Energia Maremotriz – Descubra Como as Ondas Podem Gerar Energia para Abastecer uma Cidade de 20 mil Habitantes

Você sabia que a mesma onda que Gabriel Medina surfa é capaz de gerar energia para uma cidade de 15 a 20 mil habitantes?

Incrível, não?

Agora Imagine a importância desta informação para os dias de hoje; Época em que vivemos uma crise energética, e que a matriz de energia mundial clama por fontes alternativas mais sustentáveis e limpas que substitua a de combustíveis fósseis.diferenca entre mar e oceano - Energia Maremotriz - Descubra Como as Ondas Podem Gerar Energia para Abastecer uma Cidade de 20 mil Habitantes

 Some a isso o fato de 70% da nossa superfície terrestre ser coberta por oceanos e mares com ondulações e correntes marítimas de diferentes intensidades, constantemente presentes neste ambiente.

De fato, conseguir explorar e transformar o movimento das ondas em energia elétrica se mostra como uma ótima alternativa de produção de energia sustentável.

E não é por menos que países desenvolvidos estudam e já aplicam esta forma de geração de energia em sua matriz energética, tais como Canadá, França, Japão, Portugal, Reino Unido, Austrália, Índia, Brasil e outros.

Mas …Como estudar - Dúvida

  • Que Tecnologia é essa?
  • Como é possível utilizar as ondas para gerar energia elétrica capaz de abastecer grandes números de residências?

As respostas estão aqui neste artigo.

Nele, você descobrirá que essa tecnologia usa conhecimentos básicos de física estudados no colégio e aqui no Saber Enem - Química e Física.

São assuntos como Energia Mecânica, Conservação de Energia, Prensa Hidráulica e Eletromagnetismo que baseiam toda o projeto desta tecnologia inovadora e revolucionária.

Acompanhe este artigo até o final e surpreenda-se! Não esqueça de deixar seus comentários caso ache que esta informação foi relevante para você.

OS PRINCÍPIOS DA GERAÇÃO ENERGIA ELÉTRICA

Antes de te mostrar que tecnologia inovadora e sustentável é essa,  é oportuno eu te apresentar o esquema básico de geração de energia elétrica. Este esquema é o mesmo usado em Usinas Eólicas, Hidrelétricas, Termelétricas, Usinas nucleares, Usinas geotérmicas e outras.

O esquema básico é composto por 3 etapas:

hidroeletrica turbina - Energia Maremotriz - Descubra Como as Ondas Podem Gerar Energia para Abastecer uma Cidade de 20 mil Habitantes

Etapa 1: Uso de uma fonte propulsora capaz de movimentar as pás de um turbina

Esta é a etapa que diferencia o tipo de energia produzida. Há basicamente 3 fontes propulsoras das pás das turbinas: o vento,  a água e o vapor. Enquanto nas Usinas Eólicas a fonte propulsora são os ventos, nas Hidrelétricas é a água, nas termelétricas, usinas nucleares e geotérmicas é o vapor. No esquema acima, a fonte propulsora é água.

Nesta etapa vento, água ou vapor fornece energia para as pás da turbina, fazendo-a girar.

Etapa 2 : Transmissão do movimento de rotação das pás para um eixo na turbina;

Na etapa 2 o movimento de rotação das pás é transmitido para o eixo da turbina. A turbina, é um equipamento dotado de um rotor formado de pás ou palhetas ligado a um eixo que gira sobre um conjunto de mancais de deslizamento.

A ideia deste equipamento é que a fonte propulsora impulsiona as pás que fazem girar o eixo. Esta rotação é transmitida para o rotor.

Etapa 3: Oscilação de um imã em um bobina, num equipamento chamado Gerador.

Esta é a etapa da geração da energia elétrica. Utilizando princípios do Eletromagnetismo que serão vistos mais abaixo no artigo, o eixo da turbina faz movimentar um imã no interior de um bobina ( na figura é representado como o estator), cuja movimentação do imã em seu interior induz o surgimento de uma corrente elétrica.

Agora vou te mostrar como funcionam as tecnologias que geram energia através das marés.

ENERGIA MAREMOTRIZ COMO FUNCIONA

A energia das Marés também chamada de Energia Maremotriz utiliza como fonte propulsora as correntes marítimas e/ou oscilações das marés para girar turbinas e produzir energia.

Há várias tecnologias de geração de energia que usam as forças das marés.

Algumas delas são aplicadas na costa dos oceanos, outras são usadas a baixa profundidade e outras no mar em maiores profundidades.

Assista a esse vídeo super interessante sobre o tema.

Logo abaixo vou te mostrar outras animações e vídeos que te ajudarão a visualizar essas várias tecnologias. Em seguida vou te mostrar as bases da física que fizeram esse projetos se tornarem realidade.

Vamos começar ?.

Energia Maremotriz - Coluna de Água Oscilante

O principal tipo de sistema em Costa Oceânica é o de Coluna de Água Oscilante que consiste numa estrutura oca, parcialmente submersa, aberta na parede frontal exposta às ondas por baixo da linha de água. O Movimento alternado da maré (subida e descida), pressuriza e despressuriza o ar contido na estrutura o que provoca um fluxo de ar na turbina instalada na saída desta estrutura oca, já na superficie. O ar exalado pela estrutura faz girar a turbina que transmite a energia para o gerador e produz a energia.

Veja a figura abaixo e a animação neste link (Clique Aqui).

Energia Maremotriz - Coluna Oscilante

Energia Maremotriz - Uso de Barragens e Eclusas

Outra tecnologia aplicada em Costa Oceânica é com uso de Barragens e Eclusas. Esta tecnologia é semelhante às usinas hidrelétricas onde se acumula água em um reservatório, em seguida esta água é liberada passando pelas turbinas. O movimento de rotação das turbinas é transmitido para os geradores. 

Energia Maremotriz - barragens
Fonte: http://ofrioquevemdosol.blogspot.com.br/2011/05/mares-e-oceanos-iluminando-cidades.html

Veja também o vídeo abaixo. O exemplo está mostrado no instante 1:17, se quiser acelerar é só dar uma olhada lá

Energia Maremotriz - Uso de Braços Mecânicos

Esta tecnologia está sendo desenvolvida aqui no Brasil, em Pecém no Ceará, pela COPPE-RJ. É a primeira Usina de Ondas das Américas. Esta tecnologia utiliza o movimento oscilatório das marés para mexer um braço mecânico. Ao mexer junto com a maré, bombeia água a um sistema de pressurização, que em seguida é ejetado nas pás da turbina fazendo-a girar. O movimento de rotação é transmitido aos geradores onde é produzida a energia.

Assista a esse vídeo abaixo e se encante com essa tecnologia 100% nacional.

Energia Maremotriz - Turbinas Submersas

Há outras tecnologias usadas em regiões mais profundas, como é o caso das Turbinas Submersas. Essa tecnologia usa estruturas semelhantes às Turbinas Eólicas, de tamanho aproximadamente 10 vezes maior, no fundo do mar. Essas turbinas giram com a força das correntes marítimas e marés, transmitem o movimento aos geradores para produzir energia.

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Energia Maremotriz - Turbinas Submersas

Energia Maremotriz - Tecnologia Pelamis ou Serpentes Marítimas

Há também a Tecnologia Pelamis, um conjunto de grandes flutuadores parecidos com cobras, articuladas mecanicamente, cujo movimento alternado induzido pelas ondas acionam máquinas hidráulicas que em movimento de êmbolo ativa as turbinas e geradores.

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Energia Maremotriz - Tecnologia Pelamis

O vídeo abaixo mostra detalhadamente como funciona esta tecnologia. Vale a pena dar uma olhada.

Agora que você aprendeu como as correntes marítimas e as marés produzem energia, vamos ver alguns assuntos de física relacionados ao conteúdo.

ENERGIA MAREMOTRIZ E A FÍSICA

Agora vamos ver a aplicação da Física estudada por você no ensino médio em cada uma das tecnologias vistas acima.

Energia Maremotriz e Física - Coluna de Água Oscilante

Na Coluna de água oscilante, quando a água penetra na câmara empurra o ar presente para fora, forçando-o passar pelas turbinas. Quando a onda recua, gera uma pressão negativa dentro da câmara, gerando uma sucção do ar atmosférico do lado de fora da câmara, fazendo-o entrar e passar novamente na turbina, desta vez em sentido contrário. Em seguida a onda penetra novamente na câmara e expulsa o ar através da turbina. Repetindo o processo sucessivamente.

Energia Maremotriz e Física - Uso de Barragens e Eclusas

O uso de barragens e eclusas utiliza conhecimentos de Energia Potencial Gravitacional, Energia Cinética e conservação de Energia.

Quando a maré sobe, penetra nas comportas passa pelas eclusas (canais e dutos) e são armazenados em barragens a um nível superior (determinada altura). Nesta situação, a água adquire energia potencial gravitacional. Quando a maré volta a descer, as comportas da barragem são abertas, fazendo com que a água escoe, transformando a energia potencial gravitacional em energia cinética. Essa energia cinética da água é transferida para turbina como energia cinética de rotação da turbina, que por sua vez é transformada em energia elétrica no gerador.

O gerador é um equipamento formado por uma bobina ( conjunto de fios condutores) envoltos de um imã movimentado pelo eixo da turbina. A variação do campo magnético do imã, devido ao seu movimento, gera uma corrente induzida na bobina, através dos conhecimentos de Indução eletromagnética. Essa corrente induzida sofre um tratamento antes de ser enviada para as residências.

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Energia Maremotriz e Física - Uso de Braços Mecânicos

Os braços mecânicos articulados oscilam simultaneamente com as ondas do mar. Essa articulação é estudada em Física Mecânica no assunto de Momento de uma Força ( ou Torque). Este conhecimento afirma que qualquer força cuja sua linha de aplicação está distante de um ponto de apoio gera uma tendência de rotação ao redor deste ponto de apoio. Veja a figura abaixo. A força está distante do ponto de apoio a uma distância equivalente ao tamanho da chave. Há uma tendência da chave rotacionar ao redor do apoio, representado pelo parafuso.

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No caso da Usina de Ondas, o apoio articulado está em solo distante 22 metros ( tamanho do braço mecânico) do ponto de aplicação da força (ponto de contato entre o flutuador e a água). O movimento das ondas fazem o braço mecânico oscilar.

Desta forma o braço articulado tende a subir e descer em torno do ponto de apoio.

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Esta oscilação faz movimentar um pistão ligado a um circuito fechado de água que a bombeia para um sistema de pressurização que aumenta a pressão da água até 400mca, equivalente a uma Pressão Hidrostática de uma coluna de água de 400 metros de altura. Essa água pressurizada é injetada na turbina e a faz girar. A energia cinética de rotação da turbina é transformada em energia elétrica nos geradores através do conhecimento de eletromagnetismo discutido acima.

Energia Maremotriz e Física - Turbinas Submersas

As turbinas submersas utilizam a energia cinética das correntes marítimas, energia cinética da turbina, em seguida em energia elétrica através da Indução Eletromagnética nas bobinas dos geradores.

Energia Maremotriz e Física - Tecnologia Pelamis ou Serpentes MArítimas

A tecnologia Pelamis usa os princípios físicos muito semelhantes aos do Braço Mecânico, em que as articulações oscilam junto com as ondas e transmitem o movimento para um pistão que bombeia um circuito fechado de fluido ( Cilindros Hidráulicos) usado para movimentar turbinas e geradores.

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COMO FAZER UM GERADOR DE ENERGIA - FAÇA VOCÊ MESMO!

Agora que você aprendeu os princípios físicos envolvidos nessas tecnologias, que tal você fazer a sua própria Turbina ou seu próprio gerador?

Quer saber como fazer? Então assista aos vídeos abaixo.

Faça um gerador elétrico caseiro.

Como você pôde perceber, a corrente elétrica surgiu devido a variação do campo magnético dentro da bobina (conjunto de fios elétricos). Pelos princípios de Indução eletromagnética, foi criada uma corrente induzida na bobina fazendo ligar as luzes de LED.

Para fazer uma turbina, veja esse vídeo abaixo.

Energia Maremotriz - Conclusão

Energia Maremotriz- Ondas

Estamos chegando ao final deste artigo. Nele foi possível aprender:

  • Como a Energia das Marés podem ser usadas para gerar energia elétrica;
  • Algumas das tecnologias implantadas para gerar energia elétrica a partir dos oceanos;
  • Quais os conhecimentos de física envolvidos na produção de Energia Maremotriz;

Agora que você aprendeu mais uma novidade, gostaria de te pedir mais alguns passos.

Próximos passos:

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Nos vemos no próximo artigo!

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