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Sistemas de Propulsão: novas formas de pensar o transporte marítimo por um mundo mais ‘verde’

30 setembro 2020
Artigo de Diego Moreira, engenheiro de desenvolvimento no INEGI na área de tecnologias para o mar

É inegável o movimento global em busca de soluções mais verdes para os mais variados tipos de sistemas. Em nenhum outro domínio é isto tão patente como no setor automóvel, que se debate com a eletrificação do parque automóvel circulante como alternativa sustentável aos motores de combustão interna, com vista à diminuição da emissão de poluentes na atmosfera.

A indústria naval, por sua vez, debate igualmente as mesmas questões relacionadas com a sustentabilidade, ainda que com contornos diferentes. O modelo de transporte logístico atual está ligado a grandes embarcações que consomem quantidades enormes de combustíveis fósseis, representando aproximadamente 2,5% das emissões globais de gases com efeito de estufa (GEE ou, do inglês, GHG) e 13% das emissões a nível europeu1.

Reverter este impacto, porém, exige uma mudança radical de padrões fortemente estabelecidos, o que por sua vez gera diversos desafios, seja de adaptação às novas tecnologias, seja no consumo em escala dos recursos necessários para viabilizar a implantação das mesmas, com o respetivo impacto associado.

Neste contexto, as normas da indústria têm vindo a ser constantemente alteradas, com vista à criação de num modelo mais sustentável a longo prazo, numa estratégia firmada pela International Maritime Organization (IMO) para reduzir as emissões de GEE em, no mínimo, 50% até 20502. No entanto, mesmo com diretrizes bem definidas pela IMO, não há ainda um consenso sobre soluções definitivas ou uma linha tecnológica única a ser seguida em termos de sistemas de propulsão com vista a atingir as metas estabelecidas.

Inovação tecnológica é o motor da sustentabilidade

O sistema de propulsão é um dos mais importantes sistemas a bordo, mas os sistemas das grandes embarcações pouco mudaram desde a segunda metade do século XX. A tecnologia clássica consiste no conjunto hélice e motores diesel de quatro tempos, com algumas variantes, nomeadamente o tipo de combustível utilizado de modo ir de encontro às normas de emissão de poluentes vigentes, tendencialmente mais restritivas. A emergência de novas tecnologias, porém, já se traduz em novas soluções que prometem substituir ou auxiliar este sistema.

Destaca-se o teste de velas fixas ou asas auxiliares como forma de reduzir o consumo e aproveitar a energia do vento para tornar o transporte mais eficiente, sustentável e menos dispendioso. Este tipo de soluções chega a resultar numa redução no consumo de combustível da ordem de 10%3, sendo até possível utilizar como base estruturas presentes em qualquer embarcação de grande porte, adaptando o sistema à frota já existente.

No mesmo contexto, através do efeito Magnus, um conceito amplamente conhecido na mecânica dos fluidos, também os cilindros girantes constituem uma alternativa mais eficiente. Conhecidos como navios a rotor ou navios Flettner (em homenagem ao engenheiro alemão que primeiro explorou a tecnologia), tais embarcações surgiram no início do século XX de maneira puramente conceptual e são hoje timidamente utilizadas em aplicações específicas, com um potencial de redução no consumo de até 25%4.

Igualmente alinhada com os objetivos impostos pela IMO, está a eletrificação dos motores das embarcações que, apesar de não terem a limitação de espaço e carga adicional tão comum na indústria automóvel, gera questões em relação à autonomia versus necessidades de recargas frequentes em porto. A otimização dos hélices dos navios (inclusive com novas formas geométricas e arranjos não-convencionais) e propulsões baseadas em jatos de água também produzem ganhos percetíveis em eficiência, mas não garantem uma redução drástica da pegada ecológica no setor, que apenas ocorrerá com novos modos de pensar em eficiência aliada a aproveitamento energético.

O desafio da energia ‘limpa’

O desafio que atualmente se coloca às empresas do setor, é também um desafio assumido pelo INEGI. Ao alavancar competências em hidrodinâmica, projeto mecânico e análise de estruturas, pretendemos contribuir para desenvolvimento de sistemas de propulsão alternativos com potencial para favorecer a sustentabilidade da indústria no contexto da economia azul, tão discutida nos últimos anos5.

Neste âmbito salienta-se o desenvolvimento de soluções tecnológicas centradas no aproveitamento da energia das ondas, tanto para a geração de energia elétrica como para a transmissão de movimento a embarcações. O objetivo é viabilizar a produção e utilização de energia 'limpa' de forma segura e economicamente competitiva.

Funcionando a partir de hidrofólios submersos e com uma abordagem bioinspirada, este sistema é capaz de absorver a energia proveniente das ondas, uma fonte de energia amplamente disponível em ambiente marítimo e completamente renovável, garantindo o fornecimento de energia elétrica para subsistemas, além de servir como propulsão principal ou auxiliar, dependendo do tamanho da embarcação.

Disponível desde meados do século passado6, este tipo de tecnologia tem vindo a ser cada vez mais explorada, principalmente em veículos autónomos de superfície (ou do inglês, unmanned surface vehicles – USVs), com casos de sucesso que, inclusive, geraram o interesse de grandes grupos económicos7. Entretanto, como forma auxiliar de propulsão, um sistema híbrido ou dual baseado em hidrofólios com recuperação de energia pode aumentar a eficiência de embarcações de grande porte, ampliando assim o alcance da tecnologia. Para além das funcionalidades já citadas, os sistemas de hidrofólios garantem ainda ganhos em estabilidade e redução da resistência, o que por si só já melhora a eficiência do conjunto como um todo, alcançado resultados promissores com zero emissões de carbono.

A tecnologia está a amadurecer rapidamente, mas ainda há muito por fazer até que um modelo com baixa pegada ecológica dentro da indústria naval se torne realidade. Neste sentido, é imperativo que as empresas e instituições invistam em I&D+i de sistemas alinhados com os objetivos tão importantes dentro do cenário crítico em que vivemos. O futuro é azul, seja a partir de hidrofólios ou velas que nos permitam navegar para um mundo cada vez mais sustentável.


1. Reducing emissions from the shipping sector, Climate Action: European Commission.

2. P. Shallcross, U. Kleinitz, and S. Mueller, "Marpol Annex VI,” Superyacht Business, 2012.

3. Fixed Sail or Wings, Global Maritime Energy Efficiency Partnerships.

4. Rotor sail "E-Ship 1” saves up 25% fuel, ENERCON Press Release, 2013. 

5. The EU Blue Economy Report 2020, European Commission.

6. M. S. Triantafyllou, G. S. Triantafyllou, and D. K. P. Yue, "Hydrodynamics of Fishlike Swimming,” Annu. Rev. Fluid Mech., 2000

7. Wave Glider - Scalable and persistent monitoring for intelligent situational awareness, Boeing Company