Un proyecto desarrollado por Petrobras, en asociación con el Instituto Senai de Inovação (ISI), dará origen a una tecnología inédita en Brasil, capaz de reducir el costo de instalación de parques eólicos offshore, aquellos que generan energía a partir de los vientos que soplan en alta mar. El equipo científico brasileño creó un dispositivo denominado Bravo –acrónimo por boya remota de evaluación de los vientos oceánicos, en portugués–, dotado de un sistema de monitoreo que capta datos meteorológicos y oceanográficos en forma automática, entre ellos la velocidad y la dirección de los vientos marinos. Estos datos son esenciales para realizar estudios de potencial energético necesarios para la construcción de centrales eólicas en el mar.
El desarrollo de tecnologías para la explotación de la energía generada por los vientos oceánicos es importante porque Brasil cuenta con un vasto litoral y una gran área marítima de aguas jurisdiccionales. Estudios recientes revelan que muchas regiones costeras son adecuadas para la instalación de usinas eólicas porque allí soplan vientos con velocidades adecuadas para la generación de energía.
“Varias multinacionales del sector de la energía han demostrado interés en explotar nuestro potencial eólico offshore. El proyecto Bravo permitirá nacionalizar una tecnología que se utiliza para el mapeo de los recursos eólicos marinos. De momento, no existe un proveedor local que cuente con equipamiento propio validado para esta aplicación”, dice el ingeniero mecánico Antonio Medeiros, coordinador de investigación y desarrollo del ISI en Energías Renovables, con sede en Natal (Rio Grande do Norte). El proyecto también contó con la participación del ISI en Sistemas Embarcados, ubicado en Florianópolis (Santa Catarina).
Algunas empresas nacionales, informa el experto, ya ofrecen boyas que miden parámetros meteorológicos (temperatura del aire, humedad relativa y presión atmosférica) y oceanográficos (olas y corrientes marinas). “La mayoría de estos dispositivos también mide los vientos de superficie, que soplan a hasta 2 metros [m] de altura. Con todo, para poder implementar un proyecto eólico mar adentro, necesitamos conocer el comportamiento de los vientos que soplan por encima de los 100 m, a la altura del rotor de los aerogeneradores [o turbinas eólicas]”, dice Medeiros, quien hace hincapié en que boyas como Bravo constituyen una alternativa a las torres de medición fijas, cuyo costo de instalación es mayor.
El ingeniero naval Alexandre Nicolaos Simos, del Departamento de Ingeniería Naval y Oceánica de la Escuela Politécnica de la Universidad de São Paulo (Poli-USP), considera positivo el desarrollo de la boya Bravo. “Nuestro país exhibe una gran carencia en cuanto a mediciones de monitoreo del océano. Las mediciones de los vientos en el ambiente marino son fundamentales para realizar una planificación de los proyectos de parques eólicos offshore”, subraya. Simos dirige un estudio, financiado por la FAPESP y otras instituciones, centrado en el desarrollo de turbinas eólicas flotantes. La mayoría de las turbinas offshore del mundo son fijas y están asentadas sobre pilares fundados en el lecho marino (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 290).
El período de pruebas
El primer modelo de Bravo comenzó a testearse a finales de noviembre. La boya fue arrojada a unos 15 kilómetros (km) de la costa de Areia Branca, un municipio situado sobre la costa norte del estado de Rio Grande do Norte, donde permanecerá durante al menos siete meses. Con 2,5 m de diámetro y 3,5 m de altura, está dotada de un casco de fibra de vidrio, una estructura metálica conectada con el sistema de anclaje y un soporte para la instalación de los sensores, entre ellos un anemómetro ultrasónico para medir la dirección y la velocidad del viento a nivel del mar y un sensor anemométrico remoto con tecnología lidar (detección de luz y medición de distancia) para recabar parámetros del viento hasta unos 200 m por encima del nivel del mar.
El lidar funciona así: el sensor envía pulsos de luz láser hacia arriba, que son reflejados por partículas o aerosoles transportados por el viento a distintas alturas. El tiempo que tarda la luz en chocar con las partículas y ser reflejada de vuelta determina la altura a la que ocurrió dicha reflexión. Un fenómeno físico llamado efecto Doppler hace que la frecuencia de la luz reflejada sea ligeramente diferente a la original emitida por el lidar. Esta diferencia determina la velocidad de la partícula y, en consecuencia, del viento a la altura de la medición.
La información se transmite a un servidor en la nube a través de la comunicación vía satélite, para su análisis ulterior”, informó Petrobras, por intermedio de su asesoría de prensa. La boya está dotada de módulos fotovoltaicos y de dos pequeñas turbinas eólicas que le proporcionan autonomía energética.
Los datos recogidos por el dispositivo Bravo durante el período de pruebas serán contrastados con la información recabada por otro sensor lidar fijo instalado en Terminal Salineiro de Areia Branca, un puerto situado a 26 km de la costa, cerca del sitio de lanzamiento de la boya.
En el mundo, según informa Petrobras, existen equipos con sensores lidar flotantes en países como Estados Unidos, Francia, Reino Unido y Noruega. La compañía estima una reducción de un 40 % en el costo de la medición eólica offshore con el dispositivo Bravo en comparación con la contratación de una empresa extranjera para la prestación de este servicio en Brasil. “La boya Bravo contribuirá al aumento de la oferta de servicios y a reducir el costo de implementación de los proyectos de energía eólica offshore en el país”, informó Petrobras.
El físico Marcelo Dottori, doctor en oceanografía y coordinador del Laboratorio de Hidrodinámica Costera del Instituto Oceanográfico (IO) de la USP, considera positivo el intento de nacionalización de las tecnologías empleadas en los proyectos oceanográficos. “Tenemos una riqueza enorme en el mar y es por ello que el desarrollo de dispositivos como la boya Bravo son de suma importancia. No me refiero solamente a la boya en sí misma, sino al conjunto de sensores instalados en ella”, subraya. “Somos muy dependientes de los dispositivos fabricados en el exterior. Tenemos que acabar con esta dependencia”.
Proyectos
1. Modelado y simulación numérica aplicada a la energía eólica – Parte de la propuesta HPCWE presentada en la convocatoria a la presentación de proyectos H2020-FETHPC-2018-2020 (nº 19/01507-8); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Convenio Unión Europea (Horizonte 2020); Investigador responsable Bruno Souza Carmo; Inversión R$ 164.874,24.
2. Modelo estructural para el estudio de la dinámica de las aspas de las turbinas eólicas (nº 15/11655-3); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Alfredo Gay Neto; Inversión R$ 42.764,65.
