Flórida Oriental e África do Sul são os locais mais viáveis para projetos de energia oceânica

Com o aumento da procura mundial de eletricidade, as fontes de energia tradicionais estão sob pressão. Os oceanos, que cobrem mais de 70% da superfície da Terra, oferecem um vasto potencial de energia limpa a partir de recursos renováveis, como as correntes oceânicas e as ondas.

No entanto, o desenvolvimento das energias renováveis marinhas está ainda numa fase inicial, em comparação com a energia eólica e solar. Um desafio é identificar os locais mais viáveis para projetos de energia das correntes oceânicas. Embora muitos estudos se tenham centrado na avaliação regional dos recursos energéticos das correntes oceânicas, tem faltado uma avaliação global baseada em dados reais – até agora.

Utilizando mais de 30 anos de dados medidos pelo Programa Global Drifter (GDP) da NOAA, um estudo único da Faculdade de Engenharia e Ciências da Computação da Florida Atlantic University fornece a avaliação global mais abrangente da energia da corrente oceânica até à data. E há ótimas notícias para o sudeste da Flórida.

Os investigadores exploraram o potencial de captação de energia cinética das correntes oceânicas, concentrando-se na estimativa da densidade de potência e na sua variação ao longo do tempo e do local. O PIB inclui cerca de 1.250 boias rastreadas por satélite que medem as correntes oceânicas e as suas posições. Para este estudo, os investigadores utilizaram mais de 43 milhões de pontos de dados de março de 1988 a setembro de 2021.

Os resultados, publicados na revista Renewable Energy, revelam que as águas ao largo da costa leste da Flórida e da África do Sul exibiram consistentemente altas densidades de energia, tornando-as ideais para a geração de eletricidade a partir de correntes oceânicas.

Especificamente, estas regiões apresentaram densidades de energia superiores a 2500 watts por metro quadrado, um valor 2,5 vezes mais denso do que um “excelente” recurso de energia eólica.

As águas relativamente pouco profundas – cerca de 300 metros de profundidade – aumentam ainda mais a sua aptidão para a extração de energia utilizando turbinas de correntes oceânicas. Em contrapartida, regiões como o Japão e partes da América do Sul não registaram densidades de energia semelhantes a estas profundidades.

“O nosso estudo revelou que cerca de 75% do total das áreas de elevada densidade de energia, que cobrem cerca de 490 000 quilómetros quadrados do oceano, têm níveis de energia entre 500 e 1000 watts por metro quadrado. Isto sugere que existe um grande potencial para a extração de energia das correntes oceânicas, especialmente em regiões onde as densidades de energia são moderadas, mas significativas para a produção de energia sustentável”, afirma Mahsan Sadoughipour, Ph.D., primeiro autor e assistente de investigação graduado na Faculdade de Engenharia e Ciências Informáticas.

“O nosso estudo também fornece informações sobre os fatores que podem influenciar a precisão das estimativas de produção de energia, como as condições ambientais e os métodos de medição”, acrescenta.

As altas densidades de energia, mais de 2.000 watts por metro quadrado, encontram-se ao largo da costa sudeste dos EUA, da Florida à Carolina do Norte, e ao longo das costas oriental e sudeste de África (Somália, Quénia, Tanzânia, África do Sul e Madagáscar). As densidades de potência mais baixas são observadas no Pacífico Oriental (Japão, Vietname e Filipinas), no Norte da América do Sul (Brasil e Guiana Francesa) e na costa oriental da Austrália.

Outra descoberta importante do estudo foi a exatidão das estimativas da densidade de potência. Na América do Norte e no Japão, os cálculos foram altamente fiáveis, proporcionando confiança nas previsões do potencial energético.

Além disso, as comparações com estudos existentes confirmaram a fiabilidade dos resultados nestas regiões, uma vez que as estimativas de densidade de potência correspondiam de perto às medições obtidas através de outros métodos de medição.

No entanto, áreas como a África do Sul e partes da América do Sul, particularmente ao largo do norte do Brasil e da Guiana Francesa, foram mais difíceis de avaliar devido a dados limitados ou a condições de água altamente variáveis.

“Regiões como o Brasil e a África do Sul dispõem de dados limitados, o que afeta a precisão das previsões energéticas, tornando mais difícil avaliar plenamente o seu potencial de extração de energia”, afirma Yufei Tang, Ph.D., coautor e professor associado do Departamento de Engenharia Elétrica e Ciências da Computação da FAU, diretor do FPL Center for Intelligent Energy Technologies (InETech) (fau.edu/engineering/research/fpl-center-intelligent-energy-technologies/) e membro do FAU Institute for Sensing and Embedded Network Systems Engineering (I-SENSE).

“A expansão da recolha de dados irá aperfeiçoar a nossa compreensão e desbloquear todo o potencial energético. Por exemplo, estudos específicos de regiões utilizando perfis acústicos de correntes Doppler poderiam estimar melhor a produção de energia para turbinas submersas”, adianta.

Os resultados também mostram que zonas como a África do Sul e o Japão, embora tenham densidades de energia elevadas, apresentam mais desafios devido às águas mais profundas e aos padrões de fluxo complexos. As zonas de águas profundas (1.000 metros ou mais) tornam a extração de energia mais difícil.

“A relação entre profundidade e densidade de potência é crucial para a colocação e conceção das turbinas. As fortes correntes oceânicas estão localizadas perto da superfície do mar, onde a profundidade total da água varia tipicamente entre 250 metros e mais de 3.000 metros”, diz James H. VanZwieten Jr., Ph.D., coautor e professor assistente no Departamento de Engenharia Oceânica e Mecânica da FAU.

“Isto apresenta desafios significativos, uma vez que as turbinas exigiriam sistemas de amarração avançados para as manter estáveis e operacionais. O aumento da profundidade também levanta preocupações sobre o custo e a complexidade da instalação e manutenção, tornando essencial o desenvolvimento de tecnologias especializadas para esses ambientes desafiadores”, acrescenta.

As variações sazonais também desempenham um papel significativo na disponibilidade de energia. Nos meses mais quentes do hemisfério norte (junho a agosto), observam-se densidades de energia mais elevadas em regiões como a Flórida, o Japão e o norte do Brasil, o que está de acordo com o aumento da procura de energia durante esses meses.

Da mesma forma, as maiores densidades de energia na África do Sul ocorrem durante os seus meses mais quentes (dezembro a fevereiro). Estes padrões sazonais indicam que a energia das correntes oceânicas pode alinhar-se bem com os períodos de maior procura de eletricidade associada ao aumento da utilização de ar condicionado, tornando-a uma fonte potencialmente fiável de energia renovável.

“As estimativas exatas da energia das correntes oceânicas dependem de fatores críticos como a densidade dos dados, o tipo de dados e a variabilidade do fluxo”, afirma Stella Batalama, Ph.D., reitora da Faculdade de Engenharia e Ciências Informáticas.

“As conclusões deste estudo sublinham a necessidade de considerar cuidadosamente estas variáveis e as caraterísticas energéticas fornecidas ajudarão a garantir que a energia das correntes oceânicas possa ser eficientemente integrada no panorama mais vasto das energias renováveis”, aponta.

“Esta pesquisa inovadora solidifica ainda mais o sudeste da Flórida como um dos principais locais para aproveitar o poder das correntes oceânicas”, diz Gabriel Alsenas, diretor do Centro Nacional de Energia Renovável Marinha do Sudeste da FAU. “

No SNMREC, orgulhamo-nos de estar na vanguarda da inovação energética nacional, impulsionando o progresso em direção a um futuro mais resiliente. Com o nosso acesso único a uma corrente oceânica abundante, estamos a liderar o caminho na incubação de tecnologias de ponta que irão aumentar a nossa segurança energética regional e o domínio energético nacional”, conclui.