Ventos de mudança: nova tecnologia de energia eólica desenvolvida por startups europeias

As pessoas não soltam pipas apenas por diversão. Em um local de teste perto de Munique, os engenheiros lançaram recentemente uma pipa tipo caixa geradora de eletricidade equipada com pequenos rotores de captura de vento. A engenhoca, amarrada ao solo por um cabo pesado, voou repetidamente em um número predeterminado de oito – seus rotores girando ao vento.

“A velocidade do vento é algumas vezes maior do que uma turbina eólica convencional veria”, diz Maximilian Isensee, executivo-chefe da Kitekraft, explicando como o próprio movimento da pipa aumenta a geração de energia. “É por isso que podemos nos safar com rotores muito menores.”

A figura de oito significa que a pipa inverte a direção enquanto voa, então a corda não fica torcida, o que aconteceria se a pipa simplesmente voasse em um círculo.

A energia eólica está cada vez mais forte, com 17% das necessidades de eletricidade da Europa atendidas pela geração eólica em 2022. A Agência Internacional de Energia diz que a oferta de energia renovável deve continuar em expansão, em 13% ao ano no totalentre agora e 2030, para que o mundo atinja as metas líquidas zero.

Voando alto

Novas tecnologias que podem tornar a energia eólica mais acessível ou permitir a construção de enormes turbinas de três pás estão surgindo de uma série de novas startups europeias. Suas inovações apontam para um futuro onde a geração de eletricidade a partir do vento é muito mais eclética do que até agora.

A Kitekraft, por exemplo, arrecadou € 2,5 milhões em financiamento até o momento, 25% dos quais na forma de doações. A empresa tem oito funcionários. Seu protótipo é uma versão em escala de um quarto do primeiro produto comercial que Isensee e seus colegas esperam lançar – uma pipa com capacidade de 100 quilowatts. Isso exigiria uma corda longa, estendendo-se a 150m.

Mas a Kitekraft quer crescer ainda mais e construir enormes pipas na faixa dos megawatts – com amarras de mais de 300m. Essas máquinas podem voar em altitudes comparáveis ​​à altura do Empire State Building em Nova York.

Isensee diz que as pipas terão uma janela operacional comparável às turbinas tradicionais e podem voar em velocidades de vento externas entre aproximadamente 5 m/s e 25 m/s. Sensores a bordo detectam ventos excessivos e podem acionar o rebobinamento automático da pipa, para que ela retorne ao solo. A equipe está testando algumas câmeras e sensores que podem detectar pássaros e evitar possíveis colisões com pássaros, acrescenta Isensee.

Usar uma pipa para pegar o vento é uma ideia interessante, diz Richard Cochrane, da Universidade de Exeter, que às vezes presta consultoria para a indústria de energia eólica. “Isso poderia permitir a implantação de energia eólica [energy technology] talvez em uma ilha onde não seria possível colocar uma turbina normal”, acrescenta. A Isensee confirma que o sistema usa cerca de 90% menos material do que as turbinas eólicas convencionais e, portanto, enviar as pipas para locais remotos ou de difícil acesso seria, em princípio, muito mais fácil.

Este ano, a Kitekraft pretende continuar seus voos de teste e tem como alvo suas primeiras instalações comerciais por volta de 2028.

Não é necessário diesel

Separadamente, uma empresa sediada na Islândia criou uma pequena turbina eólica de eixo vertical que poderia alimentar torres de telecomunicações e outras infraestruturas relativamente remotas. O dispositivo de Icewind é uma espécie de cilindro aberto e curvo girando dentro de uma armação de metal. “É mais ou menos do tamanho de uma geladeira”, diz Stephen Drake, executivo-chefe.

A empresa, que tem três funcionários em tempo integral e levantou US$ 4 milhões até o momento, usou geradores de alto torque nessas turbinas, o que significa que elas giram bem devagar. Um dispositivo pode produzir cerca de 600 watts em ventos de 10 metros por segundo, o que não é uma grande quantidade de energia, mas vários localizados e encadeados podem alimentar um mastro de telefone, diz Drake.

Cerca de um milhão de torres de telecomunicações em todo o mundo estão localizados em áreas com pouca ou nenhuma conexão com a rede elétrica. Assim, eles atualmente dependem de geradores a diesel para obter energia. Agora, a indústria de telecomunicações está em busca de alternativas mais limpas que possam incluir turbinas como a da Icewind. “Sabíamos que era um ajuste instantâneo”, diz Drake. Atualmente, cada turbina custa cerca de US$ 8.000 e a empresa planeja entregar seus primeiros dispositivos comerciais aos clientes este ano.

De volta às raízes

Novas tecnologias podem até mudar a forma como as turbinas convencionais de três pás superdimensionadas são construídas. Essas máquinas, principalmente as posicionadas no mar, estão atingindo proporções gigantescas, com a mais alta chegando a quase 300 metros de altura na nacele – ponto onde as três pás se encontram. A altura impressionante é vantajosa, pois os ventos tendem a ser mais fortes em altitudes maiores, o que aumenta a produção de eletricidade.

As proporções desses gigantes criam um problema, no entanto, porque as torres das turbinas são cada vez mais difíceis de construir e transportar. Eles também são muito pesados. Os materiais tradicionais das torres requerem reforço especial para as maiores turbinas.

“O peso da estrutura em si se torna um problema”, diz Otto Lundman, cofundador e executivo-chefe da Modvion. Sua empresa desenvolveu uma maneira de fazer torres de turbinas de um material completamente diferente: madeira. Especificamente, madeira folheada laminada.

“É como madeira compensada em grande escala”, diz Lundman. Essas camadas de madeira coladas entre si são robustas, apesar de serem relativamente leves, permitindo a construção de torres cerca de 30% mais leves que as versões tradicionais. A abordagem da Modvion é construir torres modulares na forma de seções circulares, que podem ser transportadas facilmente e então empilhadas umas sobre as outras no local.

A empresa tem 34 funcionários e obteve um financiamento líquido de SEK210 milhões (€ 18,8 milhões) até o momento.

Há uma enorme demanda no mercado de energia eólica por materiais que possam permitir a construção de turbinas ainda maiores, observa Cochrane: “Geralmente, é assim que a indústria tem funcionado.” Abordagens modulares baseadas em madeira estão preparadas para promover as ambições da indústria, ele sugere.

Embora a madeira seja, em princípio, um sumidouro de carbono, a sustentabilidade desse antigo material de construção e a biodiversidade das áreas florestais dependem de práticas florestais responsáveis, com as quais Lundman diz que a Modvion está comprometida. Os maiores fornecedores da empresa estão baseados na Finlândia, mas sua base de fabricação está na Suécia, terra natal da Modvion.

Este ano, a empresa pretende erguer uma turbina de dois megawatts, com 105 metros de altura na nacele. A produção de turbinas maiores com torres de madeira está prevista para começar no final do próximo ano ou no início de 2025.