Nos últimos anos, a busca por energias renováveis se tornou parte da política de diversos países que precisam reduzir urgentemente as emissões de carbono e, portanto, eliminar ao máximo o uso dos combustíveis fosseis.
Entre as opções de energia limpa, a eólica tem crescido substancialmente, sobretudo a offshore, com a quantidade de energia gerada pelo vento em aerogeradores implantados no mar aumentando quase 30% a cada ano em todo o mundo.
No entanto, um relatório do Global Wind Energy Council (GWEC), divulgado em 2021, mostra que, embora o uso de energia eólica offshore no mundo está maior do que nunca, ainda está distante do necessário para alcançar a neutralidade global de carbono.
O relatório mostra que a energia eólica offshore representava apenas 5% da capacidade eólica global total no final de 2020.
Uma das principais razões disso é que 80% do potencial de energia eólica offshore é encontrado em águas mais profundas, com profundidades superiores a 60 metros, onde as turbinas embutidas no fundo do mar são difíceis de construir.
A solução poderia ser, então, parques eólicos offshore flutuantes, que, em tese, poderiam ser instalados em profundidades de água de até 800 metros, explorando ventos mais fortes e constantes.
Gigantes que flutuam em alto mar
A grande maioria das turbinas eólicas offshore existentes estão presas ao fundo do mar por uma fundação fixa, principalmente uma grande pilha tubular de aço que faz a transição para o mastro da turbina acima do fundo do mar.
Estas chamadas turbinas de fundo fixo estão limitadas a profundidades de água de 50 ou 60 metros.
No entanto, onde o vento está a soprar mais fortemente e quase sem parar, a profundidade é imensa.
O primeiro parque eólico flutuante do mundo, o projeto Hywind de 30 megawatts administrado pela empresa norueguesa Equinor, está em operação desde 2017, mas já quebrou recordes no Reino Unido de produção de energia: uma única turbina de seis megawatts – como as usadas na fazenda – pode gerar eletricidade suficiente para abastecer 4.000 casas.
As turbinas do parque Hywind, 5 no total, estão a 24 quilômetros da costa de Aberdeenshire, na Escócia, e se estendem a 175 metros acima da água.
Essas estruturas flutuantes são montadas em terra e puxadas para o mar por barcos, onde são amarradas ao fundo do mar por linhas de amarração.
A segunda turbina eólica flutuante em grande escala do mundo (e a primeira a ser instalada sem o uso de navios de carga pesada), o projeto WindFloat, está atualmente operando em capacidade nominal (2 MW) a aproximadamente 5 quilômetros da costa de Aguçadoura, em Portugal.
Flutuar com estabilidade
Os parques eólicos flutuantes são compostos de turbinas eólicas que são colocadas sobre estruturas flutuantes e estabilizadas por ancoragens, e pela forma como o projeto da estrutura distribui as massas e pesos.
A partir daí, processo é o usual: a força do vento transforma as pás e a turbina eólica converte a energia cinética em eletricidade, que é transportada por cabos submarinos para uma subestação marinha.
Além de flutuantes, no entanto, as turbinas eólicas devem produzir o máximo de energia possível, e para isso é essencial que elas permaneçam estáveis, minimizando qualquer tipo de movimento e garantindo o funcionamento em condições ideais.
Para poder flutuar, gerar energia e ser estável ao mesmo tempo, existem três tipos principais de estruturas atualmente (embora muitos outros protótipos e projetos):
Spar-buoy – o projeto das turbinas flutuantes Hywind na Escócia
Neste modelo, a maior parte do peso da estrutura é colocada no ponto mais baixo possível para dar estabilidade. O cilindro é, portanto, muito mais pesado na extremidade oposta do local onde a turbina é instalada para manter a verticalidade.
Em resumo, flutuabilidade é dada pela geometria do cilindro, enquanto a estabilidade é dada pelo peso no ponto mais baixo.
Semissubmersível – o projeto das turbinas WindFloat em Portugal
Nessa estrutura, o objetivo é minimizar a área de superfície exposta à água, mas sempre maximizando o volume. Para isso, os volumes que proporcionam flutuabilidade são divididos em vários cilindros verticais, que são unidos por vigas e escoras para criar uma superfície sobre a qual a turbina é instalada.
Tension Leg
Esse é um conceito em teoria mais estável, em que uma estrutura flutuante semissubmersa teria os braços conectados a cabos tensionados fixados no fundo do mar por estacas de sucção.
Como a estabilidade dessa turbina depende de sua fixação no fundo do mar, ela é recomendada para profundidades de 50 a 60 metros.
Grande potencial, mas ainda alto custo
Os custos de geração eólica offshore flutuante ainda são um problema: são estimados em cerca do dobro dos custos de geração eólica offshore fixa.
No entanto, espera-se que estes custos caiam à medida que a tecnologia avança e as cadeias de suprimentos melhoram.
Estimativas do corpo de pesquisa do Laboratório de Energia Renovável (NREL) sugerem que os projetos de turbinas flutuantes podem alcançar a paridade de custos com suas contrapartes de fundo fixo por volta de 2030.
Fontes e Referências:
A energia eólica offshore flutuante: um marco para impulsionar as energias renováveis através da inovação. Iberdrola.
Floating wind turbines could open up vast ocean tracts for renewable power. The Guardian. Agosto, 2021.
Floating wind farms: how to make them the future of green electricity. The Conversation. Julho, 2020.