Energia de corrente de maré

A maioria da eletricidade renovável depende do clima. As correntes de maré dependem da órbita da Lua e da rotação da Terra, razão pela qual as tabelas de marés podem ser impressas com anos de antecedência. Em alguns canais estreitos, como o Pentland Firth entre a Escócia continental e as Órcades, esse movimento se torna uma corrente de 3 a 5 metros por segundo, mais rápido do que a maioria das pessoas pode correr. Coloque uma turbina nele e você tem uma usina cuja produção você pode prever com precisão de hora para o resto do século.

Esta página segue a mesma regra que nossa pesquisa sobre Fan Wall: primeiro a física, depois o que máquinas reais mediram e então o custo em comparação com o ponto de referência que toda ideia em um edifício tem que superar, um painel solar no telhado. A versão curta: **a maré funciona, é previsível e novos projetos ainda custam várias vezes mais do que parques solares ou eólicos. Ela pode ganhar em ilhas e costas remotas onde a energia já é cara, e poderia se tornar uma parte valiosa e estável de algumas redes se os custos continuarem caindo. Nunca será uma grande parte da eletricidade mundial. **

O que é

Existem duas maneiras de fazer eletricidade a partir da maré.

Faixa de maré utiliza a diferença de altura entre águas altas e baixas. Uma barragem em um estuário (uma represa) ou uma parede ao redor de parte do mar (uma lagoa) retém a água e depois a deixa passar por turbinas, muito parecido com uma barragem fluvial. Está provado: La Rance, na Bretanha, funciona desde 1966 e Sihwa Lake, na Coreia do Sul, com 254 MW, foi inaugurada em 2011. Mas uma barragem muda todo um estuário, e muito poucas foram construídas. A maior proposta dos últimos anos, uma lagoa de 320 MW na Baía de Swansea, no País de Gales, recebeu permissão de planejamento em 2015 e foi rejeitada pelo governo do Reino Unido por causa do custo em 2018.

Corrente de maré, o assunto desta página, coloca turbinas na própria corrente, sem uma barragem. Eles se parecem com turbinas eólicas subaquáticas, fixadas no fundo do mar ou penduradas abaixo de um casco flutuante. Isso os torna muito mais leves no meio ambiente e muito menores em escala, uma máquina de cada vez, razão pela qual quase todo o desenvolvimento atual é maré.

Como funciona?

Por que as marés são previsíveis. A gravidade da Lua puxa o oceano em dois inchaços nos lados opostos da Terra, e a Terra gira sob eles. A maré lunar principal repete-se a cada 12 horas e 25 minutos. O Sol adiciona uma maré menor de sua própria. Quando o Sol e a Lua se alinham, na lua nova e cheia, os dois somam-se para formar uma forte marés da primavera; uma semana depois, eles cancelam parcialmente em fraco marés próximas. O ciclo completo leva 14,8 dias. Cada um desses ritmos é astronomia, então a corrente em um determinado local pode ser prevista décadas à frente.

A potência em uma corrente. Exatamente como para o vento, a potência que flui por uma área A é P = ½ ρ A v³, onde ρ é a densidade do fluido e v sua velocidade. Uma turbina mantém uma fração dela, o coeficiente de potência Cp. A água do mar pesa 1.025 kg por metro cúbico, o ar cerca de 1,2. Assim, embora as correntes sejam lentas, a densidade mais do que compensa: a 3 m/s um metro quadrado de corrente transporta 13.8 kW, enquanto o mesmo metro quadrado de vento forte de 12 m/s transporta 1.1 kW. É por isso que um rotor de maré de 18 m produz 1,5 MW, o mesmo que um rotor eólico quatro vezes mais largo.

O cubo funciona em ambos os sentidos. Como a potência vai com o cubo da velocidade, uma corrente que se reduz pela metade fornece um oitavo da potência. A corrente em um local sobe e desce duas vezes por dia e oscila entre molas e neaps a cada quinze dias, então uma turbina dimensionada para pegar as marés mais rápidas da primavera ficaria quase ociosa. Os designers, portanto, escolhem um velocidade nominal, muitas vezes em torno de 2,5 a 3 m/s, acima do qual a turbina derrama o poder extra. O explicador acima mostra o trade-off: uma velocidade nominal mais baixa dá um fator de capacidade maior (mais do tempo na saída total), mas uma máquina menor.

Quanto um canal pode dar. Um canal não é um rio interminável de energia. As turbinas retardam a água da qual elas tiram energia, e o suficiente delas irá bloquear o canal para que a maré encontre outro caminho. Garrett e Cummins mostraram que a maior potência que um canal pode produzir em média é de cerca de 20 a 24% da cabeça de pressão máxima de uma extremidade para as outras vezes o fluxo máximo, muitas vezes muito menos do que a energia cinética fluindo através de seu ponto mais estreito (Garrett e Cummins, 2005). Uma turbina em um canal pode superar o limite de Betz de águas abertas de 59,3%, porque as paredes do canal retêm o fluxo, mas parte desse ganho é perdido novamente quando os fluxos rápidos e lentos se misturam atrás dele (Garrett e Cummins, 2007).

Os limites: teóricos e práticos

O planeta inteiro. As marés perdem cerca de 3,7 terawatts por atrito, aproximadamente um quarto disso no oceano profundo e o resto em mares rasos e costas (Egbert and Ray, 2000). Isso parece muito, comparado com o uso médio mundial de eletricidade de cerca de 3,4 TW, mas quase nada disso flui rápido o suficiente, perto o suficiente da costa, em água rasa o suficiente para construir. Apenas algumas dezenas de lugares no mundo têm correntes acima de 2 a 2,5 m/s: o norte da Escócia, as Ilhas do Canal e Bretanha, a Baía de Fundy no Canadá, partes da Coreia, China, Japão e Indonésia.

Uma figura nacional realista. Para o Reino Unido e as Ilhas do Canal, que têm alguns dos melhores locais do mundo, uma revisão de 2021 apoiou um recurso prático de 34 TWh por ano, cerca de 11% da demanda atual de eletricidade do Reino Unido, de cerca de 11,5 GW de turbinas até 2050 (Coles et al., 2021). Para a maioria dos países, o valor é próximo de zero.

O próprio mar. Os limites práticos são a engenharia e o dinheiro:

• Muita. A densidade da água significa que um rotor de maré sente forças muitas vezes maiores do que um rotor de vento do mesmo tamanho, e os canais de maré são turbulentos. Lâminas, rolamentos e vedações devem sobreviver a isso por 20 anos.
• Acesso. Mergulhadores e embarcações só podem trabalhar em águas calmas, a curta pausa entre enchentes e refluxos, e em tempo calmo. Navios especializados são caros para contratar por dia. Projetos flutuantes como o O2 da Orbital, que podem levantar seus rotores para fora da água, foram inventados em grande parte para cortar esse custo.
• Corrosão e incrustação. Água salgada, crescimento marinho e sedimentos atacam tudo.
• Grid. Os melhores locais estão em costas remotas, longe da demanda e de fortes conexões de rede.

Projetos reais, medidos

Projeto	Onde	Tamanho	Estado	O que foi medido ou relatado
MeyGen Fase 1A	Inner Sound, Pentland Firth, Escócia	4 × 1,5 MW, rotores de 18 m	Operando desde 2016 a 2018	13,8 GWh em 2019 (um fator de capacidade de 26%); mais de 50 GWh no início de 2023; cerca de 59 MW a mais com preços garantidos para 2027 a 2029 (MeyGen)
Orbital O2	Queda de Warness, Orkney (EMEC)	2 MW, rotores duplos de 20 m em um casco flutuante de 72 m	Ligado à rede Julho 2021	Projetado para atender à demanda anual de cerca de 2.000 residências do Reino Unido; outras máquinas da classe O2 possuem contratos no Reino Unido (Orbital Marine Power).Nós não encontramos nenhum registro completo publicado da produção anual medida.
Hotéis próximos a: Shetland Tidal Array	Hotéis próximos a: Bluemull Sound	6 × 100 kW no seu pico	Primeira turbina 2016; três mais antigas removidas 2023	469 MWh em mais de 14.000 horas de operação até dezembro de 2020; um projeto posterior de acionamento direto reduziu o custo da turbina em cerca de um terço (Nova Innovation)
SeaGen	Strangford Lough, Irlanda do Norte	1,2 MW, rotores duplos em uma pilha	2008, desde que foi desativado	A primeira turbina de maré em escala megawatt a atingir potência total em uma rede, em dezembro de 2008 (Gerador de maré)
La Rance (alcance da maré, para contexto)	Saint-Malo, França	Barragem de 240 MW	Desde 1966	Cerca de 540 GWh por ano, um fator de capacidade de 26%; construído por cerca de USD 340 por kW em dinheiro de 2012 (Irena, 2014)
Sihwa Lake (faixa de maré)	Gyeonggi, Coreia do Sul	254 MW	Desde 2011	552 GWh por ano; custou cerca de US$ 560 milhões, construído em uma parede marítima existente (Sihwa Lake)

Duas leituras honestas desta tabela. Primeiro, a tecnologia funciona: turbinas têm funcionado durante anos em algumas das águas mais violentas da Europa e enviado dezenas de gigawatt-horas para a rede. Segundo, arrays iniciais produziram menos do que o esperado. Os primeiros arrays deveriam atingir fatores de capacidade de 35 a 42% (Ocean Energy Systems, 2015). O melhor ano inicial da MeyGen deu 26%, e durante seus primeiros anos a média foi mais próxima de 20%, pois turbinas individuais foram retiradas para reparo e substituídas por máquinas atualizadas. As seis turbinas de 100 kW da Nova mostram o mesmo padrão em pequena escala: eletricidade real, aprendizado real e máquinas aposentadas em poucos anos.

O que custa

O preço da maré é determinado principalmente pelo que os governos estão dispostos a garantir, porque nenhum projeto ainda se paga por si só.

Fonte	O que é	Preço
Contratos por Diferença do Reino Unido, rodada 6 (2024)	Preço garantido para 28 MW de fluxo maremoto, 15 anos	£172 por MWh em preços de 2012, cerca de £250 ou $0.32 por kWh em 2025 dinheiro
O mesmo leilão	Parques eólicos solares / onshore / offshore	£50 / £51 / £54 por MWh (preços de 2012)
Coles et al. (2021)	Custo estimado atual do fluxo de maré no Reino Unido	cerca de £240 por MWh, caindo abaixo de £150 após 124 MW de aprendizagem
Sistemas de Energia Oceânica (2015)	Primeiros arrays / segundos arrays / primeiros projetos comerciais	$333 to $625 / $210 to $470 / $130 to $280 por MWh
La Rance e Sihwa (IRENA, 2014)	Barragens antigas, pagas fora da faixa de maré	€0,02 a €0,04 por kWh
O nosso ponto de referência	Solar em telhado de um edifício, modelo Fan Wall; Gama Lazard 2026 para solar comercial e comunitário	$0.19 por kWh; $0.09 to $0.20
Lazard (junho de 2026)	Utility solar novo / eólico onshore / eólico offshore	$0.04 to $0,10 / $0.04 to $0,10 / $0.11 to $0,17 por kWh

Assim, o novo fluxo de maré custa aproximadamente $0.25 to $0,35 por kWh hoje, uma vez e meia a duas vezes solar em telhados e três a oito vezes solar de utilidade pública e vento onshore. A comparação com o vento offshore, a outra grande tecnologia marinha, é a que deve ser observada: o vento offshore também era muito mais caro do que o solar e o vento em terra há uma década, e seu preço caiu acentuadamente à medida que os projetos cresceram para centenas de megawatts. A Tidal Stream espera seguir esse caminho, mas até agora instalou megawatts onde o vento offshore instalou gigawatts.

Um simples LCOE não captura uma coisa que a energia das marés tem e a solar e a eólica não: sua produção é conhecida antecipadamente e não depende do tempo. Coles e colegas argumentam que isso pode cortar o custo de balanceamento de uma rede, que as comparações de custos comuns deixam de fora. É uma vantagem real, mas ainda não suficientemente grande para colmatar o fosso.

Onde pode ganhar, e onde não pode

Ele pode ganhar:

• Ilhas e costas remotas com fortes correntes, como as Órcades, Shetland, as Ilhas do Canal, a Nova Escócia e partes da Indonésia e das Filipinas, onde a electricidade provém frequentemente de gasóleo importado e os cabos para o continente são caros.
• Como uma parte estável e previsível de uma rede dominada por energia solar e eólica, preenchendo algumas das horas em que ambos estão baixos, porque a maré ignora o tempo.
• Onde uma estrutura já existe. O Lago Sihwa foi construído em um muro de mar que já estava lá; pontes, calçadas e entradas do porto com fluxos rápidos valem a pena olhar.
• Pequenas cargas fora da rede em águas rápidas: monitoramento de bóias, luzes de navegação e locais de aquicultura.

Não pode vencer:

• Como eletricidade a granel barata, em qualquer lugar onde parques solares ou eólicos podem ser construídos na terra.
• Na grande maioria das costas, onde as correntes de pico estão abaixo de cerca de 2 m/s: a lei do cubo torna a potência muito fina.
• Rapidamente. Consentimentos, conexões de rede, embarcações especializadas e uma pequena cadeia de suprimentos significam que os projetos levam muitos anos.

O que é comprovado, plausível e especulativo

Provado: a astronomia e previsibilidade das marés; a equação de potência e a vantagem da densidade da água; que as turbinas de eixo horizontal podem funcionar por anos em canais de maré fortes e exportar para a rede; que barragens de faixa de maré podem funcionar por mais de meio século; que nenhuma colisão entre animais marinhos e turbinas em operação foi detectada até 2021 (Coles et al., 2021).

Plausivel: custo caindo abaixo de £150 por MWh à medida que matrizes de dezenas de megawatts são construídas; turbinas flutuantes cortando custos de manutenção; fatores de capacidade de 35 a 40% em matrizes maduras com boa disponibilidade; um valor de rede para previsibilidade que vale a pena pagar.

Especulativo: corrente de maré atingindo o custo do vento offshore; arranjos muito grandes em um único canal sem alterar significativamente suas correntes e ecologia; efeitos a longo prazo sobre sedimentos, estratificação e predadores alimentando-se ao redor de turbinas na escala de gigawatt.

Perguntas de pesquisa abertas

• Arrays, não turbinas individuais. Como os raios de filas de turbinas interagem e quanto o canal diminui quando muitos são instalados?
• Confiabilidade. Quais projetos de lâmina, rolamento, vedação e gerador sobrevivem a 20 anos de água turbulenta sem elevador caro?
• Instalação e acesso mais baratos. Cascos flutuantes, fundações menores e maiores e trabalho fora de águas soltas.
• Medição de desempenho. Medição das curvas de potência em fluxo turbulento real com o método da norma IEC TS 62600-200, para que os compradores possam comparar máquinas de forma justa (Energia renovável, 2023).
• Meio ambiente. Risco de colisão para focas, marsopas e aves mergulhadoras; ruído; efeitos sobre sedimentos e sobre as espécies que se alimentam em águas rápidas.
• O valor da previsibilidade. Quanto vale um megawatt-hora previsível para uma rede com muita energia solar e eólica?

O que um protótipo funcional precisaria

Uma nova ideia de maré (um novo rotor, uma amarração mais barata, uma nova maneira de manter máquinas) pode ser testada em pequena escala primeiro. Os custos abaixo são nossas estimativas aproximadas para uma equipe pequena, a serem refinadas com um centro de teste.

Estágio	Trabalho	O que prova	Custo aproximado	Tempo
1. Tanque de canal ou reboque	Um rotor modelo de 0,3 a 1 m em um canal universitário ou rebocado por água parada, 0,5 a 2 m/s	Coeficiente de potência medido e impulso contra velocidade	$20k to $80k	2 a 4 meses
2. Piloto fluvial ou de estuário	Uma unidade de 1 a 10 kW em um pontão ou estrutura pequena em um rio rápido ou estuário, com um medidor de corrente e um medidor de potência registrado	Curva de potência real, velocidade de arranque, incrustações e detritos	$50k to $200k	6 a 12 meses
3. local de teste da escala	Uma máquina de 10 a 100 kW em um viveiro, como o site da escala da EMEC em Orkney, com medição independente	Confiabilidade, tempo de manutenção, monitoramento ambiental	$0.5 million to $3 milhões	1 a 2 anos
4. escala completa	Uma máquina de megawatt em um cais de teste conectado à rede	Dados de desempenho bancários	dezenas de milhões	há vários anos

As duas primeiras etapas estão ao alcance de um grupo universitário ou uma determinada equipe de makers. Eles também são exatamente o que um campo precisa: um modelo que gira em água real e um medidor que mostra o que ele fez.

Quem precisamos

• Hidrodinâmicos marinhos e modeladores de recursos maremotos.
• Engenheiros offshore e navais para fundações, amarrações, cascos flutuantes e operações marítimas.
• Engenheiros elétricos e eletrônicos de potência submarinos para geradores, cabos e conexão à rede.
• Instalações de teste: calhas universitárias e tanques de reboque, estuários com acesso e centros de teste como o EMEC em Orkney ou FORCE na Nova Escócia.
• Ecologistas do mar para monitoramento de colisão, ruído e habitat.
• Especialistas em certificação familiarizado com os padrões de energia marítima IEC 62600.
• Comunidades insulares e autoridades portuárias com água rápida e eletricidade cara.

Tem uma ideia melhor?

Alguns membros da Fundação podem ter contatos que poderiam ouvir um pitch. Para ser lançada, uma ideia precisa de um um modelo de trabalho, da vida real que realmente produz energia, com sua saída medida em um instrumento, não reivindicado: um pequeno rotor em uma calha ou um rio com um medidor registrado vale mais do que qualquer desenho. Ideias em papel também são bem-vindas: se a física e os números forem sólidos, podemos publicá-las aqui no site. Mas levantar capital sem um modelo de trabalho é muito difícil, e nada aqui é uma promessa de financiamento, retornos ou introduções.

Envie sua ideia através do formulário de contribuição, escolhendo a Iniciativa Verde. Diga-nos o problema que resolve, a verificação física (quantos kW por metro quadrado de rotor, em que velocidade atual), um custo aproximado por kWh e o teste mais barato que poderia provar que está errado. A página fontes de energia compara esta ideia com onze outras.

Fontes

1. MeyGen / Ampeak Energy (anteriormente SAE Renováveis e SIMEC Atlantis). Projeto de fluxo de maré MeyGen: turbinas, capacidade, marcos de geração e planos de fase. Veja também MeyGen na Wikipedia para a produção anual e rodadas de contratos.
2. Departamento de Segurança Energética e Zero Líquido do Reino Unido (2024). Contratos para Alocação de Diferenças Round 6 results.
3. IRENA e IEA-ETSAP (2014). A tecnologia da energia das marés.
4. Sistemas de Energia Oceânica (2015). Custo internacional nivelado de energia para tecnologias de energia oceânica.
5. Coles, D., Angeloudis, A., Greaves, D. et al. (2021). Uma revisão do recurso prático de energia de corrente de maré no Reino Unido e nas Ilhas Britânicas do Canal. Proceedings of the Royal Society A 477.
6. Garrett, C. e Cummins, P. (2005). O potencial de potência das correntes de maré em canais. Proceedings of the Royal Society A 461, 2563-2572.
7. Garrett, C. e Cummins, P. (2007). A eficiência de uma turbina em um canal de maré. Jornal de Mecânica dos Fluidos 588, 243-251.
8. Egbert, G.D. e Ray, R.D. (2000). Dissipação significativa da energia das marés no oceano profundo inferida a partir de dados do altímetro por satélite. Nature 405, 775-778.
9. Orbital Marine Power (2021) (em inglês). Orbital Marine Power lança O2; Orbital Marine Power na Wikipédia.
10. Nova Inovação. Hotéis próximos a: Shetland Tidal Array, com Marine Scotland’s Estudo de caso.
11. Gerador de corrente de maré e Energia das marés, Wikipedia: SeaGen, La Rance, Swansea Bay.
12. Estação de Energia das Marés do Lago Sihwa, Wikipedia.
13. Lazard (junho de 2026). Custo de Energia Nivelado+, versão 19.
14. Local Solar System Fundação. The Fan Wall: modelo aberto e referência, energia solar em telhados por US$ 0,19 por kWh.
15. Evans, P., Ashton, I. e Sellar, B. (2023). Avaliações de desempenho de potência de turbinas maremotriz seguindo a IEC TS 62600-200 usando saídas de potência medidas e modeladas. Energia renovável.