Concepção e planeamento

O funcionamento de alguns protótipos conduziu a um princípio básico de concepção: conside- rar em primeiro lugar a sobrevivência do sistema e, posteriormente, a capacidade de captação energé- tica. Para os dispositivos de energia das ondas a sobrevivência é o principal desafio, mais do que a fiabilidade funcional [61]. Geralmente, estes dispositivos situam-se em regiões de grande agitação marítima, que estão normalmente relacionadas com estados de mar violentos, tornando este factor de uma grande importância a ter em conta na fase de concepção. Dada a actual inexistência de protocolos de construção de dispositivos claros e fiáveis, que respondam às mudanças bruscas do ambiente mari- nho, isso torna difícil o desenvolvimento de projectos com um planeamento de segurança adequado. A este nível, no passado, quase todos os casos de fracasso se deveram a problemas imprevistos relacio- nados com o processo de construção, ou com a estabilidade da estrutura em condições extremas, e não com falhas no método de extracção de energia. Como tal, certas entidades certificadoras estão a traba- lhar em propostas de orientações comuns para a fase de concepção. No entanto, a diversidade de sis- temas torna esse trabalho complexo e, por vezes, só possível de se orientar por um modelo genérico.

4.1.2 Construção e instalação

Tendo em conta as características dos locais de instalação, as tecnologias de energias das ondas são frequentemente divididas em dispositivos de linha costeira (costeiros), perto da costa e afas- tados da costa (ao largo). Actualmente, a maioria dessas tecnologias encontra-se ainda em fase de pro- tótipo, ou de desenvolvimento, como se pode observar na tabela 4.1. Espera-se que a implementação em larga escala das tecnologias ocorra durante a fase de instalação, ao largo, de dispositivos submer- sos ou flutuantes em profundidades entre os 50 m e os 100 m (incluindo o sistema de ancoragem), como sucede actualmente com o dispositivo Pelamis.

Tabela 4.1: Principais tecnologias existentes. Fonte: Barros, 2009 [1].

FASE

TECNOLÓGICA EQUIPAMENTO PROMOTOR LOCAL DO PROJECTO Comercial Pelamis Ocean Power Delivery Aguçadoura – Póvoa Varzim, Portugal _{(afastado da costa)}

PowerBuoy

(150 KW) OPT Santoña – Espanha (afastado da costa) OWC WaveGen Mutriky – Região Basca, Espanha _{(perto da costa)}

Pré -Comercial

AWS _{(procura de investidores)} AWS Ocean Energy Ltd (afastado da costa e submergido) (OWC) Wave Energy Centre Central do Pico – Açores, Portugal _{(linha da costa)} Wave Dragon Wave Dragon Aps _{(perto e afastado da costa)} País de Gales, Inglaterra Power Vessel Sea Power International AB _{(perto e afastado da costa)} Ilha Hébridas

Demonstração

Wave Roller AW-Energy OY _{(perto e afastado da costa)} EMEC – Portugal AquaBuOY Aquaenergy (afastado da costa)

OWC Energetech (afastado da costa)

Seadog INRI (perto da costa)

MRC 1000 OreCON (perto e afastado da costa) Wave Star Wave Star Energy Aps (perto e afastado da costa) Water Pump Waveberg (perto da costa)

Wavebob WaveBob Ltd (afastado da costa)

Protótipo

Sperboy Embley Energy Ltd (perto e afastado da costa) Searev Ecole Centrale de Nantes (afastado da costa) OWEC Ocean Wave Energy Company (afastado da costa) Pisys Pipo Systems (afastado da costa) Hydroflot Ceflot (afastado da costa) Boya Arlas Consorcio espanhol (afastado da costa) Flow Martifer (afastado da costa)

Desenvolvimento

Nessa fase, esses dispositivos serão agrupados em parques de ondas, com dimensões e confi- gurações específicas adequadas ao tipo de tecnologias usadas. Apesar de a batimetria típica de 50 m ser a zona alvo preferencial, por conveniência operacional (comprimento dos cabos submarinos e des- pesas de sistemas de ancoragem), espera-se que as áreas de implementação se estendam brevemente até aos 100m de batimetria. Normalmente, os sistemas de ancoragem são adaptáveis às condições do fundo do mar. Para fundos arenosos e argilosos, as âncoras de sucção podem ser uma opção favorável. Em fundos rochosos, os trabalhos de preparação no local podem ser caros e poderá haver necessidade de perfuração subaquática. Os dispositivos de energia das ondas ao largo deverão utilizar mais fre- quentemente ancoragem flexível, permitindo que o dispositivo se oriente em direcção às ondas e que ceda em ondas extremas, de modo a reduzir os picos de carga nos sistemas de ancoragem.

Os dispositivos submersos requerem um nível inferior (sapata) de areia, cascalho ou lama. Os dispositivos perto da costa requerem um fundo com pouca cobertura de rocha, adequado à colocação de cabos de transporte de energia para a superfície. Os dispositivos perto da costa poderão ser instala- dos e montados até 20m de profundidade, podendo ser sujeitos a ondas altas (até 20m). O processo de instalação necessitará dum período meteorológico favorável, com ondulação fraca. A experiência demonstrou a importância deste aspecto e a importância de encontrar métodos rápidos, eficientes e fortes de ligação dos dispositivos aos sistemas de ancoragem, que são instalados separadamente, como no caso do AWS e do Pelamis. Geralmente, usam-se rebocadores adequados à instalação, não sendo necessários guindastes, ou outras infra-estruturas especiais, para navegação em mar alto [61].

4.1.3 Funcionamento e gestão

A fase de funcionamento e gestão do parque de ondas é, porventura a mais crítica do ciclo de vida das tecnologias, dado que é durante esta fase que ocorrerá a exploração comercial dos dispositi- vos – onde estes demonstrarão, na prática, a sua relação custo/benefício, comparativamente a outras soluções tecnológicas. Por um lado, é provável que haja necessidade de manutenção periódica dos dispositivos, havendo necessidade de os retirar do sistema de ancoragem para que sejam feitas repara- ções e vistorias. Neste caso, a manutenção terá como alvos, preferenciais, os equipamentos mecânicos, eléctricos e estruturais. Por outro lado, a ligação à rede e as instalações periféricas também necessita- rão de manutenção periódica. As operações de manutenção mais reduzidas poderão ser feitas no local, em barcos, veículos orientados por controlo remoto, ou pequenas embarcações especiais atracadas às centrais em águas calmas.

Relativamente aos dispositivos costeiros, a construção de câmaras modulares, poderá melhorar a sua estabilidade e rentabilidade, permitindo o deslocamento dos módulos para manutenção, sem necessidade de intervenção em toda a estrutura, só tornando necessários trabalhos no local para a pre- paração do fundo do mar e na fase final da construção. Espera-se que os intervalos de manutenção sejam semelhantes aos dos dispositivos ao largo, mas com questões de acessibilidade menos críticas, permitindo que os dispositivos instalados em terra constituam soluções intermédias adequadas à fase

inicial do desenvolvimento da tecnologia. Nas tecnologias ao largo, os meios e procedimentos utiliza- dos poderão envolver custos mais elevados, razão pela qual a baixa rentabilidade imediata das centrais de energia das ondas necessitará de novas abordagens e equipamentos, para se tornar mais competitiva a longo prazo [61]. A este nível, o desenvolvimento, em paralelo, da tecnologia eólica ao largo poderá ter algumas implicações nos procedimentos de funcionamento e manutenção no sector das ondas. Embora as condições de funcionamento e as questões de manutenção não sejam idênticas, a eólica ao largo enfrenta as mesmas exigências de aperfeiçoamentos neste campo.

4.1.4 Desmantelamento

Em geral, os dispositivos de energia das ondas são concebidos para um período útil de 20 anos, para garantir a viabilidade económica e estrutural das instalações. Não obstante, as centrais pilo- to e os protótipos em fases iniciais podem ter uma duração significativamente mais curta, variando entre alguns meses e 3 a 5 anos [61]. Esta estratégia permite testar, em primeiro lugar, o conceito de conversão de energia. Dependendo do dispositivo e dos respectivos componentes de conversão ener- gética, podem ser necessárias reparações anuais extensas, implicando a remoção frequente dos disposi- tivos do seu sistema de ancoragem e o seu transporte para o porto mais próximo.

Para a maioria dos dispositivos ao largo, essa estratégia de remoção não levanta problemas, permitindo que sejam retirados dos sistemas de ancoragem sem grande esforço e, posteriormente, rebocados para terra. Desta forma, a concepção de sistemas de ancoragem eficazes é crucial. Estes devem ser concebidos para períodos de vida mais alargados, pois, dependendo da sua concepção (por exemplo, base gravitacional de betão, âncora de gancho, balde ou âncora de sucção), estes podem necessitar dum esforço considerável para a sua remoção, ou mesmo ser considerados não recuperáveis [61]. Neste último caso, os parques de maior capacidade energética, compostos por algumas dezenas ou centenas de dispositivos, poderiam causar um impacte ambiental considerável, negando assim o objectivo primordial para a sua utilização, o da obtenção de energia alternativa com o mínimo de impacte ambiental. Deste modo, a concepção de sistemas de ancoragem removíveis deve ser uma parte fulcral do desenvolvimento dos dispositivos actuais e futuros.

4.2 Soluções Tecnológicas

Existem vários modelos desenvolvidos pelos investigadores para aproveitamento da energia das ondas. Os dispositivos de ondas podem ser categorizados segundo os seguintes critérios: a locali- zação e a profundidade para as quais estão desenhados (na linha costeira, perto da costa, ou afastados da costa); os métodos que são utilizados para captar a energia das ondas. Nesta secção os dispositivos serão classificados de acordo com este último critério.

4.2.1 Atenuador

Este dispositivo flutuante longo é alinhado perpendicularmente à frente-de-onda e situa-se, geralmente, perto da costa, ou ao largo. O dispositivo flutua efectivamente sobre as ondas e capta a energia quando as ondas o atravessam, devido ao movimento progressivo que estas provocam ao lon- go do seu comprimento [61]. Dentro desta categoria encontram-se dispositivos como o Pelamis (em fase comercial), o MCCabe Wave Pump (projecto descontinuado) e o Cockerel Raft (projecto descon- tinuado). A figura 4.1 representa o modelo dum dispositivo atenuador.

Fig. 4.1: Modelo representativo dum dispositivo Fig. 4.2: Modelo representativo dum pequeno sistema do tipo atenuador. Fonte: www.aquaret.com. oscilante com simetria axial. Fonte: www.aquaret.com.