A energia eólica offshore flutuante é promissora para a indústria vertical

Jul 25, 2023

Por muito tempo relegadas às margens da indústria eólica, as turbinas eólicas de eixo vertical (VAWTs) podem ganhar uma nova vida em plataformas flutuantes.

A empresa sueca SeaTwirl tem feito ondas recentemente com seu projeto VAWT offshore flutuante, incluindo o anúncio esta semana de que garantiu uma patente na China, que deverá ser o maior mercado eólico offshore do mundo dentro de alguns anos.

A patente, também aprovada recentemente nos EUA de acordo com a SeaTwirl, é para um projeto que permitiria que o gerador e a carcaça do mancal fossem substituídos logo acima da superfície da água por barco, reduzindo o custo de instalação e manutenção e minimizando o tempo de inatividade.

A maioria dos equipamentos delicados em turbinas eólicas offshore de eixo horizontal padrão fica bem acima da água, tornando os reparos mais difíceis e perigosos.

No mês passado, a SeaTwirl disse que ganhou o apoio da empresa de logística offshore NorSea e do grupo belga Colruyt para um projeto de SEK 70 milhões (US$ 7 milhões) para construir um protótipo de 1 megawatt de seu VAWT flutuante. O plano é construir o protótipo S2 em 2020, provavelmente na Noruega, disse o CEO da SeaTwirl, Gabriel Strängberg, ao GTM.

A onda de anúncios da SeaTwirl ocorre depois que uma pesquisa do Sandia National Laboratories, com sede nos EUA, no ano passado, descobriu que poderia haver um potencial significativo para os VAWTs reduzirem o custo da energia eólica offshore em plataformas flutuantes.

O estudo de cinco anos e US$ 4,1 milhões descobriu que os VAWTs poderiam potencialmente reduzir o custo de turbinas eólicas offshore flutuantes, instalação e manutenção, eliminando a necessidade de caixas de engrenagens, eixos de alta velocidade, sistemas de guinada e naceles, todos sujeitos a falhas.

Mas a principal atração dos VAWTs em comparação com as turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWTs) em um contexto offshore é que eles poderiam funcionar com plataformas flutuantes mais baratas.

"Para a energia eólica offshore flutuante, a plataforma é o maior contribuinte individual para o custo nivelado da eletricidade", disse o líder da pesquisa, Dr. Brandon Ennis, do departamento de tecnologias de energia eólica da Sandia, ao GTM.

"Se você tiver um rotor um pouco mais caro, mas um custo de plataforma substancialmente reduzido, isso pode ser um benefício do sistema."

Embora ainda esteja em sua infância, espera-se que a energia eólica offshore flutuante decole na década de 2020, à medida que seus custos diminuem e muitos dos melhores locais para parques eólicos offshore em águas mais rasas são usados.

Um grande desafio para HAWTs em plataformas flutuantes é que muitos dos componentes mais pesados ​​da turbina, como o trem de força e o gerador, estão bem acima da água.

Isso cria um grande momento de tombamento que a plataforma flutuante precisa estabilizar, geralmente adicionando massa à subestrutura. Com VAWTs como o projeto Darrieus estudado em Sandia, os componentes pesados ​​ficariam todos na base da turbina.

Isso não apenas contribuiria para sua estabilidade, mas também tornaria mais fácil e barato realizar manutenções e reparos.

Outra vantagem dos VAWTs é que, ao contrário dos HAWTs, eles são insensíveis ao desvio do vento, onde o vento muda de direção com a altura.

Finalmente, de acordo com a Quest Floating Wind Energy, uma empresa de análise especializada, os VAWTs podem ajudar a superar os efeitos de esteira associados aos parques eólicos baseados em HAWT.

"A indústria está olhando para turbinas cada vez maiores", disse Erik Rijkers, diretor de estratégia e desenvolvimento de mercado da Quest. "A turbina de 12 megawatts da GE abrange 220 metros. Isso significa que os flutuadores precisam ser espaçados cerca de 1,5 km [entre si], o que resulta em grandes custos de cabeamento."

Em contraste, disse ele, estudos na França sugerem que dois VAWTs colocados em um único flutuador realmente melhorariam o desempenho um do outro, reduzindo as necessidades de cabeamento e tornando a tecnologia uma boa aposta para ambientes apertados, como lagos.

Crucialmente, também, enquanto HAWTs maiores tornam as coisas cada vez mais difíceis para fundações flutuantes, no caso de VAWTs, um aumento no tamanho pode melhorar o desempenho e a eficiência de custos. "No mar, você obtém uma eficiência aprimorada para upscaling", disse Ennis.