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segunda-feira, 16 de maio de 2011

ENERGIA GEOTÉRMICA

Energia geotérmica, ou energia geotermal (geo: terra; térmica: calor), é a energia obtida a partir do calor proveniente do interior da Terra. O calor da terra existe numa parte por baixo da superfície do planeta, mas em algumas partes está mais perto da superfície do que outras, o que torna mais fácil a sua utilização.


Energia geotérmica e proveniente do calor encontrado no centro da terra, que pode ser verificado pela erupção dos vulcões, pelos "geysers" e pelas fontes termais de água doce.
É uma fonte de energia ainda muito pouco utilizada para geração de eletricidade, pois existem muitas dificuldades para sua implantação e seu rendimento é considerado baixo. A energia Geotérmica não é renovável e geralmente causa impactos ambientais consideráveis, e suas fontes tem vida útil de exploração considerada baixa. Gêiseres são jatos de água quente e vapor expelidos, de tempos em tempos, em temperatura variável. Além das rochas, nas profundezas da terra, existe água circulando, sempre recarregada por chuvas. Quando a temperatura desta água se eleva, ela entra em ebulição e sai através dos gêiseres, liberando pressão. Neste mecanismo de expansão, o vapor se expande muito, como num sistema de motor a vapor: quando o vapor se expande, gera trabalho.

Nos campos geotermais, vários gêiseres têm, ao mesmo tempo, seus vapores canalizados até uma caldeira ( como se faz com poços de água), alimentando usinas termoelétricas. Nesses campos de gêiseres, desenvolvem-se padrões únicos de vida animal e vegetal. Em decorrência das altas temperaturas, surgem lagos de água quente que abrigam bactérias, cianobactérias e algas. A energia geotérmica, ou o calor da terra, aumenta de acordo com a profundidade. Em condições normais, ocorre um acréscimo de 20 a 40ºC por quilômetro. O interior da terra possui um potencial energético incomensurável, ainda não aproveitado porque faltava uma tecnologia adequada a furos de grande profundidade na crosta terrestre, atingindo, assim, as camadas aquecidas. Só para se ter uma ideia, a energia geotérmica acumulada a uma profundidade de oito a dez quilômetros de profundidade, numa área equivalente ao estado do Rio de Janeiro, corresponde a uma potência calorífica equivalente a vinte bilhões de toneladas de carvão. O aproveitamento da energia térmica do interior da terra, até a década de oitenta, só era possível em locais onde a rocha no estado de fluido incandescente fica perto da superfície da terra, como, por exemplo, na cidade de Reykjavica, capital da ilha vulcânica da Islândia, e da cidade italiana Larderello. A população destas duas localidades agradece o ar puro às condições geológicas locais que permitem o aproveitamento da energia térmica do interior da terra que aflora naquelas localidades, via fontes de água quente que acionam as caldeiras e turbinas há mais de cem anos, produzindo energia elétrica.

BRASIL

No Brasil ainda não temos nenhuma usina de geração de eletricidade geotérmica, mas já existem usinas em funcionamento em alguns Países como a Nova Zelândia, Estados Unidos, México, Japão, Filipinas, Kenia e Islândia. No Rio Grande do Norte, a Petrobras está utilizando poços de petróleo já secos para aquecer cerca de 500 mil metros cúbicos/dia de gás natural a ser injetado em poços produtores. Assim, diminui a queima de combustíveis, o que reduz custos e evita emissões de CO2 para a atmosfera. 
Um importante acervo de dados e informações técnicas sobre o potencial e a possibilidade do uso da energia geotérmica no Brasil encontram-se disponíveis nos Anais do Simpósio Brasileiro sobre Técnicas Exploratórias Aplicadas à Geologia, promovido pela Sociedade Brasileira de Geologia em Salvador - Bahia, no ano de 1984. Nesse Simpósio, foram discutidos vários aspectos relacionados aos sistemas de baixa, média e alta entalpia, e a necessidade de se desenvolver um programa de pesquisa de âmbito nacional, visando obter uma idéia mais precisa sobre os recursos e sobre a potencialidade do território brasileiro em energia geotérmica.

EUA
A fim de criar condições de aproveitamento da energia do interior da terra, cientistas dos Estados Unidos utilizaram o processo seguinte:
A uma determinada distância, algumas centenas de metros, dois furos foram abertos na crosta terrestre até uma profundidade de cinco mil metros, com um diâmetro aproximado de um metro cada furo, atingindo, na parte mais profunda dos furos, a temperatura de quinhentos graus centígrados e, sob pressão, forçava-se a passagem da água de um dos furos, através das fissuras da rocha, para o outro furo, havendo assim uma troca térmica, onde a água aquecida, subindo pelo segundo furo, será recebida, na superfície, em caldeiras ou captadores de vapor que irão acionar as turbinas geradoras de energia elétrica.  Esta metodologia fracassou pelo fato de ser praticamente impossível realizar perfurações até esta profundidade, utilizando-se brocas convencionais de vídia ou diamantes que rapidamente se desgastam e se danificam devido ao calor a tal profundidade, além da dificuldade na troca de hastes, brocas, barriletes e retirada do entulho proveniente da perfuração. Este projeto foi inviabilizado devido ao custo e as dificuldades operacionais. Na década de 80, foi proposto um método que veio, finalmente, criar condições de aproveitamento da energia térmica do interior da terra, método proposto por um cientista alemão. Na prática, o método se parece muito com o dos americanos, variando apenas, o equipamento perfurante das rochas que consiste no seguinte: 
Uma cabeça de broca, formada por uma liga de tungstênio, em forma de um projétil ou cone, com aproximadamente um metro de diâmetro por cinco de comprimento que funciona como maçarico, alimentado por uma chama de hidrogênio/oxigênio, sob pressão, capaz de produzir uma chama de três mil graus centígrados, temperatura capaz de fundir qualquer tipo de rocha. O equipamento, o maçarico, é pressionado por um sistema hidráulico em direção à chama, contra a crosta da terra em inicio de fusão. Durante a operação, o equipamento é alimentado com hidrogênio e oxigênio a alta pressão que têm a função de combustível e comburente, respectivamente. A refrigeração do maçarico é feita por nitrogênio líquido que circula internamente no equipamento. Apesar do calor de três mil graus centígrados, da fusão da rocha, da alta pressão dos gases de combustão, cerca de mil atmosferas, uma penetração contínua, sem falha de material, em profundidade de mais de dez mil metros, através da alta temperatura de fusão do raio focal do hidrogênio/oxigênio, a rocha será fundida com grande velocidade de perfuração, quase dez vezes a velocidade de perfuração pelos processos convencionais, quase duzentos metros por dia, caindo os gastos e custos na mesma proporção. O produto da combustão do hidrogênio/oxigênio, vapor de água, produz no processo de fusão da rocha uma diminuição do ponto de fusão da rocha e causa, por isso, uma economia de energia porque o vapor de água será absorvido pela massa fundida ou deslocada durante o processo de perfuração. O maçarico é refrigerado internamente com nitrogênio líquido, sob pressão, que além de aumentar a vida útil do equipamento, por ser um gás não combustível, protege-o contra possíveis vazamentos que poderiam causar acidentes com o combustível. O sistema é capaz de aguentar o efeito corrosivo da massa fundida de rocha super aquecida. Assim, é possível realizar em qualquer subsolo uma perfuração contínua, mesmo com um diâmetro grande de furo, com alta velocidade de penetração, com qualquer seção ou forma de furo e, conforme a necessidade, vertical, horizontal ou inclinada, sempre apresentando, como produto final, um revestimento no furo, não corrosível ou desgastável pelo tempo ou pelo uso, perfeitamente impermeável, formado pela vitrificação da própria rocha fundida e cravada, sob pressão, nas fissuras e reentrâncias da própria rocha.
a) Aplicações da Tecnologia


  • Exploração da abundante e inesgotável energia do interior da terra como já demonstrado:
  • Exploração de minerais pelo método fluido 
  • Túneis de alta velocidade como sistema de transporte 
  • Túneis de abastecimento de água onde a canalização seria formada pela própria rocha fundida 
  • Construção de depósitos permanentes e finais para lixo nuclear 
  • Ciência e Pesquisa. Programas continentais de sondagem profunda para pesquisa de terremotos, vulcões, estratificações de matéria prima, etc 
b) Vantagens na Aplicação da Tecnologia
  • Não há produção de material escavado na perfuração, não havendo formação de detritos, poeira, etc 
  • Não há contaminação ambiental. 
  • Tecnologia absolutamente limpa 
  • O furo não precisa de revestimento, pois a própria rocha fundida reveste o furo de forma definitiva com uma perfeita vedação, dispensando qualquer tipo de manutenção futura 
  • Grande velocidade de perfuração atingindo duzentos metros por dia 
  • Menor custo 
c) Vantagens da Exploração da Energia Geotérmica
  • A energia geotérmica é inesgotável 
  • Não é poluente 
  • Não ocupa grandes áreas como, por exemplo, a hidroelétrica com suas represas inutilizando grandes áreas com suas represas 
  • As usinas geotérmicas serão construídas nos grandes centros, dispensando as redes de transmissão de energia elétrica 
  • Mais segura e de muito mais fácil manutenção.
Desde a antiguidade a energia geotérmica é utilizada através das fontes termais, especialmente para banhos devido os possíveis efeitos medicinais. Alguns povos também a utilizavam para obter água potável a partir da condensação do vapor. Atualmente existem basicamente duas finalidades para a energia geotérmica:
  • Uso Direto;
  • Geração de eletricidade.
Aspectos Positivos e Negativos

Todas as formas de geração de energia elétrica apresentam algum tipo de impacto ambiental. Abaixo, são apresentadas os principais benefícios e as desvantagens das usinas geotérmicas. Existe uma grande quantidade de energia sob a forma térmica contida no interior do planeta. Está é transmitida para a crosta terrestre sobretudo por condução. Esta representa uma potência de 10.000 vezes da energia consumida por ano no mundo atualmente.

Conversão
Este recurso pode ser classificado em duas categorias:
  • alta temperatura (T>150ºC): este recurso está geralmente associado a áreas de atividade vulcânica, sísmica ou magmática. A estas temperaturas é possível o aproveitamento para a produção de energia elétrica. 
  • baixa temperatura (T<;100ºC): resultam geralmente da circulação de água de origem meteórica em falhas e fraturas e por água residente em rochas porosas a grande profundidade. O aproveitamento deste calor pode ser realizado diretamente para aquecimento ambiente, de águas, piscicultura ou processos industriais.
Tecnologias
Nos processos geotérmico existe uma transferência de energia por convecção tornando útil o calor produzido e contido no interior da terra. O aproveitamento também pode ser feito utilizando a tecnologia de injeção de água a partir da superfície em maciços rochosos quentes. A utilização ideal da energia geotérmica é em cascata, a temperaturas progressivamente mais baixas, até cerca dos 20ºC (Diagrama de Lindal). Atualmente existe também a utilização de ciclos binários na produção de energia elétrica e de bombas de calor (BCG) no caso de utilizações diretas.

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