Energia eólica pode alimentar habitações humanas em Marte

A energia eólica pode ajudar a alimentar missões humanas em Marte, de acordo com um estudo que usou o Modelo Climático Global Ames Mars da NASA para calcular a variabilidade sazonal e de curto prazo da energia eólica que seria gerada por turbinas eólicas no Planeta Vermelho. Liderado pela NASA Victoria Hartwick, a equipe de pesquisa sugere que o vento pode fornecer energia suficiente por conta própria ou ser usado em conjunto com a energia solar ou nuclear.

O sucesso de uma missão tripulada a Marte dependeria de muitos fatores, incluindo a seleção do local. Estudos anteriores de viabilidade do local focaram no acesso a recursos físicos, incluindo a disponibilidade de água ou abrigo, e não necessariamente consideraram as capacidades de geração de energia de locais potenciais. Embora tenha havido muita pesquisa sobre energia solar e nuclear como fontes de energia marcianas, a energia nuclear abriga potenciais riscos humanos e os modelos atuais de sistemas solares carecem da capacidade de armazenamento de energia para compensar as variações diurnas e sazonais na geração. É, portanto, prudente considerar uma fonte alternativa como o vento para produção estável de energia.

Menos forte, mas ainda útil

A energia eólica é mais eficiente quando as atmosferas são densas, mas a baixa densidade atmosférica de Marte significa que o vento no planeta produz significativamente menos força do que o vento na Terra. Por esta razão, o vento marciano não era considerado um recurso energético viável. Hartwick e seus colegas desafiaram essa suposição e mostraram que as flutuações diurnas e sazonais da energia solar podem ser compensadas pela energia eólica. Hartwick diz que eles “ficaram surpresos ao descobrir que, apesar da fina atmosfera de Marte, os ventos ainda são fortes o suficiente para produzir energia em grandes porções da superfície marciana”.

O estudo sugere que o vento pode funcionar em combinação com outros recursos energéticos, como a solar, para aumentar a geração de energia. Isso pode ser especialmente útil durante tempestades de poeira locais e globais, quando a energia solar diminui e a energia eólica disponível aumenta. O vento também seria um recurso útil à noite e próximo ao solstício de inverno.

Sistema combinado

A equipe analisou um sistema de geração hipotético que compreende painéis solares e uma turbina eólica Enercon E33. Este último é um sistema comercialmente disponível de tamanho médio que tem um diâmetro de rotor de 33 me é avaliado em uma potência de 330 kW na Terra. Hartwick e seus colegas calculam que a turbina poderia operar com uma potência operacional média de cerca de 10 kW em Marte.

Os cálculos da equipe mostram que a turbina aumentaria a porcentagem de tempo em que a potência do sistema combinado excede 24 kW de 40% (somente painéis solares) para 60-90% (solar mais vento). O valor de 24 kW é significativo porque é considerado o requisito mínimo de energia para suportar uma missão de seis tripulantes.

Embora o estudo mostre que a geração eólica é possível, só seria útil se pudesse ser feita em locais em Marte adequados para a habitação humana. Trabalhos anteriores consideraram a geologia, o potencial de recursos e as limitações de engenharia para avaliar os locais de pouso. Usando esses critérios, o Estudo do Local de Aterrissagem Humana da NASA identificou 50 regiões potenciais de interesse. Este estudo não considerou a disponibilidade de energia regional além das considerações simples de latitude e sombreamento para a energia solar. Hartwick acredita, portanto, que a energia eólica pode permitir que mais regiões sejam consideradas para exploração e assentamento.

Mais oportunidades

“Ao utilizar o vento em combinação com outros recursos energéticos”, diz Hartwick, “pode ser possível acessar algumas regiões do planeta que antes eram descartadas, por exemplo, as latitudes médias e regiões polares de Marte que são cientificamente interessantes e estão mais próximas de importantes reservatórios subterrâneos de gelo de água.” Esses locais não seriam viáveis ​​com a energia solar sendo o recurso energético predominante.

Hartwick sugere que a estabilidade é a consideração mais importante para alimentar futuras missões tripuladas a Marte – muita energia ininterrupta deve ser produzida. O uso de uma combinação de turbinas eólicas e painéis solares pode permitir que as missões se localizem em uma grande parte do planeta.

A energia eólica também pode revolucionar a forma como os humanos obtêm energia em outras partes do sistema solar. Hartwick diz que está “particularmente interessada em ver o potencial de energia em uma lua como Titã, que tem uma atmosfera muito espessa, mas é fria”. No entanto, ainda há um trabalho interdisciplinar a ser feito – especialmente do ponto de vista aeroespacial e de engenharia – para determinar a eficiência operacional e a viabilidade técnica.

turbinas diferentes

Enquanto a parte principal da pesquisa se concentrou no Enercon E33, a equipe também analisou diferentes tamanhos de turbinas, desde microturbinas usadas para pequenas necessidades de energia de uma única família até turbinas padrão da indústria de 5 MW (na Terra) e muito mais. O uso de tais sistemas pode variar desde o fornecimento de energia para habitats de superfície e sistemas de suporte à vida até a manutenção de equipamentos científicos. Outro fator que deve ser considerado é o transporte de turbinas eólicas e materiais associados para Marte – um processo que teria que minimizar a massa enviada pelo espaço interplanetário. Embora esse transporte tenha que incluir equipamentos de escavação, há algumas sugestões de que o solo marciano poderia ser usado como substituto do concreto usado para ancorar as turbinas na Terra.

O longo caminho para Marte

À medida que mais potenciais locais de pouso marcianos são identificados, estudos futuros podem envolver simulações de alta resolução com o objetivo de entender melhor como a topografia específica e as condições da superfície afetam o vento. Isso pode mudar as capacidades de futuras operações espaciais. Hartwick diz que este “é realmente o padrão ouro quando consideramos os requisitos de energia para uma potencial missão humana a Marte”.

A pesquisa é descrita em Astronomia da Natureza.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/wind-energy-could-power-human-habitations-on-mars/