O QUE É A ENERGIA EÓLICA OFFSHORE

Sabe como os parques eólicos offshore funcionam?

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A energia eólica offshore é a fonte de energia limpa e renovável que se obtém aproveitando a força do vento que sopra em alto-mar, onde este alcança uma velocidade maior e mais constante, devido à inexistência de barreiras. Para explorar ao máximo esse recurso, são desenvolvidas megaestruturas assentadas sobre o leito marinho e dotadas das últimas inovações técnicas. Descubra como são e como funcionam esses autênticos colossos do mar.

QUE VANTAGENS A ENERGIA EÓLICA OFFSHORE TEM?

  • É um tipo de energia renovável, inesgotável e não poluente.
  • O recurso eólico existente no mar é superior em relação ao existente em terra (até o dobro em relação a um parque onshore médio).
  • Pelo fato de estar localizado mar adentro, o impacto visual e acústico é muito pequeno, o que permite aproveitar superfícies muito extensas. Graças a isso, os parques eólicos offshore costumam ter várias centenas de megawatts de capacidade instalada.
  • A facilidade do transporte marítimo — que tem poucas limitações relativamente à carga e às dimensões em comparação com o terrestre — tornou possível que no mar os aerogeradores alcancem potências unitárias e tamanhos muito maiores do que em terra.

ONDE OS PARQUES EÓLICOS OFFSHORE PODEM SER INSTALADOS?

Atualmente, os parques eólicos offshore estão localizados em águas não muito profundas (até 60 metros de calado) e afastados da costa, das rotas de tráfego marinho, das instalações estratégicas navais e dos espaços de interesse ecológico.

Conforme o último relatório da associação europeia de energia eólica WindEurope, Energia Eólica offshore na Europa: tendências e estatísticas chave 2018, publicado em fevereiro de 2019, os parques europeus têm uma profundidade média de 27,1 metros (apenas um pouco menos que no ano anterior), distando em média 33 quilômetros da costa, em comparação com os 41 km médios registrados no relatório de 2017. O Reino Unido é o país com a maior capacidade instalada da Europa, com 44% de todas as instalações de energia eólica offshore (em MW). Depois estão: Alemanha (34%), Dinamarca (7%), Bélgica (6.4%) e Holanda (6%).

FUNCIONAMENTO DE UM PARQUE EÓLICO OFFSHORE

Como funciona um parque eólico offshore?
Como funciona
um parque eólico offshore?
1
A força do vento faz girar as pás.
2
As pás estão unidas à turbina através da bucha.
3
O eixo lento gira na mesma velocidade que as pás
(7 - 12 voltas por minuto).
4
A multiplicadora eleva a velocidade mais de 100 vezes e a transfere para o eixo rápido.
5
O eixo rápido (+1.500 rotações por minuto) transmite essa velocidade ao aerogerador*.
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O aerogerador transforma a energia cinética recebida em eletricidade.
7
A eletricidade gerada no gerador é conduzida pelo interior da torre.
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O conversor transforma a corrente contínua em corrente alternada.
9
O transformador eleva a tensão (33 kV - 66 kV) para poder transportar a corrente pelo parque.
10
A eletricidade é transmitida mediante cabos submarinos para a subestação.
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Na subestação, a electricidade se converte em corrente de alta voltagem (+150 kV).
12
A eletricidade é transportada através da rede de distribuição para as residências.
(*) Algumas tecnologias utilizam geradores de baixa velocidade acoplados diretamente ao eixo lento.

 

 VER INFOGRÁFICO: Como funciona um parque eólico offshore? [PDF]

Conheça o processo em detalhes

A energia elétrica é gerada no aerogerador, uma estrutura mastodôntica que é fixada no leito marinho mediante diferentes tipos de suportes. Conta com um controlador que se encarrega de iniciar e parar a turbina de acordo com as condições climáticas, assim como tem um mecanismo que determina a direção do vento e permite que se oriente corretamente. A estrutura — cuja altura depende da orografia da superfície marinha — é dotada de um sistema de balizagem, com luzes e cores específicas que fazem com que seja altamente visível ao tráfego marítimo e aéreo a fim de conseguir a máxima segurança.

A força do vento faz com que as pás do aerogerador girem, as quais foram desenhadas para captar ao máximo essa energia cinética: podem mover-se inclusive com ventos muito suaves, desde 11 quilômetros por hora. As pás estão unidas à turbina através da bucha, que por sua vez está conectada ao eixo lento, que gira na mesma velocidade das pás (entre 7 e 12 rotações por minuto). Uma multiplicadora eleva essa velocidade mais de 100 vezes e a transfere para o eixo rápido, que se move a mais de 1.500 rotações por minuto e transmite tal força ao aerogerador (algumas tecnologias utilizam geradores de baixa velocidade acoplados diretamente ao eixo lento). É aí que a energia cinética se transforma em eletricidade.

A eletricidade é conduzida pelo interior da torre até chegar à base, onde um conversor a transforma em corrente alternada. Em seguida, é transferida através de cabos submarinos para um transformador que eleva a tensão (até 33 a 66 kV) permitindo que seja transmitida ao parque. A partir daí é conduzida para a subestação, que converte a eletricidade em corrente de alta voltagem (mais de 150 kV) para levá-la às residências através da rede de distribuição.

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COMO OS AEROGERADORES OFFSHORE EVOLUÍRAM?

A capacidade das turbinas em alto mar aumentou consideravelmente durante a última década segundo o relatório Energia Eólica offshore na Europa: tendências e estatísticas chave 2018 da WindEurope. Naquele ano começaram a ser instalados aerogeradores de quase 9 MW de capacidade. O estudo destaca que a capacidade média dos parques eólicos offshore em construção na Europa chega a 561 MW, enquanto que em 2018 a capacidade média por aerogerador foi de 6,8 MW, 15% a mais do que em 2017. A potência das turbinas aumentou 102% só entre 2007 e 2017.

Essa evolução se nota claramente nos projetos de eólica offshore desenvolvidos pelo grupo Iberdrola: West of Duddon Sands, Wikinger, East Anglia ONE, Saint-Brieuc, Vineyard Wind e Baltic Eagle.

Evolução da potência unitária

e do rotor de nossos aerogeradores offshore

120 m 3,6 MW

West of Duddon sands

Mar da Irlanda
(Reino Unido)
Operacional desde 2014
135 m 5 MW

Wikinger

Mar Báltico
(Alemanha)
Operacional desde 2017
154 m 7 MW

East Anglia One

Mar do Norte
(Reino Unido)
Operacional desde 2020
8 MW 167 m

Saint-Brieuc

Baía de Saint-Brieuc
(França)
Em construção
174 m 9,5 MW

Baltic Eagle

Mar Báltico
(Alemanha)
Em construção
220 m 13 MW

Vineyard Wind 1

Massachusetts
(EUA)
Em construção

 

Descubra como foi aumentada a potência das turbinas.

O West of Duddon Sands foi o primeiro parque com tais características colocado em funcionamento pela empresa, em 2014. Situado no mar da Irlanda (Reino Unido), conta com 108 aerogeradores que proporcionam um total de 388,8 MW de potência, 3,6 MW cada um. A circunferência descrita pelas pás de cada turbina — também denominada rotor — já chegava a 120 metros de diâmetro.

Desde então, a potência dos aerogeradores experimentou um grande avanço. Portanto no parque eólico offshore de Wikinger, localizado no mar Báltico alemão e operacional desde o final de 2017, cada uma das 70 turbinas proporciona 5 MW e tem um diâmetro de giro de 135 metros. Dessa forma se consegue uma capacidade total instalada de 350 MW, apenas 30 MW a menos em relação ao parque britânico, mas com 38 aerogeradores a menos.

Mais significativas ainda são as melhorias realizadas no East Anglia ONE, um macroprojeto de energia eólica offshore em operação desde 2020. Com 102 turbinas de 7 MW de potência unitária e 154 metros de rotor, o East Anglia ONE é o maior parque eólico offshore do mundo ao fornecer 714 MW. Ou seja, com seis turbinas a menos que o West of Duddon Sands, o East Anglia ONE fornece quase o dobro da potência.

No parque de Saint-Brieuc — o primeiro grande projeto de eólica offshore realizado pelo grupo na Bretanha francesa — serão instalados aerogeradores de 8 MW e 167 metros de diâmetro de giro. Dessa forma, será possível conseguir uma capacidade instalada total de 496 MW com apenas 62 turbinas.

Porém, a maior potência unitária está nos parques de Vineyard Wind 1 e Baltic Eagle. Vineyard Wind 1, o primeiro parque eólico offshore desenvolvido pela empresa nos EUA, contará com uma capacidade instalada de 800 MW, fornecida por aerogeradores de mais de 13 MW e 220 metros de rotor. Baltic Eagle, por sua parte, será construído junto ao parque de Wikinger na Alemanha e terá 476 MW de capacidade gerada por 52 turbinas de 174 metros de rotor e 9,5 MW.

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O desenvolvimento de novos tipos de fundações que permitam localizar essas instalações a uma maior distância da costa e a contínua evolução da potência e do desenho dos aerogeradores são apenas alguns dos progressos aos quais assistiremos nos próximos anos. Avanços que indubitavelmente auguram um longo e próspero futuro para os parques eólicos offshore.
 

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ENERGIA EÓLICA OFFSHORE

O que é energia eólica offshore?

A energia eólica offshore é aquela cuja fonte de energia é obtida através da força do vento em alto-mar, onde atinge uma maior velocidade sendo mais constante uma vez que não existem barreiras. Para aproveitar ao máximo esse recurso são construídas megaestruturas fixadas no leito marinho, as quais são equipadas com as últimas inovações técnicas.

Quais os benefícios da energia eólica offshore?

Ao ser um tipo de energia renovável, oferece inúmeros benefícios, pois é inesgotável (o vento é um recurso ilimitado) e não poluente (trata-se de uma energia com baixas emissões de gases de efeito estufa os principais responsáveis pelo aquecimento global).

O vento que sopra no mar é mais intenso que em terra firme, chegando inclusive a dobrar a produção caso se compare com um parque onshore médio. Além disso, o impacto visual e acústico é baixo e, graças a isso, sua capacidade instalada é superior no mar, chegando a centenas de megawatts. Por outro lado, a facilidade proporcionada pelo transporte marítimo permite atingir potências unitárias e tamanhos muito maiores do que em terra.

O que diferencia os parques eólicos onshore dos parques eólicos offshore?

A principal diferença radica na dificuldade tecnológica para sua construção, uma vez que as obras e sua manutenção são mais complexas ao terem que ser realizadas no ambiente marinho sob rigorosas medidas de segurança. A construção e operação de parques no mar exigem a utilização de meios logísticos muito especializados. Por outro lado, a capacidade para gerar eletricidade é maior no ambiente marinho, dado que o recurso eólico é superior e mais regular que em terra firme, proporcionando uma geração elétrica mais elevada. É mais fácil transportar os diferentes componentes da instalação dos parques no mar, por isso estão sendo utilizados aerogeradores com potências unitárias superiores a 10 MW, chegando inclusive a 15 MW de potência. Em terra firme aumenta a dificuldade de transporte, consolidando-se potências unitárias de aproximadamente 5 MW.

Devido às limitações de acesso durante a operação, os elementos dos parques exigem uma maior confiabilidade, portanto estes são projetados com níveis de redundância superiores em relação aos parques onshore.

Qual o impacto ambiental de um parque eólico offshore?

Para instalar um parque eólico offshore é necessário ter uma Declaração de Impacto Ambiental (DIA) positiva e um estudo favorável da compatibilidade do parque com outros usos do espaço marítimo. Portanto, é preciso realizar estudos muito rigorosos e exigentes durante os anos anteriores que incluem, entre outros, a análise da compatibilidade do parque com a navegação, fauna marinha, avifauna, rotas de migração, dinâmica de transporte de sedimentos, etc. Tais estudos são complementados com um monitoramento exaustivo desses aspectos durante as fases de construção e exploração do parque.

Com o objetivo de proteger o meio onde os parques estão localizados, a indústria eólica offshore está utilizando soluções técnicas de última geração e altamente inovadoras. Por exemplo, a Iberdrola usou sistemas avançados para mitigar o ruído subaquático durante a construção de parques offshore, tais como as cortinas de bolhas utilizadas no projeto de Wikinger no mar Báltico. Esse sistema evita que os mamíferos marinhos possam sofrer efeitos negativos durante a construção.

Tipos de parques eólicos offshore:

De acordo com o tipo de fixação do aerogerador, podemos identificar dois tipos:

Aerogeradores offshore com fundação fixa:

Caracterizam-se por ter uma estrutura de apoio com fundação fixa sobre o solo marinho. Tal tipo de fundação, por sua vez, pode ser diferente: com uma estaca (a torre é fixada sobre um grande cilindro de aço fixado no fundo do mar); de apoio por gravidade (que exige uma plataforma de concreto ou aço com grande massa e superfície que se apoia diretamente no leito marinho previamente preparado); e através de jackets (estruturas de aço reticulares com três ou quatro pontos de fixação no fundo do mar). Atualmente, a tecnologia de fundações fixas permite usá-las em locais de até 60 m de profundidade.

Aerogeradores offshore sobre plataforma flutuante:

Esse tipo de tecnologia abre as portas para parques mais afastados da costa em áreas de grande profundidade. As bases flutuantes permitem implantar aerogeradores em extensas áreas marinhas com um grande potencial de vento. Através desse tipo de técnica a restrição de profundidade é determinada pela instalação das infraestruturas elétricas submarinas de evacuação, capazes de chegar a centenas de metros de profundidade.

De acordo com o sistema de fixação no fundo do mar, são classificados como: monoestaca flutuante ou spar, plataforma semissubmerssível e plataforma de apoio tensionada.