Energia das Mares e Ondas

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Energia das Marés e Ondas
Grupo: 
Douglas Mautone G Pires
Nathan Grego Thielmann dos Santos
Pedro Augusto Rezende Mendes
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Fontes de Energia
Existem diversos tipos de fontes de energias, e podemos dividi-las em fontes renováveis e não renováveis.
Energia Renovavel : Marés e Ondas
A energia marítima ou energia das ondas, é uma fonte renovável, a água é um recurso natural e abundante, e uma das fontes para produção de energia que não contribui para o aquecimento global.
Energia Renovavel : Marés e Ondas
Marés: Movimentos oceânicos que ocorrem periodicamente, caracterizadas pela subida e descida no nível de água.
Ondas: Movimentos provocados pelo vento, que sopra sobre a superfície das águas oceânicas.
Energia Renovavel : Marés e Ondas
As ondas do mar estão entre as fontes renováveis de maior densidade energética. Tem potencial energético estimado entre 2 e 3 milhões de MW. 
No atual estágio tecnológico de transformação em energia elétrica, admite-se que poderiam suprir cerca de 16% da demanda anual mundial de energia elétrica (PNE 2030 2007).
Energia Renovavel : Marés e Ondas
As ondas de maior poder energético se concentram ao sul da América do Sul, Austrália, Nova Zelândia e países da Europa banhados pelo Atlântico Norte, particularmente o Reino Unido.
As regiões de ondas pobres em energia incluem a América Central, costa sudeste dos Estados Unidos e América do Sul.
Energia Renovavel : Marés e Ondas
Para que seja instalado conversores de energia das ondas para finalidades elétricas, é necessário observar a profundidade, a altura e distribuição das ondas, pois será através desses parâmetros que será possível se calcular qual será o nível de energia das ondas por área.
Classificação das Tecnologias de Geração de Energia Oceânica
De acordo com o Plano Nacional de Energia (PNE), podemos classificar ageração de energia oceânicas em três grupos: 
Onshore: tecnologia fixa ou incorporada à costa;
Nearshore: onde a geração de energia é próximo à costa, em águas com profundidade aproximadas dos 20 metros e não maior que 40 metros;
Offshore: Com profundidades superiores aos 40 metros.
Tecnologias ONSHORE
OWC - OSCILLATING WATER COLUMN
 Dispositivo que utiliza do fluxo de ar para movimentar turbinas que são conectadas aos geradores de energia elétrica.
Tecnologias ONSHORE
OWC - OSCILLATING WATER COLUMN
 Estrutura parcialmente submersa, contendo uma abertura em sua parte inferior. 
Tecnologias ONSHORE
OWC - OSCILLATING WATER COLUMN
 Sua região interior é formada por uma câmara pneumática, onde um fluxo de ar é formado devido às variações da amplitude das ondas.
Tecnologias ONSHORE
TAPCHAN
 Tecnologia composta por um sistema de canal orientado segundo a direção da propagação das ondas e um reservatório de armazenagem de água. 
Tecnologias ONSHORE
TAPCHAN
 A água é canalizada para uma turbina, posicionada abaixo do reservatório, acionada por energia potencial da água em energia cinética, do qual um gerador de energia elétrica está acoplado à turbina, convertendo energia mecânica de rotação em eletricidade.
Tecnologias NEARSHORE
PELAMIS WAVE ENERGY CONVERTER
 Tecnologia emergente, desenvolvida pela escocesa Ocean Power Delivery Ltd
Composto por uma série de seções cilíndricas semi submersas unidas por juntas articuladas
Tecnologias NEARSHORE
PELAMIS WAVE ENERGY CONVERTER
 O movimento relativo entre as seções cilíndricas provocado pelo movimento das ondas promove a compressão e expansão de fluido biodegradável nas juntas articuladas, movendo um gerador elétrico.
Tecnologias NEARSHORE
PELAMIS WAVE ENERGY CONVERTER
 Um cabo umbilical conduz ao fundo do mar energia gerada por todas as juntas. Através de um único cabo submarino, várias unidades podem ser ligadas e conectadas à costa.
Tecnologias NEARSHORE
CONWEC
O sistema ConWEC substitui a oscilação da OWC pela oscilação de um flutuador confinado. Existe então o bombeamento da água para um reservatório elevado e a partir daí escoamento através de turbina de baixa queda.
Tecnologias NEARSHORE
CONWEC
O flutuador tem um diâmetro da ordem de 3 a 5 metros, o que corresponde a geração de potência entre 10 e 300 kW em ondas como as encontradas do Mar do Norte (Noruega).
Tecnologia OFFSHORE
PATO DE SALTER (Salter’s Duck)
Consiste numa série de flutuadores, semelhantes ao flap dos aviões, ligados a um eixo paralelo à praia.
Tecnologia OFFSHORE
PATO DE SALTER (Salter’s Duck)
A parte mais bojuda dos “patos” enfrenta as ondas, cujo movimento rítmico faz bater os flutuadores, girando o eixo que aciona a turbina como um pedal de bicicleta, transmitindo o movimento numa direção.
Energia das Ondas
Em 2012, foi instalado um projeto piloto de energia de ondas, a Usina do Porto do Pecém, localizada no Ceará, projeto oriundo da parceria dos pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), financiado pela Tractebel Energia, dentro do programa de P&D da Aneel.
Como funciona a energia das Ondas ?
A energia de ondas é constituída por módulos, sendo assim cada módulo é formado por um flutuador, um braço mecânico e uma bomba conectada a um circuito de água doce.
Como funciona a energia das Ondas ?
A medida que as ondas passam, os flutuadores acabam subindo e descendo, e assim acionando as bombas hidráulicas, que fazem com que a água doce contida em um circuito fechado, circule em um local de alta pressão.
Como funciona a energia das Ondas ?
Essa água que sofre alta pressão vai para um acumulador, que tem água e ar comprimidos em uma câmara hiperbárica. 
Custos
As estimativas costumam ser baseadas em dados disponíveis de custos de protótipos (COPPE/UFRJ; Seahorse Wave Energy 2013). O custo típico de uma planta de 200 MW, segundo a IEA ETSAP (2010), estaria na faixa de US$ 6.800/kW a US$ 9.000/kW, 
Em um estudo encomendado pelo Electric Power Research Institute (EPRI), por exemplo, foi feita uma simulação de uma planta comercial, utilizando conversores do tipo Pelamis, localizada na costa da Califórnia. Para esse projeto, o custo de investimento seria da ordem de US$ 2.600/kW (COPPE/UFRJ; Seahorse Wave Energy 2013). 
Energia das Marés
A energia das marés, também designada por energia maremotriz, é uma energia renovável e limpa, decorrente do fenómeno de maré.
Energia das Marés
A posição relativa entre sol, lua e Terra interfere na intensidade da maré.
Energia das Marés: Potencial de Gradiente
Energia das Marés: Aproveitamento
Locais de maior aproveitamento das Marés
Energia das Marés
Os principais projetos existentes de exploração de energia das marés no mundo:
Energia das Marés
A energia das marés tem basicamente duas formas: a energia cinética das correntes marítimas e a energia potencial devido à mudança dos níveis de água.
Uma utiliza o movimento vertical de subida e descida do nível da maré e a outra gera energia através do movimento horizontal das correntes de marés quando estas estão no período de enchente ou vazante.
Energia das Marés
Barragem : Energia Potencial
Desta forma, as marés criam um desnível suficientemente elevado entre os lados da barragem, de modo que as turbinas sejam acionadas.
Barragem : Energia Potencial
Esse processo é feito de duas maneiras : geração em maré vazante e geração em maré enchente.
Barragem : Energia Potencial
Quanto maior a variação do nível da maré,maior será a geração de energia.
Semelhante as Hidreletricas
Barragem : Energia Potencial
Processo mais eficiente quando a usina possui turbinas de duplo sentido.
Usina de La Rance - França
Na França, desde 1966, a central de energia das marés de La Rance tem produzido uma média de 600 gigawatts de eletricidade por ano.
Turbinas : Energia Cinética
CORRENTE DE MARÉS
Este processo utiliza sistemas modulares de turbinas que podem ser colocadas diretamente no leito do mar.
Turbinas : Energia Cinética
CORRENTE DE MARÉS – TURBINA DE EIXO HORIZONTAL
Amovimentação das águas move a turbina ligada a um gerador que transforma esse movimento em energia.
Turbinas : Energia Cinética
CORRENTE DE MARÉS – TURBINA DE EIXO HORIZONTAL
As pás da turbina giram em torno de um eixo horizontal que é paralelo à direção do fluxo de água.
Turbinas : Energia Cinética
CORRENTE DE MARÉS – TURBINA DE EIXO HORIZONTAL
Uma turbina de maré de 15 metros de diâmetro pode gerar tanta energia quanto uma turbina eólica de 60 metros de diâmetro.
Turbinas : Energia Cinética
CORRENTE DE MARÉS – TURBINA DE EIXO VERTICAL
Turbinas de eixo vertical, são turbinas de fluxo cruzado, com o eixo posicionado perpendicular à direção do fluxo de água.
Turbinas : Energia Cinética
CORRENTE DE MARÉS – TURBINA DE EIXO VERTICAL
O desenho do eixo vertical permite o aproveitamento do fluxo de maré de qualquer direção, facilitando a extração de energia não apenas em duas direções.
Custos
De acordo com levantamento do Intergovernmental Panel on Climate Chance (IPCC) (2012), com base em algumas plantas instaladas, e estimativas da Black & Veatch (2012), o custo de investimento em uma usina de conversão de marés está na faixa de US$ 4.500/kW a US$ 6.000/kW
Impactos Ambientais (Ondas/Marés)
Impacto visual ( no caso de áreas costeiras ).
Emissão de ruídos originados pelo funcionamento dos dispositivos. (perda de habitat de espécies marinhas e afastamento de aves).
Possibilidade de colisão de embarcações com os dispositivos.
Vantagens e Desvantagens da Energia das Ondas e Marés
VANTAGENS:
Energia renovável.
Apresenta riscos mínimos ao meio ambiente. (Energia LIMPA)
Possui grande volume de água do mar para geração de energia.
DESVANTAGENS:
Altos custos de instalação dos equipamentos.
As instalações devem ser fortes e sólidas o suficiente para resistirem às tempestades, ao mesmo tempo em que devem ser sensíveis o bastante para captação da energia das marés.
Bibliografias
BIBLIOTECA DIGITAL DE MONOGRAFIAS UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ. ESTUDO DO USO DE ENERGIA RENOVÁVEL NAS ZONAS COSTEIRAS POR ONDAS, MARÉS, E VENTOS. Disponível em: https://bdm.ufpa.br:8443/jspui/bitstream/prefix/2113/1/Tcc_EstudoEnergiaRenovavel.pdf. Acesso em: 29 fev. 2020.
MUNDO EDUCAÇÃO. Marés. Disponível em: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/mares.htm. Acesso em: 28 fev. 2020.
PORTAL BIOSSISTEMAS BRASIL. Energia das ondas no Brasil. Disponível em: http://www.usp.br/portalbiossistemas/?p=7953. Acesso em: 28 fev. 2020.
SECRETARIA DE ESTADO DE MINAS E ENERGIA - SEME. Potencial Energético do Maranhão: Energias Oceânicas. Disponível em: https://seme.ma.gov.br/files/2016/11/Energias-de-Oce%C3%A2nicas-nov2016.pdf. Acesso em: 29 fev. 2020.
Bibliografias
IMAGENS
PORTAL BIOSSISTEMAS BRASIL. Energia das ondas no Brasil. Disponível em: http://www.usp.br/portalbiossistemas/?p=7953. Acesso em: 28 fev. 2020.
SECRETARIA DE ESTADO DE MINAS E ENERGIA - SEME. Potencial Energético do Maranhão: Energias Oceânicas. Disponível em: https://seme.ma.gov.br/files/2016/11/Energias-de-Oce%C3%A2nicas-nov2016.pdf. Acesso em: 29 fev. 2020.
RESEARCHGATE. Advancement of direct drive generator systems for offshore renewable energy production. Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/50-Cutaway-of-Pelamis-2-joint-and-power-take-off-105_fig38_329141142. Acesso em: 1 mar. 2020.
RESEARCHGATE. Computational Simulation of the Interaction Between Moving RigidBodies and Two-Fluid Flows. Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/A-representation-of-a-Pelamis-wave-farm-Source-2_fig2_281973434. Acesso em: 29 fev. 2020.
RESEARCHGATE. Numerical Simulation of Section Systems in the Pelamis Wave Energy Converter. Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/Working-principle-of-the-Pelamis-wave-energy-converter_fig1_275459368. Acesso em: 1 mar. 2020.
WIKID ENERGY FUNHOUSE. Oscillating Water Column. Disponível em: https://wiki.uiowa.edu/display/greenergy/Oscillating+Water+Column. Acesso em: 29 fev. 2020.
Bibliografias
IMAGENS
DOCPLAYER. FONTES DE ENERGIA: Um estudo de caso da Usina de ondas de Pecém -CE. Disponível em: https://docplayer.com.br/58676041-Ministerio-da-educacao-universidade-federal-de-ouro-preto-escola-de-minas-departamento-de-engenharia-civil-curso-de-graduacao-em-engenharia-civil.html. Acesso em: 29 fev. 2020.
ENERGIAS RENOVAVEIS. Energia Maremotriz. Disponível em: http://ifbaer.blogspot.com/p/energia-maremotriz.html. Acesso em: 29 fev. 2020.
ESCOLA POLITÉCNICA UFRJ. ANÁLISE E DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA MECÂNICO PARA TRANSMISSÃO DE ENERGIA DAS ONDAS OCEÂNICAS. Disponível em: http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10021823.pdf. Acesso em: 29 fev. 2020.
FRAGMAQ. Saiba quais são os tipos de energia não renovável mais utilizados. Disponível em: https://www.fragmaq.com.br/blog/saiba-quais-sao-os-tipos-de-energia-nao-renovavel-mais-utilizados/. Acesso em: 29 fev. 2020.
HELLER DE PAULA. Energias renováveis e seu potencial de mudar nossa sociedade. Disponível em: https://www.hellerdepaula.com.br/energias-renovaveis/. Acesso em: 29 fev. 2020.
PAVABLOG. Fotógrafo passa 6 anos registrando o movimento da ondas e o resultado é incrível. Disponível em: https://www.pavablog.com/2016/09/12/fotografo-passa-6-anos-registrando-o-movimento-da-ondas-e-o-resultado-e-incrivel/. Acesso em: 29 fev. 2020.
Exercícios
1) Não só os surfistas desfrutam das grandes ondas no Brasil. Se tudo caminhar bem, o Brasil vai inaugurar no segundo semestre de 2006, no Estado do Ceará, a primeira central elétrica da América, a partir do aproveitamento da força das ondas do mar, produzindo 500 quilowatts de energia e contemplando 200 famílias.
Estima-se que a potencialidade total dos oceanos do planeta é de um a dois terawatts, o suficiente para atender toda a demanda energética mundial. Usar de 10 a 20% "já seria colossal", afirma o especialista Segen Estefen.
Adaptado de "JB Ecológico", ano 3, no 26
Acerca da ocorrência de marés e de ondas do mar, assinale a alternativa correta.
a) A formação de grandes ondas é decorrência direta das marés altas, facilitando a produção de eletricidade.
b) A produção de eletricidade a partir da energia das ondas já é uma realidade, sendo apenas projeto quanto às marés.
c) O principal fator causador das ondas é o vento enquanto o das marés é a força gravitacional da Lua.
d) As correntes marítimas, tanto as frias quanto as quentes, são as principais responsáveis pela ocorrência de ondas.
e) As diferenças de temperatura, entre as águas superficiais e aquelas profundas, provocam os movimentos de maré.
Exercícios
2)  (UFRN 2009) A produção de energia proveniente de maré, sistema maré-motriz (no qual se utiliza o fluxo das marés para movimentar uma turbina reversível capaz de converter em energia elétrica a energia potencial gravitacional da água), constitui-se numa alternativa de produção de energia de baixo impacto ambiental.
Um sistema desse tipo encontra-se em funcionamento na localidade de La Rance, França, desde 1966, com capacidade instalada de 240 megawatts.
As figuras abaixo mostram, esquematicamente, um corte transversal da barragem de um sistema maré-motriz, em quatro situações distintas, evidenciando os níveis da água, nos dois lados da represa (oceano e rio), em função da maré.
Exercícios
Exercícios
As duas situações que permitem a geração de energia elétrica são:
a) I e IV
b) I e III
c) II e III
d) II e IV
Exercícios
3) Como é chamado a energia produzida pelas merés
a) Energia Eólica
b) Energia solar
c) Energia termica
d) Energia maremotriz
 
4) Quais são os tipos de tecnologias de geração de energia oceânicas:
a) Onshore, nearshore e offshore
b) Offshore , Tapchan e Onshore
c) Onshore, nearshore eTapchan
d) Offshore , nearshore e conWec
Exercícios
5) Que tipo de tecnologias de geração de energia oceânicas é mostrado na imagem abaixo:
 
 
a)Nearsshore
b)Offsorre
c)Tapchan
d)Onshore