Viabilidade técnica e econômica da conversão da energia térmica oceânica para a geração termelétrica sustentável no litoral do Espírito Santo

Autores

DOI:

https://doi.org/10.21712/lajer.2025.v12.n3.p202-212

Palavras-chave:

descarbonização, fonte alternativa, energia oceânica, OTEC, ORC

Resumo

Nos últimos anos, nenhuma rota tecnológica para geração elétrica a partir de fontes renováveis vem alcançado maior viabilidade técnica e econômica que a solar fotovoltaica e a eólica. Porém, a ausência de geradores síncronos destas duas rotas vem impedindo o despacho da eletricidade gerada por estas duas fontes, para evitar a instabilidade e até a derrubada dos sistemas de rede elétrica interligada, como aconteceu este ano na Península Ibérica, além da forte intermitência destas duas fontes. Diante desta situação, aliado à crescente demanda energética e a preocupação em reduzir os impactos ambientais na geração de energia elétrica, bem como os esforços para a descarbonização, torna-se importante o estudo de novas rotas para a geração elétrica a partir de fontes alternativas de energia renovável. Dentre as diversas rotas, desponta a de conversão de energia térmica dos oceanos (Ocean Thermal Energy Conversion - OTEC), que usa geradores síncronos e não é uma fonte intermitente, apesar de alguma variação sazonal. A OTEC aproveita o gradiente vertical de temperatura dos oceanos para geração de potência elétrica, usando um ciclo termodinâmico de potência com um fluido orgânico, ou seja, em um ciclo Rankine orgânico (Organic Rankine Cycle - ORC). Assim, neste trabalho são apresentados os princípios de funcionamento desta rota, um estudo de eficiência e viabilidade técnica e econômica de um sistema OTEC para as condições do litoral capixaba. Utilizando modelagem matemática baseada em princípios termodinâmicos e modelos econômicos, são avaliados os índices de viabilidade técnica e econômica. Apesar dos resultados não mostrarem a viabilidade econômica, neste caso estudado, existe viabilidade técnica desta rota alternativa para descarbonização, se incentivada.

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Biografia do Autor

  • Lukas Nickel Medeiros, Ufes

    Aluno do Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Espírito Santo – Ufes, Goiabeiras, ES, Brasil 

  • Thallis Toniato Gomes, Ufes

    Aluno do Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Espírito Santo – Ufes, Goiabeiras, ES, Brasi

  • Alexandre Persuhn Morawski, Ufes

     Possui graduação (2013), mestrado (2016) e doutorado (2021) em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), sendo mestrado e doutorado na área de processos e sistemas térmicos. Durante o mestrado atuou com uma equipe de doutores da UFES na elaboração e proposição de projeto P&D regulado pela ANEEL, no qual participou como membro executor durante o doutorado (2016 a 2018). Ainda durante o doutorado foi professor substituto (2018 e 2019) no Departamento de Engenharia Mecânica da UFES, coorientando alunos de iniciação científica e tecnológica e ministrando as seguintes disciplinas: Termodinâmica e Transmissão de Calor, Geração Termelétrica Utilizando Fontes Alternativas, Metrologia Dimensional, Laboratório de Materiais I e Processos de Conformação Mecânica. Desde 2022 atua como Pesquisador Visitante e professor voluntário na UFES, vinculado ao Programa de Formação de Recursos Humanos da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (PRH-ANP n° 53.1) Tem experiência como pesquisador na área de Engenharia Térmica, atuando principalmente nos seguintes temas: modelagem, simulação e otimização termoeconômica de sistemas térmicos, projeto de sistemas térmicos, recuperação de calor residual e geração termelétrica por meio de fontes alternativas. 

  • José Joaquim Conceição Soares Santos, Ufes

    Possui Graduação (2002), Mestrado (2005) e Doutorado (2009) em Engenharia Mecânica, todos pela Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), sendo o Mestrado e o Doutorado na área de Conversão de Energia, período em que foi Pesquisador e Membro do Núcleo de Excelência em Geração Termelétrica e Distribuída (NEST) da UNIFEI, de 2002 a 2009, atuando em Projetos de Pesquisa e Desenvolvimento (PeD) em Engenharia Térmica: Geração Termelétrica e Distribuída, Cogeração, Dessalinização, Termoeconomia e Exergoeconomia. Desde Junho de 2010 é Professor Efetivo Permanente no Departamento de Engenharia Mecânica (DEM) do Centro Tecnológico (CT) da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), atuando na Graduação, Mestrado e Doutorado em Engenharia Mecânica. Nos 8 meses antes da efetivação como permanente, foi Pesquisador Visitante na UFES, no Programa Institucional de Formação de Recursos Humanos da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (PRH-ANP 29). Após a efetivação, virou Membro da Comissão Gestora do PRH-ANP 29, até Junho de 2011, quando virou Coordenador Geral, até 2018, ano que encerrou o Programa. Fez parte do Comitê Nacional de Coordenadores dos PRHs-ANP, foi Secretário e Membro do Comité Técnico Executivo da Área de Ciências Térmicas da Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas (ABCM) por, respectivamente, dois biênios (2016 a 2020), foi Subcoordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (PPGEM) da UFES, de 2017 a 2023, e foi Bolsista de Produtividade em Pesquisa (Bolsa Pesquisador Capixaba) pela Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES), de 2016 a 2019. Presidiu, em 2013, a Comissão Organizadora do I GT do Pré-Sal (I Encontro do Grupo de Trabalho dos Programas PRH-ANP para Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação no Pré-Sal) e foi Diretor Científico na Comissão Organizadora do ENCIT 2016 (16th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering). Foi Coordenador da Subárea de Thermodynamics and Thermal Systems na organização do COBEM 2017 (24th ABCM International Congress of Mechanical Engineering) e também membro do Comitê Técnico-Científico do IV Congresso Brasileiro de CO2 na Indústria de Petróleo, Gás e Biocombustíveis, em 2018. Nos últimos anos vem atuando em Energia e Meio Ambiente, com foco na Transição Energética e Descarbonização, participando e coordenando projetos em Recuperação de Calor Residual (WHR) de Termelétricas a Motores de Combustão Interna e Aproveitamento de Fontes Renováveis e Limpas em Sistemas Térmicos, como Biocombustíveis, Energia Solar Concentrada (CSP), Geotérmica, Biomassa e Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), bem como o Aproveitamento da Energia Oceânica, com foco na Conversão da Energia Térmica dos Oceanos (OTEC) . Faz parte do Grupo NetZero ES, que elaborou o Plano de Descarbonização e Neutralização das Emissões de Gases de Efeito Estufa no Espírito Santo e fez parte da equipe de especialistas na definição da Rota Estratégica de Energia para a Indústria do Espírito Santo. Já orientou 25 Dissertações de Mestrado e 6 Teses de Doutorado, além de 40 trabalhos de graduação (TCC e IC), bem como 3 outras supervisões de: pós-doutorado, pesquisador visitante e licença para capacitação. Está na autoria de 164 publicações, sendo 9 capítulos de livros e 155 artigos completos em congressos e periódicos nacionais e internacionais. Foi laureado na Edição de 2023 de Prêmios Científicos do Ministério da Educação de Cabo Verde na categoria GLOBAL SCIENTIFIC PRIZE. Recebeu o Certificado de BEST ORAL PRESENTATION pelo KEYNOTE apresentado no EnergyTech 2024 (6th International Conference on Renewable Energy, Resources and Sustainable Technologies). Atualmente, é Coordenador Geral do recém-criado Núcleo de Excelência em Termoeconomia e Energia Sustentável (NETES) e é Coordenador Substituto do Núcleo de Termociências para a Indústria de Petróleo (NTIP). Faz parte do Núcleo Docente Estruturante (NDE) da Engenharia Mecânica desde a sua fundação, em 2011.

Referências

Adiputra, R, Utsunomiya, T (2019) ‘Stability based approach to design cold-water pipe (CWP) for ocean thermal energy conversion (OTEC)’, Applied Ocean Research, 92, 101921.

Agência Nacional de Energia Elétrica (2019) ‘Ranking das Tarifas’. Disponível em: <https://www.aneel.gov.br/ranking-das-tarifas>. (Acesso em: 28 nov. 2019).

Agência de Regulação de Serviços Públicos do Estado do Espírito Santo (2024) ‘Informações Energéticas do Espírito Santo – outubro a dezembro 2024’. Disponível em: https://arsp.es.gov.br/. Acesso em: 12 maio 2025.

Avery, WH and Wu, C (1994) Renewable energy from the ocean: a guide to OTEC. Oxford University Press.

Barbosa, YM (2018) Avaliação de desempenho termodinâmico global de plantas de cogeração em aplicações offshore. Dissertação de mestrado, Universidade Federal da Bahia, Salvador.

Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico (2019) ‘Simule seu financiamento’. Disponível em: <https://www.bndes.gov.br/wps/portal/site/home/financiamento/simulador/?productC de=AOI_056&

valorBem=25000000&percentualFinanciado=100&prazoFinanciamento=120&prazoCarencia=3&spreadAgente=3&projecaoInflacaoAnual=3.63>. (Acesso em: 28 nov. 2019).

Charlier, RH and Justos, JR (1993) Ocean Energies: Environmental, Economic and Technological Aspects of Alternative Power Sources. Elsevier Oceanography Series, Amsterdam, The Netherlands.

Fox, RW, Pritchard, PJ and McDonald, AT (2010) Introdução À Mecânica Dos Fluidos. Grupo Gen-LTC.

International Renewable Energy Agency (2014) ‘Ocean Thermal Energy Conversion: Technology Brief’. Disponível em: <https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2014/Ocean_

Thermal_Energy_V4_web.pdf>. (Acesso em: 15 jun. 2019).

Lewis, A, Estefen, S, Huckerby, J, Musial, W, Pontes, T and Torres-Martinez, J (2011) ‘Ocean Energy’ in IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation. Cambridge University Press, United Kingdom e New York, USA.

Neves, MGC (2015) Estudo da viabilidade de implantação de plantas para conversão de energia térmica do oceano (OTEC) no Brasil. Dissertação de mestrado, Universidade Estadual Paulista, São Paulo.

Reis Júnior, NC et al. (2022) ‘Plano de Descarbonização e Neutralização das Emissões de GEE do Espírito Santo’. Caderno de Planejamento Estratégico: Estratégias, Ações e Políticas Públicas necessárias para a neutralização das emissões de GEE do ES até 2050. Vitória.

Santos, JJCS et al. (2018) ‘Projeto SOWRICE - Modelagem, simulação e otimização termoeconômica das alternativas de repotenciação das usinas termelétricas com motores alternativos de combustão interna para o aproveitamento do calor rejeitado’. Relatório final.

Solar Energy Research Institute (1989) Ocean thermal energy conversion: An overview. Golden, CO.

Turton, R, Bailie, RC, Whiting, WB, Shaeiwitz, JA and Bhattacharyya, D (2008) Analysis, Synthesis, and Design of Chemical Processes. Pearson.

Uehara, H, Kusuda, H, Monde, M, Nakaoka, T, and Sumitomo, H (1984) ‘Shell and-plate-type heat exchangers for OTEC plants’, Journal of Solar Energy Engineering, New York, v. 106, n. 3, p. 286-290.

Vega, LA (1992) ‘Economics of ocean thermal energy conversion (OTEC)’ in Ocean Energy Recovery: The State of the Art. American Society of Civil Engineers, New York.

Downloads

Publicado

11/29/2025

Edição

Seção

Eficiência Energética

Como Citar

Viabilidade técnica e econômica da conversão da energia térmica oceânica para a geração termelétrica sustentável no litoral do Espírito Santo. (2025). Latin American Journal of Energy Research, 12(3), 202-212. https://doi.org/10.21712/lajer.2025.v12.n3.p202-212

Artigos Semelhantes

1-10 de 125

Você também pode iniciar uma pesquisa avançada por similaridade para este artigo.