As marés oferecem uma fonte de energia renovável e confiável. No entanto, há apenas um número limitado de lugares para construir usinas de energia das marés, e elas são muito caras. Eles também podem representar uma ameaça à vida marinha. Até que esses problemas sejam superados, o potencial da energia das marés é limitado.
Centenas de anos atrás, Geoffrey Chaucer disse: “O tempo e a maré não esperam por ninguém”. Esta citação destaca o quão regular e previsível é a maré. Entra e sai duas vezes por dia como um relógio, e nada pode mudar isso.
Hoje, podemos aproveitar esse fluxo e refluxo regular como fonte de energia. Usando turbinas, podemos aproveitar o poder da água em movimento para gerar eletricidade. Mas essa tecnologia é bastante nova e tem muitas limitações. Os cientistas precisarão encontrar maneiras de contorná-los para tornar a energia das marés uma importante fonte de energia. Saiba mais também sobre energia renováveis para mais informações sobre energia sustentável.
O que é a força das marés?
A energia das marés, também chamada de energia das marés, é um subproduto da gravidade. Especificamente, vem da atração da lua – e, em menor grau, do sol – sobre os oceanos da Terra.
A gravidade da lua exerce uma força em todas as partes da Terra. No entanto, essa atração é mais forte nas áreas mais próximas da lua. Isso faz com que a Terra se deforme levemente, projetando-se para fora nos lados diretamente voltados para a lua e diretamente opostos.
Nessas áreas, a água dos oceanos sobe, criando uma maré alta. Isso afasta a água de outras áreas oceânicas, criando maré baixa. Esta animação do SciJinks mostra como funciona.
Os humanos usaram o poder das marés por milhares de anos para lançar barcos. Há mais de 1.000 anos, começamos a usá-lo para girar rodas d’água para moer grãos. Mas só aprendemos a convertê-la em eletricidade nos últimos 60 anos.
Como funciona a energia das marés?
Há mais de 140 anos, usamos energia hidrelétrica , ou o fluxo de água nos rios, para alimentar geradores elétricos. Os sistemas de energia das marés fazem a mesma coisa com as correntes de água criadas pela maré entrando e saindo.
Turbinas de maré funcionam como turbinas eólicas , mas são acionadas pelo fluxo de água e não pelo ar. Essas turbinas acionam geradores e cabos submarinos transmitem a eletricidade para a rede. A energia das marés também pode ser usada para fornecer energia para indústrias oceânicas, como aquicultura ou pesquisa oceânica.
Tipos de sistemas de maré
Turbinas movidas a maré podem funcionar em qualquer lugar onde haja uma corrente de maré forte o suficiente – natural ou artificial. Eles podem flutuar ou descansar no fundo do mar, e podem operar sozinhos ou em conjuntos (grupos). Atualmente, existem alguns tipos principais de sistemas usados para capturar a energia das marés.
Matrizes de fluxo de maré
O sistema de marés mais simples e comum coloca uma ou mais turbinas debaixo d’água em uma corrente de maré. Os fluxos de maré são corpos de água em movimento rápido criados pelo fluxo de maré, como estreitos ou enseadas oceânicas. Infelizmente, há apenas um número limitado desses locais disponíveis.
Barragens de maré
A maneira mais eficiente de capturar a energia das marés é com uma barragem de maré, um tipo comum de sistema de energia hidrelétrica . Esta é uma estrutura semelhante a uma barragem em uma entrada oceânica ou rio de maré que cria uma bacia de maré artificial. As comportas controlam o fluxo de água através de turbinas construídas na barragem.
Cercas de maré
A maioria das turbinas de maré tem lâminas horizontais, como a maioria das turbinas eólicas. Mas as lâminas também podem ser montadas verticalmente, como uma catraca. Uma fileira dessas turbinas verticais no fundo do mar é chamada de cerca de maré.
Lagoas de maré
Uma lagoa de maré é uma grande parte do oceano cercada por um muro de contenção. As turbinas captam a energia da água que entra e sai da lagoa. Ainda não existem lagoas de maré, embora existam algumas em construção.
Potência dinâmica das marés
Uma nova ideia para capturar a energia das marés é a energia das marés dinâmica (DTP). Exigiria barragens muito longas estendendo-se da costa para o mar aberto. Estes poderiam capturar energia continuamente, pois a maré estaria sempre mudando de um lado da barragem para o outro. Mas até agora, ninguém experimentou essa ideia no mundo real.
Quão eficiente é a energia das marés?
Os sistemas de energia das marés podem ser muito eficientes. A empresa de engenharia N-Sci diz que as turbinas de maré convertem 80% da energia das marés em eletricidade. Isso é mais eficiente do que os atuais sistemas de energia eólica ou solar e muito mais eficiente do que carvão, petróleo ou gás natural . De acordo com a Energy Information Administration, as usinas de energia liberam apenas 30% a 45% da energia armazenada nesses combustíveis fósseis.
A energia das marés é renovável e sustentável?
A energia das marés é renovável porque não depende de nenhum recurso que possa ser usado. Enquanto houver lua no céu, a maré continuará entrando e saindo todos os dias.
A energia das marés também é verde e sustentável porque não produz poluição. As únicas emissões de carbono envolvidas na colheita da energia das marés vêm da produção e manutenção das turbinas.
Mas isso não significa que a energia das marés não cause problemas ambientais. Conforme discutido abaixo, as turbinas de maré podem prejudicar os ecossistemas marinhos de várias maneiras. Minimizar os danos à vida oceânica é um dos principais desafios para aumentar o uso da energia das marés.
Benefícios da energia das marés
A energia das marés tem muito potencial como fonte de energia sustentável. Os sistemas de energia das marés são:
Eficiente
A água é mais de 800 vezes mais densa que o ar. Isso significa que um fluxo de água contém muito mais energia do que um fluxo de ar igualmente rápido. Uma turbina hidráulica pode produzir muito mais energia do que uma turbina eólica do mesmo tamanho girando na mesma velocidade. (No entanto, as turbinas de maré não podem ser tão grandes, pelas razões discutidas abaixo.)
Sem emissões
Uma vez que uma turbina de maré está em funcionamento, ela não produz poluição. Especificamente, não emite gases de efeito estufa que contribuem para a mudança climática.
Sustentável
A energia das marés é uma fonte de energia renovável. Não requer recursos naturais, exceto para a produção, instalação e manutenção das turbinas.
Durável
As turbinas de maré duram muito tempo. De acordo com a empresa de energia britânica SIMEC Atlantis Energy , uma turbina pode funcionar por 25 anos e só precisa de manutenção a cada 5 anos. Isso mantém os custos operacionais baixos.
Confiável
Ao contrário do vento, a energia das marés é previsível e estável. Ele pode fornecer um fornecimento confiável de energia, o que é importante para manter a rede funcionando sem problemas.
Escondido
Usinas eólicas offshore muitas vezes atraem reclamações de pessoas que pensam que estragam a paisagem. As turbinas de maré, que geralmente estão submersas e não são visíveis da costa, não causam esse problema.
Desafios da energia das marés
Apesar dos benefícios da energia das marés, ela não ganhou ampla aceitação. Existem várias preocupações e desafios importantes que dificultam a expansão. Esses incluem:
Custo
O peso da água dá mais energia, mas também coloca muito mais estresse nas turbinas. Eles têm que ser muito fortes para enfrentar a pressão. E geralmente não podem ser tão grandes quanto as turbinas eólicas, o que significa que são necessárias mais delas para produzir energia suficiente.
Além disso, os sistemas de energia das marés devem ser construídos debaixo d’água. A maioria também requer cabos subaquáticos para conectá-los à rede. Isso os torna difíceis de instalar e manter.
Tudo isso soma-se a um alto custo. Uma análise de 2020 da Clean Technica descobriu que a energia de uma lagoa de maré proposta na Grã-Bretanha provavelmente custaria cerca de 20 centavos de dólar por quilowatt-hora. Isso é cerca de dez vezes o custo da energia eólica.
Os cientistas podem encontrar maneiras de reduzir o custo dos sistemas de energia das marés ou obter mais energia deles, ou ambos. Mas até que o façam, será difícil torná-los rentáveis.
Cronometragem
Embora a maré seja consistente e previsível, sua força flutua ao longo do tempo. Só é forte o suficiente para fornecer energia por cerca de 10 horas do dia. E essas 10 horas nem sempre atendem às horas de maior demanda de eletricidade.
Existem duas maneiras de suavizar essa instabilidade na fonte de alimentação. Uma delas é construir sistemas para armazenar energia das marés. A outra é construir usinas de maré em vários locais, para que a maré seja sempre forte em alguns deles. Mas ambas as soluções aumentam ainda mais o custo.
Geografia
Os sistemas de energia das marés só podem funcionar nas costas e nem todos os locais costeiros funcionam. Para capturar a energia das marés, você precisa de um forte fluxo de água. Isso requer uma grande queda no nível da água da maré alta para a baixa ou um canal estreito que concentra a força da água.
Há um número limitado de sites que atendem a esses requisitos. Além disso, os que existem nem sempre estão perto das linhas de energia existentes, então conectá-los aumenta o custo.
Meio Ambiente
As turbinas de maré podem prejudicar os ecossistemas marinhos de várias maneiras. Eles interferem no movimento das criaturas marinhas e também podem prendê-los em suas lâminas. Eles podem alterar o nível da água e os níveis de sal e lodo na água.
O ruído subaquático produzido pelas turbinas pode interferir na comunicação das criaturas marinhas. Mesmo os campos eletromagnéticos das linhas de energia podem afetar espécies sensíveis, fazendo com que evitem a área. E restringir o movimento dos peixes reduz a oferta de alimentos para as aves marinhas, que também podem se mudar como resultado.
Perspectivas futuras da energia das marés
A produção de energia das marés ainda é uma tecnologia muito jovem. Até agora, existem poucas usinas de energia maremotriz no mundo e nenhuma nos EUA. A maior usina de energia maremotriz hoje é a usina de 254 MW do Lago Sihwa, na Coréia do Sul.
A energia das marés tem um grande potencial porque é confiável, renovável e limpa. Mas ainda tem vários grandes desafios a serem superados, principalmente relacionados ao custo.
É improvável que a energia das marés venha a ser uma importante fonte de energia nos EUA. Temos poucos locais onde poderíamos aproveitar a energia das marés a um custo razoável. Outros países, incluindo Canadá, China, França, Rússia e Reino Unido, estão em melhor posição para aproveitar o potencial da energia das marés.
Na verdade, eles já começaram. Os projetos em construção incluem lagoas de maré no rio Yalu na China e na Baía de Swansea no País de Gales e um conjunto de correntes de maré de 398 MW na Escócia. Se essas plantas se mostrarem rentáveis, mais projetos poderão se seguir.