Geração de energia a bordo

Introdução.

No primeiro capítulo deste livro online, “ELETRICIDADE A BORDO”, começámos a conceber o nosso sistema elétrico principal de 12V (CC) estimando o consumo total diário de energia dos equipamentos que utilizamos a bordo enquanto o barco está em movimento. No segundo capítulo, dimensionamos o banco de baterias de serviço necessário para garantir um sistema robusto e fiável.

Ao longo deste terceiro capítulo, analisaremos a capacidade de geração de energia necessária e as diferentes opções de fontes de energia disponíveis para configurar um sistema elétrico equilibrado.

Nos capítulos anteriores, vimos que o veleiro oceânico de 12,5 metros que utilizámos como exemplo tem um consumo diário estimado de 280 amperes e dimensionámos um banco de baterias de serviço de 620 amperes-hora (mais do dobro do consumo diário).

Conceito de geração de energia num sistema elétrico equilibrado.

Um sistema elétrico deve ter capacidade suficiente para garantir, com uma boa margem de segurança, a geração de toda a energia elétrica estimada para os equipamentos da embarcação em 24 horas. Não adianta ter um grande banco de baterias se não houver capacidade de carga suficiente. As baterias acabariam por ser descarregadas em excesso com demasiada frequência, deteriorando-se e reduzindo a sua vida útil.

Tradicionalmente, a principal fonte de energia elétrica a bordo era o alternador do motor a diesel, mais potente que os alternadores dos automóveis e com um regulador de carga mais eficiente. Isto permitia-me recarregar as baterias ligando o motor uma ou duas vezes por dia, durante algumas horas. Até há pouco tempo, o gerador auxiliar era também um componente essencial nos veleiros oceânicos.

A capacidade de outras fontes de energia (por exemplo, solar, eólica ou hidroelétrica) não era considerada, uma vez que a sua eficiência limitada e a dependência das condições climáticas não ofereciam garantias. Para a geração de energia a bordo, a consideração mais importante para o sistema elétrico era o dimensionamento do alternador do motor e a sua regulação adequada.

Contudo, o desenvolvimento das chamadas fontes de energia alternativas ou renováveis, e as suas potenciais aplicações no ambiente marinho, tem sido enorme nos últimos anos. A energia solar tornou-se significativamente mais barata e oferece uma relação custo-benefício cada vez melhor. As turbinas eólicas e os geradores hidroelétricos duplicaram ou até triplicaram a sua capacidade de geração de energia, tornando-se cada vez mais robustos e silenciosos.

Portanto, embora o alternador do motor continue a ser um componente essencial a bordo, o conceito de geração de energia a bordo num sistema moderno é diferente. Trata-se de gerar energia quase continuamente, e o alternador já não é o equipamento principal. Explicarei isso com mais detalhe a seguir, com um exemplo.

Se o veleiro oceânico do nosso exemplo tiver um consumo diário de 280 amperes, isso significa que tem um consumo médio por hora de 280 amperes/24 horas = 11,7 amperes/hora; arredondando, tem um consumo médio de cerca de 12 amperes por hora.

A ideia principal por detrás deste conceito moderno é que, ao utilizarmos simultaneamente diversas fontes de energia renováveis ​​(solar, eólica, hidroelétrica), geramos pelo menos a média de 12 amperes por hora que consumimos quase continuamente. Desta forma, as baterias praticamente nunca descarregam abaixo dos 80% e, na prática, grande parte da energia gerada vai diretamente para os equipamentos, sem passar pelas baterias. Em última análise, isto prolonga a vida útil das baterias num sistema equilibrado e eficiente. Além disso, como vantagem adicional, utilizaremos o motor para carregar as baterias com muito menos frequência, com a consequente economia de combustível.

A minha ideia geral para organizar a produção de energia a bordo num sistema equilibrado pode ser comparada à expressão “não coloque todos os ovos no mesmo cesto”. Por outras palavras, mesmo que uma única fonte pudesse produzir toda a energia diária de que necessito — por exemplo, um potente hidrogerador de 600 W ou um grande número de painéis solares —, uma combinação de duas ou até três fontes de energia renováveis ​​(solar, eólica e/ou hidroelétrica) é sempre mais adequada. Em conjunto, garantem a geração de energia necessária, conferindo também redundância e robustez ao sistema em quaisquer condições climatéricas.

Embora dediquemos um capítulo específico a cada um destes tipos de energia renovável mais adiante, vamos analisar de forma geral as vantagens e desvantagens de cada um e, em seguida, oferecer algumas recomendações sobre as capacidades e configurações de bordo possíveis.