De acordo com o MIT (Massachusetts Institute of Technology), a Natel Energy, fundada por ex-alunos do Instituto, está implantando sistemas hidrelétricos com turbinas seguras para peixes e outros recursos que imitam as condições naturais dos rios.
Por meio de novas turbinas seguras para peixes e outros recursos projetados para imitar as condições naturais dos rios, os fundadores dizem que suas plantas podem preencher a lacuna entre a eficiência da usina e a sustentabilidade ambiental. Ao modernizar as usinas hidrelétricas existentes e desenvolver novos projetos, os fundadores acreditam que podem turbinar uma indústria hidrelétrica que é de longe a maior fonte de eletricidade renovável do mundo, mas não cresceu em geração de energia tanto quanto a eólica e solar nos últimos anos.
“As usinas hidrelétricas são construídas hoje com apenas a produção de energia em mente, em oposição à ideia de que, se queremos desbloquear o crescimento, temos que resolver tanto a eficiência quanto a sustentabilidade do rio”, diz Gia Schneider, engenheira química pela MIT e CEO da Natel Energy.
A missão de uma vida
As origens da Natel não vieram de um único evento, mas de uma vida inteira de eventos. O pai de Gia e de seu irmão Abe era um inventor e entusiasta de energia renovável e projetou e construiu a cabana de madeira em que cresceram. Sem televisão, o entretenimento preferido das crianças era ler livros ou ficar ao ar livre. A água em sua casa era bombeada por energia gerada usando um moinho de vento mecânico no lado norte da casa.
“Crescemos pendurando roupas em um varal, e não porque éramos pobres demais para ter uma secadora, mas porque tudo sobre nossa existência e nosso uso de energia foi impulsionado pela ideia de que precisávamos tomar decisões conscientes sobre sustentabilidade ”, diz Abe Schneider, cofundador e CTO da Natel Energy.
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Uma das coisas que fascinava os dois irmãos era a energia hidrelétrica. No ensino médio, Abe se lembra de ter incomodado seu amigo que era bom em matemática para ajudá-lo com projetos de novas turbinas hidrelétricas.
Ambos os irmãos admitem que vir para o MIT foi um grande choque cultural, mas eles adoraram a atmosfera de resolução de problemas e empreendedorismo que permeava o campus. Gia veio para o MIT em 1995 e se formou em engenharia química, enquanto Abe a seguiu três anos depois e se formou em engenharia mecânica para seu bacharelado e mestrado.
Durante todo o tempo, eles nunca perderam de vista a energia hidrelétrica. Em 1998, em uma competição promovida pelo MIT, eles lançaram uma ideia para usinas hidrelétricas baseadas em um projeto de turbina linear. Eles foram nomeados finalistas na competição, mas ainda queriam mais experiência no setor antes de iniciar uma empresa. Após a formatura, Abe trabalhou como engenheiro mecânico e fez alguns trabalhos de consultoria com os operadores de pequenas centrais hidrelétricas, enquanto Gia trabalhava nas mesas de energia de algumas grandes empresas financeiras.
Em 2009, os irmãos, juntamente com seu falecido pai, Daniel, receberam uma doação para pequenas empresas de US$ 200.000 e lançaram formalmente a Natel Energy.
Entre 2009 e 2019, os fundadores trabalharam em um projeto de turbina linear que Abe descreve como turbinas em uma correia transportadora. Eles patentearam e implantaram o sistema em alguns locais, mas o problema de garantir a passagem segura dos peixes permaneceu.
Em seguida, os fundadores estavam fazendo uma modelagem que sugeria que eles poderiam alcançar alta eficiência da usina usando uma borda extremamente arredondada em uma lâmina de turbina – em oposição às lâminas afiadas normalmente usadas para turbinas hidrelétricas. A percepção os fez entender que, se não precisavam de lâminas afiadas, talvez não precisassem de uma nova turbina complexa.
“É tão contraintuitivo, mas dissemos que talvez possamos alcançar os mesmos resultados com uma turbina de hélice, que é o tipo mais comum”, diz Abe. “Começou como uma piada – ou um desafio – e eu fiz alguns modelos e rapidamente percebi: 'Caramba, isso realmente pode funcionar!' Em vez de ter um trem de força com uma década de complexidade, você tem um trem de força que tem uma parte móvel e quase nenhuma mudança no carregamento, em um formato ao qual toda a indústria está acostumada”.
A turbina desenvolvida pela Natel apresenta lâminas grossas que permitem que mais de 99% dos peixes passem com segurança, de acordo com testes de terceiros. As turbinas da Natel também permitem a passagem de sedimentos importantes do rio e podem ser acopladas a estruturas que imitam as características naturais dos rios, como engarrafamentos, barragens de castores e arcos rochosos.
“Queremos a máquina mais eficiente possível, mas também queremos a máquina mais segura possível para peixes, e essa intersecção levou à nossa propriedade intelectual única”, diz Gia.
Sobrealimentando hidrelétrica
A Natel já instalou duas versões de sua última turbina, o que chama de Restoration Hydro Turbine, em usinas existentes no Maine e Oregon. A empresa espera que até o final deste ano, mais dois sejam implantados, incluindo um na Europa, um mercado chave para a Natel por causa de suas regulamentações ambientais mais rígidas para usinas hidrelétricas.
Desde sua instalação, os fundadores dizem que as duas primeiras turbinas converteram mais de 90% da energia disponível na água em energia na turbina, uma eficiência comparável às turbinas convencionais.
Olhando para o futuro, a Natel acredita que seus sistemas têm um papel significativo a desempenhar para impulsionar a indústria hidrelétrica, que está enfrentando crescente escrutínio e regulamentação ambiental que poderia fechar muitas usinas existentes. Por exemplo, os fundadores dizem que as usinas hidrelétricas que a empresa poderia adaptar nos EUA e na Europa têm uma capacidade total de cerca de 30 gigawatts, o suficiente para abastecer milhões de residências.
A Natel também tem ambições de construir usinas inteiramente novas nas muitas barragens sem energia nos Estados Unidos e na Europa. (Atualmente, apenas 3% das 80.000 barragens dos Estados Unidos são alimentadas.) Os fundadores estimam que seus sistemas poderiam gerar cerca de 48 gigawatts de nova eletricidade nos EUA e na Europa – o equivalente a mais de 100 milhões de painéis solares.
“Estamos analisando números bastante significativos”, diz Gia. “Poderíamos aumentar substancialmente a base instalada existente e, ao mesmo tempo, modernizar a base existente para continuar a ser produtiva e atender aos requisitos ambientais modernos”.
No geral, os fundadores veem a energia hidrelétrica como uma tecnologia-chave em nossa transição para a energia sustentável, um sentimento ecoado por pesquisas recentes do MIT .
“A Hydro hoje fornece a maior parte dos serviços de confiabilidade de eletricidade em muitas dessas áreas – coisas como regulação de tensão, regulação de frequência e armazenamento", diz Gia. “Isso é fundamental para entender: à medida que fazemos a transição para uma rede de carbono zero, precisamos de uma rede confiável, e a hidrelétrica tem um papel muito importante no apoio a isso. Particularmente, quando pensamos em fazer essa transição o mais rápido possível, precisaremos de todos os recursos de emissão zero que pudermos obter”.
*O texto original de Zach Winn do MIT News Office pode ser conferido aqui.
