Como funcionam as turbinas eólicas flutuantes?Cinco empresas acabaram de ganhar os primeiros contratos de arrendamento nos EUA para construí-los na costa da Califórnia

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O norte da Califórnia tem alguns dos ventos offshore mais fortes dos EUA, com imenso potencial para produzir energia limpa.Mas também tem um problema.A sua plataforma continental cai rapidamente, tornando a construção de turbinas eólicas tradicionais directamente no fundo do mar dispendiosa, se não impossível.

Quando a água atinge mais de 60 metros de profundidade – aproximadamente a altura de um edifício de 18 andares – estas estruturas “monopilhas” estão praticamente fora de questão.

Surgiu uma solução que está sendo testada em vários locais ao redor do mundo:turbinas eólicas que flutuam.

Na Califórnia, onde a seca pressionou no fornecimento de energia hidrelétrica, o estado está avançando em um plano para desenvolver os primeiros parques eólicos offshore flutuantes do país.Em dezembroEm 7 de janeiro de 2022, o governo federal leiloou cinco áreas de arrendamento a cerca de 32 quilômetros da costa da Califórnia para empresas com planos de desenvolver parques eólicos flutuantes.As licitações foram inferior aos arrendamentos recentes na costa atlântica, onde os parques eólicos podem ser ancorados ao fundo do mar, mas ainda assim significativos, ultrapassando em conjunto US$ 757 milhões.

Então, como funcionam os parques eólicos flutuantes?

Três maneiras principais de flutuar uma turbina

Uma turbina eólica flutuante funciona como outras turbinas eólicas – o vento empurra as pás, fazendo com que o rotor gire, o que aciona um gerador que gera eletricidade.Mas em vez de ter a sua torre embutida diretamente no solo ou no fundo do mar, uma turbina eólica flutuante assenta numa plataforma com cabos de amarração, como correntes ou cordas, que se ligam a âncoras no fundo do mar abaixo.

Esses cabos de amarração mantêm a turbina no lugar contra o vento e a mantêm conectada ao cabo que envia sua eletricidade de volta à costa.

A maior parte da estabilidade é fornecida pela própria plataforma flutuante.O truque é projetar a plataforma de forma que a turbina não tombe muito em caso de ventos fortes ou tempestades.

An illustration of each in an ocean, showing how lines anchor it to the seafloor. — Três dos tipos comuns de plataforma flutuante de turbina eólica. Josh Bauer/NREL

Existem três tipos principais de plataformas:

Uma plataforma de bóia longarina é um longo cilindro oco que se estende para baixo a partir da torre da turbina.Ele flutua verticalmente em águas profundas, carregado com lastro na parte inferior do cilindro para abaixar seu centro de gravidade.Em seguida, é ancorado no lugar, mas com cabos frouxos que permitem que ele se mova com a água para evitar danos.As bóias spar foram utilizado pela indústria de petróleo e gás durante anos para operações offshore.
As plataformas semissubmersíveis possuem grandes cascos flutuantes que se espalham a partir da torre, também ancorados para evitar deriva.Os designers foram experimentando múltiplas turbinas em alguns desses cascos.
As plataformas de pernas tensionadas têm plataformas menores com linhas esticadas que vão direto para o chão abaixo.Estes são mais leve, mas mais vulnerável a terremotos ou tsunamis porque dependem mais dos cabos de amarração e das âncoras para obter estabilidade.

Cada plataforma deve suportar o peso da turbina e permanecer estável enquanto a turbina opera.Isto pode ser feito em parte porque a plataforma oca, muitas vezes feita de grandes estruturas de aço ou concreto, fornece flutuabilidade para suportar a turbina.Como alguns podem ser totalmente montados no porto e rebocados para instalação, eles podem ser muito mais barato do que estruturas de fundo fixo, que requerem embarcações especializadas para instalação no local.

People stand next to a small wind turbine held by a crane. Just the base is three times higher than a human. — A Universidade do Maine tem feito experiências com uma pequena turbina eólica flutuante, em escala de cerca de um oitavo, em uma plataforma semisubmersível com a RWE, uma das licitantes vencedoras. AP Foto/Robert F.Bukaty

Plataformas flutuantes podem suportar turbinas eólicas capazes de produzir 10 megawatts ou mais de energia – isso é semelhante em tamanho a outras turbinas eólicas offshore e várias vezes maior do que a capacidade de uma turbina eólica onshore típica que você pode ver em um campo.

Por que precisamos de turbinas flutuantes?

Alguns dos recursos eólicos mais fortes estão longe da costa em locais com centenas de metros de água abaixo, como ao largo dos EUA.Costa Oeste, os Grandes Lagos, o Mar Mediterrâneo e a costa do Japão.

Map showing offshore wind potential — Alguns dos maiores potenciais de energia eólica offshore nos EUAocorre em áreas onde a água é muito profunda para turbinas fixas, inclusive na costa oeste. NREL

Os EUAáreas de arrendamento leiloadas no início de dezembro cobrem cerca de 583 milhas quadradas em duas regiões – uma perto de Morro Bay, no centro da Califórnia, e outra perto da divisa do estado de Oregon.As águas ao largo da Califórnia ficam profundas rapidamente, por isso qualquer parque eólico que esteja a poucos quilómetros da costa necessitará de turbinas flutuantes.

Uma vez construídos, os parques eólicos nessas cinco áreas poderão fornecer cerca de 4,6 gigawatts de eletricidade limpa, suficiente para abastecer 1,5 milhão de residências, segundo estimativas do governo.As empresas vencedoras sugeriram que poderiam produzir ainda mais energia.

Mas colocar turbinas eólicas reais na água levará tempo.Os vencedores do leilão de arrendamento passarão por uma revisão antitruste do Departamento de Justiça e, em seguida, por um longo processo de planejamento, licenciamento e revisão ambiental que normalmente leva vários anos.

Maps showing the locations off Moro Bay, north of Santa Barbara, and Eureka, near the Oregon border. — As primeiras cinco áreas de arrendamento federal para o desenvolvimento de energia eólica offshore na costa do Pacífico. Bureau de gestão de energia oceânica

A nível mundial, vários projetos de demonstração em grande escala com turbinas eólicas flutuantes já estão em funcionamento na Europa e na Ásia.O Projeto Hywind Escócia tornou-se o primeiro parque eólico flutuante offshore em escala comercial em 2017, com cinco turbinas de 6 megawatts apoiadas por bóias projetadas pelo Empresa norueguesa de energia Equinor.

Equinor Wind EUA teve uma das propostas vencedoras na região central da Califórnia.Outro licitante vencedor foi Participações eólicas offshore da RWE.A RWE opera parques eólicos na Europa e tem três projetos de demonstração de turbinas eólicas flutuantes.As outras empresas envolvidas - Parceiros de infraestrutura de Copenhague, Invenergia e Ventos oceânicos – possuem arrendamentos na Costa Atlântica ou parques eólicos offshore existentes.

Embora os parques eólicos offshore flutuantes estejam a tornar-se uma tecnologia comercial, ainda existem desafios técnicos que precisam de ser resolvidos.O movimento da plataforma pode causar forças maiores nas pás e na torre, e uma aerodinâmica mais complicada e instável.Além disso, à medida que as profundidades da água se tornam muito profundas, o custo dos cabos de amarração, das âncoras e da cablagem eléctrica pode tornar-se muito elevado, pelo que serão necessárias tecnologias mais baratas, mas ainda assim fiáveis.

Mas podemos esperar ver mais turbinas offshore suportadas por estruturas flutuantes num futuro próximo.

Este artigo foi atualizado com a primeira venda de arrendamento.

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