Energia Geotérmica
Autor: Francisco Jaborandi | Publicado: 2012-02-18T06:49:00-08:00





Energia
Geotérmica



Energia geotérmica é a energia
térmica gerada e armazenada dentro da Terra. É a energia térmica
que determina a temperatura da matéria. A energia geotérmica da
Terra surgiu da formação original do planeta (20%) e do decaimento
radioativo de minerais tais como o urânio e o potássio (80%). O
gradiente geotérmico que é a diferença entre a temperatura do
núcleo do planeta e a sua superfície origina uma condução
contínua de energia térmica na forma de calor do núcleo para a
superfície.



Esta energia em forma de calor
pode ser usada praticamente em qualquer lugar: tão longe como nos
profundos poços da Indonésia e tão próximo como nos fundos do seu
quintal. Muitas regiões do mundo já vêem a energia geotérmica
como uma solução barata e sustentável para diminuir a dependência
em combustíveis fósseis, do aquecimento global e dos riscos a saúde
pública que resultam do seu uso. Por exemplo: mais de 8900 MW de
energia geotérmica são produzidas em grande escala, atualmente em
24 países, produzindo energia suficiente para suprir suas
necessidades anuais que é o equivalente a suprir cerca de 12 milhões
de domicílios. Usinas geotérmicas produzem 25% ou mais de
eletricidade nas Filipinas, Irlanda e El Salvador. Os EUA possuem
mais capacidade geotérmica do que muitos outros países, com mais de
3000 MW em oito estados, das quais 8% dessa capacidade encontram-se
no estado da Califórnia, onde mais de 40 usinas geotérmicas
fornecem aproximadamente 5%  da eletricidade necessária. Em centenas
de lares e prédios desse país bombas geotérmicas de calor empregam
a temperatura estável do subsolo para aquecer e refrigerar de forma
limpa e barata. 




A
palavra geotérmico tem raízes gregas: γη
(ge), significando Terra, e θερμος
(thermos), significando quente.



Fontes
Geotérmicas



Abaixo da crosta terrestre
existe uma camada de rocha quente e  fundida chamada magma, onde o
calor é continuamente produzido devido ao decaimento de materiais
naturalmente radioativos. A quantidade de calor a 10000 m abaixo da
superfície da Terra contém 50000 vezes mais energia do que todas as
reservas de óleo e de gás natural do mundo!





As regiões com maiores
temperaturas subterrâneas estão em áreas de vulcões ativos ou
geologicamente jovens. Estes pontos quentes surgem em contornos de
placas geológicas ou em locais onde a crosta é suficientemente fina
para deixar o calor passar. A Coroa do Pacífico, também conhecida
por Anel de Fogo, por causa de seus muitos vulcões, possui muitos
pontos quentes, incluindo alguns nos estados americanos do Alaska,
Califórnia e Oregon. 


Estas regiões são também
sismicamente ativas, pois movimentos causados por terremotos e o
magma quebram as rochas de cobertura permitindo a circulação de
água. Quando essa água brota na superfície, originam as fontes
termais e geisers. Como exemplo podemos citar os geisers do parque
Yellowstone, nos EUA. A água em tais sistemas pode chegar até os
2000 C.&nbsp;




Geiser Old Faithful - Parque Yellowstone, EUA.


&nbsp;




Pontos quentes sismicamente
ativos não são os únicos locais aonde a energia geotérmica pode
ser encontrada. Existe uma fonte permanente de moderado calor,
adequada a qualquer projeto de aquecimento,, ou seja, de 10 a algumas
centenas de metros abaixo da superfície, virtualmente, em qualquer
lugar do planeta, no seu quintal, abaixo do chão de sua escola,
existe calor suficiente para controlar a temperatura dentro de sua
casa ou no interior de edifícios. Além disso, há uma vasta
quantidade de energia calorífica disponível oriunda das formações
de rochas secas bem abaixo da superfície (4 – 10 km).&nbsp;





Utilizando um conjunto de
modernas tecnologias conhecidas como “Enhanced Geothermal
Systems (EGS)” é possível capturar esse calor para ser
utilizado na produção de eletricidade em maior quantidade do que
permite a atual tecnologia convencional.

&nbsp;



Se estas fontes pudessem ser
canalizadas, elas seriam de enorme potencial na produção de energia
elérica.. Segundo o U. S. Geologycal Survey (USGS), numa primeira
estimativa, durante 30 anos as fontes geotérmicas convencionais
daquele país, localizadas em terras do governo e privadas de mais de
13 estados do oeste americano, teriam o potencial de produzir cerca
de 8000 a 73000 MW, com uma média estimada em 33000 MW!  O
Geothermal energy Association estima que 132 projetos, atualmente, em
desenvolvimento nesse país, proverá mais de 6400 MW.  Com a
melhoria das tecnologias de EGS, maiores fontes de energia geotérmica
poderão ser desenvolvidas. Estudos do USGS descobriram que fontes
geotérmicas oriundas de rochas secas podem fornecer adicionais
345100 a 727900 MW, com uma estimativa média de 517800 MW,
significando que estas fontes poderão um dia, suprir os EUA de
energia elétrica quase que em sua totalidade.



Além do mais, segundo o
Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, essas fontes
geotérmicas são capazes de fornecer energia continuamente. Medidas
de produtividade levando em conta a relação energia gerada em
relação ao tempo comparado com o que seria produzido se usinas à
base de carvão e de energia nuclear produzissem sem parar durante o
mesmo período de tempo, concluiu-se que a energia geotérmica é um
recurso indispensável capaz de prover uma energia limpa e mais
sustentável.



Como
a Energia Geotérmica é Capturada



Fontes Geotérmicas
Adequadas a Usinas de Elétricas – A maneira mais comum de
se capturar a energia de fontes geotérmicas é aproveitar a
ocorrência natural dos sistemas convecção hidrotérmica, no qual
água fria é infiltrada na crosta terrestre, é aquecida e então
sobe à superfície. Quando a água aquecida é forçada até a
superfície, é relativamente simples recolher o seu vapor e usá-lo
para mover geradores elétricos. Usinas geotérmicas perfuram os seus
próprios poços nas rochas a fim de capturar o vapor de maneira mais
proveitosa.  




Existem três projetos de usinas
geotérmicas de eletricidade e todos retiram a água quente e seu
vapor do solo, usa-o e então o devolve como água quente a fim de
prolongar a vida útil da fonte geotérmica. 


No projeto mais simples, o vapor
é dirigido diretamente para a turbina e depois para um condensador
no qual o vapor é condensado em água.



Usina elétrica de vapor seco.






turbine
– turbina.

Generator
– gerador.

Load
– eletricidade.

Production
well – poço de produção.

Injection
well – poço de injeção.

Rock
layers – camadas rochosas




Em uma segunda abordagem, água
a elevada temperatura é despressurizada ou  abruptamente
transformada em vapor que então é usado para mover uma turbina.



Usina elétrica de vapor despressurizado.





Flash tank – tanque de
despressurização.



Na terceira abordagem, chamada
de sistema binário, água quente passa por um trocador de calor,
onde ela aquece um segundo líquido, por exemplo, o isobutano, num
ciclo fechado. Como o  isobutano ferve a uma temperatura inferior a
da água, é mais fácil convertê-lo em vapor e fazer esse vapor
acionar uma turbina.



Usina elétrica de ciclo binário.





Heat exchanger with working fluid
– trocador de calor com fluido de trabalho.




Usina elétrica geotérmica- Imperial Valley, California.







Usina elétrica de vapor seco.





A escolha de qual projeto
utilizar, vai depender da fonte. Por exemplo, se a água brota
diretamente do poço na forma de vapor, ele pode ser diretamente
aproveitado, como no caso da primeira abordagem. Se a água estiver
quente na temperatura adequada, a segunda abordagem pode ser aplicada
ou pode passar por um trocador de calor, conforme a terceira
abordagem.

Uma vez que existem mais fontes
com água quente do que de vapor, a terceira abordagem tem encontrado
maior aplicabilidade.  




Bombas
de aquecimento – Uma
maneira bem mais convencional de utilizar a energia geotérmica é
usando bombas geotérmicas de aquecimento, que fornecem calor e
refrigeração às edificações. Elas aproveitam a vantagem de que
na maior parte do ano, a temperatura a alguns metros da superfície
se mantém constante, dessa forma, tanto o ar como um líquido anti
congelante é bombeado através de tubos que estão enterrados no
subsolo e então re circulados dentro das edificações. No verão, o
líquido retira o calor dos prédios, levando-o para o solo. No
inverno, ocorre o oposto: fornece ar e água pré aquecidos para as
edificações.

No vídeo abaixo, alguns exemplos de fontes geotérmicas






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