NAVIOS DE PROPULSÃO EÓLICA

A força do vento é utilizada desde tempos imemoriais para fazer mover navios. Tradicionalmente essa locomoção é feita através das velas de pano que, desfraldadas nos mastros, enfunam com o vento que assim empurra a embarcação na direcção do seu sopro ou até em direcção quase oposta, graças às chamadas velas latinas.

Com o passar dos anos a navegação à vela foi dando lugar (mas não totalmente) à navegação mecânica, como aconteceu, de resto, com outros meios de propulsão eólica, como os moinhos de moagem de cereais, de elevação de águas e outros.

No entanto, nas últimas décadas tem-se assistido a um aparecimento constante de novas formas de utilizar o vento, o que faz todo o sentido já que se trata de uma fonte de energia inesgotável. A força do vento é agora, em grande parte, utilizada para a produção de energia eléctrica através de turbinas instaladas em grande torres que têm sido colocadas, estrategicamente, em sítios com boa predominância de ventos. Em Portugal têm sido implantadas em locais de elevada altitude, normalmente em serras, mas há países que construíram parques eólicos no mar.

Mas, a utilização do vento através de novos métodos, não se restringe apenas à produção de energia eléctrica, estando também a fazer mover, de novo, navios…

Navios com rotor de Flettner

E-Ship 1
O E-Ship1 é um navio Flettner, que faz uso do Efeito Magnus para propulsão. Tem quatro imponentes rotores instalados no convés principal que estão ligados às hélices do navio, o que faz com que elas girem. As quatro torres cilíndricas de 27 metros de altura, por quatro metros de diâmetro e que emergem do convés são rotores eólicos capazes de captar a energia do vento para auxiliar a propulsão a diesel do navio, sem interferir com as operações de carga e descarga. O efeito Magnus faz uma força para agir em cima de um corpo girando em movimento através de uma corrente de ar, perpendicular à direção de fluxo. Com base no Efeito Magnus o giro do cilindro juntamente com o vento proporcionam áreas de baixa e alta pressão. Nos locais onde o vento incide na mesma direcção da rotação do cilindro a velocidade com que este passa é maior, portanto cria-se uma zona de baixa pressão. No outro extremo, onde o ar incide no sentido contrário de rotação do cilindro, então a velocidade é menor portanto a pressão é maior. Somando-se as forças geradas vectorialmente obtém-se o resultado da força que impulsiona o barco.

O casco do navio foi construído pelo Estaleiro alemão Lindenau Werft, em Kiel. O lançamento do navio ocorreu em 02 de agosto de 2008, com a data de entrega estimada para o primeiro semestre de 2009. Em setembro de 2009, Lindenau-Werft declarou falência. Em 25 de janeiro de 2009, foi anunciado que o E-Ship 1 seria rebocado e concluído pelo estaleiro alemão Cassens Werft, em Emden.

A obra foi concluída em 2010, quando o navio estava atracado no North Sea Works, onde a finalização da construção ocorreu com o barco na água. Em abril de 2010, o navio retornou ao Cassens Werft, tendo sido efectuados os preparativos para os testes no mar. O navio partiu de Emden Bremerhaven para as prova de mar, em 06 de julho de 2010, tendo os testes sido concluídos até ao final desse mês. Em Agosto o navio partiu para sua primeira viagem com carga, transportando nove turbinas do Parque Eólico Castledockrell, de Emden para Dublin, na Irlanda.

A Superestrutura (casario) do navio está localizado na proa, tem três conveses (pisos) e dois guindastes por bombordo, com longas lanças e capacidade de carga de 80 e 120 toneladas. O navio possui uma rampa traseira, e pode funcionar como um navio de carga Roro. Tem 130 metros de comprimento e 22,5 metros de boca, com 12 800 toneladas DWT GT/10.000 aproximadamente.

O E-Ship 1 é equipado com nove geradores diesel Mitsubishi, com uma potência total de 3,5 MW. O navio possui caldeiras, que alimentam uma turbina a vapor da Siemens, que, por sua vez, aciona quatro rotores Enercon desenvolvidos pela Flettner. Estes rotores, que se assemelham a quatro grandes cilindros montados no convés do navio, têm 27 metros de altura e 4 metros de diâmetro. A unidade Flettner permite economia de combustível da ordem de 30 a 40% a uma velocidade de 16 nós.

O navio é propriedade da Enercon GmbH, empresa alemã fabricante de turbinas eólicas, que é a terceira maior do mundo. Ele destina-se a ser usado para o transporte de componentes de turbinas eólicas.

O E-Ship 1 esteve pela primeira vez em Portugal, no Porto de Leixões, em Setembro de 2010.

O “Buckau”

Buckau/Baden-Baden
O E-Ship 1 não foi o primeiro navio a utilizar o Efeito Magnus para propulsão. Na década de 1920, o engenheiro alemão Anton Flettner concebeu um navio com duas grandes torres cilíndricas para ser movido por esse método. O “Buckau”, assim se chamava, terá sido o primeiro navio de rotor e, daí também, a designação de navio de Flettner agora atribuída ao E-Ship 1.

Após a conclusão dos seus estudos, o Buckau partiu para a  primeira viagem em Fevereiro de 1925, a partir de Danzig na Escócia, através do Mar do Norte. Os rotores não deram o menor motivo para preocupação, mesmo em clima tempestuoso, e o navio podia navegar contra o vento a 20-30 graus, enquanto um navio com o seu equipamento de vela original não poderia navegar a mais do que 45 graus em direcção contrária ao vento. Em 31 de Março de 1926, o Buckau, já denominado Baden-Baden navegou para Nova Iorque, via América do Sul, chegando a esta cidade em 9 de Maio.

No entanto, verificou-se que o sistema de rotor foi menos eficiente que os motores convencionais. Flettner, voltou sua atenção para outros projectos e os rotores foram desmantelados. O Baden-Baden foi destruído por uma tempestade no Caribe em 1931.

"Navios-moinho"

O catamarã Apocalipse II, equipado
com uma turbina eólica  de propulsão.
Além deste modo de propulsão (Efeito Magnus), existem outras formas de fazer mover  navios através da energia eólica, que não têm a ver com esse método, mas que utilizam uma torre, idêntica às torres de produção de energia eléctrica, que podem fazer a transmissão mecânica directa para a hélice do navio ou fazer essa transmissão electricamente para um motor que fará girar a hélice. Neste último caso a energia produzida pela torre eólica também pode ser armazenada em baterias, para ser utilizada mais tarde.

Em 1923, os engenheiros franceses Constantin e Joessel construíram um barco que navegou no rio Sena movido por uma hélice accionada por um “moinho de vento”, instalado no topo de um mastro, conforme mostra a figura abaixo. O barco navegava mesmo contra o vento, coisa que muitos físicos tinham por impossível. Na realidade, a demonstração teórica de que uma tal embarcação pode navegar contra o vento não é fácil. Nesta versão o “moinho de vento” era uma hélice do tipo das dos aviões, mas já de passo variável.

O "Bois Rosé", navegando no rio Sena
O “Bois Rosé – assim se chamava a embarcação – não entusiasmou os potenciais utilizadores, tendo caído no esquecimento.

A ideia foi retomada alguns anos mais tarde pelo arquitecto Michel Bigoin que procedeu a estudos aero e hidro-dinâmicos, na intenção de conseguir o melhor rendimento para as suas embarcações eólicas. Tinha esperança de que os seus barcos superassem em “perfomance” os tradicionais veleiros.

A maquete "Xargo II" utilizada nas experiências
Esta maquete, de nome "Xargo II, tinha 2,3 mts de comprimento e 0,51 de boca. Pesava 37,5 Kg e estava equipada com um mastro de 1,05 de altura e uma hélice eólica de 1,64 de diâmetro. Andava a dois nós, contra um vento de força quatro; atingia 3,6 nós com o mesmo vento de través e 4,5 nós com vento de popa. Nestes barcos o mastro tem que estar situado no centro da deriva, para que possam navegar a qualquer rumo, independentemente da direcção do vento.

O sistema SkySails
MS Beluga SkySails
O SkySails consiste de um sistema totalmente automatizado para a propulsão de embarcações e um sistema de motorização optimizado para ventos. É utilizado no alto mar, adicionalmente à propulsão do motor dos navios, se as condições do vento o permitirem. A eficiência da vela gigante que se assemelha a um parapente depende das condições climáticas, mas o sistema SkySails também tem a vantagem de não serem necessários apenas ventos por trás,  os ventos laterais também podem ser utilizados para a navegação.

O MS Beluga SkySails foi o primeiro navio cargueiro comercial parcialmente movido por uma dessas velas (parapente gigante). Em Janeiro de 2008, o navio partiu para a sua primeira viagem transatlântica, tendo saído do porto alemão de Bremerhaven com destino a Guanta, na Venezuela.

Com a utilização da energia eólica, o MS Beluga é capaz de reduzir o consumo de combustível fóssil em até 35% dependendo das condições dos ventos. Desta maneira, o navio poupa os recursos naturais e contribui para a redução da emissão de CO2 na atmosfera.

Fontes consultadas:
Blog Desenvolvimento
Wikipédia
Treehugger
Revista da Armada nº 88
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