REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/th102410281155
Felipe Santos de Almeida[1]
Rodrigo Moraes da Silveira[2]
Resumo
Este artigo apresenta um mapeamento geotécnico da Plataforma Continental Brasileira (PCB), com o objetivo de fornecer subsídios para o dimensionamento de fundações para torres eólicas offshore. O mapeamento permitiu identificar regiões com sedimentos marinhos similares e definir os parâmetros geotécnicos desses materiais. Os resultados indicam que os parâmetros geotécnicos mapeados forneceram uma base sólida para o dimensionamento preliminar das fundações, contribuindo com informações relevantes para futuros estudos de viabilidade técnica e econômica de projetos eólicos offshore no Brasil.
Introdução
A crise do petróleo na década de 1970 e a subsequente escassez de recursos energéticos impulsionaram a busca por alternativas sustentáveis de geração de energia, com a energia eólica emergindo como uma solução promissora [17] e [9]. Desde a invenção do aerogerador por Charles Bruch em 1888 [7] até o desenvolvimento das tecnologias mais recentes [5], a energia eólica tem se destacado pelo seu potencial para diversificar as fontes de energia renovável. No entanto, a implementação bem-sucedida de turbinas eólicas, especialmente em ambientes offshore, requer uma consideração cuidadosa da estabilidade estrutural, que depende diretamente das condições do solo [26].
Neste contexto, o presente artigo enfoca o mapeamento geotécnico da Plataforma Continental Brasileira, cujo objetivo principal é fornecer dados essenciais para apoiar o dimensionamento de fundações em ambientes offshore. O mapeamento permite a caracterização detalhada dos sedimentos marinhos e dos parâmetros geotécnicos associados, o que é fundamental para garantir que os projetos sejam adequadamente adaptados às condições do solo. Esses dados geotécnicos fornecem uma base confiável para o desenvolvimento de soluções de engenharia seguras e eficientes, contribuindo para a viabilidade técnica de futuras iniciativas de energia eólica offshore no Brasil.
Referencial teórico
Energia eólica offshore e o cenário de geração de energia Brasileiro
No Brasil, a energia eólica teve seu início com a instalação do primeiro gerador eólico no arquipélago de Fernando de Noronha em 1992, motivada pela necessidade de diversificar a matriz energética nacional, que na época era fortemente dependente da hidrelétrica [1]. Após a crise energética de 2001, a necessidade de novas fontes de energia se tornou evidente, levando à criação do PROEÓLICA e, posteriormente o PROINFRA para impulsionar o mercado eólico nacional [3] e [10].
Estudos indicam que o Brasil pode gerar até 250 GW de potência elétrica em águas até 100 metros de profundidade [21]. O desenvolvimento da energia eólica offshore tem o potencial de reduzir custos e impactos ambientais, além de gerar empregos e melhorar a segurança energética [20]. A recente publicação do decreto número 10,946/2022 marca o início do processo de aceleração para a implantação de usinas eólicas offshore [12]. Atualmente, mais de 70 empreendimentos estão em fase de licenciamento, com uma potência total planejada de mais de 180 GW, distribuídos ao longo das regiões Sul, Sudeste e Nordeste do Brasil [14].
Tipos de fundações para torres eólicas offshore
A escolha do tipo de fundação para torres eólicas offshore é influenciada por fatores como custo, métodos construtivos, parâmetros geotécnicos e profundidade do fundo oceânico [18].
Fundações Monopile são tubos de aço cravados no fundo do mar e dominam o mercado atual de usinas eólicas offshore [4]. Essas fundações são projetadas com base na carga a ser suportada, profundidade e tipo de solo [16]. Apesar de sua eficácia e durabilidade, a instalação é complexa e requer equipamentos especializados. As fundações Monopile são adequadas para condições marítimas menos adversas [2] e [25].
Fundações Base de Gravidade são estruturas de concreto que se mantêm no lugar devido à sua massa e são ideais para águas pouco profundas. Estas fundações oferecem uma vida útil mais longa e menores custos de manutenção. O estudo do comportamento destas fundações e o uso de novos materiais estão ajudando a otimizar a instalação e manutenção dessas fundações [13].
Fundações Jacket (Jaqueta) são estruturas em forma de treliça, geralmente de aço, projetadas para resistir a cargas de vento e ondas em ambientes adversos. A instalação em águas profundas é complexa, exigindo equipamentos especializados e técnicas onerosas. A inovação na fabricação e processos de instalação estão melhorando a eficiência dessas fundações [22] e [23].
Metodologia
Área de estudo
O artigo foca na Plataforma Continental Brasileira (PCB), uma faixa rasa ao redor do continente. A Zona Econômica Exclusiva (ZEE) do Brasil cobre cerca de 3.539.919 km², segundo o ATLAS geográfico das regiões costeiras e oceânicas. A [8] destaca que a PCB possui condições favoráveis para a geração de energia eólica offshore, com ventos constantes a 100 metros de altura. Dado esse potencial, a área de estudo abrange toda a PCB, visando a análise e o pré-dimensionamento de estruturas de fundação para torres eólicas offshore, com base em parâmetros geotécnicos específicos para a região.
Mapeamento geotécnico da PCB
Para a obtenção de parâmetros geotécnicos referentes às regiões da PCB, foi realizada uma pesquisa bibliográfica em bases de dados como Scopus e Google Acadêmico, utilizando palavras-chave relacionadas a parâmetros e caracterização geotécnica dos sedimentos marinhos. As informações obtidas foram organizadas em uma tabela, que incluiu dados sobre peso específico dos grãos, resistência não drenada, ângulo de atrito interno e coesão dos sedimentos, acompanhada de um mapa que localiza geograficamente os estudos consultados.
O levantamento de dados sobre os sedimentos superficiais da PCB seguiu uma metodologia similar. Foram utilizadas bases de dados do Serviço Geológico do Brasil (SGB) e do Programa de Geologia e Geofísica Marinha (PGGM) em conjunto aos trabalhos de [11] e [27] que forneceram informações detalhadas sobre a granulometria e a composição mineral dos sedimentos. As amostras foram classificadas em diferentes fácies sedimentares, como areia fina e lama, com base em análises granulométricas e químicas.
A integração dos dados obtidos foi realizada de forma georreferenciada. Criou-se uma tabela que resumiu os parâmetros geotécnicos e foram sobrepostos os mapeamentos das fácies sedimentares tendo em vista delimitar regiões com características sedimentares similares na PCB. Usando o QGis, foram localizados geograficamente os pontos de coleta e correlacionados os parâmetros geotécnicos com as fácies sedimentares descritas. Com base nessa integração, foi elaborada uma base de dados com os parâmetros geotécnicos para cada tipo de sedimento e gerado um mapa geográfico que mostra a distribuição dos diferentes sedimentos superficiais na PCB.
Na Figura 1 está ilustra a metodologia empregue na pesquisa para o desenvolvimento do mapeamento da PCB.
Figura 1 – Fluxograma para mapeamento da plataforma continental brasileira.
Fonte: O autor (2024)
Discussão e resultados
Mapeamento geotécnico da PCB
A pesquisa bibliográfica reuniu informações geotécnicas da plataforma continental brasileira, destacando a complexidade e o alto custo das investigações em alto-mar. Com base nos dados obtidos, foram definidas regiões geográficas e parâmetros geotécnicos para avaliação. No mapa da Figura 2 estão ilustradas as regiões de estudo, enquanto a Tabela 1 apresenta uma compilação dos parâmetros geotécnicos obtidos, incluindo dados originais obtidos em revisão bibliográfica e extrapolações, além de correlações baseadas nas composições granulométricas dos materiais analisados. Esses parâmetros foram fundamentais para os dimensionamentos realizados.
Figura 2 – Mapeamento da plataforma continental brasileira.
Fonte: O autor (2024)
Considerações finais
Embora as informações sobre parâmetros geotécnicos na Plataforma Continental Brasileira sejam escassas, os dados sobre as facies sedimentares, obtidos a partir de estudos como os de [11] e [27], juntamente com informações do Programa de Geologia e Geofísica da Marinha Brasileira, possibilitaram o desenvolvimento do mapeamento geotécnico da região.
Este artigo fornece informações valiosas para análises de viabilidade técnico-econômicas na execução de campos eólicos offshore. No entanto, enfatiza-se que estudos adicionais e avaliações detalhadas são essenciais para um dimensionamento mais preciso em níveis conceituais e executivos, considerando também aspectos como esforços de instalação e tecnologias disponíveis.
Declaração de direitos
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[1]LACTEC, Curitiba, Brasil. Email: felipe.almeida.eng@outlook.com.br
[2]LACTEC, Curitiba, Brasil. Email: rodrigo.silveira@pucpr.br