Como pioneira em engenharia costeira e pesquisa de tsunamis, a Tetra Tech tem trabalhado no ambiente oceânico desde 1966. Hoje estamos indo ainda mais longe no setor offshore para atender às demandas globais de energia. Os engenheiros e cientistas da Tetra Tech usam ferramentas e tecnologias modernas para proporcionar fontes de energia limpas e seguras, em uma maneira ambientalmente responsável.

Aproveitando a energia do vento

O vento tem sido a força motriz de embarcações e moinhos por mais de dois mil anos. Os combustíveis fósseis substituíram a energia eólica com o advento da revolução industrial, mas ameaças de aumentos nos custos do petróleo e preocupações com mudanças climáticas tornaram a energia eólica uma alternativa viável de fonte de energia no futuro.

A Tetra Tech está ganhando experiência na construção de torres eólicas no mar. “O vento ganhou força nas regiões nordeste e central do Atlântico, devido a suas áreas costeiras rasas”, afirma Jennifer Daniels da Tetra Tech, biólogo marinho de nosso escritório de Boston, Massachusetts, e diretor de energia offshore da Tetra Tech. “Podemos instalar turbinas eólicas a 40 milhas mar adentro, em porções da costa do Atlântico, onde o leito oceânico tenha menos de 60 m de profundidade, o que é apropriado para as tecnologias de fundações convencionais.”

Com velocidades do vento constantes e espaço para se espalhar, o oceano é uma alternativa lógica para turbinas eólicas de terra, que podem chegar a 200 m de altura, com pás de mais de 150 m de comprimento.

A implantação de projetos de energia eólica offshore também reduz possíveis objeções da população. “Algumas pessoas não gostam da estética de grandes turbinas eólicas”, disse Craig Mackay, da Tetra Tech, líder do grupo de Geração Elétrica da Tetra Tech. “Colocar turbinas milhas mar adentro faz com que não sejam vistas nem lembradas.”

Uma solução promissora para as torres offshore são turbinas flutuantes amarradas com âncoras fixadas no fundo do mar. As fundações convencionais usam suportes tipo jaqueta ou de estacas com dezenas de metros de comprimento. Sua instalação é limitada com base na profundidade e tipo de terreno subaquático. Estas restrições não existem para turbinas flutuantes.

No projeto de demonstração Hywind, a Tetra Tech está testando uma turbina eólica de águas profundas na costa de Maine com a Statoil, uma empresa petrolífera norueguesa que implantou a primeira turbina eólica flutuante em larga escala do mundo. Sem os desafios geotécnicos encontrados com as fundações convencionais, as turbinas flutuantes têm muito mais opções de locais mar adentro, aumentando assim a capacidade de geração de eletricidade.

“A Statoil está usando o projeto Hywind para obter experiência na construção e dados de desempenho operacional para desenvolver e demonstrar um projeto mais eficiente e com melhor relação custo-benefício, com uma turbina grande e uma subestrutura mais leve”, informou Daniels. Um componente crítico deste projeto é o regulador de passo, um elemento especial de tecnologia inteligente usado na turbina Hywind que ajuda a estabilizar a estrutura flutuante.

A Tetra Tech também fornece serviços para o Virginia Offshore Wind Technology Assessment Project (VOWTAP—Projeto de Avaliação de Tecnologia Eólica Offshore em Virginia) da Dominion Energy. O VOWTAP é um projeto-piloto que consiste em duas turbinas de seis megawatts (MW) com cabos de transmissão submarinos que ficarão em águas federais a aproximadamente 26 milhas mar adentro. O empreendimento irá projetar e testar novas fundações para turbinas eólicas offshore em condições reais.

“Demonstrar a escalabilidade dos custos é necessário para estabelecer credibilidade no mercado e comercializar parques eólicos flutuantes”, disse Daniels.

Mapeando o leito oceânico

Assim como as soluções offshore atendem aos desafios de encontrar localização para projetos de energia eólica em áreas densamente povoadas, os cabos elétricos submarinos se tornaram uma solução popular para construir novas infraestruturas energéticas em áreas urbanas costeiras. Linhas de transmissão aérea em terra são difíceis de construir, e questões de servidão de passagem permeiam o processo. O mapeamento marítimo ajuda a determinar uma rota viável para a instalação de redes de oleodutos e cabos elétricos.

“Os cabos podem ser submergidos da água e então plugados em terra para transmissão”, disse MacKay.

A companhia de transmissão de energia elétrica no atacado NextEra, na Flórida, contratou a Tetra Tech para realizar levantamentos geofísicos, geotécnicos e mapeamento marítimo do leito oceânico nas costas de Massachusetts e New Hampshire. A Tetra Tech fornecerá à NextEra dados abrangentes e confiáveis para a definição do local e instalação de quase 60 milhas de cabos elétricos submersos com segurança e eficiência. O projeto será capaz de transmitir até 550 MW de eletricidade à região metropolitana de Boston.

Os serviços de mapeamento marítimo da Tetra Tech são altamente apropriados para obras de energia offshore. “Podemos mapear o leito oceânico em 2D e 3D, criando imagens similares a fotos do leito e do subleito”, afirmou Bob Feldpausch da Tetra Tech, que dirige o setor de mapeamento marítimo da Tetra Tech em Bothell, Washington. “Os cabos são enterrados dois a três metros abaixo do fundo do mar. Para conseguir isto, procuramos sedimentos moles em vez de materiais consolidados ou leitos rochosos.” Da mesma forma, as redes de tubulação são instaladas abaixo do fundo do mar e às vezes com bases sob a tubulação.

O grupo de mapeamento marítimo está agora trabalhando na costa de New England, em Puget Sound, e mais recentemente no Caribe. A Tetra Tech alugou uma embarcação de 33 metros, a Sea Lion V, equipada com sensores e tecnologia de amostragem, para comportar o aumento da demanda de serviços de mapeamento.

Os desafios de trabalhar no mar incluem o tempo, riscos da navegação, e mais recentemente, coordenação com os pescadores de lagostas de New England. “Tivemos aproximadamente 60 milhas de levantamentos a serem feitos no verão – no meio da temporada de pesca de lagostas”, informou Nick Welz da Tetra Tech, um cientista marinho sênior do nosso escritório de Boston, Massachusetts. Os conjuntos de sensores – um magnetômetro, um sonar de varredura lateral e a torre do perfilador de subfundo na popa da embarcação aproximadamente a cinco metros do leito do mar – poderiam ter se enroscado em armadilhas e redes de pesca de lagostas.

“Entramos em contato com a associação de pescadores, colocamos um panfleto em seu boletim de notícias e falamos com membros em diversas situações, inclusive uma audiência pública em Gloucester, Massachusetts”, disse Welz.

Para limitar os impactos nas atividades dos pescadores de lagostas, a Tetra Tech concordou em fazer o levantamento da área de 60 milhas em trechos de 10 a 15 milhas, cada um concluído em aproximadamente uma semana. As rotas de levantamento foram marcadas claramente por uma série de boias de marcação que também refletiam radares e podiam ser vistas à noite.

“Subcontratamos pescadores de lagostas de Gloucester para ajudar a obter sua cooperação”, informou Welz. “Eles instalaram as boias, patrulharam as rotas e envolveram outros pescadores para garantir que estivessem cientes de nossas atividades de levantamento. Não houve nenhuma reclamação de perda de equipamentos e o levantamento gerou apenas inconvenientes sem importância.”

A Tetra Tech também criou um website usando sistemas de informações geográficas para permitir que a comunidade de Gloucester visse a posição da embarcação em tempo real durante o período de levantamento.

Gerenciando riscos offshore

Embora as fontes de energia renovável representem uma fatia cada vez maior de mercado, o grosso de nossa energia em curto prazo continuará vindo das reservas de petróleo e gás. Trabalhar em projetos offshore de petróleo e gás traz riscos únicos ao meio ambiente e à segurança dos trabalhadores. Operadores de petróleo e empresas de construção devem reagir rapidamente a incidentes no mar com ferramentas e tecnologias que minimizem os impactos ambientais e econômicos de derramamentos e acidentes.

As operações da Tetra Tech no Brasil dão suporte aos programas ambientais costeiros e operacionais de grandes empresas petrolíferas como a Chevron, Shell, BG Group, PETROBRAS e OGX. Temos grande experiência na mitigação de riscos ambientais associados com a exploração e extração de energia offshore. Para avaliar estes riscos, nossos analistas ambientais utilizam ferramentas computadorizadas que preveem a probabilidade de derramamentos, o transporte e o destino do óleo derramado e os potenciais efeitos ambientais.

“Estas ferramentas de modelagem podem auxiliar na especificação dos recursos necessários para uma resposta de emergência, e durante um evento real a modelagem pode ajudar a identificar os recursos sob risco e a gerenciar a resposta – estabelecendo prioridades e determinando ações”, explicou Eduardo Yassuda, diretor de serviços oceanográficos da Tetra Tech no Brasil. “A previsão precisa dos ventos, ondas e correntes é crucial para garantir que haja risco mínimo às pessoas ou danos mínimos aos equipamentos em operações marítimas.” Previsões precisas de engenharia também são necessárias para se alcançar a exatidão necessária para atender às especificações de um projeto.

Os engenheiros da Tetra Tech tipicamente utilizam dois tipos de modelos para estas análises. O primeiro calcula as propriedades físicas das correntes oceânicas e dos ventos para determinar os padrões de circulação e transporte. O segundo prevê a localização geográfica e as propriedades químicas de um poluente e as características biogeoquímicas relevantes, tais como toxicidade a organismos marinhos. Isto determina o risco relativo e os efeitos ambientais associados.

A hidrodinâmica dos níveis e correntes do mar era difícil de prever no passado, mas o foco mudou. “Desde os anos 90, com gigantescos avanços em recursos informatizados, estamos agora mais preocupados com os processos – como prever o comportamento de um poluente”, declarou Yassuda. Por exemplo, enquanto a gasolina evapora da superfície do oceano, o resíduo permanece tóxico para a vida marinha. Os modelos calculam a viscosidade de alguns tipos de óleo cru quando misturados com água do mar, o que determina como ele se comporta no ambiente.

A equipe da Tetra Tech utiliza um modelo computadorizado que reproduz um evento de derramamento de modo a calcular os possíveis danos ambientais. Estas informações são usadas para desenvolver estratégias de mitigação e remediação com mais eficácia, calcular os custos dos danos com mais exatidão e identificar as partes responsáveis de maneira mais confiável.

A Tetra Tech faz simulações rotineiras em modelos de circulação e transporte para prever o destino e o transporte de um derramamento de óleo em três dimensões, de modo a reconhecer os efeitos do vento e da circulação de águas profundas. Para abranger os ambientes estuarinos em áreas de oceano profundo e perto da costa, nossos engenheiros utilizam o modelo Código de Dinâmica de Fluidos Ambientais (EFDC), desenvolvido pelo Dr. John Hamrick, da Tetra Tech. O EFDC é um modelo hidrodinâmico de última geração que simula sistemas aquáticos em uma, duas e três dimensões em diversas escalas espaciais e temporais para identificar processos e carências de ecossistemas.

Além de prever os efeitos do óleo no oceano, Yassuda e sua equipe utilizam modelos em missões de busca e resgate para localizar equipamentos e elaborar procedimentos de evacuação. Por exemplo, no Golfo do México, eles deram suporte à elaboração de procedimentos de segurança para uma grande plataforma de petróleo flutuante de uma empresa petrolífera. Nossos engenheiros simularam um evento de grande tempestade e previram a velocidade e a direção das ondas em distâncias designadas. Isto foi essencial para calcular quando iniciar os procedimentos de evacuação e determinar a direção mais segura para fazer a evacuação. No Brasil, a Tetra Tech utilizou múltiplos modelos para ajudar uma empresa de energia brasileira a recuperar uma boia perdida que continha dados vitais. Partindo de sua última posição conhecida, os engenheiros integraram dados de ventos, ondas e correntes para prever a área geográfica de maior probabilidade em que ela poderia ser localizada – e ela estava lá.

“Nossos profissionais de engenharia costeira e oceanógrafa no Brasil estão levando a ciência adiante com modelos para água e óleo de última geração para análises de impacto e operações petrolíferas offshore”, disse Steven Davie, líder dos grupos Ports, Harbors & Waterfront Initiative da Tetra Tech. “Eles ajudam nossos engenheiros e cientistas a resolver os problemas mais complexos – onde o oceano encontra a terra – para dar a nossos clientes a avaliação mais confiável possível dos impactos do óleo.”

A Tetra Tech complementa seus serviços de modelagem com monitoramento e amostragem de campo para gerenciar com segurança operações offshore globais. A Tetra Tech tem fornecido suporte à exploração de óleo e gás offshore e às operações de produção do Golfo da Tailândia há 18 anos. Nossos serviços incluem levantamentos oceanográficos e ambientais na área de produção de petróleo e gás 250 quilômetros mar adentro para caracterizar as condições do site e os efeitos da exploração de operações de produção. Como parte de atividades de pesquisa contínua, estamos coletando testemunhos de sedimentos de 200 cm para avaliar a recuperação de efeitos ambientais perto de plataformas de processamento central. A amostragem com vibracore é realizada através de veículos operados remotamente de modo a evitar danos à infraestrutura de produção no leito marinho perto das plataformas, de acordo com Tom Grieb, do grupo de Pesquisa e Desenvolvimento da Tetra Tech.

“Vários grupos de funcionários de escritórios da Tetra Tech em Bangkok, Tailândia; Lafayette, Califórnia; e Bothell, Washington, já trabalharam offshore na Tailândia”, disse Grieb. “O trabalho é exigente, mas todos o consideram empolgante. Tarefas mar adentro duram tipicamente três a quatro semanas, e a amostragem é conduzida 24 horas por dia em rodízio de equipes.”

Mergulhadores também são necessários para muitos de nossos projetos. “A Tetra Tech consegue fornecer suporte às atividades de mergulho comerciais e científicas, algo que poucas empresas fornecem”, afirmou Stuart McGahee, gerente de projeto sênior em nosso escritório de Stuart, Flórida

“Nossos mergulhadores científicos estão bem equipados para os componentes ambientais de projetos de geração de energia offshore, como restauração de recifes de corais e outros projetos relacionados a habitats”, disse Patrick Zuloaga, ecologista e mergulhador líder, que comanda uma equipe de 14 mergulhadores profissionais no sul da Flórida.

Assim como o grupo de mapeamento marítimo, a equipe de mergulho comercial está se expandindo, de trabalhos em infraestrutura civil em sites de recursos hídricos no continente a projetos mar adentro. Eles têm experiência na produção de imagens ao vivo de estruturas submersas enquanto equipes de suporte de engenharia fazem avaliações acima. “Qualquer estrutura submersa faz parte de nossa prática comercial”, informou Zuloaga.

Mapeando nosso futuro

Futuras fontes de energia serão cada vez mais acessadas offshore. À medida que desenvolvemos estas fontes de energia, os portos precisam de instalações de infraestrutura para transmitir e distribuir com segurança a energia gerada. A preparação dos portos pode envolver a construção de interligações em terra de cabos submarinos com o sistema de transmissão elétrica. A dragagem pode ser necessária para instalar os cabos dentro de canais de navegação.

“Estamos em fase de discussão com autoridades portuárias, representando nossos clientes do setor privado, à medida que prevemos estes trabalhos”, disse Davie.

Construir uma indústria eólica offshore que seja viável nos Estados Unidos também exige uma cadeia de suprimentos confiável para fornecer os produtos e serviços. Muitos portos precisarão se expandir, e projetos já estão em andamento para acomodar grandes embarcações que passarão pela expansão do Canal do Panamá.

“Colocar estas turbinas eólicas gigantescas em barcaças e levá-las para o site mar adentro pode exigir trabalhos adicionais de projetos de engenharia portuários”, acrescentou Davie. “Todas estas são oportunidades que estamos acompanhando de perto.”

A Tetra Tech está totalmente envolvida nesta transformação. Nossos trabalhos com turbinas eólicas offshore, cabos elétricos submarinos e programas de modelagem computadorizada que preveem com precisão as condições do mar e do clima – com o suporte dos serviços de mapeamento marítimo e amostragem ambiental – são a experiência de que nossos clientes precisam. Não menos importante, a nossa habilidade de qualificar e quantificar potenciais desafios está ajudando a indústria de energia offshore e as agências públicas que a regulam a aprender como navegar melhor nestas fronteiras.