1. Fale-nos do IHCantabria, e do importante trabalho que realizam dentro do setor energético.
O IHCantabria é um centro de pesquisa dedicado ao impulso do conhecimento em tudo o que tem relação com a engenharia marítimo-costeira, assim como ecossistemas litorais e continentais. Concretamente, é um centro de referência no desenvolvimento de novas metodologias, processos e produtos científico-técnicos em âmbitos como a engenharia costeira, portuária, offshore ou hidráulica. Portanto, e por sua especialização, é um foco de geração de conhecimento no ambiente oceânico e costeiro que busca um reconhecimento e retorno na sociedade. Para isso busca uma íntima colaboração com os diferentes atores da sociedade que o rodeia, desde administrações públicas até iniciativas empresariais de diferente índole.
No âmbito das energias renováveis marinhas desenvolvemos mais de 70 projetos procurando exercer de catalisador das tecnologias, tanto com developers como com as energéticas mais relevantes, escritórios de engenharias de referência em nosso país e na Europa, e com empresas construtoras em sua estratégia de diversificação.
2. Segundo sua experiência, que papel pode desempenhar a eólica na transição energética e na descarbonização da economia mundial?
Do nosso ponto de vista, a eólica marinha está emergindo como um ator fundamental na transição energética. Não só pela disponibilidade de recursos, mas também porque a população mundial se concentra no âmbito costeiro, e porque existe uma crescente conscientização social e meio ambiental que favorece a exploração de vastas extensões no espaço marítimo suscetíveis de ser exploradas. Ainda que estejamos empregando termos tão agressivos – como explorar – isto pode e deve ser realizado de maneira sustentável, com estratégias que permitam a redução e mitigação de impactos, de maneira que seja possível obter energia limpa do ambiente marinho com impactos iguais ou menores aos que temos em terra, não somente do ponto de vista visual, mas também do ponto de vista de integração no ambiente. Conta com um histórico em suas costas que avaliza sua capacidade para a geração de recursos com índices de sustentabilidade e viabilidade técnico-econômica cada vez mais elevados, tal como se vem demonstrando nos competitivos concursos registrados no Norte da Europa.
3. Tem mais alcance a offshore que a terrestre? Quais são suas vantagens e desafios?
Esta energia surge como uma extensão das tecnologias terrestres, que progressivamente passaram de “marinizar” conceitos existentes no mercado da eólica onshore para o desenvolvimento de novas tecnologias que lhe permitem explorar a plataforma continental de uma maneira mais ambiciosa. De fato, um dos desafios a enfrenta é a exploração do recurso em grandes profundidades e a grandes distâncias da costa sem penalizar a viabilidade técnico-econômica dos parques. Também é preciso enfrentar umas condições meio ambientais muito agressivas. O mar é um ambiente hostil, não somente pela ação das ondas ou das correntes, mas também porque do ponto de vista do comportamento dos materiais é um ambiente corrosivo, onde sofrem importantes processos de degradação.
A singularidade do ambiente marinho tem, sem dúvida, um impacto sobre o custo. Não obstante, as vantagens que o mar oferece contribuíram para um desenvolvimento tecnológico que otimiza cada vez mais a concepção e a exploração dos ativos.
As vantagens não são desprezíveis, já que além de uma disponibilidade muito importante de recurso eólico é preciso destacar que sua qualidade é mais elevada que em terra, tanto por intensidade como por turbulência. Isto contribui para a melhora dos fatores de capacidade e, portanto, no retorno do investimento.
A tendência atual é ir para modelos flutuantes. Neste momento, a tecnologia dominante é a de estruturas semelhantes às que vemos no ambiente terrestre, mas suportadas com monopiles, estruturas em gelosia ou estruturas de gravidade.
4. Poderia nos fazer um resumo do ponto em que estamos na evolução desta indústria? Que tipo de estrutura se utiliza mais atualmente e para onde apontam as tendências?
A tendência atual é ir para modelos flutuantes. Neste momento, a tecnologia dominante é a de estruturas semelhantes às que vemos no ambiente terrestre, mas suportadas com monopiles, estruturas em gelosia ou estruturas de gravidade. Na realidade, estas tipologias são muito eficientes em uma faixa de profundidades concreta. De entre elas destaca o monopile, que não deixa de ser uma torre como a que achamos em terra, mas fincada no leito marinho. Esta estrutura é muito eficiente, muito econômica, e pode ser empregada em ambientes geomorfológicos muito concretos como é o Mar do Norte, onde a profundidade e a existência de um leito marinho pouco rochoso favorecem sua implementação.
Não obstante, instalações como o Mar do Norte ou o Mar Báltico são limitadas. Existe um grande número de instalações onde as tecnologias fixas não podem competir porque estão limitadas a uma faixa de profundidade em torno dos 40 metros. É aqui onde as tecnologias flutuantes conseguem o seu protagonismo para cobrir um mercado muito significativo como a Espanha, Portugal, a Macaronésia (que inclui Ilhas Canárias, Açores, Madeira ou Cabo Verde), a costa oeste dos Estados Unidos, Japão, Coreia, Ásia em geral, etc. Há publicações da Wind Europe que afirmam que 80% do recurso está em águas profundas. É preciso apostar nestes tipos de estruturas.
5. Que características geográficas favorecem a instalação de um aerogerador marinho? E neste sentido, poderia nos dizer que zonas têm maior potencial no âmbito global?
As regiões onde há maior potencial para o desenvolvimento eólico marinho flutuante são aquelas costas que dispõem de uma plataforma continental com profundidades em torno dos 150-200 metros, e que permitem a instalação de plataformas de uma maneira relativamente simples. Não obstante, regiões com maior profundidade podem ser exploradas e há diversos projetos de pesquisa tratando de avaliar a viabilidade de explorar instalações cada vez mais profundas. O limite estará onde o estado do conhecimento e o preço da energia justifique o investimento. Por outro lado, no caso de tecnologias fixas ao fundo, as características geográficas ótimas são aquelas onde a faixa de profundidades se limita a menos de 40-50 metros.
Em termos de disponibilidade de recurso, os dois hemisférios, tanto o norte como o sul, são muito favoráveis. No norte da Europa há bastantes instalações com grande quantidade de recursos – mar do Norte, mar Báltico, etc. – além de contar com profundidades que facilitam o emprego de tecnologias fixas ao fundo.
Na Espanha temos vários pontos de concentração de recurso: na cornija cantábrica, pontos concretos na costa mediterrânea como o Delta do Ebro, Cap de Creus ou Almeria, assim como a região do Estreito e do Golfo de Cádis. As Canárias são também um lugar com umas condições excepcionais, graças aos ventos alísios que são constantes e de uma intensidade ótima para a exploração entre as ilhas de maior relevo.
O oceano é um meio hostil onde uma falha ou o mau funcionamento de um componente ou de um equipamento pode supor um erro catastrófico para o projeto inteiro
6. Poderia penetrar um pouco mais no caso concreto da Espanha?
A Espanha foi pioneira e um dos grandes líderes no âmbito da energia eólica na Europa e no mundo. Essa liderança não se traduziu a um equivalente no que diz respeito à energia eólica marinha. Principalmente porque a eólica marinha está se desenvolvendo no Norte da Europa, onde existem condições excepcionais. No entanto, a Espanha sim está contribuindo e de forma significativa ao desenvolvimento eólico marinho demonstrando um músculo industrial relevante e que se localiza principalmente no Norte da Espanha. Da Galiza até o País Basco estão beneficiando-se de sua proximidade geográfica, assim como de uma alta especialização industrial que está permitindo a estas regiões do norte competir com sucesso na eólica marinha. Destacam grandes nomes como WINDAR ou NAVANTIA, assim como outras empresas de menor tamanho, líderes na fabricação de componentes e prestação de serviços, que competem, em igualdade no mercado europeu.
Por outro lado, a Espanha destaca pelo seu caráter inovador neste âmbito, e atualmente é um dos países europeus que mais conceitos flutuantes está tratando de pôr em funcionamento no mercado das grandes profundidades. Não é em vão que, em convocatórias tão exigentes como os H2020 no âmbito europeu, a Espanha é um país líder destacado no desenvolvimento de projetos de pesquisa e inovação para o desenvolvimento desta tecnologia. Destacam projetos como ELISA, TELWIND, COREWIND, FLOTANT ou PIVOTBUOY, entre muitos outros, liderados por empresas e centros de pesquisa espanhóis.
Somos um dos países europeus que mais conceitos está desenvolvendo. Não obstante, ainda não se deu a oportunidade de pôr em prática nenhum destes conceitos de maneira comercial, apesar de que esperamos que logo será possível. Em qualquer caso, podemos dizer que no âmbito tecnológico contamos com uma base muito prometedora para ser um participante muito destacado em todas as oportunidades que o mercado apresenta, graças a um tecido empresarial e a um conjunto de centros de pesquisa que cobre praticamente toda a cadeia de valor do setor.
7. Quais são as principais dificuldades que se apresentam no desenvolvimento de um projeto offshore?
A barreira mais destacada ao desenvolvimento de novas tecnologias eólicas marinhas é o custo, fundamentalmente porque a valorização de um protótipo passa por seu ensaio em campo e aí as necessidades de orçamento são muito elevadas. Por isso somente uma percentagem muito pequena de todos os desenvolvimentos existentes no mercado superam esta barreira ao poder dispor de um investidor ou grupo industrial com o músculo suficiente para dar o salto e financiar a prova em campo. Na Espanha temos a sorte de ter dois campos de ensaio de primeiro nível: BIMEP nas costas da Biscaia e PLOCAN em Grã Canária. Estes centros de ensaio facilitam a transição para protótipos pré-comerciais ao baratear os custos de ensaio em campo mediante infraestruturas especificamente concebidas para isso.
8. Que riscos se assumem durante a construção e montagem de estruturas marinhas, e que medidas de prevenção se costumam estabelecer para evitá-los? Há diferenças sensíveis entre os aerogeradores ancorados e flutuantes?
Deste ponto de vista, qualquer atividade no mar tem um nível de risco superior a qualquer atividade em terra. O oceano é um meio hostil onde uma falha ou o mau funcionamento de um componente ou de um equipamento pode supor um erro catastrófico para o projeto inteiro. Daí que se analisem os riscos de cada uma das atividades de projeto com maior precisão ou detalhe.
A parte positiva é que a eólica marinha, como qualquer atividade neste meio, herda boa parte da experiência naval e marinha. Isto é, não parte de zero, e de alguma maneira conta com uma filosofia em gestão de riscos forjada durante décadas.
Em qualquer caso, existe um conjunto de partidas de gasto dentro de um projeto eólico marinho que sempre vão estar destinadas à identificação e mitigação de riscos, e às medidas de atuação ou de contrapeso no possível caso de que ocorra um acidente.
9. Em relação com o risco operacional já na fase de exploração, que diferenças indicaria entre a eólica onshore, com ampla experiência, e a offshore?
A diferença principal é que, quando estamos operando em um parque eólico em terra, a acessibilidade a ele está garantida quase 100%. Um operário, com um pequeno veículo, é capaz de acessar uma turbina e poder reparar todos os seus elementos sem grandes problemas. O que acontece no mar? Existem circunstâncias, principalmente em épocas de inverno, em que não será possível o transporte de pessoal ou a transferência de material até a plataforma eólica, quer seja flutuante ou fixa, o que limitará o funcionamento da instalação. Por quê? Porque quando tivermos uma avaria nem sempre vamos poder ir à estrutura para poder repará-la ou fazer o trabalho de manutenção que corresponda.
Por isso é necessário realizar uma importante estratégia de planejamento, de maneira que possamos prever as avarias que vão ocorrer em um período determinado, e assim conseguir, mediante manutenção preventiva ou preditiva, corrigir os erros e faltas antes de que se produzam, e especialmente poder solucioná-los no momento do acesso à estrutura.
BIMEP é um campo experimental de referência que permite testar qualquer dispositivo eólico marinho já que, graças à severidade do Mar Cantábrico, permite a validação de um conceito ou protótipo para praticamente qualquer ambiente marinho.
10. Em que medida está a indústria de geração offshore preparada para dar resposta a grandes avarias (pás, cabos submarinos, etc.) em prazos de tempo análogos aos da geração onshore?
Se pensamos em um grande corretivo, ou na substituição de grandes peças, haverá duas variáveis a ter em conta: por um lado, as condições meteorológicas – para o acesso à plataforma – e, por outro, a disponibilidade dos meios, que no mar é muito escassa. Os grandes guindastes, capazes de fazer grandes manutenções, são muito limitados. Isto pode condicionar muito os tempos de parada. Outro fator é o das condições meteo-oceânicas, que podem alterar a acessibilidade à turbina.
Neste sentido, as grandes operadoras do parque estão fazendo um grande esforço para reduzir ao máximo a taxa de falhas e, especialmente, para ser capazes de antecipar-se a elas. Também se está promovendo o desenvolvimento de equipamentos para o grande corretivo no caso da eólica fixa. No caso da flutuante, dá-se a vantagem competitiva de que o grande corretivo pode ser realizado a partir da terra, já que as plataformas podem ser deslocadas para portos operacionais onde poder realizar estas operações com altos níveis de eficiência.
11. No IHCantabria estão realizando projetos importantes, como o TRL+, um acelerador de tecnologias marinhas em águas profundas. Poderia nos falar do seu objetivo, e dos colaboradores necessários para realizá-lo?
É um projeto que estamos realizando de forma conjunta com o BIMEP. Com ele procuramos unir as capacidades que têm os dois centros de pesquisa. Por um lado, nós preparamos um grande tanque de provas, que é o que permite a validação de um conceito à escala reduzida. Também, dispomos de grandes capacidades numéricas após ter desenvolvido modelos próprios que nos permitem observar tanto o comportamento no mar de qualquer estrutura como operações marinhas de instalação, desinstalação, transporte e acesso às mesmas.
Por outro lado, o BIMEP é um campo experimental de referência que permite testar qualquer dispositivo eólico marinho já que, graças à severidade do Mar Cantábrico, permite a validação de um conceito ou protótipo para praticamente qualquer ambiente marinho.
O que estamos oferecendo conjuntamente através de TRL+ é uma oferta científico-tecnológica única a serviço de qualquer tecnólogo ou developer que permita contribuir para o êxito de um desenvolvimento desde as fases iniciais do desenho até as de prova em campo. O IHCantabria e o BIMEP somam capacidades para acelerar o desenvolvimento de tecnologias marinhas das que depois se beneficia o tecido industrial que nos rodeia.
12. Também fazem parte do COREWIND, um programa europeu que tem como objetivo um dos grandes desafios do setor: a redução de custos. Em que consiste e por que é tão necessário?
O projeto COREWIND, liderado pelo IREC (o Instituto de Pesquisa em Energia da Catalunha), tem como objetivo a redução de custos na eólica flutuante, abordando o problema a partir de um conjunto de componentes concreto. Por um lado, procura melhorar nos sistemas de ancoragem, o cabo dinâmico para a extração de potência e novas técnicas de operação e manutenção para a redução de custos. O projeto COREWIND concentra suas pesquisas em dois conceitos de concreto (uma spar de concreto desenvolvida pelo professor Climent Molins da Universidade Politécnica da Catalunha e uma plataforma semi-submersível de concreto desenvolvida pela empresa do grupo ACS, COBRA). O avanço nestes componentes tão relevantes para as tecnologias flutuantes sem dúvida contribuirá para o êxito da tecnologia.
O COREWIND explora, também, os métodos BIM (Building-in-model) para tentar integrar conhecimento e monitoramento, e ver como estes tipos de ferramentas são um elemento mais para melhorar o custo mediante a gestão eficiente dos ativos no futuro. Estes métodos BIM nos permitem incorporar a informação do monitoramento em tempo real em campo, assim como o resultado de modelos numéricos, para poder avaliar o estado atual e futuro dos nossos ativos.
13. Que outros projetos destacados vocês têm em mãos, vigentes ou em desenvolvimento?
Do IHCantabria procuramos colaborar com o tecido empresarial no âmbito regional, nacional e internacional mediante o desenvolvimento de todos os tipos de projetos de P&D,I que nos permitam dar suporte a problemas de engenharia importantes, como podem ser os problemas de desgaste para estruturas em alto-mar. Deste ponto de vista colaboramos com empresas como a Iberdrola ou Dragagens Offshore. Também participamos no desenvolvimento de novos conceitos flutuantes para empresas líderes como COBRA ou consórcios industriais como Nautilus.
Por outro lado, o IHCantabria como centro de pesquisa participa em projetos disruptivos como TELWIND, que desenvolvemos dentro do consórcio liderado pela empresa espanhola ESTEYCO onde se desenvolveu uma nova tecnologia flutuante. Não só trabalhamos no desenvolvimento de novos conceitos, mas também trabalhamos para o desenvolvimento de novos componentes e metodologias. Destaca o projeto ACCEDE para o desenvolvimento de sistemas de acesso inovadores com empresas nacionais como a DRACE e com líderes regionais como as oficinas de cântabros como a DEGIMA, de maneira que somos capazes de integrar PMEs regionais com a grande empresa; assim como o projeto POSEIDOM para o desenvolvimento de novas estratégias para a Operação e Manutenção de parques eólicos marinhos com INGETEAM e ENEROCEAN. Queremos fazer de veículo da inovação tanto no âmbito PME como no âmbito da grande empresa e que ambas possam competir internacionalmente.
Raúl Guanche García, doutorado em Engenharia Civil, é o responsável pelo Grupo de Pesquisa de Engenharia Offshore e Energias Renováveis Marinhas do Instituto de Hidráulica Ambiental da Universidade de Cantábria (IHCantabria). Desenvolveu uma intensa carreira de pesquisa e colaborou com numerosas empresas de engenharia em projetos centrados em diferentes áreas relacionadas com o setor da engenharia oceânica.
Nos últimos oito anos participou em mais de cinquenta projetos no campo da engenharia offshore e mais concretamente no setor das energias renováveis marinhas, tendo desenvolvido metodologias numéricas e experimentais para a análise do comportamento no mar, o design de sistemas de amarra, o design de plataformas eólicas flutuantes e a otimização, entre outras áreas de especialização.
Sua atividade de pesquisa combina a pesquisa básica com a aplicada em mais de 50 publicações tecnocientíficas, a maioria delas em revistas especializadas como ‘Ocean Engineering’, ‘Renewable Energy’ ou ‘Wind Energy’. É coautor de nove patentes sobre dispositivos relacionados com a eólica marinha e a aquicultura marinha. Raúl recebeu uma Bolsa Ramón y Cajal do Programa Nacional de P&D para a Promoção do Talento e sua Empregabilidade em 2019.
Projeto Europeu Mermaid, financiado pela União Europeia. O IHCantabria colaborou com o desenvolvimento de uma plataforma multipropósito para aproveitamentos eólicos e undimotrizes em alto-mar. Consiste em uma plataforma do tipo semi-submersível equipada com uma turbina de 5MW, assim como três colunas de água oscilante em seus vértices para a geração de energia das ondas.
