Energia 2020
Energia das Ondas: potencial, Energia das Ondas: potencial, perspectivas e trabalho para casaperspectivas e trabalho para casa
[email protected]@ist.utl.pt
Potencial e vantagens
A Energia das Ondas em Portugal
Criação de cluster nacional
Estado actual
Central do Pico
Conclusões
Estado actual
Energia 2020
Recurso das ondasRecurso das ondas
7040
30
40
2040 5040
3020
60
60 40
20
2030
5070
2040
100
1530 2020
10
20
30
10
30
2020
70
20
30
• Previsibilidade: 6 dias
• Estabilidade do recurso: 3 dias para independência estatística
Energia 2020
Vantagens e potencial
• Mundo:– 250 GW / 10% da energia eléctrica– € 750 mil milhões
• Portugal:– 5 GW / 20% da energia eléctrica– € 7 mil milhões
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Potencial Sócio-Económico
• Cluster e tecnologias com vocação marinha
• Mecanismos de inovação e ligação indústria-universidade
1ª Fase
POSSIVEIS ÁREAS DE CONCESSÃO
2ª Fase
2ª Prioridade
ÁREAS DE ACESSO RESTRITO
Áreas protegidas
Cabos submarinos
Exercícios militares
ÁREAS COM CONFLITOS
Pesca artesanal
Pesca por arrasto
Acesso aos portos
Linha de costa
Batimétrica 50 m
Batimétrica 100 m
Batimétrica 200 m
6 milhas
LEGENDALinha de costa
Batimétrica 50 m
Batimétrica 100 m
Batimétrica 200 m
6 milhas
LEGENDA
DE INTERESSE
OU PROIBIDO
• 10% Mercado Mundial + Mercado Nacional:– 2000 M€/ano durante 40 anos– 40.000 postos de trabalho– 4.000 licenciados – 400 investigadores
Energia 2020
Ondas: 5 Tipos bOndas: 5 Tipos báásicos de tecnologiassicos de tecnologias
Overtopping / acumulação OWSC / Placa submersa oscilante
OWC / Coluna de Água Oscilante
Absorvedor pontual submerso
Sistema articulado Absorvedor pontual
Energia 2020
Estado actual da tecnologiaEstado actual da tecnologia
• Ano de 2008: Primeiro parque “comercial” de 3 unidades Pelamis (Portugal) + 2 instalações em Espanha
• Ano de 2007: 12 protótipos testados no mar
• Não há experiência operacional
• Não há convergência para uma única tecnologia
Iniciada a fase de demonstração no mar
• Resultados abaixo das expectativas (2008-09)
Energia 2020
CustosCustos da Energda Energíía das Ondas a das Ondas
Fonte: Carbon Trust – 25 Janeiro de 2006
Previsão actual de custos:• 3,5 a 4,5 M€/MW• 250 a 350 €/MWh
Custos devem reduzir-se de um factor de 4
Fiabilidade deve aumentar
Operações offshore devem reduzir-se / simplificar-se
3%
5%
1%
2%
11%
3%3% 4%
28%
40%
Custos de energia de uma central comercial
O&M
Equipamento
Estrutura
Amarrações
Energia 2020
Sinergias com eólico offshore
• Soluções fixas: partilha de soluções de ligação eléctrica• Soluções flutuantes: partilha soluções para amarrações• Comparação dos
desafios tecnológicos
Energia 2020
Desenvolvimentos futuros
• Redução de custos:– Desenvolvimento progressivo (50% redução)
• Aumento eficiência (controlo) e de fiabilidade• Simplificação operações offshore / menor custo dos meios
navais de apoio• Redução de custos da estrutura (melhores projectos e
métodos de fabrico)• Simplificação das amarrações
– Break-troughs' (50% redução)
Energia 2020
Crescimento esperado (EU)
Energia 2020
Boas condições naturais: recurso, águas profundas próximo da costa, fundos arenosos, inexistência de correntes significativas, meteorologia adequadaBoas infra-estruturas:• Rede Eléctrica próximo da costa• Portos e estaleiros navais ao longo da costaPolíticas Públicas adequadas:• Tarifa• Zona PilotoExperiência empresarial (7 empresas / 8 projectos) e de I&D (30 anos)Boa receptividade da sociedade
Vantagens comparativas de PortugalVantagens comparativas de Portugal
Energia 2020
EDP: Aquisição (com EFACEC) de infra-estrutura de teste na AguçadouraTeste de protótipo de eólica offshore flutuanteGalp:Desenvolvimento e teste de protótipo de E. Ondas em parceriaMartifer:
Desenvolvimento e teste de protótipo de E.O. com tecnologia própria
Projectos (8) e empresas (7) em PortugalProjectos (8) e empresas (7) em Portugal
Energia 2020
Eneólica:Teste de protótipo de energia das ondas (Waveroller)GWh:Sócios maioritários da tecnologia australiana Oceanlinx de E.O.Generg:Teste de protótipo de energia das ondas (Wavebob)Kymaner:Desenvolvimento de tecnologia própria de energia das ondas (sistema Kymanos)
Projectos (8) e empresas (7) em PortugalProjectos (8) e empresas (7) em Portugal
Energia 2020
IST: Hidrodinâmica, modelação numérica e experimental, controlo, amarrações;5 professores + 10 bolseirosLNEG:Recurso energético, hidrodinâmica, modelação numérica.2 investigadores seniores + 3 bolseirosCentro de Energia das Ondas:
Central do Pico6 investigadores + 6 bolseiros + 3 outro staff.1 milhão de euros / ano
Experiência de I&D em PortugalExperiência de I&D em Portugal
XY
Z
-6.00
-2.00
2.00
6.00
10.00
14.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
ω (rad s-1)
A 7/( ρ
L3 ), B
7/(ρL
3 ω)
A7-isolated OWC deviceB7-isolated OWC deviceA7-onshore OWC deviceB7-onshore OWC device
Energia 2020
Crescimento esperado (PT)
Crescimento de EO em Portugal
0
50
100
150
200
250
300
2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022
Anos
MW
Energia 2020
Criação dum cluster nacional (I)Criação dum cluster nacional (I)
Zona Plioto+ Tarifas
UM PASSO EM FRENTE
Reforço de competências:Nas empresasNo mercado de trabalhoNas estruturas de I&D Projectos visando P.I.:
Novos componentesMetodologias InovadorasNovos serviços
Desenvolvimento de mercado
Criação de cluster assente em conhecimento e P.I.
VisibilidadeInternacional
Energia 2020
Criação do Instituto de Energias Offshore
Direcção
Observatorio:TecnologiaMercadoLegislaçãoAmbienteSocio-Econ.
Centro de modelação numérica e controlo
Tanque de ondas
Centro de testes no mar:Protótipos ligados à rede
Central do Pico
Escala 1:3 sem ligação eléctrica
Apoio à implementação de projectos
Fomento & coordenação I&D
Investimento de 10 a 12 milhões de euros em 3 a 5 anos
Energia 2020
Centro de Energia das Ondas
GWH
Energia das Ondas
Energia 2020
WavEC
• 2010– Staff: 14– Orçamento: € 900.000
• 7 projectos EU - 60%• Consultoria - 34%• Projectos nacionais - 3%• Quotas - 3%
• Fundado em 2003– Staff: 1 + (2)– Orçamento: 100 k$
Energia 2020
Actividades do WavEC
Plant operation & monitoring
Due Diligences& Strategic An.
Experimental &Numerical mod.
Dissemination & training
Environment & site selection Public Policies
Main areas of activity of WavEC (+ IST & LNEG)
Energia 2020
Consultoria (WavEC): 2003 - 2009
Portugal: 6– AdL (2008) - CEO (2008)– DGGE (2004) - EDP (2006-08)– GALP (2007-08) - Fundação EDP (2008)
Internacional: 12– Voights- Hydro (UK) – 2009 – MAORI (Korea) – 2009 – Scottish Government (Saltire Prize – 2008 …)– Kenda Capital (NL) - 2008– Energy Technology Institute (UK) - 2008– Iberdrola (S) - 2008– Lovdhal Ventures (N) – 2007– Wave Dragon (DK) - 2006– International Energy Agency (2006 - )– AWS B.V. (NL) - 2004– Shell International (NL) – 2004– ITPOWER (UK) – 2004
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• Energy Technologies Institute (RU)• 50% público / 50 % privado;• 5 milhões £/ano cada empresa participante• Orçamento anual de 100 milhões £• Concursos abertos:
– Energia Eólica Offshore– Energias marinhas (Ondas e Correntes)– Microgeração
• Empresas financiadores podem concorrer• Projectos de cerca de 10 milhões £/3 anos
Exemplos do estrangeiro – (I)Exemplos do estrangeiro – (I)
Energia 2020
• Redes Universitárias• Supergen (R.U.) – 6 milhões £ / 4 anos• Escandinávia – 20 milhões € / 4 anos (50%
Stateoilhydro / 50 % 3 universidades escandinavas)
• Wavetrain I e II – rede financiada pela CE (coordenadas pelo IST e WavEC)
Exemplos do estrangeiro – (II)Exemplos do estrangeiro – (II)
Energia 2020
• Actividades (47,5M€)• Implementação Zona Piloto – 3 M€• Criação IEO – 11 M€• Mapeamento plataforma PT – 2 M€• Protótipo Windfloat (2 MW) – 17 M€• Protótipo Wavebob (EO) – 6 M€• Protótipo Waveroller (EO) – 5 M€• Engª e lic. plataforma offshore – 2 M€• Barreiras infra-estruturas – 0,5 M€• Rede de I&D – 2 M€
Actividades prioritárias para 2010-12Actividades prioritárias para 2010-12
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• Financiamento – 47,5 M€• 7º PQ – 7 M€• QREN – 13,8 M€• FAI – 3 M€• FCT – 2,9 M€• EIT – KIC Inno Energy – 1 M€• Privados – 19,8 M€
Actividades prioritárias para 2010-12Actividades prioritárias para 2010-12
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Os 10 anos da Central do Pico
Energia 2020
Os 10 anos da Central do Pico
Energia 2020
• 1995 Início da construção (IST, EDP, EDA) - € 4 M
•
1999 Entrada em operação
História
• 2005 Reinício da operação após recuperação ~ € 1 M– WavEC e Associados
• 2007/09 – Operacional em regime experimental (WavEC)
Energia 2020
Produção de energia (2006)
Energia 2020
Comparação com simulações numéricas
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Valor quadrático médio da pressão na câmara (kPa)
Pot
ênci
a el
éctr
ica
méd
ia (k
W)
Resultados Numéricos
Valores da Central do Pico
Variância da pressão na câmara (kPa)
Pot
ênci
a el
éctri
ca m
édia
(kW
)
Numerical resultsData from Pico
Energia 2020
Rendimento energia pneumática - eléctrica
Band Time Turbine speed
Electrical power
Electrical power /
Pneumatic Power
Mean Mean
[rpm] [kW] %
12:51:00 - 13:10:30 856,25 29,49 57,30
13:12:00 - 13:32:00 976,80 33,16 60,03
12:39:00 - 12:57:00 881,26 29,93 58,17
12:59:00 - 13:20:00 982,64 36,21 77,28
13:24:00 - 13:41:00 944,92 31,64 64,16
13:44:00 - 14:04:00 938,60 30,33 68,38
15:58:50 - 16:18:00 871,22 27,88 72,94
16:21:00 - 16:39:00 909,27 23,18 71,87
16:41:00 - 17:00:00 852,29 24,20 75,07
17:02:00 - 17:22:00 857,05 27,46 64,65
17:26:00 - 17:45:00 1008,43 34,55 77,07
17:42:00 - 17:40:00 893,55 34,72 42,91
17:42:00 - 18:01:00 867,54 34,23 35,46
18:06:00 - 18:24:00 986,96 40,30 44,85
16/09/2007
Energia 20203232
SistemaSistema KYMANOSKYMANOS ®
• O sistema KYMANOS® sintoniza o desempenho ao clima de agitação marítima, protegendo a instalação em situação de tempestade, optimizando o rendimento.
• Este comportamento é conseguido à custa de um sistema inovador patentável, ajustando a frequência própria do conjunto às características das ondas incidentes.
• O sistema KYMANOS® não tem partes móveis para além da turbina e tem uma concepção que evita a circulação de vapor de água salgada nas turbinas e condutas de abdução.
Energia 2020
ConclusõesConclusões
• A pesar das grandes expectativas, os custos actuais são elevados e não existe experiência operacional.
• Desenvolvimento mais lento, mais difícil e com mais custos que o antecipado, com tecnologia a estabilizar em 2015.
• Portugal:• tem vantagens comparativas significativas nesta área• capacidade para desenvolver uma indústria com grande
potencial de exportação e de desenvolvimento económico• potencial para produzir 20% da energia eléctrica que consumimos
• Alcançada a fase de demonstração no mar.
• Necessita concretizar medidas em curso e de aproveitar os conhecimentos e infra-estruturas que tem!