Energia Oceânica

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Energi� Oceânic�
energia das ondas
ATENÇÃO: apesar de ser uma energia limpa e renovável,
esta ainda não é uma fonte economicamente viável,
devido aos altos custos de construção dessas usinas e
às complexidades das condições do mar e di�culdade de
interconexão e transmissão de eletricidade por corpos
d’água turbulentos.
Nota: Devido à distribuição desigual de regiões de
pressão na atmosfera, o ar se move entre elas de maneira
a formar ventos, que, por sua vez, percorrem a
superfície dos mares e oceanos.
A energia das ondas é uma forma concentrada de energia
solar gerada pela ação do vento que sopra na superfície
da água do oceano, que, então, pode ser usada como uma
fonte renovável de energia.
Como resultado, as partículas de água adotam
movimentos circulares, fazendo parte das ondas.
As partículas de água têm a sua posição e velocidade
perturbadas pela passagem da onda, porém não são
transportadas por ela, a menos que haja correntes
marítimas no local. Além disso, a água que se encontra
na superfície permanece na superfície.
As camadas limites são criadas sobre a superfície da
água, e as partículas de água começam a se mover,
formando as ondas.
NOTA: Ondas geradas pelo vento e ondas viajantes com
longos períodos (ondulação) têm uma alta densidade de
energia em comparação com a energia eólica.
NOTA²: Devido a formação pela transferência
progressiva de energia do vento para a água, a energia
do oceanos fornece de 15 a 20 vezes mais energia por m²
que a eólica ou solar.
1.1 Cálculo da potência
O ponto mais alto é denominado crista. A distância entre
uma crista e outra é chamada de comprimento de onda
(wavelength).
Comparando com o nível médio do local de mediação (sti�
water level), a onda apresenta amplitude horizontal, que
pode ser medida até o ponto mais alto, a crista (wave
crest), ou ponto mais baixo, o vale (wave trough).
A distância entre a crista e o vale é denominado de
altura da onda (wave height), representado por H
As ondas apresentam trajetórias circulares em regiões
com alta profundidade. Em geral, próximo das costas, a
trajetória se torna elíptica.
NOTA: Maior profundidade: mais veloz a onda
Menor profundidade: mais lenta a onda.
As ondas formadas em locais mais profundos começam a
perder velocidade conforme se deslocam para regiões
mais rasas. A frequência da onda se mantém constante,
porém há a diminuição do comprimento de onda, que
ocasiona o aumento da amplitude. Esses fatores levam ao
quebramento das ondas (breaking waves) próximos das
margens.
A energia total que se pode calcular em uma onda do
oceano é dada em joules por unidade de largura,
considerando a energia potencial e a cinética juntos.
⇒A energia potencial em uma onda é gerada pelo
deslocamento da água para longe do nível médio do mar.
A energia cinética de uma onda é resultado dos
movimentos horizontais e verticais das partículas de
água
Em que P é a densidade da água (1000 kg/m³), G é a
aceleração da gravidade e H é a amplitude da onda (m).
A potência disponível na onda pode ser calculada pela
equação:
Em que P, G e H foram de�nidos anteriormente, T é o
período da onda (s).
Dispositivos para aproveitamento da energia
das ondas
As ondas do mar se destacam pela possibilidade de
utilização da energia cinética de duas formas: a energia
potencial das partículas de água elevadas e a energia
cinética das partículas de água que �uem um caminho
circular.
2.1 Flutuadores com braço mecÂnico
A usina é composta por dois �utuadores (bóias) que
fazem o movimento oscilatório de acordo com o
movimento das ondas. Essas estruturas �cam acopladas
por braços mecânicos e acionam bombas hidráulicas que
estão conectadas a um sistema fechado de circulação de
água doce, pressurizando a água para acionar um
gerador.
2.2 Flutuadores interconectados (atenuadores)
São estruturas longas colocadas em paralelo em
relação à direção da onda. Os �utuadores, ou segmentos
rígidos, movimentam-se à medida que a onda passa. O
dispositivo captura a energia da onda restringindo
seletivamente os movimentos ao longo de seu
comprimento.
Pode-se de�nir como um conjunto de absorvedores de
pontos conectados uns aos outros e que produz
eletricidade, usando o movimento relativo entre as
partes adjacentes.
2.3 Terminadores
São estruturas longas colocadas perpendicularmente à
direção predominante de propagação de ondas
O princípio de funcionamento faz com que o movimento
das ondas encha um reservatório a um nível de água mais
alto do que o oceano circundante. A diferença de
pressão entre a água no reservatório e a água na
superfície, força o �uido através de uma turbina de baixa
queda acoplada a um gerador, onde a eletricidade é
produzida de forma semelhante à energia convencional.
2.4 Absorvedores pontuais ou bóias
Extraem energia por meio do movimento relativo entre um
corpo que se move em resposta à força das ondas em
estruturas �xas.
Sua dimensão é pequena em relação ao comprimento das
ondas e permite a coleta da energia em todas as direções
por meio dos seus movimentos.
2.5 Coluna de água oscilante
É uma estrutura fechada construída parcialmente
submersa. Na parte superior da estrutura, o ar é preso
em uma câmara entre a superfície aquática e uma turbina
de ar bidirecional montada no topo da plataforma.
2.6 PÊNDULO invertido
2.7 Massa rotativa
Energia das marés
São caracterizadas pelos movimentos oscilatórios do
nível da água do mar devido à atração gravitacional
entre a Lua e o Sol e ao efeito da rotação da Terra.
3.1 Cálculo da potência
A energia extraída das marés pode ser obtida tanto dos
movimentos verticais da água quanto pelo resultado dos
movimentos horizontais da água, as correntes de maré.
3.2 Barragens de maré
Uma barragem de maré é uma barragem colocada ao longo
de um estuário que experimenta uma amplitude de maré.
Os elementos básicos que constituem uma barragem de
maré são turbinas, comportas, diques, caixões e eclusas
de navios.
Para determinar a energia por um sistema de barragem de
maré:
Em que:
E - Energia (Joule)
G - Aceleração da gravidade (9,8 m/s³)
P - Densidade do mar (1000 kg/m³)
A - Área do mar (m³)
H – Amplitude da maré (m)
Dispositivos para aproveitamento da energia
das marés
4.1 turbina de eixo horizontal
Extraem energia da água em movimento da mesma forma
que as turbinas eólicas extraem energia do ar em
movimento. O �uxo das marés faz com que os rotores
giram em torno do eixo horizontal e gerem energia.
4.2 turbina de eixo vertical
Extrai a energia das marés de maneira semelhante à
anterior, porém montada verticalmente, perpendicular ao
�uxo da corrente.
4.2 hidrófilos oscilantes
É um dispositivo montado no fundo do mar que, com o
passar da corrente da maré, o braço de suporte oscila,
que, por sua vez, força os cilindros hidráulicos a se
estender e retrair.
São indicados para ambientes de águas rasas.
Energia das correntes marítimas
As correntes marítimas correspondem aos deslocamentos
das águas oceânicas contínuas, com o mesmo sentido e
velocidade. Essas grandes massas de água que correm na
superfície dos oceanos e em águas profundas são
considerados rios oceânicos.