O futuro da Subsea está explodindo no vento

(Imagem: GE Renewable Energy)

(Foto: Poder Princípio)

(Foto: SkySpecs)

(Imagem: Equinor)

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A energia eólica offshore é quente, com potencial para ser uma área significativa de crescimento para os mercados marítimo, submarino e de energia nos próximos anos. Eric Haun faz um mergulho profundo em oito empresas liderando o caminho.

GE Energias Renováveis
Como projetos de energia eólica offshore em todo o mundo buscam incorporar as mais recentes inovações em tecnologia de turbinas eólicas para maximizar a eficiência e reduzir custos, muitos fabricantes estão produzindo turbinas maiores em projetos de fundações avançadas para profundidades de água ainda maiores. Essas turbinas maiores, que são capazes de capturar mais energia e são mais eficientes, permitem menos instalações e menores custos de manutenção.

Em março de 2018, a GE Renewable Energy anunciou que investirá mais de US $ 400 milhões nos próximos três a cinco anos para desenvolver e implantar o Haliade-X 12 MW, definido para ser o maior e mais poderoso aerogerador offshore do mundo. A instalação contará com uma capacidade de 12 MW, rotor de 220 metros, uma lâmina de 107 metros. Com uma altura de 260 metros sobre o mar, a Haliade-X produzirá 45% mais energia do que qualquer outra turbina eólica offshore atualmente disponível e gerará até 67 GWh por ano, segundo a GE.

Turbinas de maior potência oferecem eficiências ao longo de todo um projeto, reduzindo riscos e custos de instalação (menos turbinas instaladas), operação, manutenção e reparo para desenvolvedores, o que torna os projetos eólicos offshore mais lucrativos e reduzem o custo da eletricidade para os consumidores. O Haliade-X foi projetado para oferecer maior eficiência de geração de energia, com um fator de capacidade bruta de 63% cinco a sete pontos acima do benchmark atual do setor, de acordo com a GE. Portanto, produzirá mais energia por MW instalado.

Ideol Offshore, STX Europe Offshore Energy
Em vários locais ao redor do mundo, parques eólicos comerciais estão sendo projetados para águas que simplesmente não podem suportar as estruturas fixas normalmente usadas. Para esses projetos, uma nova geração de turbinas eólicas flutuantes está em desenvolvimento. Subestações offshore que coletam e exportam energia gerada por turbinas através de cabos submarinos também precisarão ser especialmente projetadas para flutuar. A Ideol e a STX Europe Offshore Energy afirmam que estão desenvolvendo uma nova subestação flutuante que será compatível tanto com os tradicionais parques eólicos offshore flutuantes quanto com os novos flutuantes. A Ideol desenvolve tecnologias de fundações flutuantes para parques eólicos offshore, e a STX forneceu subestações para a indústria eólica marítima de fundo fixo. Juntos, os parceiros buscam criar, construir e instalar uma subestação flutuante universal e modular baseada no conceito patenteado da Ideol para as turbinas flutuantes. O conceito envolve uma estrutura de fundação flutuante em forma de anel com uma abertura central que aproveita as propriedades hidrodinâmicas para estabilizar a fundação e a turbina, ou neste caso a subestação. O sloshing da água contida dentro da abertura neutraliza eficazmente o movimento da causa do flutuador pelo swell da onda. Ideol e STX dizem que a subestação flutuante está sendo projetada para maximizar a padronização para redução de custos e modularização para maior flexibilidade de projeto. Os desenvolvedores pretendem ter uma solução pronta para o mercado a tempo dos próximos leilões comerciais flutuantes da França.

Poder Princípio
As tecnologias que estão sendo desenvolvidas para permitir parques eólicos offshore flutuantes geraram muita agitação e por boas razões. Estruturas flutuantes de alta tecnologia liberam o potencial de energia eólica limpa em águas - especialmente em águas profundas - como na costa oeste dos Estados Unidos e em partes da Ásia onde fundações fixas tradicionais não podem ser apoiadas.

Entre os líderes neste espaço está a Principle Power, sediada na Califórnia, e sua fundação WindFloat, uma turbina eólica flutuante de formato triangular patenteada. A plataforma offshore semi-submersível de três colunas possui placas de retenção de água que, através de efeitos de amortecimento, reduzem o movimento devido às ondas. O trabalho para construir a base flutuante e instalar uma turbina no topo de uma de suas colunas é completado inteiramente em terra antes que a montagem completa seja rebocada para a sua localização final no mar, reduzindo significativamente os custos de instalação. O WindFloat também é “agnóstico em turbina”, o que significa que qualquer turbina eólica offshore convencional pode ser instalada sobre uma de suas colunas.

Trabalhando com um consórcio de parceiros, a Principle Power implantou um protótipo WindFloat de 2MW em grande escala ao largo da costa de Portugal em 2011 e, desde então, levou a tecnologia a passos largos para provar a sua disponibilidade para a comercialização. Durante um período de operação de cinco anos, mais de 17 GWh de eletricidade foram produzidos e entregues à rede local por cabo submarino antes que o protótipo fosse desativado em 2016.

Agora, aproveitando os dados operacionais e a experiência adquirida ao longo do período de testes, a Principle Power tem vários projetos subseqüentes em desenvolvimento para projetos de energia eólica offshore na costa da Califórnia, Portugal, França e outros lugares. A empresa está até mesmo trabalhando para projetar uma fundação flutuante capaz de abrigar uma turbina de 10 + MW de última geração sendo desenvolvida como parte de um projeto envolvendo a fabricante alemã de turbinas Senvion.

SkySpecs, Orsted
Em menos de 15 minutos, um drone aéreo totalmente automatizado foi capaz de conduzir uma inspeção de lâmina de cima para baixo da maior turbina eólica offshore do mundo.

A inspeção inovadora foi recentemente realizada nas pás de turbina de 80m de uma turbina MHI Vestas V164 de 8MW na Burbo Bank Extension, a 7km da costa de Liverpool Bay no Mar da Irlanda, através de uma parceria entre a SkySpecs, operadora e exploradora de parques eólicos offshore dos EUA. .

A Ørsted (antiga DONG Energy), com sede na Dinamarca, tem raízes na indústria de petróleo e gás que remontam ao início dos anos 70. Hoje, a empresa está totalmente focada em energia limpa e renovável e é a maior empresa de parques eólicos offshore do mundo, com projetos em operação ou em desenvolvimento na Dinamarca, Reino Unido, Alemanha, Holanda, EUA e Taiwan. Escusado será dizer que a empresa tem um grande número de turbinas eólicas em operação, as quais exigirão inspeção durante toda a vida útil do equipamento.

David-Lee Jones, líder sênior do projeto técnico de Ørsted, disse que, ao conduzir inspeções de turbinas eólicas, muitas vezes é difícil coletar qualidade de imagem consistente nas maiores turbinas offshore. É aí que entram os serviços de robótica e soluções de tecnologia de software SkySpecs.

O cofundador e diretor de tecnologia da SkySpecs, Tom Brady, disse que as informações coletadas através do serviço de inspeção automatizada de drones de sua empresa ajudam os proprietários a formar suas estratégias de manutenção preditiva com “dados de lâmina” e ferramentas de análise que ajudam a entender melhor a saúde de seus equipamentos.

Os drones aéreos da SkySpecs conduzem a inspeção de forma totalmente autônoma, sem controle humano, e, portanto, fornecem recursos de inspeção mais precisos, consistentes e robustos, disse a empresa. Os dados coletados pelo drone são automaticamente enviados para o produto de software SkySpecs, o Horizon, que classifica as imagens por tipo de dano e gravidade. Um conjunto avançado de recursos no software, que inclui fluxos de trabalho de planejamento de reparos, painéis de análise e insights, permite que os usuários identifiquem tendências, projetem custos de reparo e determinem o ROI.

Equinor, Masdar
Parceiros A Equinor (antiga Statoil) e a Masdar instalaram um sistema de armazenamento de bateria que chamam de Batwind, que armazena energia gerada a partir do primeiro parque eólico flutuante comercial do mundo. A eletricidade produzida a 25 quilômetros da costa no parque eólico de Hywind, na Escócia, é transportada via cabos para uma subestação em terra em Peterhead, na Escócia, para ser armazenada nas baterias de íons de lítio de 1 MW da Batwind e conectada à rede.

Espera-se que as tecnologias de armazenamento de energia, como baterias e outras, sejam cada vez mais importantes para a estabilidade da rede nos próximos anos, especialmente à medida que os custos de instalação dos sistemas de armazenamento de baterias continuam caindo. Sebastian Bringsvaerd, gerente de desenvolvimento da Hywind e da Batwind, explicou que a variabilidade de energia renovável pode ser gerenciada pela rede até certo ponto, mas novas soluções inteligentes para armazenamento de energia são necessárias para fornecer energia firme.

A Equinor compara o Batwind com um “depósito de energia” que trabalha para mitigar a intermitência e otimizar a produção. Sua finalidade, diz a Equionr, é “ensinar” a bateria quando segurar e armazenar eletricidade, e quando enviar energia para a rede, aumentando assim o valor. Para tornar o sistema o mais inteligente possível, a Equinor e a Masdar estão desenvolvendo algoritmos baseados em múltiplas fontes de dados, incluindo previsões do tempo, preços de mercado, cronogramas de manutenção, padrões de consumo e serviços de rede. A digitalização é um fator-chave, disse Bringsvaerd. O sistema de gerenciamento de energia do Batwind se torna mais inteligente à medida que alimenta mais dados, explicou ele, acrescentando que o valor no armazenamento não é necessariamente a quantidade de energia armazenada, mas sim como é otimizada e melhor controlada.

(Conforme publicado na edição de julho / agosto de 2018 da Marine Technology Reporter )