Com a disparada dos preços do petróleo, o Japão ressuscitou uma antiga ideia para extrair energia infinita do oceano

Se analisarmos a participação das energias renováveis ​​na geração de energia (por exemplo, na Europa), veremos que algumas, como a eólica e a solar, são dominantes, enquanto outras contribuem de forma insignificante: este é o caso da undimotriz, mais conhecida como energia das ondas. Sim, o recurso existe para ser aproveitado (e em alguns lugares, como a costa cantábrica, é abundante), mas surfar é uma coisa, e gerar energia a partir disso é outra bem diferente.

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Porque as ondas que chegam à bóia esta manhã são completamente diferentes das que chegam à tarde: altura diferente, ritmo diferente, direção diferente... isso faz parte do encanto do surfe, mas também é um pesadelo para a geração de eletricidade. A energia das ondas funciona, mas é imprevisível e inconsistente, o que reduz drasticamente a eficiência.

Assim, Takahito Iida, pesquisador do Departamento de Arquitetura Naval e Engenharia Oceânica da Universidade de Osaka, criou uma solução para esse problema, que publicou no Journal of Fluid Mechanics: um volante giratório.

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A invenção

O dispositivo chama-se GWEC (Conversor Giroscópico de Energia das Ondas). Essencialmente, trata-se de um volante giratório dentro de uma boia flutuante que permite extrair a quantidade máxima de energia das ondas, independentemente da sua frequência.

Ele não acompanha o movimento das ondas, mas o converte em uma rotação perpendicular que aciona um gerador. O segredo está em ajustar a velocidade de rotação do volante em tempo real: dessa forma, o sistema se adapta ao mar em vez de esperar que o mar se adapte às condições ideais do dispositivo.

Por que isso é importante?

Porque a energia das ondas continua sendo a eterna promessa do setor energético, e os oceanos cobrem 71% da Terra, acumulando uma vasta quantidade de energia. Todos os sistemas anteriores falharam em um aspecto: eles são otimizados para a frequência de ressonância, uma única frequência específica.

Nesse momento, eles atingem sua eficiência máxima de 50%, o máximo permitido pela física. O GWEC (Conversor de Energia das Ondas Geotérmicas) de Iida é capaz de manter essa eficiência em toda a faixa de frequência.

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Contexto

O momento para a publicação do artigo não poderia ser melhor: os preços do petróleo estão acima de US$ 100 (cerca de R$ 516) o barril, e o Japão importa 95% do seu petróleo do Oriente Médio, tornando a busca por alternativas urgente.

A ideia básica não é nova; a novidade reside em saber como controlá-la para maximizar o desempenho independentemente das condições do mar. De fato, o conceito foi patenteado em 1981 pelos engenheiros Laithwaite e Salter, e desde então, protótipos foram testados no Japão, na Espanha e na Itália. O que ninguém havia feito até agora era uma análise teórica completa explicando como "ajustar" o sistema sob quaisquer condições de ondas.

Como ele faz isso?

Iida desenvolve, pela primeira vez, as equações completas para todo o sistema, incluindo as ondas, a plataforma e o giroscópio, e também identifica os parâmetros de controle ideais (rigidez do gerador, amortecimento e velocidade do volante). Além disso, ele demonstra que, com o sistema devidamente ajustado, é possível atingir o limite físico teórico de absorção de energia: exatamente metade da energia transportada por cada onda.

Por que metade? Uma onda que atinge um corpo simétrico é dividida igualmente entre componentes simétricos e assimétricos. Um dispositivo com apenas um tipo de movimento só consegue capturar o componente assimétrico. Note que não é que não se possa absorver mais energia, mas isso exigiria geometrias assimétricas (como o pato de Salter) ou sistemas mais complexos.

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Sim, mas...

Iida testou seu dispositivo e equações em escala laboratorial, onde a prática se alinhou com a teoria, mas ainda se trata de um dispositivo sob condições controladas. O próximo passo, como já mencionado, é o teste com um modelo físico no canal de ondas da Universidade de Osaka.

Além disso, existem outras limitações, como a capacidade de funcionar apenas com ondas pequenas (se as ondas crescerem, a física deixa de ser linear), o que reduz sua eficiência. O autor é claro: a faixa de amplitude válida é muito pequena para uso prático. Da mesma forma, as perdas mecânicas ainda não foram quantificadas.

Imagem de capa | Jeremy Bishop e David Edelstein