construção de diques e reservatórios, e a mesma é obtida de modo semelhante ao da energia hidrelétrica. Trata-se de uma obra de engenharia hidráulica, onde se constrói uma barragem formando-se um reservatório junto ao mar [4].

O principio de funcionamento é o seguinte: quando a maré está alta, a água enche o reservatório, passando através de uma turbina com gerador acoplado, produzindo energia elétrica. Na maré baixa, o reservatório é esvaziado e a água que sai do reservatório passa novamente através da turbina, em sentido contrário [4].

Tal como se pode observar na figura 1, quando a maré sobe, a escotilha principal da barragem está aberta permitindo a passagem da água do mar de forma a encher o reservatório. Logo que a maré desce a barragem é fechada [4].

Figura 1: Principio de funcionamento de uma central de energia das marés (barragem), [4].

2.1.2 Análise termodinâmica da transferência de energia em uma usina mare motriz

Os benefícios práticos da termodinâmica permitem o estudo das relações envolvendo calor, trabalho mecânico e outros aspectos da energia e da transferência de energia [5].

A primeira lei da termodinâmica, fundamental para entender tais processos, é uma extensão do principio da conservação de energia. Ela amplia esse princípio para incluir trocas de energia tanto por transferência de calor quanto por realização de trabalho, e introduz o conceito de energia interna (ie) de um sistema [5].

Analisando fisicamente o funcionamento de uma usina mare motriz, considerando como um injetor a água que passa através de um duto com aumento da velocidade à medida que a pressão diminui, e como um difusor o duto divergente através da qual a água escoa com diminuição da velocidade, temos a conversão da energia cinética em energia interna (ie) onde se registra o aumento da pressão [5].

Figura 2: Esquemático do fluxo injetor e difusor em duto de uma usina maremotriz, [5].

Neste caso, pode-se descrever que os únicos trabalhos realizados são o trabalho à entrada e o trabalho à saída do fluxo da água, e que em geral as variações da energia potencial são desprezíveis e não há troca de calor [5].

Portando, a equação da 1ª lei da termodinâmica fica reduzida a:

∆h+ 12 ∆u2=0 (1)

Se ao injetor é acrescentado um sistemas de pás rotativas tem-se um dispositivo designado de turbina capaz de produzir trabalho pela passagem do fluxo (água), e em geral as variações da energia potencial são desprezáveis, não há troca de calor, e a variação da energia cinética é desprezada, ∆u2=0, [5].

Então, a equação da primeira lei fica reduzida à:

∆h=Ws (2)

Figura 3: Fluxo injetor sobre turbina, [5].

O trabalho produzido nestas condições isoentrópica é o trabalho máximo realizado pela turbina, entre os mesmos estados inicial e final, como define a equação 3 e o gráfico 1, [5]:

turbina=WsWs(isoentrópico) (3)

Turbinas reais têm eficiências