Como funciona o maior parque eólico offshore do mundo, do vento ao cabo
Um parque eólico offshore reúne de dezenas a mais de uma centena de turbinas fincadas no fundo do mar, ligadas por cabos submarinos a uma subestação que eleva a tensão e manda a energia para a costa. O maior parque eólico offshore do mundo é um título disputado: o Hornsea 2, no Mar do Norte britânico, com 1,32 GW, levou o posto de maior projeto único quando entrou em operação completa em 2022, e projetos ainda maiores, como o Dogger Bank, de 3,6 GW, estão em montagem.
Este artigo mostra como funciona um parque desses, do vento ao cabo de exportação, com a conta da potência de uma turbina, a energia que o parque gera no ano e por que o ranking dos maiores muda conforme a forma de contar.
Hornsea 2 em números
| Item | Valor |
|---|---|
| Potência | 1.320 MW |
| Turbinas | 165 Siemens Gamesa SG 8.0-167 DD, de 8 MW |
| Diâmetro do rotor | 167 m |
| Distância da costa | cerca de 89 km, na costa leste da Inglaterra |
| Área | cerca de 462 km² |
| Profundidade | 30 a 40 m |
| Fundações | monopilares |
| Operação completa | agosto de 2022 |
Os dados são da ficha do projeto no Tethys, base de dados do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico, do Departamento de Energia dos EUA.
Como funciona um parque eólico offshore
A turbina
O vento gira as pás, as pás giram o eixo e o eixo gira o gerador. No modelo do Hornsea 2, o gerador é de acionamento direto (o DD do nome), sem caixa multiplicadora: o rotor lento gira um gerador grande, de ímãs permanentes. Cada turbina fica sobre um monopilar, um tubo de aço cravado no fundo do mar, numa lâmina d’água de 30 a 40 m. O funcionamento básico da turbina eólica, com os tipos de rotor e a curva de potência, está no artigo sobre turbinas eólicas.
Os cabos e a subestação
As turbinas são ligadas em grupos por cabos submarinos de 66 kV até uma subestação no mar, que eleva a tensão para 220 kV. Tensão mais alta significa corrente menor para a mesma potência, e a perda nos cabos cresce com o quadrado da corrente, a mesma razão que leva as linhas de transmissão em terra a usar transformadores. Do Hornsea 2 saem três cabos de exportação enterrados no leito, que chegam à costa de Lincolnshire, segundo o Tethys. A tecnologia de lançar e proteger cabos no fundo do mar é parente da usada nos cabos submarinos de fibra óptica.
Em distâncias muito longas, o cabo de corrente alternada perde eficiência e os projetos passam a usar corrente contínua em alta tensão. O Hornsea 2, a cerca de 89 km da costa, ficou na corrente alternada, mas precisou de uma estação de compensação de reativos instalada no mar, no caminho dos cabos de exportação, para compensar a energia reativa que cabos longos de corrente alternada geram, segundo a Ørsted.
A conta: quanto uma turbina tira do vento
A potência que o vento carrega ao atravessar a área varrida pelas pás é:
P = ½ × ρ × A × v³
com ρ a densidade do ar (1,225 kg/m³), A a área do rotor e v a velocidade do vento. Para o rotor de 167 m do Hornsea 2:
- área: π × 83,5² ≈ 21.900 m²;
- com vento de 13 m/s, perto da velocidade em que o modelo atinge a potência nominal: P = 0,5 × 1,225 × 21.900 × 13³ ≈ 29,5 MW no vento;
- o limite de Betz diz que nenhuma turbina tira mais de 59,3% disso: 17,5 MW;
- a turbina entrega no máximo 8 MW, cerca de 27% do vento que passa.
As contas são nossas. Os 13 m/s de vento nominal vêm de uma ficha técnica de terceiros, a wind-turbine-models.com, e não da brochura do fabricante. Acima dessa velocidade, a turbina gira as pás para jogar fora o excesso e não passa de 8 MW, porque gerador, conversor e estrutura são dimensionados para esse teto. A mesma fórmula, com o coeficiente de potência, aparece no artigo sobre as turbinas WhalePower.
O expoente 3 explica por que vale ir para o mar, longe da costa: lá o vento é mais forte e mais constante, e 10% a mais de velocidade dá 1,1³ ≈ 1,33, ou 33% a mais de potência.
Quanta energia o parque gera no ano
A potência nominal só é atingida com vento forte. A energia do ano sai da potência vezes as horas vezes o fator de capacidade:
1,32 GW × 8.760 h × 40% ≈ 4,6 TWh por ano
Os 40% são premissa nossa, para ilustrar; o fator real do Hornsea 2 depende do vento de cada ano e não foi publicado na fonte que usamos. A cada 10 pontos de fator de capacidade, o parque ganha ou perde cerca de 1,2 TWh por ano.
Para dar escala: o CERN, o laboratório europeu de física de partículas que faz colisões de partículas no maior acelerador do mundo, consumiu 1,25 TWh de eletricidade em 2018, segundo o relatório ambiental do CERN. Um parque como o Hornsea 2 geraria cerca de 3,7 vezes isso na premissa acima. E o reator experimental ITER, em construção na França, foi projetado para produzir 500 MW de potência de fusão a partir de 50 MW de aquecimento, sem gerar eletricidade, segundo a organização do ITER. A comparação mostra a diferença entre uma tecnologia que já entrega gigawatts e outra que ainda prova o princípio.
Qual é o maior parque eólico offshore do mundo
Depende de como se conta, e a resposta muda depressa:
- Hornsea 2 (Reino Unido, 1,32 GW): foi o maior parque offshore em projeto único do mundo ao entrar em operação completa, em agosto de 2022, segundo o Tethys e a Ørsted.
- Hollandse Kust Zuid (Países Baixos, 1,5 GW): 139 turbinas de 11 MW a 18 a 36 km da costa, inaugurado em 29 de setembro de 2023, com potência acima da do Hornsea 2; a Vattenfall o descreve como um dos maiores do mundo e como o primeiro parque eólico do mundo concedido sem subsídio, em 2018.
- Dogger Bank (Reino Unido, 3,6 GW em três fases de 1,2 GW): a fase A teve todas as turbinas instaladas em fevereiro de 2026, e a fase B deve terminar a instalação por volta do segundo trimestre de 2027, segundo a offshoreWIND.biz. Quando completo, deve se tornar o maior parque eólico do mundo, segundo a mesma publicação.
Na China, o Yangjiang Shapa, da China Three Gorges, soma 1,7 GW em cinco fases e foi todo ligado à rede em dezembro de 2021, antes do Hornsea 2, segundo a offshoreWIND.biz. Como cada fase conta como um projeto, ele costuma ficar fora dos rankings de parque único. Por isso o título de maior vem sempre acompanhado de uma regra de contagem, e convém desconfiar de quem o anuncia sem dizer qual.
Perguntas frequentes
Como a energia do parque chega à terra?
Por cabos submarinos. As turbinas se ligam a uma subestação no mar, que eleva a tensão, e de lá cabos de exportação levam a energia até uma subestação em terra.
Por que construir no mar e não em terra?
Porque o vento no mar é mais forte e constante, e a potência cresce com o cubo da velocidade. O custo é a fundação, os cabos e a manutenção com navios.
Quanto produz uma turbina offshore?
As do Hornsea 2 têm 8 MW de potência nominal. Com fator de capacidade de 40%, cada uma geraria cerca de 28 GWh por ano (8 MW × 8.760 h × 0,4).
O Brasil tem parque eólico offshore?
Até a data deste artigo, não. Havia pedidos de licenciamento no Ibama somando mais de 134 GW, mas o primeiro leilão de áreas ainda dependia de um decreto de regulamentação, segundo a eixos.
Um parque eólico offshore é, no fim, uma conta de cubo do vento e de perda nos cabos: vai-se longe da costa atrás de vento mais forte e se paga isso com subestação no mar e cabos de alta tensão. Ao ler que um parque é o maior do mundo, pergunte se a conta é de potência instalada, de projeto completo ou de fases somadas.
Imagem de destaque: Turbinas de um dos grandes parques eólicos offshore do Mar do Norte. Foto: dom fellowes from UK / Wikimedia Commons, CC BY 2.0.
