Tecnologias que aproveitam a energia da água em movimento ou diferenciais de temperatura
nos oceanos prometem fornecer eletricidade abundante livre de carbono.

Muito antes de seres humanos serem viciados em combustíveis fósseis, aprendemos a aproveitar o poder da água para fazer o trabalho. Os rios administravam moinhos que moíam farinha, toras serradas ou teares que transformavam fibras em têxteis. Gerações posteriores perceberam que a água em movimento também poderia ser usada para transformar turbinas geradoras de eletricidade. Mas represas erguidas com turbinas elétricas bloquearam cursos d'água, comprometendo os ecossistemas ribeirinhos para fornecer energia para as cidades em crescimento.

Os dispositivos atualmente em desenvolvimento no Reino Unido, nos Estados Unidos e em outros lugares geram eletricidade ao explorar o movimento das ondas e marés oceânicas ou as diferenças de temperatura da água entre a superfície de um oceano e suas profundezas. O setor está cheio de promessas, mas, para alcançar seu potencial, os engenheiros, empresários e formuladores de políticas que trabalham para extrair eletricidade livre de carbono da água em movimento e dos gradientes térmicos precisam superar barreiras regulatórias e financeiras formidáveis.

Energia da água tem grande potencial

Estimativas governamentais e acadêmicas estimam que a energia renovável marinha poderia fornecer uma parcela significativa da eletricidade usada nas áreas costeiras. Proponentes da hidrocinética marinha ou conversão de energia térmica oceânica muitas vezes observam que as tecnologias fornecem eletricidade que é confiável e está no lugar certo. Afinal, ondas e marés podem ser previstas. E os humanos tendem a se agrupar perto da água: Quase 40 por cento dos americanos morar em condados diretamente em um litoral, e mais da metade da população do mundo vive dentro de 125 milhas de uma costa.

Estimativas governamentais e acadêmicas estimam que a energia renovável marinha poderia fornecer uma parcela significativa da eletricidade usada nas áreas costeiras. Avaliações encomendadas pelo Departamento de Energia dos EUA descobriram que “o máximo de geração elétrica teórica” que poderia ser produzido a partir de ondas, correntes de maré e rios, e gradientes térmicos oceânicos em águas dos EUA é 2,116 terawatt-hora por ano, um pouco mais da metade da eletricidade consumida no país a cada ano. Um TWh de eletricidade pode alimentar casas 85,000. Segundo a Comissão de Energia da Califórnia, o potencial de geração de energia das ondas oceânicas explorável do estado é sobre megawatts 7,400, equivalente a 17 por cento do carga de pico gerenciada pelo operador da rede da Califórnia nos últimos anos.

Pesquisa publicada por engenheiros da Universidade de Oxford e Universidade de Edimburgo em janeiro 2014 descobriu que as turbinas de maré colocadas no Pentland Firth, uma estreita faixa de água que separa a costa norte da Escócia continental das Ilhas Orkney, poderia gerar 43 por cento da eletricidade da Escócia. De acordo com a RenewableUK, uma associação comercial, o potencial de energia das ondas nas águas do Reino Unido e da Irlanda é 840 TWh por ano, equivalente a metade do total de recursos energéticos europeus e quase duas vezes e meia a atual demanda anual de eletricidade do Reino Unido.

Renováveis ​​Marinhas é uma Indústria em Rápido Desenvolvimento

Em uma energia do oceano painel reunido na Faculdade de Direito da Universidade da Califórnia, em Berkeley, em setembro de 2012, Bill Toman, então gerente de projeto da divisão de Sistemas Marítimos e Marítimos da Science Applications International Corporation, observou o florescimento da inovação no setor. Toman, hoje diretor da Pacific Marine Renewables, estimou que algumas tecnologias de energia renovável marinha da 80 estavam em desenvolvimento em todo o mundo, com cerca de uma dúzia em um estágio maduro.

"Está avançando a um ritmo mais rápido do que o vento era 30 anos atrás", diz Paul Jacobson, líder de energia oceânica do Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica. Jacobson diz que não acredita que a indústria de renováveis ​​marítimos precisará dos anos 30 para chegar onde o setor eólico está hoje, porque a engenharia de design avançou tanto nos últimos anos.

Na 2012, a Verdant Power instalou turbinas pesadas abaixo da superfície do East River da cidade de Nova York para transformar energia das marés em energia elétrica. Foto cedida pela Verdant Power, Inc.

Um punhado de desenvolvedores no Reino Unido, nos EUA e na China garantiram a aprovação ou assinaram acordos para construir projetos em escala comercial. Em setembro 2013 o governo escocês deu o avanço para a construção da primeira fase do 398 MW MeyGen projeto de energia das marés. As primeiras seis turbinas estão programadas para serem instaladas no Pentland Firth, na Escócia, no 2015.

Em janeiro 2012, a Verdant Power recebeu a primeira licença comercial para um projeto de energia das marés nos EUA. A Federal Energy Regulatory Commission autorizou a Verdant a instalar turbinas 30 com uma capacidade combinada de pouco mais de 1 MW no East River da cidade de Nova York para capturar energia da água movendo-se com as marés. Durante a fase de demonstração, o projeto entregou 70 megawatt-hora de eletricidade para dois clientes em Nova York.

Dean Corren, diretor de tecnologia de corrente marinha da Verdant, diz que a empresa planeja instalar a turbina comercial de última geração, Gen5, no local. O apoio financeiro do DOE, diz ele, permitirá testar os principais componentes - aço, caixa de câmbio e pás - no próximo ano para determinar a confiabilidade das novas turbinas debaixo d'água. As primeiras turbinas Gen5 devem estar no East River em 2015.

Em outubro 2013, Lockheed Martin assinou um contrato para construir a maior usina termelétrica oceânica do mundo, uma usina 10 MW que provavelmente será construída no sul da China. A Lockheed planeja construir um sistema de circuito fechado que utiliza o calor das águas superficiais quentes para converter a amônia, que tem um baixo ponto de ebulição, em um gás usado para alimentar uma turbina a vapor. Água fria profundamente abaixo da superfície é então usada para converter o vapor de volta ao líquido.

Dan Heller, vice-presidente de novos empreendimentos da Lockheed Mission Systems and Training, Reuters no momento em que a Lockheed planejava começar a trabalhar em um projeto 100 MW durante o curso do projeto e esperava poder começar a comercializar as versões 100 MW e 10 MW globalmente em cerca de cinco anos.

Desafios Regulatórios e Limitações Técnicas

Mesmo enquanto a tecnologia avança, especialistas da indústria e do governo concordam que obstáculos significativos devem ser superados se a eletricidade gerada pelas tecnologias de energia renovável marinha for competir no preço a curto prazo com energia de combustíveis fósseis ou de fontes mais maduras de energia renovável, como solar, eólica geotérmico. Segundo Max Carcas, contato externo do Centro Europeu de Energia Marinha, energia marinha custa $ 0.42 para $ 0.50 por kilowatt-hora hoje em dia, mais de duas vezes o preço médio da eletricidade de parques eólicos offshore.

Desafios regulatórios e limitações técnicas tornaram difícil a construção de projetos térmicos de ondas, marés e oceanos. Em agosto 2012, a Ocean Power Technologies recebeu a primeira licença da Comissão Federal de Energia Regulatória para uma usina de energia de ondas nos EUA, para um conjunto de dispositivos 1.5 MW a ser localizado na costa de Reedsport, Oregon. Um ano depois, O Oregonian relatado que os obstáculos regulatórios e técnicos paralisaram o projeto e que “o OPT agora faz promessas vagas de testar sua primeira bóia em águas do Oregon no máximo até o 2016”.

Os desenvolvedores de projetos, muitos deles iniciantes, acham difícil permanecer financeiramente à medida que trabalham para obter as autorizações necessárias.

Os atrasos não foram limitados aos EUA. Hub de Ondas, uma plataforma de teste de energia renovável marinha localizada no fundo do mar 10 milhas ao largo da costa da Cornualha, Reino Unido, e ligado à rede onshore através de um cabo submarino, foi concluída em 2010 mas ainda não foi usado. A OceanEnergy, uma empresa irlandesa de energia das ondas, planejava implantar Bóia OE no site até o final do 2012. Em dezembro 2013, Wave Hub anunciou a empresa de energia das ondas Seatricity planeja desenvolver um array 10 MW no site nos próximos dois anos.

"Os últimos cinco anos têm sido bastante brutais para os desenvolvedores na tentativa de realizar projetos de ondas de vento híbridas e de ondas oceânicas", disse Toman, da Pacific Marine Renewables, no encontro da 2012 em Berkeley. Os desenvolvedores de projetos, muitos deles iniciantes, acham difícil permanecer financeiramente à medida que trabalham para obter as autorizações necessárias.

“Muitos dos engenheiros que queriam colocar algo na água, uma vez que vislumbraram o marco regulatório, seus olhos ficaram grandes e eles decidiram: 'Ok, vou precisar de muito mais dinheiro, e eu Preciso falar com mais alguns consultores que sabem algo sobre isso ”, disse Laura Engeman, gerente de projeto do Conselho de Proteção dos Oceanos da Califórnia, no mesmo painel.

O desafio para os reguladores, acrescentou Engeman, é “equilibrar as oportunidades de testes com as precauções ambientais necessárias. Os desenvolvedores do setor são financeiramente limitados. Muitas vezes, é um grande obstáculo para eles desenvolverem o tipo de informação básica que a maioria das agências de licenciamento exige ”.

“Como essas são novas tecnologias que estão sendo colocadas em ambientes onde esse tipo de coisa não foi feito antes, há muita incerteza ambiental”, diz Jacobson, da EPRI. "O setor está sendo mantido em um padrão muito alto." Um relatório preparado para o California Ocean Protection Council e California Energy Commission, publicado em novembro 2008, descobriu que "poucos impactos importantes das instalações de conversão de energia das ondas em aves marinhas e mamíferos são esperados ", Mas os dados de base coletados antes que os dispositivos sejam colocados na água" serão críticos para avaliar os efeitos pós-instalação. "Os autores concluíram que" enquanto questões tecnológicas e econômicas significativas permanecem, as questões ecológicas, neste estágio, parecem gerenciáveis ​​".

Uma questão domina completamente essa cena e limita a taxa de crescimento, e isso é a disponibilidade de capital. ”- Dean Corren, Verdant

Ainda assim, as coisas parecem melhores no horizonte. Para ajudar os desenvolvedores a navegar no processo regulatório, o Conselho de Proteção do Oceano da Califórnia publicou orientações de licenciamento para projetos de energia renovável do oceano em dezembro de 2011. E em agosto de 2013, os senadores dos EUA Ron Wyden, D-Ore. E Lisa Murkowski, R-Alaska, introduzido a Lei de Energia Renovável Marinha e Hidrocinética da 2013, que promoveria o desenvolvimento e o aperfeiçoamento das licenças para tecnologias marinhas renováveis. Em janeiro 20, 2014, a Comissão Européia divulgou duas etapas Plano de Ação da Energia Azul em que a UE irá primeiro reunir as partes interessadas para identificar e propor soluções para os desafios enfrentados pela indústria de energias renováveis ​​marinhas e, em seguida, desenvolver um roteiro estratégico da 2016 para orientar o setor para a comercialização.

Mostre-nos o dinheiro

Então há financiamento. “É preciso entender que uma questão domina completamente essa cena e limita a taxa de crescimento, e isso é a disponibilidade de capital”, diz Corren, da Verdant Power. “Para a energia emergente, o capital de risco não existe mais.”

"Muitas das coisas da onda são muito cedo para o capital de risco", disse Toman ao público de Berkeley. “Estima-se que custa cerca de US $ 100 milhões para ir de um desenho de guardanapos de coquetel para um dispositivo de onda comercial. Essa é uma quantidade assustadora de capital para pedir ao inventor de sua garagem que acesse.

O PowerBuoy da Ocean Power Technologies produz eletricidade à medida que se agita nos mares agitados ao largo da costa da Escócia. Foto cedida por Ocean Power Technologies, Inc.

Onde a energia marinha está criando raízes, muitas vezes é graças à intervenção do governo.

"É por isso que a Europa está comendo nosso almoço", diz Corren. "Nosso governo agora tem a filosofia - pelo menos metade dela tem a filosofia - de que o governo não deveria estar fazendo nada."

Os proponentes reconhecem a importância da assistência do governo fornecida à indústria - eles apenas desejam que houvesse mais dela. “Desde a eleição do presidente Obama, o Departamento de Energia reconstituiu seu programa de energia hidrelétrica e também se comprometeu com a energia renovável marinha, tanto de maré quanto de ondas”, diz Corren, “mas ainda está muito além de onde realmente deveria estar se nós queremos ser um grande participante na indústria mundial. ”

Jacobson do EPRI observa que o DOE patrocinou avaliações ambientais e de recursos de energias renováveis ​​marinhas (a EPRI liderou as avaliações de recursos de ondas e rios), o desenvolvimento tecnológico de componentes e o desenvolvimento de projetos.

"O apoio do contrato do DOE tem sido incrivelmente útil", diz Corren. “O estado de Nova York tem sido inacreditavelmente útil desde o '80s'. O DOE reconheceu que precisava aumentar a parte dos custos de suas concessões para corresponder ao que outros países ofereciam, diz ele. Antes, os contratos vinham com o compartilhamento de custos 50 / 50; agora, os contratos podem vir com um compartilhamento de custo 80 / 20. Em agosto 2013, DOE recebeu US $ 16 milhões para avançar projetos 17 que capturam energia das ondas, marés e correntes.

Renováveis ​​Marinhas têm um futuro brilhante

Os financiadores do setor concordam que as renováveis ​​marinhas têm um futuro brilhante, mesmo que, no curto prazo, elas possam avançar mais rapidamente fora dos EUA. Corren diz que isso provavelmente significará que a maioria das empresas sediadas nos EUA migrará para o exterior. "Ou a Europa, particularmente o Reino Unido e a Escócia, ou a Coreia do Sul", diz ele, acrescentando que a Verdant já tem uma empresa na Inglaterra. “Nós estivemos em conversas com a China. São países com recursos importantes e compromissos importantes para investir na tecnologia para que isso aconteça ”, diz ele.

Na palestra de Berkeley, Toman concordou, dizendo: “Ondas e marés vão como gangbusters na Europa, especialmente no Reino Unido e na Escócia. Eu vejo isso migrando para os EUA. Eles veem o mercado da Califórnia como uma espécie de Santo Graal. Podemos estar em um período lento no momento, mas vejo os esforços europeus chegando para nos colonizar.

Os especialistas estão convencidos de que as energias renováveis ​​marinhas se tornarão mais competitivas ao longo do tempo à medida que a tecnologia amadurece.Protótipos de cerca de uma dúzia de dispositivos de energia marinha estão operando em sites administrados pelo Centro Europeu de Energia Marinha, um centro de testes conectado à rede nas Ilhas Orkney, na Escócia, estabelecido no 2003. Mais dispositivos de energia das ondas e das marés foram testados na instalação de $ 59 milhões - apoiada com financiamento dos governos da Escócia e do Reino Unido e da UE, mas auto-suficiente desde 2011 - do que qualquer outro site no mundo. Segundo a Comissão Europeia, alguns 2 GW de projetos de energia marinha renovável estão em andamento na Europa.

Os especialistas estão convencidos de que as energias renováveis ​​marinhas se tornarão mais competitivas com o tempo à medida que a tecnologia amadurecer. "Há muita carnificina entre os primeiros projetos", disse Toman. “No entanto, uma quantidade tremenda de experiência foi adquirida. Projetos subseqüentes vão se beneficiar do grande trabalho duro que tem sido feito por esses projetos anteriores. ”

"Esta não é a maneira mais barata de gerar eletricidade agora", diz Jacobson. “Se não houver alguma forma de demanda por energia renovável, é muito mais difícil fazer o financiamento funcionar para desenvolver ainda mais a tecnologia, a ponto de ela poder ser competitiva no futuro.” Políticas como a Tarifa de alimentação aprovada recentemente na Nova Escócia para projetos de energia das marés são necessários, diz ele, para ampliar a indústria.

Escrevendo no blog do Centro Europeu de Energia Marinha, Carcas prevê“Não é inconcebível que, uma vez instalado o primeiro 1,000 [MW] de energias renováveis ​​marinhas (equivalente a uma central convencional), os custos semelhante ao do vento offshore ”.

“Esta indústria tem futuro. Vai ser uma peça pequena, mas significante, do quebra-cabeças para reunir todas as fontes que precisamos, que são as mais sustentáveis ​​das coisas ”, diz Corren. "Tem um futuro brilhante".

Este artigo foi publicado originalmente em ensia

Sobre o autor

Justin Gerdes é um jornalista independente baseado na área da Baía de São Francisco, especializado em energia e mudança climática. Seu trabalho já apareceu no Guardião, Yale Environment 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, que o cristão Monitor de ciência e GreenBiz.com, entre outros.

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