Avaliação do potencial energético de correntes oceânicas no litoral Sul do Brasil

Abstract

Os oceanos podem ser uma alternativa estratégica para obtenção de suprimentos energéticos, com recursos provenientes de ondas, correntes e marés. Como o Brasil possui uma costa de aproximadamente 9000km, a geração de energia através dos oceanos pode ter um impacto positivo no sistema de abastecimento de energia elétrica. A geração de energia elétrica através de correntes oceânicas ainda está em desenvolvimento. O objetivo deste trabalho é de caracterizar as correntes oceânicas e analisar o seu potencial energético no Litoral Sul do País e verificar quais as tecnologias que estão em desenvolvimento ao redor do mundo, bem como efetuar simulações com o software Homer estabelecendo limites de pré-viabilidade para inserção das energias de correntes e ondas oceânicas. Os dados analisados são das regiões de Tramandaí, Rio Grande e Santa Catarina. Foram determinadas as direções predominantes e a relação entre estas direções com os ventos da região. Para cada período sazonal foram verificadas as intensidades, sendo que os valores máximos de velocidade raramente ultrapassam 1,0m/s e as médias não são superiores a 0,28m/s. Modelagem estatística foi inserida ao trabalho utilizando a distribuição de Weibull e determinação dos seus coeficientes, de forma a proceder-se à análise para as estimativas do comportamento das correntes, baseadas no período em que foram realizadas as medições. Para a região de Tramandaí, o potencial energético a partir das correntes oceânicas mostrou um valor máximo de 4,10W/m² para o inverno e um valor médio anual de 3,00W/m². Ainda nesta região, comparando o potencial energético das correntes com o potencial das ondas é possível verificar que as ondas têm um maior potencial energético. Na região de Rio Grande, o potencial energético é maior quando comparado às outras regiões, com 11,25W/m². Já para a região de Santa Catarina o maior potencial verificado foi de 7,10W/m². As simulações efetuadas com o software Homer permitiram estabelecer limites de pré-viabilidade para a inserção das energias de correntes e ondas oceânicas. A usina de ondas mostra viabilidade em todos os cenários simulados exceto quando é considerado um preço de USD$ 0,095 por kWh para a energia elétrica da rede e um custo de capital de USD$ 1.110.000.000. Já a usina de correntes oceânicas mostra viabilidade para velocidades a partir de aproximadamente 1,1m/s com um custo de USD$ 6.105.000 por turbina, ou seja, metade do valor estimado como custo de capital. Também mostrou viabilidade num cenário com velocidades a partir de 1,6m/s considerando o custo de capital inicial estimado (USD$ 12.210.000 por turbina). Já o cenário onde foi estipulada uma velocidade de 2m/s, o custo estimado de capital poderá ser o dobro, ou seja, USD$ 24.420.000 por turbina, sendo viável. Todos estes fatores dependem do preço da energia elétrica da rede do sistema nacional interligado.

Oceans can be an alternative strategic to obtaining energy supplies with resources from waves, currents and tides. Brazil has a coastline with aproximatelly 9000 km, power generation through the oceans could get a positive impact within the system power supply. The generation of electricity through ocean currents is still in development. The aim of this work is to characterize the ocean currents and evaluate its potential energy on the south coast of the country and verify which technologies are in progress around the world, in addition to implement simulations with the software Homer establishing limits of pre-viability for insertion of energy currents and ocean waves. The data of Tramandaí, Santa Catarina and Rio Grande were analised. Were determined the predominant directions and the relationship between these directions and the winds of the regions. For each seasonal period were observed intensities and the maximum speed rarely exceed 1.0m/s and the average do not exceed 0.28m/s. Statistical modeling was inserted in the work using Weibull distribution with the determinating of its coefficients, in order to proceed the analysis for estimating the behavior of the currents, based on the period in which measurements were taken. For the Tramandaí region, the potential energy from ocean currents showed a maximum value of 4.10W/m² in the winter and an average value of 3.00W/m². Even in this region, when comparing potential energy between currents and waves is possible verifying that the waves have a higher potential energy than currents. In Rio Grande region, the potential energetic is higher compared than others regions with the value of 11.25 W/m². For the region of Santa Catarina the greatest potential observed was 7.10 W/m². Simulations performed with the software Homer contributed to set pre-viability limits for the energetic integration between currents and ocean waves. The wave power station has viability in all simulated scenarios, except when it is considered a price of USD$ 0.095 per kWh for the electricity grid and a capital cost of USD$ 1.11 billion. Already the ocean currents plant have viability for speeds from aproximatelly 1.1m/s at a cost of USD$ 6,105,000 per turbine, ie, half the estimated of it capital cost. Also showed viability in a scenario with speeds from 1.6 m/s considering the estimate initial capital cost (USD$ 12,210,000 per turbine). In the scenario where a speed was set to 2m/s the cost of capital estimated may be in double, ie, USD$ 24,420,000 per turbine, even so this scenario is viable. All these factors depend on the price of electricity from the grid of interconnected national system.