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Turbinas subaquáticas

O assunto deste post é o funcionamento das turbinas subaquáticas. Também são chamadas de turbinas de fluxo livre e lembram aerogeradores.

Correntes marítimas

As correntes marítimas são produzidas pelo vento, rotação da Terra e movimento das marés, este é o resultado das forças gravitacionais da Lua e do Sol. As correntes quentes, em vermelho no mapa, se originam na parte intertropical do planeta, são mais superficiais, rápidas e com índice de evaporação maior. As correntes frias, em azul, se formam nas regiões polares. São mais profundas por serem mais frias, logo têm maior densidade. Velocidade e índice de evaporação são menores.

Os fatores que determinam a direção de uma corrente marítima são: o efeito Coriolis, deslocamento dos ventos, diferenças de temperatura e pressão atmosférica, o relevo submarino e o formato dos continentes e ilhas. As correntes têm grande influência no clima e na vida marinha.

Como funcionam as turbinas?

O fluxo de água move as lâminas da turbina, pois estas têm a forma de aerofólio. A turbina é acoplada a um conjunto de engrenagens que aumentam a velocidade de rotação na saída para mover um gerador. Um acoplador flexível liga a turbina ao conjunto de engrenagens.

O gerador é ligado a cabos submarinos, transmitindo energia elétrica para uma subestação na superfície. Esta usina hidrelétrica pode ser instalada em mares, rios ou canais. Pode ser sustentada por uma estrutura na superfície do mar ou uma boia.

Alguns projetos de estruturas não usam fundações e as turbinas são mantidas pelo peso da estrutura.

Esta é a fórmula para calcular a potência P de uma turbina eólica em watts, mas vamos aplicar para as turbinas subaquáticas pois funcionam de forma semelhante.

P=\frac{1}{2}\rho A_{r}v^3C_{p}\eta

  • \rho é a densidade do fluido em kg/m^3.
  • A_{r} é a área de movimento da lâmina, vale \pi r^{2}, sendo que r é o raio do círculo.
  • v é a velocidade do fluido em m/s.
  • C_{p} é o coeficiente aerodinâmico de potência.
  • \eta é a eficiência do gerador e das engrenagens de transmissão.

A densidade da água do mar é mais de 800 vezes maior que a densidade do ar. Portanto, uma turbina debaixo d’água pode ter lâminas menores e girar com velocidade mais baixa para produzir tanta energia quanto uma turbina eólica de lâminas maiores e que precisa de uma velocidade do vento maior.

Vantagens e desvantagens

Além de ser uma fonte de energia renovável, as vantagens das turbinas subaquáticas em relação às outras fontes de energia são:

  • O tamanho das lâminas e a velocidade do fluxo podem ser menores pelas razões explicadas acima.
  • As correntes marítimas são previsíveis.
  • A baixa velocidade da turbina não apresenta risco para os peixes.

As desvantagens são:

  • Esta tecnologia ainda é muito cara.
  • Só podem ser instaladas em locais específicos.
  • Necessidade de manutenção devido à corrosão em água salgada.

Outros modelos de turbinas subaquáticas

O modelo de três lâminas não é o único que existe. Algumas turbinas têm várias lâminas.

A PS2 da OpenHydro à esquerda na figura abaixo, não tem um eixo central, as lâminas são ligadas a um rotor em forma de anel. A usina Triton tem 36 a 40 pequenas turbinas subaquáticas.

 

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