O Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (Coppe) e a petroleira chinesa China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) firmaram acordos para realizar dois projetos de pesquisa em energias renováveis no oceano, com financiamento de R$16 milhões. O objetivo final é descarbonizar as atividades em plataformas offshore e na área do pré-sal.

Um dos projetos investiga as turbinas eólicas flutuantes em profundidades entre 60 e 150 metros. O outro trata da descarbonização das atividades de óleo e gás na região do pré-sal, em profundidades entre 500 e 2.500 metros, utilizando o conceito de parque híbrido com fontes eólica, de onda e solar.

A iniciativa é liderada pelo Grupo de Energias Renováveis no Oceano (GERO), ligado ao Laboratório de Tecnologia Submarina (LTS) da Coppe.
 
Mais de 30 pesquisadores envolvidos

Os projetos têm duração de três anos e contam com a participação de mais de trinta pesquisadores de quatro diferentes laboratórios da Coppe. Os estudos abrangerão diversas áreas, como hidrodinâmica, aerodinâmica, estrutural, controle de potência, oceanografia, meteorologia, estimativa de custo, otimização, e inteligência artificial.
 
Segundo o professor Segen Estefen, do Programa de Engenharia Oceânica (PEnO) e coordenador do GERO, o Laboratório de Tecnologia Submarina coopera com a Universidade de Petróleo da China desde 2001, e a parceria com a CNOOC é uma continuidade dessa colaboração com instituições chinesas.

“No primeiro projeto, buscamos sistemas eólicos flutuantes que sejam competitivos tanto em desempenho quanto em custo da energia. Avaliaremos o desempenho das estruturas com grau de maturidade tecnológica (TRL) superior a 4 e métodos construtivos que possam dar maior competitividade às plataformas flutuantes.”, explica Segen.
 
De acordo com o professor do PEnO/Coppe, Milad Shadman, também pesquisador do GERO, este projeto foca a avaliação das turbinas em águas intermediárias, de 50 a 150m, no Sul, Sudeste e Nordeste, onde os ventos são mais fortes. Envolverão acoplamento dos carregamentos aerodinâmico, hidrodinâmico, linha de ancoragem e também análise estrutural.
 
O segundo projeto é voltado para instalações de parques híbridos de energia eólica, energia das ondas e solar flutuante. Envolve análise acoplada da aerodinâmica e da hidrodinâmica das turbinas, avaliação do comportamento estrutural, e o desempenho das linhas de ancoragem em águas ultraprofundas, o que traz grandes desafios no sistema de ancoragem.

Substituição do gás natural

Atualmente, as plataformas Floating, Production, Storage and Offloading (FPSO) – navios com capacidade para processar e armazenar o petróleo, e prover a transferência do petróleo ou gás natural – são energizadas por turbinas a gás natural. A proposta é começar um processo de descarbonização do abastecimento de energia tanto destas plataformas quanto dos sistemas submarinos de produção, informa a Coppe.

Como as energias renováveis a serem utilizadas são intermitentes, o projeto irá avaliar o uso de baterias para a estabilização do fornecimento de eletricidade. Os pesquisadores consideram o projeto como bastante arrojado para contribuir com a descarbonização da produção de óleo e gás em campos offshore, que costumam ser produtivos por mais de 25 anos.
 
Na avaliação de Milad, é um grande desafio instalar sistemas flutuantes em águas profundas.

“A questão de linha de ancoragem é muito importante quando falamos de profundidades superiores a 2000m. Essas linhas podem ser de diferentes materiais, de corrente, poliéster, material sintético. Devem ser escolhidas linhas que tenham resistência suficiente e não aumentem demasiadamente o carregamento sobre o sistema flutuante. Como o sistema de conversores de onda é relativamente pequeno em relação aos conversores eólicos, com boias de cerca de cinco metros de diâmetro e peso de cerca de 50 toneladas, uma alternativa em avaliação é a utilização de ancoragem compartilhada para os diferentes módulos de conversão eólica, de ondas e solar”, explica o professor da Coppe.
 
Os projetos com a CNOOC têm duração de três anos, focados em simulações computacionais do comportamento dos sistemas e, no terceiro ano, testes experimentais em modelos reduzidos no Laboratório de Tecnologia Oceânica (LabOceano) da Coppe. O primeiro projeto conta com a participação de dois laboratórios do Programa de Engenharia Civil da Coppe: o Núcleo de Ensino e Pesquisa em Materiais e Tecnologias de Baixo Impacto Ambiental na Construção Sustentável (Numats) e o Laboratório de Métodos Computacionais em Engenharia (Lamce).
 
A equipe do Lamce participa também do segundo projeto, que conta ainda com a colaboração do Laboratório de Fontes Alternativas de Energia (Lafae), do Programa de Engenharia Elétrica, para a validação digital do controle de potência. 

“Os projetos são interdisciplinares e refletem a capacidade da Coppe de aglutinar conhecimentos para a transição energética e a descarbonização da fase de produção da indústria de óleo e gás offshore”, conclui o professor Segen Estefen.