10 termos relevantes energia eólica 'offshore'

A energia eólica offshore, também conhecida como energia eólica marítima, aproveita a força do vento em alto-mar, onde ele alcança uma velocidade maior e mais constante devido à inexistência de barreiras físicas, para produzir energia elétrica. A energia eólica offshore é um dos nossos maiores vetores de crescimento na atualidade e uma tecnologia renovável que tem despertado cada vez mais interesse no mundo, além de contar com uma grande quantidade de pesquisas que buscam acessar as instalação em profundidades maiores, reduzir os custos de produção e instalação e tornar seu desenvolvimento lucrativo e sustentável. 

Para explorar esse recurso ao máximo, são construídas e montadas megaestruturas, com geradores de mais de 120 metros de altura e pesando milhares de toneladas, em grandes superfícies no fundo do mar. Diferentemente de um parque eólico onshore, cujas turbinas eólicas são fáceis de encontrar na paisagem de algumas regiões, são poucas as pessoas que podem ver de perto os parques eólicos offshore. Para tornar esse fascinante setor mais acessível, explicamos os 10 termos mais relevantes dessa fonte de energia e o trabalho de engenharia que está por trás dela.

Os 10 termos mais relevantes da energia eólica 'offshore'

Estaca ou monoestaca

As estacas são os pontos de ancoragem que se cravam no fundo do mar para transmitir a carga de macroestruturas, como aerogeradores ou subestações offshore, da superfície do solo para camadas mais profundas do subsolo (de mais de 30 metros de profundidade). As estacas são elementos essenciais para a estabilidade dessas macroestruturas no mar. 

A monoestaca é um tipo de estaca composto por um grosso e comprido elemento feito de aço que é fixado no fundo do mar como um poste, com a função de servir como uma fundação fixa para o aerogerador, fornecendo uma base sólida para a torre e a turbina.

Jaqueta

Uma jaqueta (jacket, em inglês) é uma fundação alternativa à monoestaca que também é usada para ancorar e sustentar as turbinas eólicas no leito marinho. Trata-se de uma estrutura complexa de treliça de aço. Normalmente, a jaqueta é construída em terra e depois transportada para o local de instalação offshore para sua montagem. Depois de instalada, ela é fixada no fundo do mar através de estacas para proporcionar uma base estável, segura e resistente que protege a turbina eólica de possíveis ondas e correntes marítimas.

Peça de transição

A peça de transição é a estrutura que proporciona uma conexão segura e estável entre a fundação de um aerogerador (seja ela uma monoestaca, uma jaqueta ou de outro tipo) e a própria torre da turbina eólica. Normalmente, a peça de transição é uma estrutura de aço cilíndrica ou cônica que, na parte superior, é encaixada na base da torre da turbina eólica e, na parte inferior, é fixada na fundação por meio de um tipo de parafuso de fixação. 

Além de fornecer uma conexão segura, a peça de transição também pode servir como uma plataforma de acesso para técnicos que realizam manutenção e reparo na torre da turbina eólica.

Nacele

A nacele é a parte de uma turbina eólica colocada no topo da torre onde está localizado o gerador, que, juntamente com a caixa multiplicadora, converte a energia cinética do vento em energia elétrica, projetada para operar em condições adversas do mar, no caso de parques eólicos offshore. Trata-se de uma máquina altamente especializada com três componentes principais: as pás, o rotor e o gerador. Nosso maior projeto eólico offshore atual, o parque eólico offshore East Anglia 3, contará com umas espetaculares turbinas de capacidade unitária de 14 MW e um diâmetro de rotor de mais de 220 metros.

Subestação marítima

Uma subestação offshore é usada para aumentar a tensão da eletricidade transportada por cabos submarinos das turbinas eólicas de um parque eólico até a subestação em terra. Sua instalação é necessária quando o parque eólico offshore ultrapassa uma certa distância da costa, com o objetivo de evitar perdas elétricas ao longo do caminho.

Calado

O calado é a distância vertical entre a linha de água (superfície da água) e a linha da base ou quilha de um navio, incluindo a parte do casco que está submersa. No caso das embarcações, o calado é essencial para determinar a profundidade da água necessária para que eles possam navegar sem encalhar. 

No caso dos aerogeradores flutuantes, o calado é medido da mesma forma que para as embarcações, e para aquelas com fundações fixas, o calado mede a profundidade em que a fundação é instalada no fundo do mar: da superfície da água até o ponto de apoio com o fundo do mar.

Plataforma flutuante: spar, semissubmersível, barcaça e tensioned legs platform (TLP)

Os parques eólicos offshore flutuantes, que, como o próprio nome sugere, não exigem fundações fixas no leito marinho e podem ser instalados em profundidades maiores, são apoiados em diferentes tipos de plataformas com diferentes sistemas de ancoragem no leito marinho.

• Spar: uma plataforma cilíndrica, também chamada de monoestaca flutuante, que coloca a maior parte de seu peso no ponto mais baixo possível, a extremidade submersa oposta à qual a turbina está instalada, para dar estabilidade à sua flutuabilidade vertical. À medida que as turbinas se tornam cada vez maiores, elas exigem cilindros muito longos para compensar os pesos, o que torna essa solução muito difícil de fabricar, transportar e instalar, além de ser uma variante incomum. 

• Plataforma semissubmersível: esse projeto procura minimizar a área de superfície exposta à água e maximizar o volume, que desloca a massa de água e proporciona flutuabilidade. Para isso, ela divide os volumes que proporcionam flutuabilidade em vários cilindros verticais que são unidos por vigas e escoras para criar uma superfície na qual será instalada a turbina. 

• Barcaça: o tamanho da viga e o comprimento (comprimento e largura) são significativamente maiores do que o calado (altura). Assim, a plataforma tem uma grande área de superfície em contato com a água, que é precisamente o que lhe dá estabilidade, como se fosse um navio. Para minimizar o movimento e o excesso de tensão, a plataforma normalmente é equipada com placas de alheta, que são superfícies que são colocadas abaixo da linha de água.

• Tensioned Legs Platform (TLP): também conhecida como plataforma de pernas atirantadas, esse é o modelo mais inovador e tecnicamente mais desafiador, já que não flutua de forma autônoma depois que a turbina eólica é instalada, mas é sustentada por cabos de aço tensionados ancorados no fundo do mar. Para reduzir ao máximo possível as dimensões da plataforma e, assim, diminuir os custos de fabricação, essa plataforma usa a geometria em forma de estrela de três, quatro ou cinco braços para flutuar sem carga e usa flutuadores temporários para rebocar até o local de ancoragem e a instalação da turbina eólica.

Amarração (mooring) e âncoras

A amarração (mooring, em inglês) é o elemento que segura e conecta de forma flexível uma plataforma flutuante ao ponto de ancoragem no fundo do mar. Geralmente consistem de correntes, cabos de aço ou cabos sintéticos e a escolha de um ou outro tipo de amarração depende da profundidade, do tipo de plataforma flutuante e das condições climáticas oceânicas (ondas, correntes e ventos).

As âncoras são os elementos que fixam as ancoragens no leito marinho. Dependendo das características do fundo do mar e das cargas, é possível escolher entre diferentes tipos: âncoras de arrasto, âncoras de sucção, estacas cravadas ou perfuradas e âncoras de gravidade

Cabos submarinos

Os cabos submarinos são usados para transportar a eletricidade gerada pelas turbinas eólicas por longas distâncias até a costa. Para isso, existem dois tipos de cabos: cabos interconectados (internos ao parque eólico), que geralmente conectam as turbinas entre si em um nível de média tensão; e cabos de exportação (transporte do parque eólico para a costa), que conectam as turbinas à subestação de energia em terra por meio de transmissão de alta tensão, partindo da subestação offshore, se for o caso. 

Esses cabos robustos e pesados, que são "colocados" no fundo do mar, consistem em várias camadas feitas de diferentes materiais, como cobre e alumínio para as propriedades condutoras, aço para a blindagem ou polipropileno para o isolamento.

Fundação fixa

As fundações fixas são usadas para os parques eólicos que colocam suas turbinas eólicas no fundo do mar e não as sustentam por meio de sistemas de flutuação. Podem ser fundações fixas com uma monoestaca, em que a torre é fundada em um grande cilindro, geralmente feito de aço, embutido no leito marinho; suporte por gravidade, que requer uma plataforma de concreto ou aço de grande massa e uma área de superfície que repousa diretamente no leito marinho previamente preparado; e uso de jaquetas, estruturas de aço na forma de uma rede com três ou quatro pontos de ancoragem no fundo do mar. 

A tecnologia atual de fundações fixas é usada em locais com até 60 metros de profundidade, embora essa tecnologia está permitindo que a profundidade dos parques eólicos com fundações fixas aumente cada vez mais.