Energia Termoambiente Valvim
Projeto de Energia Termoambiente - Geração de energia elétrica a partir do calor ambiente

Os futuros navios elétricos movidos a energia termoambiente

Atualizado em 04/07/2017

Futuros navios elétricos

Em breve, navios e submarinos poderão extrair energia do próprio mar para mover seus propulsores e se tornarem autônomos em termos de energia. A geração de energia elétrica a partir do calor ambiente (energia termoambiente), dos mares e rios, vai eliminar a necessidade de combustíveis fósseis e melhorar o desempenho das embarcações marítimas. Os navios cargueiros, como o dinamarquês Emma Maersk, por exemplo, poderão usufruir dessa nova tecnologia e nunca mais precisarem de combustíveis para se locomoverem. A energia termoambiente, armazenada nos mares, é suficiente para movimentar toda a frota de navios, do mundo, por milhares de anos.

Gerador Termoambiente Marítimo O Gerador Elétrico Termoambiente, para uso marítimo, está projetado no formato de placas com 1 metro de comprimento, 1 metro de largura e 20 centímetros de altura (1 x 1 x 0,2 metros). Cada placa marítima será capaz de gerar 10 KW de energia elétrica e poderá ser montada lada a lado ou empilhadas umas sobre as outras para melhor aproveitamento do espaço disponível.

O cargueiro dinamarquês Emma Maersk possui 397 metros de comprimento, 56 metros de largura, um motor com 80.000 kW de potência e navega a mais de 45 km/h. Para transformarmos esse cargueiros a diesel em um cargueiro elétrico, movido a energia termoambiente, teríamos que:

  1. substituir o motor a diesel, de 80.000 kW, por um ou por vários motores elétricos de potência equivalente.

  2. instalar as placas dos geradores termoambientes na parte inferior externa, do casco do navio, ocupando uma área de 40 metros de largura por 200 metros de comprimento. Essa área é suficiente para instalar 8.000 placas de 20 cm de altura e 10 kW cada uma, totalizando os 80.000 kW necessários para mover o navio à plena velocidade. Uma outra alternativa, é empilhar as placas formando um bloco de 27 metros de comprimento, 10 metros de largura e 6 metros de altura e colocando-o dentro do navio. Um bloco dessas dimensões conteria 8.100 placas de 10 kW totalizando 81.000 kW de energia elétrica. Nesta opção, seria necessário puxar uma tubulação do casco do navio para bombear a água para dentro do bloco. À medida que a energia térmica ia sendo extraída e convertida em eletricidade, a água seria devolvida ao mar através de uma segunda tubulação instalada no outro extremo do bloco.
    Navio elétrico com gerador termoambiente
    Tenha em mente que, a casa de máquinas desse navio é enorme. Só o motor a diesel, que seria retirado, mede 27 metros de comprimento por 13 metros de altura.

  3. Por fim, teríamos que instalar os equipamentos eletrônicos e os controladores de potência, para gerenciar a energia gerada e fazer o controle dos motores elétricos.

Para retirarmo 80.000 kW de energia térmica, de uma lâmina de água de 40 metros de largura por 15 cm de altura, esta água teria que ceder apenas 0,25°C da sua temperatura original. Em qualquer dos casos, com o gerador na parte interna ou na parte externa do navio, a queda de temperatura da água será de apenas 0,25°C se o navio estiver a plena velocidade (45 km/h equivalente a 12,5 m/s).

Veja o cálculo da queda de temperatura da água considerando o gerador instalado na parte inferior do casco do navio, com largura igual a 40 metros, comprimento igual 200 metros e altura igual a 15 cm. As fórmulas matemáticas utilizadas neste cálculo são: a equação de vazão mássica e a Equação Fundamental da Calorimetria.

Onde:
Q=
quantidade de calor em calorias, com 1 cal = 4,187 J;
m=
massa de água que percorre o gerador em gramas;
c=
calor específico da água = 1 cal/g.°C;
Δθ=
variação de temperatura em graus Celsius;
ρágua=
massa específica da água = 1000 kg/m3
Vágua=
velocidade da água no casco do navio = 12,5 m/s;
Ager=
área de entrada de água no gerador, 40x0,15 = 6m2.

Como a unidade de potência utilizada, Watts, é dada em Joules por segundo (J/s), e a velocidade da água é dada em metros por segundo (m/s), os cálculos serão então efetuados considerando o intervalo de tempo de, 1 segundo, para anular esta unidade e chegarmos ao resultado final, em graus Celsius.

Convertendo 1 segundo de 80.000 kW em calorias, temos:

Calculando a massa m que passa pelo gerador a cada 1 segundo, temos;

Adequando a Equação Fundamental da Calorimetria em função de Δθ, e efetuando o cálculo, temos:


Conforme demonstrado, se utilizássemos o Gerador Elétrico Termoambiente, neste navio, bastaria retirar 0,25°C da água que passa a 15 cm do seu casco, para obtermos 80.000 kW de potência elétrica e tornarmos esse navio autossuficiente em termos energéticos. No futuro, qualquer embarcação marítima poderá ser adaptada para tornar-se autossuficiente e ecologicamente correta.

Se você ainda não leu, leia a página de apresentação do Projeto de geração de energia termoambiente.

Referências externas:
-------------------------------------------------------------------------
1- «Emma Maersk / Container vessel specifications»
2- «Wartsila Sulzer RTA96-C / Engine»
3- «World's Biggest Engine - Most Powerful Engine - Emma Maersks $170 Million Investment - World's Largest Ship»
4- «Emma Maersk - Wikipedia»
↓ continuar lendo ↓

Autor: Valvim Dutra

« Artigo anterior: Energia Termoambiente a energia do futuro - Valvim Dutra
» Próximo artigo: Carros elétricos movidos a calor ambiente - Inovação tecnológica
Menu de Navegação
Projeto de Energia Termoambiente
»
Você está aqui
Artigos do Projeto Termoambiente
Importante: Os anúncios tipo links patrocinados são publicidades externas, automatizadas, e eventualmente podem não refletir os objetivos e ideais deste site.
☰ Menu ⇅
voltar ao topo ↑