Fonte: Ambiente Brasil - 17/09/07
Emmanuel Gama de Almeida (*)
As grandes energias utilizáveis do oceano podem ser classificadas, pelo seu potencial, do seguinte modo:
a) A exploração do gradiente térmico entre a superfície e o fundo: 40 bilhões de Mw;
b) A exploração dos gradientes de salinidade (por exemplo) na foz dos rios: 1,4 bilhões de Mw;
c) A exploração das correntes marinhas: 5 milhões de Mw;
d) A exploração das marés: 2,7 milhões de Mw;
e) A exploração das ondas: 2,5 milhões de Mw.
Não incluímos aqui o petróleo, por ser na realidade um recurso energético encontrado sob o mar, e não nele.
Podemos ainda citar que a mais importante energia (se bem que ainda “potencial”) do mar, é o deutério existente em suas águas. Pode ser prematuro, ou demasiado otimístico, considerar o deutério como tal, mas não há dúvida de que se os seres humanos vierem a realizar a fusão nuclear controlada, o farão mediante reações que envolvem o deutério. Ora, 0,015% da água da terra é, na realidade, não H2O mas D2O; e como o oceano é quase 98% de água da terra, é ele a grande reserva de deutério, representando uma energia potencial (realizada pela fusão) de 1026 Mw, cerca de 1012 vezes a reserva total dos combustíveis fósseis – um manancial efetivamente inesgotável.
Por outro lado, o oceano é mais comumente identificado por suas energias mecânicas - tão mais espetaculares - que pode causar surpresa a imensa superioridade do potencial térmico sobre o mecânico.
É sabido que o oceano, como a atmosfera está, apesar das aparências, sob o domínio do térmico. A energia mecânica dissipada no oceano sob diversas formas é da ordem no máximo do milésimo da energia abandonada pelo mar à atmosfera sob a forma de calor latente de evaporação.
O “mecânico” não é mais que um subproduto, fraco até mesmo em relação ao fluxo térmico proveniente das camadas profundas do globo.
Também é constatado que os primeiros metros de camada superficial do oceano armazenam mais energia solar que toda atmosfera, embora mais de 76% da massa oceânica estar a uma temperatura inferior a 4°C.
A EXPLORAÇÃO DO GRADIENTE TÉRMICO DO MAR
É bem típica do oceano uma distribuição vertical permanente da temperatura onde a agitação das ondas e outros efeitos do vento podem distribuir o calor da superfície até uma profundidade maior, criando uma camada superficial quente de 50, 100 ou mesmo 200 metros, não aquecendo as águas mais profundas que permanecem frias; o que torna o oceano uma reserva de energia térmica disponível que nada mais é do que energia solar armazenada.
Por receberem quantidades maiores de energia solar, as zonas tropicais e equatorial, constituem-se no reservatório principal desta energia, embora ela esteja armazenada numa temperatura relativamente baixa: cerca de 25°C.
Já em 1881 D´Ansoval imaginou explorar, por meio de máquina térmica, essa diferença de temperatura permanente entre a água superficial e a água profunda, dando origem à idéia de construção de Sistemas de Conversão de Energia Térmica dos Oceanos (Usina OTEC).
O conceito de uma Usina OTEC de ciclo fechado emprega como fluido de trabalho um material com baixo ponto de fusão (por exemplo, a amônia). Este fluido é vaporizado num trocador de calor (evaporador) recebendo calor da água oceânica morna aspirada da superfície do mar (25°C). Este vapor trabalha numa turbina que move um gerador produzindo eletricidade. O vapor da amônia é então condensado noutro trocador de calor (condensador) que é resfriado pela água fria aspirada do fundo do mar (5°C), sendo aí bombeada de volta para o evaporador, num ciclo de Rankine clássico.
O produto principal de uma usina OTEC é eletricidade que pode ser transmitida para um malha local de consumo público ou, dependendo de sua localização, tal eletricidade pode ser usada em processos de alto consumo de energia como na produção de alumínio ou na fabricação de amônia para fertilizantes ou, até mesmo, para obtenção de combustíveis sintéticos em Pólos Petroquímicos. A água doce e sal são subprodutos obtidos diretos das usinas OTEC fazendo-se uso de dessalinizadores. A água fria pode ser usada em unidades de refrigeração para condicionamento de ar ou armazenagem de produtos refrigerados. Além disso, a água fria, rica em sais nutrientes (nitratos, silicatos e fosfatos), pode ser também usada para fertilizar estações de cultivo de espécies marinhas.
A figura a seguir ilustra como poderia ser uma usina OTEC instalada na costa com as indicações pertinentes quanto ao seu emprego. Aqui vale lembrar que a costa do Nordeste Brasileiro apresenta uma plataforma continental estreita o que a torna propícia para a instalação de usinas OTEC. Em especial, há regiões onde reentrâncias permitem que a água fria do fundo fique a distância muito próxima da costa permitindo obter-se um gradiente de 20°C a profundidades em torno de 500 metros.
Referências bibliográficas
SILVA, P.C.M., Usos do mar. Rio de Janeiro, RJ, Instituto de Pesquisas da Marinha, 1978.
* É engenheiro hidrógrafo e oceanógrafo.
Emmanuel Gama de Almeida (*)
As grandes energias utilizáveis do oceano podem ser classificadas, pelo seu potencial, do seguinte modo:
a) A exploração do gradiente térmico entre a superfície e o fundo: 40 bilhões de Mw;
b) A exploração dos gradientes de salinidade (por exemplo) na foz dos rios: 1,4 bilhões de Mw;
c) A exploração das correntes marinhas: 5 milhões de Mw;
d) A exploração das marés: 2,7 milhões de Mw;
e) A exploração das ondas: 2,5 milhões de Mw.
Não incluímos aqui o petróleo, por ser na realidade um recurso energético encontrado sob o mar, e não nele.
Podemos ainda citar que a mais importante energia (se bem que ainda “potencial”) do mar, é o deutério existente em suas águas. Pode ser prematuro, ou demasiado otimístico, considerar o deutério como tal, mas não há dúvida de que se os seres humanos vierem a realizar a fusão nuclear controlada, o farão mediante reações que envolvem o deutério. Ora, 0,015% da água da terra é, na realidade, não H2O mas D2O; e como o oceano é quase 98% de água da terra, é ele a grande reserva de deutério, representando uma energia potencial (realizada pela fusão) de 1026 Mw, cerca de 1012 vezes a reserva total dos combustíveis fósseis – um manancial efetivamente inesgotável.
Por outro lado, o oceano é mais comumente identificado por suas energias mecânicas - tão mais espetaculares - que pode causar surpresa a imensa superioridade do potencial térmico sobre o mecânico.
É sabido que o oceano, como a atmosfera está, apesar das aparências, sob o domínio do térmico. A energia mecânica dissipada no oceano sob diversas formas é da ordem no máximo do milésimo da energia abandonada pelo mar à atmosfera sob a forma de calor latente de evaporação.
O “mecânico” não é mais que um subproduto, fraco até mesmo em relação ao fluxo térmico proveniente das camadas profundas do globo.
Também é constatado que os primeiros metros de camada superficial do oceano armazenam mais energia solar que toda atmosfera, embora mais de 76% da massa oceânica estar a uma temperatura inferior a 4°C.
A EXPLORAÇÃO DO GRADIENTE TÉRMICO DO MAR
É bem típica do oceano uma distribuição vertical permanente da temperatura onde a agitação das ondas e outros efeitos do vento podem distribuir o calor da superfície até uma profundidade maior, criando uma camada superficial quente de 50, 100 ou mesmo 200 metros, não aquecendo as águas mais profundas que permanecem frias; o que torna o oceano uma reserva de energia térmica disponível que nada mais é do que energia solar armazenada.
Por receberem quantidades maiores de energia solar, as zonas tropicais e equatorial, constituem-se no reservatório principal desta energia, embora ela esteja armazenada numa temperatura relativamente baixa: cerca de 25°C.
Já em 1881 D´Ansoval imaginou explorar, por meio de máquina térmica, essa diferença de temperatura permanente entre a água superficial e a água profunda, dando origem à idéia de construção de Sistemas de Conversão de Energia Térmica dos Oceanos (Usina OTEC).
O conceito de uma Usina OTEC de ciclo fechado emprega como fluido de trabalho um material com baixo ponto de fusão (por exemplo, a amônia). Este fluido é vaporizado num trocador de calor (evaporador) recebendo calor da água oceânica morna aspirada da superfície do mar (25°C). Este vapor trabalha numa turbina que move um gerador produzindo eletricidade. O vapor da amônia é então condensado noutro trocador de calor (condensador) que é resfriado pela água fria aspirada do fundo do mar (5°C), sendo aí bombeada de volta para o evaporador, num ciclo de Rankine clássico.
O produto principal de uma usina OTEC é eletricidade que pode ser transmitida para um malha local de consumo público ou, dependendo de sua localização, tal eletricidade pode ser usada em processos de alto consumo de energia como na produção de alumínio ou na fabricação de amônia para fertilizantes ou, até mesmo, para obtenção de combustíveis sintéticos em Pólos Petroquímicos. A água doce e sal são subprodutos obtidos diretos das usinas OTEC fazendo-se uso de dessalinizadores. A água fria pode ser usada em unidades de refrigeração para condicionamento de ar ou armazenagem de produtos refrigerados. Além disso, a água fria, rica em sais nutrientes (nitratos, silicatos e fosfatos), pode ser também usada para fertilizar estações de cultivo de espécies marinhas.
A figura a seguir ilustra como poderia ser uma usina OTEC instalada na costa com as indicações pertinentes quanto ao seu emprego. Aqui vale lembrar que a costa do Nordeste Brasileiro apresenta uma plataforma continental estreita o que a torna propícia para a instalação de usinas OTEC. Em especial, há regiões onde reentrâncias permitem que a água fria do fundo fique a distância muito próxima da costa permitindo obter-se um gradiente de 20°C a profundidades em torno de 500 metros.
Referências bibliográficas
SILVA, P.C.M., Usos do mar. Rio de Janeiro, RJ, Instituto de Pesquisas da Marinha, 1978.
* É engenheiro hidrógrafo e oceanógrafo.