ENERGIA DAS MARÉS MARÉMOTRIZ E ONDOMOTRIZ

FERREIRA, 2018). Com o passar do tempo à humanidade dominou a eletricidade com a evolução dos sistemas de potência, onde depois da sua geração a energia é transportada para o uso industrial e doméstico, se configurando como uma das necessidades da civilização moderna. FERREIRA, 2018). Desde o século XIX com a revolução industrial, a tecnologia da informação e comunicação, o crescimento das cidades, fez com que o a demanda por energia elétrica aumentasse. Assim, busca-se por formas sustentáveis de geração de energia, buscando a diminuição dos impactos ambientais. O Brasil possui uma grande extensão litorânea, cerca de 7. km voltado ao Oceano Atlântico, sendo 8,7% pertencente ao território maranhense, sendo o segundo maior litoral brasileiro, de acordo com os dados divulgados pela Central Inteligence Agency.

Ainda, a população brasileira que vive em regiões litorâneas é bem alta em relação a presença de capitais nessa região, tornando viável o estudo da extração de energia elétrica a partir de fontes oceânicas, uma vez que os custos da transmissão de energia elétrica serão menores por abastecer, em sua maior escala, a costa brasileira. FERREIRA, 2018). Logo, percebe-se a presença de formas variadas para se aproveitar a energia de oceanos e mares, onde se utilizam ondas, as correntes marinhas, as marés e os gradientes térmico e salino. Fundamentos da Energia das Marés: formação de uma onda e conversores de energia O poder do fluxo da água vem sendo utilizado há séculos, como forma de se conseguir moer grãos e irrigar a terra.

Há aproximadamente 100 anos, o fluxo da água vem sendo empregado como forma de geração de eletricidade, sendo uma importante fonte para o funcionamento de máquinas, iluminação, aquecimento de lares e escritório. Em países como Noruega e Nepal os dados mostram que quase toda a sua energia gerada provem da força das águas. PIPE, 2015). Outro ponto a ser ressaltado em relação a sua importância como fonte de energia, está associada à escassez do petróleo e do gás. FERREIRA, 2018). Logo, se observa o transporte somente de energia e não de um material, quaisquer objetos que são dispostos na superfície da onda acabam por se deslocar realizando o movimento para cima e para baixo até que uma força externa o tire da inércia horizontal.

Por meio da ilustração 1, verifica-se que as parte A e B apresentam movimentos circulares das moléculas, mudando o diâmetro quando a profundidade atinge metade do comprimento da onda. Nesse caso a ilustração 1, exemplifica a mudança de perspectiva da onda a medida que a mesma passa a interagir com o fundo na forma de atrito. Por conseguinte, a onda começa a perder sua velocidade e diminui o seu comprimento, a consequência disso é um aumento abrupto da amplitude da onda. Ilustração 2: Energia cinética e potencial na formação de uma onda Fonte: Tolmasquim, 2016 apud Ferreira 2018, p. Como observado na ilustração 1, o vento acaba por se formar através da transferência da energia cinética para a superfície do oceano. O formato das ondas é obtido quando as duas camadas de fluido com diferentes velocidades estão em contato, ocorrendo tensão de atrito entre elas e há a transferência de energia.

Na superfície oceânica, a maior parte dessa energia transferida resulta nas ondas. Por meio da ilustração 3, observa que a face posterior da onda contra a qual o vento sopra experimenta uma pressão mais alta do que sua face frontal que é protegida da força do vento. Os dispositivos nearshore ficam a uma profundidade inferior a 20 metros e são firmados no fundo do mar, por outro lado, os dispositivos offshore encontram-se a 50 metros de profundidade e ficam flutuando. Em comparação deve-se levar em consideração que o potencial energético é superior em profundidade de 50 metros do que em 20 metros. MORAES, 2019). Nos dispositivos shoreline os equipamentos são fixos e instalados na costa, sendo assim oportunizada uma facilidade em relação à instalação e manutenção, uma vez que se faz inexistente a presença de grandes extensões de cabos submarinos e de sistemas de fixação complexos.

MORAES, 2019). al, 2009 apud Moraes 2019, p. Quando analisado os dispositivos nearshore, a sua proximidade com a costa deve ser compreendida como uma relação com a sua profundidade que acaba por variar em torno de 8 a 20 metros de profundidade e 10 a 15 quilômetros de distancia da costa. Assim os CAO são colocados em quebra-mares ou molhes, uma vez que essas estruturas não são construídas nas linhas da costa natural. MORAES, 2019). Ao se inserir tal dispositivo nas estruturas de quebra-mares ou molhes, observa-se uma vantagem adicional ao sistema que acaba por forçar o objetivo inicial da estrutura de proteção costeira. Sendo assim, observa-se a necessidade de mecanismos sofisticados de amarração ao fundo do mar e também a utilização de cabos submarinos que serão responsáveis por levar toda a energia produzida pela central até o continente.

MORAES, 2019). Desta forma observa-se que tais projetos necessitam de custos elevados e apresentam uma perda de energia considerável. Ilustração 6: Dispositivo PELAMIS Fonte: Murdoch 2019 apud Moraes 2019, p. A fim de exemplificar o uso de um dispositivo offshore será realizada uma análise do dispositivo PELAMIS que foi desenvolvido pela empresa escocesa Ocean Power Delivery Ltd. MORAES, 2019). Ilustração 7: Princípio de funcionamento dispositivo PELAMIS Fonte: Monteiro 2009 apud Moraes 2019, p. O protótipo PELAMIS foi concluído no ano de 2004 e está localizado no Reino Unido, apresentando uma capacidade de geração de energia em média de 750 kW e tem 120 metros de comprimento longitudinal. MORAES, 2019). Usinas de Maremotriz: um estudo por meio do seu funcionamento “A energia das marés, também conhecida como energia maremotriz, aproveita o potencial energético do desnível das marés, que deve ser no mínimo de 7 metros.

Embora o potencial energético global das marés seja enorme, apenas alguns poucos projetos de usinas maremotrizes se tornaram realidade até o momento. Algumas das principais referências em termos de projetos já implementados são a França (La Rance), Canadá (Annapolis Royal) e Rússia (Kislaya Guba), além de inúmeros pequenos projetos de pequeno porte em operação na China. MAR SEM FIM, 2016). A energia proveniente dos mares tem sido explorada principalmente para a geração de eletricidade. Estima-se que o potencial energético global seja da ordem de 500 a 1000 TWh/ano. Com a gravidade da lua e o do Sol puxa as águas dos oceanos. Conforme a Terra gira, essa força faz com que a água movimenta-se lentamente de um lado para o outro, fazendo com que o nível suba e desça.

Na maioria dos lugares, a maré sobe e desce duas vezes em 24 horas e essa energia da maré pode ser usada dia após dia. PIPE, 2015). As turbinas de maré são parecidas com as turbinas de vento, mas captam a potência das marés e a transformam em eletricidade. A geração eletricidade a partir da maré é semelhante ao processo utilizado na geração eólica. São utilizadas turbinas submersas ligadas a um gerador. As correntes marítimas movimentam essas turbinas, produzindo energia elétrica. Como a densidade da água é maior do que o do ar pode ser utilizadas turbinas menores para produzir a mesma energia. NETO, et al, 2011, p. Após elas fazem com que o nível de água no interior da usina sobe e descem.

A água em movimento acaba por empurrar e puxar o ar por um tubo na parte superior da usina. A turbina desse tubo é girada pelo ar que entra e sai e está ligada a um gerador. Tal funcionamento está exemplificado na ilustração 11. Ilustração 11: Funcionamento de uma usina maremotriz Fonte: Pipe 2015, p. Ao se mover, o disco bombeia a água por mangueiras, girando uma turbina interna ligada a um gerador elétrico. Um grupo desses aparelhos é ligado à costa por meio de um cabo elétrico. PIPE, 2015). Além de ser renovável, a energia maremotriz é limpa, pois não há liberação de gases poluentes durante sua produção e utilização. Outra vantagem é que as marés, assim como as correntes marítimas, são extremamente previsíveis, o que permite saber quando e o quanto será possível produzir de energia elétrica, diferente de outras fontes alternativas, como a solar e a eólica.

A energia maremotriz pode ser obtida de duas formas, sendo através da energia cinética causada pelo movimento das marés ou da energia potencial conseguida pela diferença de altura entre a maré baixa e a maré alta. Para a geração de energia é necessário à construção de um tipo de barragem com comportas e turbinas hidráulicas. Além disso, a água salgada exige a utilização de materiais especiais na construção dos equipamentos por ser extremamente corrosiva. Assim, há a formação de um reservatório junto ao mar que, quando a maré é alta, o reservatório é preenchido e rotacionado um tipo de uma turbina hidráulica que proporciona a produção de energia elétrica. Se a maré está baixa e, assim, a água deixa o reservatório, mesmo assim a energia elétrica é produzida.

NETO et al, 2011, p. Os períodos de bombeamento demonstrados informados acima são uma estratégia utilizada para elevar a produção da usina maremotriz através do incremento da altura da queda d’água. “Sendo considerada uma energia limpa, a energia maremotriz possui inúmeras vantagens e até desvantagens. Seus aspectos positivos são que é uma energia renovável e isenta da produção de qualquer tipo de poluição” (PORTO GENTE, 2016).   E relação às desvantagens tem: Apesar de não requerer material muito sofisticado, a rentabilidade é afetada pelo ciclo das marés. MORAES, 2019). Sua vantagem está associada a ser um recurso de energia renovável e autossustentável, que apresenta uma fácil estimativa potencial, abundante, nativa e de produção pontual, sendo livre de poluição, com uma localização flexível e que não apresenta riscos à vida marina e por fim, podendo gerar independência energética no local ao qual será instalada.

MORAES, 2019). Ainda, pode-se ressaltar outro ponto positivo da utilização das ondas como forma de geração de energia, uma vez que as mesmas são capazes de viajar por milhares de quilômetros com uma perda praticamente desprezível de energia. Quando comparada a outras fontes de energia, como por exemplo, a energia solar e eólica, as ondas acabam por se apresentar como uma fonte de energia mais previsível (MORAES, 2019). Sendo que a região Sul do país consegue aproveitar o maior potencial de ondas, por estar localizada entre as latitudes de 30º e 60º, onde o potencial é naturalmente superior. Em relação à região Norte a mesma possui um potencial maior para a geração de energia de marés, por estar localizada próxima ao Equador e sofrer maior influência do sol e da lua, que influenciam diretamente na formação das marés.

MORAES, 2019). Para avaliar se um local marítimo é propício para a instalação de conversores de energia das ondas, com a finalidade de gerar energia elétrica, se faz necessário que seja observada a sua profundidade, altura e também a distribuição das ondas. Por meio da observação de tais aspectos torna-se possível o cálculo dos níveis de energia de ondas por área. H. Clark, 2007). “As energias oceânicas ainda não fazem parte da agenda energética do Brasil. Não existem políticas de incentivos nem iniciativas para a realização de um inventário objetivo do potencial energético”. CIENCIA E CULTURA, 2016). Desta forma, a geração anual da usina seria estimada em 56,3 GWh. LIMA, et al, 2003, p. Atualmente, entretanto, existem propostas da criação de uma usina-piloto para fins de pesquisa apenas, tendo em vista que este conhecimento possa ser revertido para outras regiões do Brasil que possuam potencial mais significativo.

LIMA et. al, 2003). A Pergunta de pesquisa adequada possibilita a definição correta das evidências necessárias para a resolução da questão clínica, além de maximizar a recuperação de evidências nas bases de dados, focar no objetivo da pesquisa e evitar a realização de buscas desnecessárias (SANTOS; PIMENTA; NOBRE, 2007). Dessa forma, a pergunta norteadora deste estudo foi: Sendo assim por que o Brasil deveria investir mais em energia das marés e ondomotriz? Para a realização das análises desenvolve-se um estudo em relação aos aspectos gerais da geração de energia maremotriz e o desenvolvimento de um estudo de caso analisado o processo e o investimento utilizado para o seu pleno funcionamento. Segundo Vergara: “a pesquisa pura é motivada basicamente pela curiosidade intelectual do pesquisador e situada, sobretudo no nível da especulação”.

VERGARA 1998, p. O instrumento de coleta, bem como a análise dos dados se deu mediante a utilização da técnica de análise documental. Para o tratamento dos dados obtidos será realizada a identificação, 1. transcrição e organização da base de dados, obtendo-se uma base de dados a partir da qual possamos trabalhar a apresentação dos casos. Por conta da dificuldade de para realizar a amostragem probabilística o que possibilitaria a generalização foi usado a amostragem por acesso. ESTUDO DE CASO: CARACTERÍSTICA GERAIS DA USINA DE PECÉM E O ESTUÁRIO DO BACANGA Quando analisado o contexto do Brasil constata-se que o mesmo apresenta condições favoráveis a construção de sistema de geração de energia por meio das marés em locais como o litoral do Pará, Amapá e Maranhão, onde se encontram as maiores amplitudes de marés do país.

BEZERRA NETO, et al. O potencial teórico em cada ciclo de marés é fornecido em Joules, obtido computacionalmente. Considerando-se um total de 705 ciclos de marés ao ano, é possível obter a estimativa do potencial energético anual do reservatório. Neste caso, considera-se o potencial de aproveitamento de apenas um semi-ciclo de maré, o que corresponderia à geração elétrica em apenas um único sentido. BEZERRA NETO, et al. Ilustração 14: Vista aérea do estuário e Barragem do Bacanga durante uma baixa-mar Fonte: Bezerra Neto et. al, 2014 p. Por meio dos dados obtidos nota-se que o primeiro levantamento batimétrico há um subdimensionamento do reservatório em relação à presença de cotas mais elevadas em relação ao segundo levantamento. Isso se deve ao fato de que, no primeiro caso, a relação entre cota e volume do reservatório foi inferida por meio da prática de extrapolação linear.

Por outro lado, em suas cotas inferiores verifica-se que houve uma redução do volume do reservatório. A principal explicação para este fato é a existência de um processo de assoreamento no reservatório devido aos problemas de natureza urbanística no seu entorno. Ilustração 16: Usina de Ondas Fonte: Pensamento Verde, 2014 apud Moreira 2015, p. Ainda, ressalta-se que a instalação do protótipo do Pecém foi concedida em meio a uma parceria com a Coordenação de Projetos, Pesquisas e Estudos Tecnológicos da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE-UFRJ), a empresa Tractebel e o Governo do Estado do Ceará. Sendo destacado ainda que a geração da energia por meio da no Brasil é realizada através da energia gerada pela água que se mantém pressurizada na câmara hiperbárica sendo equivalente a uma queda de água de 250 metros.

Por meio do emprego de um circuito fechado, a câmara fica ligada a um acumulador pneumático que aciona jatos de água para a turbina, no intuito de produzir eletricidade (Portal Pecém, 2013 apud MOREIRA 2015). Atualmente a usina ondomotriz do Porto de Pecém está abandonada, mesmo apresentando características geográficas favoráveis, com ondas de 1,5 metros e com período compatível, não sendo altas, mas com constância de cerca de 40% ao ano, com oito mil quilômetros de costa, e um potencial que pode chegar a 114 gigawatts. Projeto Experimental para a Produção de Energia Elétrica a partir de Fontes Oceânicas: ondas e correntes marinhas. São Luís, 2018. f Monografia (Graduação) – Curso de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual do Maranhão, 2018.

Disponível em: http://45. bitstream/123456789/1192/1/TCC-Wallace_Soeiro_Ferreira-Definitivo. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019. Disponível em: http://repositorio. utfpr. edu. br/jspui/handle/1/23866. São Paulo: Callis, 1. ed. SANTOS, Cristina Mamédio da Costa; PIMENTA, Cibele Andrucioli de Mattos; NOBRE, Moacyr Roberto Cuce. A Estratégia Pico para a construção da pergunta de pesquisa e busca de evidências. Revista Latino Americana de Enfermagem, São Paulo, v. Porto Alegre: Bookman; 2001.