A indomável energia das marés
As ondas, as marés e o calor dos oceanos abrigam reservas energéticas inesgotáveis. O difícil é domesticar essas forças selvagem pata convertê-la de modo eficiente em eletricidade
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Atualizado em 31 out 2016, 18h58 - Publicado em 30 nov 1988, 22h00
As gigantescas massas de água que cobrem dois terços do planeta constituem o maior coletor de energia solar imaginável. Os raios solares não apenas aquecem a água da superfície, como também põem em movimento a maquinaria dos ventos que produz as ondas. Finalmente, as marés, originadas pela atração lunar, que a cada 12 horas e 25 minutos varrem os litorais, também representam uma tentadora fonte energética. Em conjunto, a temperatura dos oceanos, as ondas e as marés poderiam proporcionar muito mais energia do que a humanidade seria capaz de gastar – hoje ou no futuro, mesmo considerando que o consumo global simplesmente dobra de dez em dez anos.
O problema está em como aproveitar essas inesgotáveis reservas. É um desafio à altura do prêmio, algo comparável ao aproveitamento das fabulosas possibilidades da fusão nuclear. Apesar das experiências que se sucederam desde os anos 60, não se desenvolveu ainda uma tecnologia eficaz para a exploração comercial em grande escala desses tesouros marinhos, como aconteceu com as usinas hidrelétricas, alimentadas pelas águas represadas dos rios, que fornecem atualmente 10 por cento da eletricidade consumida no – mundo (no Brasil, 94 por cento).
A idéia de extrair a energia acumulada nos oceanos, utilizando a diferença da maré alta e da maré baixa, até que não é nova. Já no século XII havia na Europa moinhos submarinos, que eram instalados na entrada de estreitas baías — o fluxo e o refluxo das águas moviam as pedras de moer. Mas os pioneiros da exploração moderna das marés foram os habitantes de Husum, pequena ilha alemã no mar do Norte. Ali, por volta de 1915, os tanques para o cultivo de ostras estavam ligados ao mar por um canal, onde turbinas moviam um minigerador elétrico durante a passagem da água das marés; a eletricidade assim produzida era suficiente para iluminar o povoado. Muito mais tarde, em 1967, os franceses construíram a primeira central mareomotriz (ou maré motriz, ou maré – elétrica; ainda não existe um termo oficial em português), ligada à rede nacional de transmissão. Uma barragem de 750 metros de comprimento, equipada com 24 turbinas, fecha a foz do rio Rance, na Bretanha, noroeste da França. Com a potência de 240 megawatts (MW), ou 240 mil quilowatts (kW), suficiente para a demanda de uma cidade com 200 mil habitantes, a usina de Rance é a única no mundo a produzir, com lucro, eletricidade em quantidade industrial a partir das marés.
O exemplo francês estimulou os soviéticos em 1968 a instalar perto de Murmansk, no mar de Barents, Círculo Polar Ártico, uma usina piloto de 20 MW, que serviria de teste para um projeto colossal, capaz de gerar 100 mil MW, ou oito vezes mais que ltaipu. A usina exigiria a construção de um gigantesco dique de mais de 100 quilômetros de comprimento. Mas a idéia foi arquivada quando se verificou que seria economicamente inviável. O desenvolvimento de um novo tipo de turbina, chamada Straflo (do inglês, straight flow, fluxo direto), permitiu reduzir em um terço os custos de uma usina mareomotriz.
Os canadenses foram os primeiros a empregá-la. Em 1984, acionaram uma usina experimental de 20 MW, instalada na baía de Fundy (na fronteira com os Estados Unidos, na costa Leste), onde o desnível de 20 metros entre as marés é o maior do mundo (na usina de Rance, por exemplo, a diferença é de 13,5 metros). Se os testes forem satisfatórios, até o final do século poderá ser construída na baía de Fundy uma usina mareomotriz de 5 500 MW. No Brasil, que não prima por marés de grande desnível, existem três lugares adequados à construção dessas usinas, relaciona o professor Reyner Rizzo, do Departamento de Oceanografia Física da Universidade de São Paulo: na foz do rio Mearim, no Maranhão, na foz do Tocantins, no Pará, e na foz da margem esquerda do Amazonas, no Amapá. “O impacto ambiental seria mínimo”, explica Rizzo, “pois a água represada pela barragem não inundaria terras novas, apenas aquelas que a própria maré já cobre.”
Mais surpreendentes ainda são as especulações sobre o aproveitamento energético do movimento das ondas: em teoria, se fosse possível equipar os litorais do planeta com conversores energéticos, as centrais elétricas existentes poderiam ser desativadas.
Basta pensar que uma onda de 3 metros de altura contém pelo menos 25 kW de energia por metro de frente. O difícil, talvez impossível, é transformar eficientemente toda essa energia em eletricidade — os dispositivos desenhados até hoje são em geral de baixo rendimento. E não é por falta de idéias — desde 1890, somente na Inglaterra foram concedidas mais de 350 patentes a dispositivos para aquela finalidade.
A maioria usa o mesmo princípio: a onda pressiona um corpo oco, comprimindo o ar ou um líquido que move uma turbina ligada a um gerador. Com esse processo, a central experimental de Kaimei, uma balsa de 80 por 12 metros, equipada com turbinas verticais, funciona desde 1979 em frente da costa japonesa, produzindo 2 MW de potência. Na Noruega, cujo litoral é constantemente fustigado por poderosas ondas, foi construída em 1985 uma minicentral numa ilha perto da cidade de Bergen, na costa Oeste. Ao contrário do sistema japonês, o equipamento não flutua no mar, mas está encravado numa escarpa. Produz 0,5 MW, o suficiente para abastecer uma vila de cinqüenta casas. A instalação consiste em um cilindro de concreto, disposto verticalmente num nicho aberto com explosivos na rocha. A extremidade inferior, submersa, recebe o impacto das ondas, que comprimem o ar coluna acima no cilindro. O ar, sob pressão, movimenta a turbina, antes de escapar pela extremidade superior. O movimento rítmico das ondas assegura que a turbina gere eletricidade sem parar. Mas o projeto mais original é, sem dúvida, o do engenheiro Stephen Salter, da Universidade de Edimburgo, na Escócia. Modelos reduzidos dele já foram testados no lago Ness — aquele mesmo do suposto monstro.
O sistema chama-se “pato de Salter” (Salter’s cam, em inglês, eixo excêntrico de Salter; o nome em português vem do fato de o equipamento imitar o movimento das nadadeiras de um pato). Consiste numa série de flutuadores, semelhantes ao flap dos aviões, ligados a um eixo paralelo à praia. A parte mais bojuda dos “patos”, enfrenta as ondas, cujo movimento rítmico faz bater os flutuadores, girando o eixo que aciona a turbina como um pedal de bicicleta, que só transmite o movimento numa direção. O rendimento desse sistema promete ser excelente, pois parece capaz de aproveitar 80 por cento da energia das ondas. É esperar para ver. Quando os preços do petróleo dispararam na década de 70, os americanos chegaram a imaginar que outro sistema, as centrais térmicas marinhas, oferecesse a saída para a crise energética que ameaçava frear a economia mundial.
O pioneiro dessa técnica tinha sido um inventor solitário e voluntarioso, o francês Georges Claude, que na década de 30 investiu toda a sua considerável fortuna na construção de uma dessas usinas nas costas brasileiras. Ele aportou em outubro de 1934 no Rio de Janeiro, a bordo do cargueiro La Tunisie, onde recebeu as boas – vindas e os votos de boa sorte de ninguém menos que o presidente Getúlio Vargas. Claude, então com 64 anos de idade, enriquecera com a invenção, em 1910, do tubo de gás neon para iluminação, mas considerava um desafio ainda maior a busca de novas fontes de energia. Ele demonstrara que uma diferença de 18 graus entre a temperatura das águas aquecidas da superfície e as mais frias da profundidade do oceano era suficiente para movimentar um sistema fechado no qual a amônia, ou a água, num ambiente de vácuo parcial, se evapora, movendo uma turbina que gera eletricidade, e volta a se condensar, para tornar a evaporar, movimentando novamente a turbina e assim por diante. Com obstinação — e muito dinheiro —, Claude construíra uma usina experimental na baía de Matanzas, em Cuba. Se o princípio do sistema tinha uma aparência simples, a sua execução foi extremamente trabalhosa.
Um tubo precisava trazer a água da superfície do mar para a usina na beira da praia; um segundo e enorme tubo, de 1 metro de diâmetro e quase 1 quilômetro de comprimento, sugaria a água do fundo do mar para a unidade de refrigeração. Claude chegou a montar uma via férrea de 2 quilômetros em direção ao mar para fazer mergulhar o tubo. Na terceira tentativa, no dia 7 de setembro de 1930, os cubanos viram finalmente chegar a água à usina, na temperatura de 11 graus, e a eletricidade começar a ser produzida. Claude instalou depois uma nova usina a bordo de um navio cargueiro.
Em alto-mar, raciocinava o inventor, não enfrentaria o problema de trazer o tubo à praia — ele desceria verticalmente do próprio casco do navio. Com essa tarefa, o La Tunisie chegou ao Rio de Janeiro. Depois de quatro meses de preparativos, começou a delicada operação de descer os 800 metros de tubo. Mas o movimento das ondas impediu a soldagem perfeita de uma das 112 seções — e o projeto acabou indo água abaixo. Georges Claude morreu arruinado em 1960, sem realizar seu sonho. A técnica porém sobreviveu, conhecida pela sigla ETM (energia térmica dos mares), ou OTEC em inglês (ocean thermic energy conversion, conversão da energia térmica dos oceanos).
O governo francês voltaria a utilizá-la em 1948, com a construção de uma usina experimental ao largo de Abidjan, na Costa do Marfim, África Ocidental. O projeto mais ambicioso até agora foi o da companhia americana Lockheed, no início dos anos 70, abandonado afinal por razões econômicas. Seria uma gigantesca central dotada dos recursos tecnológicos de que Claude não dispunha em sua época: do tamanho de um superpetroleiro de 300 mil toneladas, flutuaria no mar como um iceberg, no qual apenas a torre de acesso, de 16 metros, estaria acima da superfície.
Da parte inferior da estrutura submersa penderiam os tubos — com 500 a 700 metros de comprimento — para sugar a água fria; pela parte superior, entraria a água aquecida da superfície um líquido operante de baixo ponto de ebulição (que vira vapor em temperaturas relativamente baixas), como o amoníaco, o freon ou o propano, impulsionaria as turbinas. Ainda que o rendimento final fosse irrisório, pois 97 por cento da energia produzida era consumido no próprio processo de bombear a água de tamanha profundidade, os quatro geradores previstos no projeto proporcionariam uma potência de 60 MW. Com os preços do petróleo nas nuvens, a operação então se justificava. Mas quando as cotações desabaram, esse e outros projetos de conversão de energia térmica dos oceanos foram arquivados. Resta aguardar a próxima crise energética para saber se a humanidade tentará novamente aproveitar a imensa generosidade dos mares, com outras tecnologias cada vez mais avançadas, ou se permanecerão os oceanos para sempre indomáveis.
Ondas de vento
Todo surfista sonha com a onda perfeita, aquela que vem quebrando progressivamente, de uma extremidade a outra, permitindo as mais ousadas evoluções sobre a prancha. Como os célebres “tubos” de Jeffrey’s Bay, na África do Sul, onde é possível ficar até dois minutos descendo a mesma onda. Perfeitas, ou imperfeitas, as ondas se formam a partir da ação dos ventos sobre a superfície do mar. Existe uma correlação bem definida entre a velocidade do vento e o tamanho das ondas. Tanto que a escala Beaufort, que mede a intensidade dos ventos, baseia-se na observação do aspecto da superfície marinha.
Uma vez formadas, as ondas viajam pelo alto – mar até encontrar as águas comparativamente mais rasas, próximas à terra. Nesse encontro, a base das ondas começa a sofrer certa resistência. Isso faz aumentar sua altura. À medida que o fundo se torna mais raso, a crista da onda, que não está sujeita a essa resistência, tende a prosseguir com maior velocidade. E a onda quebra. Se o fundo do mar é rochoso, como no Havaí, as ondas alcançam grande altura; já na areia, a energia é absorvida, do que resultam ondas menores.
Para saber mais:
O trem na pista de decolagem
(SUPER número 11, ano 5)
(SUPER número 1, ano 6)
Bombas de hidrogênio na cozinha
(SUPER número 5, ano 7)
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