A energia marítima pode ser a fronteira final para a energia renovável

Se você já foi derrubado por uma grande onda, sentiu um pouquinho do poder do oceano.

Agora imagine como a energia das ondas poderia ser um dos nossos maiores recursos energéticos – um recurso abundante com 70% da superfície da Terra coberta por oceanos.

Durante décadas, cientistas e engenheiros olharam para os nossos vastos oceanos e sonharam com formas de extrair uma pequena fração dessa energia. Numa era de consciência climática e de ansiedade, encontrar formas de o fazer está finalmente a atrair mais atenção.

A administração Biden Plano de Ação Climática dos Oceanos revela como o oceano possui um importante potencial para energia renovável, tanto a partir da energia eólica offshore como de fontes menos exploradas, como ondas, marés e correntes. Mesmo as águas mais frias que se encontram nas profundezas dos mares tropicais poderiam fornecer energia marinha limpa.

O plano reconhece um empreendimento ambicioso em fase de conclusão ao largo da costa do Oregon, onde 7 milhas de condutas foram colocadas sob o fundo do Oceano Pacífico utilizando técnicas pioneiras de perfuração horizontal. Em breve, cabos grossos passarão por esse conduíte para conectar o continente ao PacWaveum banco de testes experimental offshore construído para desenvolver e demonstrar novas tecnologias que convertem a energia das ondas em eletricidade onshore.

Quando estiver totalmente operacional (já em 2025), o PacWave poderá gerar até 20 megawatts, o suficiente para abastecer alguns milhares de residências. “Fico muito entusiasmado com a energia das ondas porque o recurso é muito grande”, disse-me Levi Kilcher, cientista sênior do Laboratório Nacional de Energia Renovável.

Kilcher foi o principal autor do Relatório NREL 2021 que compilou dados disponíveis sobre fontes de energia marinha nos EUA, incluindo ondas, marés e correntes oceânicas. A equipe descobriu que o potencial energético total é igual a mais da metade (57%) da eletricidade gerada nos EUA num único ano.

Embora locais experimentais como o PacWave apontem para uma forma eficiente de captar a energia das ondas e possam facilitar avanços, a energia das ondas ainda tem um longo caminho a percorrer antes de se tornar uma fonte significativa de eletricidade. Embora as ondas sejam constantes, elas não são idênticas, o que representa um desafio importante no projeto de uma máquina para capturar sua energia.

“Você está tentando sintonizar [the technological approach] então você pode tirar proveito desses tipos de ondas mutáveis”, disse Andrea Copping, pesquisadora sênior do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico.

Diferentes abordagens para capturar a energia das ondas incluem dispositivos que navegam no topo das ondas ou aqueles que traduzem em energia as ondas de pressão colocadas no fundo do mar. Outra abordagem envolve dispositivos chamados colunas de água oscilantes, que comprimem o ar à medida que as ondas passam por eles. Esse ar comprimido gira uma turbina e gera energia.

Poder das profundezas

As ondas são apenas uma fonte potencial de energia marinha que cientistas e autoridades estão investigando.

Copping diz que há um interesse renovado em outra forma de energia marinha: conversão de energia térmica oceânica, ou OTEC, que envolve trazer água mais fria de partes mais profundas do oceano. Este fluxo frio passa então por um processo de troca de calor com águas superficiais mais quentes, semelhante à forma como as bombas de calor domésticas trocam ar quente e frio. Esse processo aciona uma turbina para gerar eletricidade.

A tecnologia OTEC foi pioneira na década de 1970, quando os preços da energia dispararam, mas nunca se popularizou. De acordo com Copping, as alterações climáticas chamaram mais atenção para a OTEC, que poderia ser adequada para ilhas como Porto Rico, Guam e pequenas nações do Pacífico Sul.

“Há um interesse real e realmente achamos que desta vez vai acontecer”, disse Copping.

Uma pequena fábrica da OTEC funciona no Havaí há anos. Copping acredita que os novos compromissos do governo dos EUA são promissores para o futuro da tecnologia, que também tem despertado um interesse significativo no Japão e em outras nações vizinhas.

É possível que a preocupação com as alterações climáticas possa desbloquear novas fontes de financiamento para a OTEC. Entretanto, construir instalações mais pequenas (10 megawatts ou menos) e colocá-las em terra em vez de flutuarem no oceano está a tornar a tecnologia mais acessível, disse Copping.

Há também a vantagem adicional de que os canos de água fria podem funcionar como uma forma de ar condicionado nos locais tropicais onde a OTEC funciona melhor.

Indo na onda

Grande parte da costa dos EUA, como o Alasca, o noroeste do Pacífico e as costas rochosas do Maine, tem climas onde há poucas probabilidades de encontrar águas superficiais suficientemente quentes para a OTEC. Felizmente, alguns destes locais são ideais para gerar energia a partir de uma fonte que depende de águas mais rasas: as marés.

Crescendo no Alasca, Kilcher sempre foi fascinado pela força das marés. Mas ele não tinha ideia de que a vizinha Cook Inlet é considerada um dos locais ideais do mundo para aproveitar sua energia. Quando Kilcher começou a trabalhar no Laboratório Nacional de Energia Renovável, ficou surpreso quando seus colegas o informaram que esta cidade natal de Homer, no Alasca, estava entre os melhores locais de energia das marés do mundo.

Quando se trata de converter os movimentos do oceano em eletricidade, a tecnologia de energia das marés é a mais desenvolvida – é tão simples como colocar a turbina certa no lugar certo na água. Vários projetos de energia das marés já foram implementados na Europa e noutros locais, bem como em aplicações de nicho em todo o mundo.

A energia das marés é o yin para o yang da energia das ondas. As ondas podem estar em qualquer lugar e em qualquer lugar, mas são difíceis de prever. As marés são uma quantidade mais conhecida e são globais, mas o seu potencial de energia está restrito a alguns lugares muito específicos. Os fluxos rápidos necessários para gerar energia são normalmente encontrados apenas em canais estreitos ou entre ilhas e o continente. Ainda assim, onde a energia das marés funciona, é uma forma muito confiável de energia renovável.

“Uma coisa que torna a energia das marés especialmente atraente é que ela é 100% previsível”, disse Kilcher.

Algumas experiências mais pequenas estão a ser realizadas com outras características consistentes dos oceanos além das marés, como as suas principais correntes lentas. Kilcher observou que estão em curso pesquisas ao largo da costa sudeste dos EUA para examinar quanta energia pode ser extraída das correntes antes de impactar os padrões de circulação de calor no Atlântico Norte.

“Você não quer extrair tanta energia a ponto de a Corrente do Golfo começar a parar”, disse ele. “Esses são os tipos de questões de pesquisa científica que analisamos.”

Thar ela sopra

Até agora, extrair efetivamente energia do oceano tem menos a ver com a água do que com o ar acima dela. A energia eólica offshore é de longe a fonte de energia mais produtiva que transferimos do oceano para a terra.

“A energia eólica offshore é, sem dúvida, a tecnologia mais madura”, disse-me Bryson Robertson, diretor do Pacific Marine Energy Center da Oregon State University. “Temos trabalhado em sistemas de energia eólica desde o nascimento da civilização. Estávamos navegando [on boats]e usávamos moinhos de vento para moer trigo.”

Grandes turbinas eólicas geradoras de energia ancoradas no fundo do mar tornaram-se uma visão familiar na costa dos estados do Nordeste e em outros locais. Robertson diz que as turbinas eólicas flutuantes offshore são uma tecnologia mais recente e promissora que poderia ajudar a aumentar a quantidade de eletricidade que literalmente extraímos do ar.

A energia eólica é mais consistente no mar e a infraestrutura flutuante pode ser implantada em mais partes do mundo e em mares mais profundos. E turbinas mais altas poderiam acessar ventos de grande altitude em locais fora da vista do público.

Robertson acredita que as oportunidades para gerar mais energia eólica a partir de infraestruturas flutuantes são suficientemente significativas para causar uma redução real nas emissões de carbono.

Um ambiente difícil

Ao contrário do desenvolvimento de uma nova aplicação móvel ou mesmo de um telemóvel, construir a infraestrutura para extrair energia de um dos ambientes mais inóspitos e indomáveis ​​da Terra pode ser um processo lento e difícil.

“Sabemos menos sobre estes aumentos de marés, estas áreas de ondas grandes porque ficamos fora delas”, disse Copping. “Essa é uma das razões pelas quais isto está demorando. Mas basta olhar para o oceano – é difícil não ver o potencial energético.”

Há também uma série de outras considerações, incluindo os impactos que as infra-estruturas energéticas marinhas podem ter na vida selvagem, no ambiente em geral, nas populações locais, na pesca e em outras indústrias.

“Acho que o maior problema é a incerteza”, acrescentou Robertson. “Não fizemos isso em grande escala antes, então quais serão os impactos ambientais?”

Ele diz que o processo político pode ser lento por boas razões, mas a necessidade de energia marinha ainda é urgente.

“Precisamos encontrar uma maneira de implantar a tecnologia mais rapidamente e, ao mesmo tempo, estar cientes do meio ambiente”, disse ele. “Só precisamos de encontrar uma forma de acelerar este processo se quisermos ter um impacto mensurável nas alterações climáticas”.

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