ENERGIA GEOTÉRMICA: FORÇAS DA NATUREZA A SEU FAVOR

A energia geotérmica já é realidade em alguns países. Dentre os países que mais se destacam como exemplo de aproveitamento da energia geotérmica está a Islândia. Isso só mostra que é possível aproveitar a força da natureza a nosso favor e ajudar a gerar energia de forma mais sustentável. Mas afinal, o que é energia geotérmica e como aproveitá-la?

Muito se fala em energias renováveis. Mas ainda pouco se fala na energia geotérmica, que basicamente consiste em aproveitar o calor do interior da Terra para aquecimento, resfriamento ou ainda geração de eletricidade.

Apesar de ainda ser pouco explorada em muitos países em muitos países, a energia geotérmica é uma das formas de geração de energia mais importantes na Islândia, e o país, famoso pelos gêiseres e erupções vulcânicas, soube aproveitar muito bem a força da natureza a seu favor e se orgulha de ser 100% autossustentável em termos de energia e de ter eletricidade proveniente exclusivamente de fontes renováveis. A Figura 1 mostra uma planta geotérmica na Islândia.

Figura 1. Central geotérmica de Hellisheidi, na Islândia (Fonte: Acervo do autor. Reprodução proibida)

As áreas de maiores temperaturas subterrâneas são aquelas encontradas em regiões vulcânicas, onde se encontram os chamados “pontos quentes”, que geralmente ocorrem no encontro de placas tectônicas ou em lugares onde a crosta terrestre é mais fina. Esses lugares são sismicamente ativos e terremotos e o movimento do magma permitem a circulação da água e os gêiseres ou águas termais ocorrem naturalmente. A Figura 2 mostra um gêiser na Islândia.

Figura 2. Gêiser, na Islândia (Fonte: Acervo do autor. Reprodução proibida)

Embora essas regiões onde ocorrem os chamados “pontos quentes” possam ser mais atrativas para o aproveitamento de energia geotérmica, não é apenas nessas regiões que a energia geotérmica pode ser aproveitada. Mas como funciona o processo de aproveitamento da energia subterrânea? Na verdade, existem diversas formas de aproveitar essa energia, dependendo das características dos reservatórios. A água quente próxima à superfície, por exemplo, pode ser aproveitada para os chamados usos diretos, isto é, utilizada diretamente para aquecimento, em aplicações como aquecimento de edifícios, crescimento de plantas em estufas e uso em processos industriais.

Existem diferentes tipos de reservatórios geotérmicos, dentre os quais se encontram os reservatórios de água quente. Estes reservatórios podem formar fontes, que são utilizadas há tempos como banhos termais, ou podem ser subterrâneas, encontradas tanto a pequenas profundidades, a apenas alguns metros abaixo da superfície terrestre, quando a maiores profundidades, chegando a temperaturas extremas da rocha fundida (magma).

Praticamente em todos os lugares da Terra, há um constante suprimento de água a temperaturas médias, encontrada entre 10 até algumas centenas de metros abaixo da superfície. Nesse caso, bombas de calor podem aproveitar esses recursos para o aquecimento e resfriamento de edifícios. Um sistema de bomba de calor geotérmica consiste em uma bomba de calor, um sistema de ar e um trocador de calor construído em solo raso próximo ao edifício. No inverno, a bomba de calor remove calor do trocador de calor, bombeando-o para o sistema de ar. No verão, o processo é inverso, e a bomba de calor transfere o calor do sistema de ar para o trocador de calor. Nesse caso, ele pode ser usado como fonte de água quente.

Para a geração de eletricidade, normalmente é necessário vapor para movimentar turbinas que, por sua vez, irão acionar geradores. A maioria das chamadas usinas geotérmicas aproveitam o vapor gerado em reservatórios de água subterrâneos. Mas existem algumas plantas geotérmicas que utilizam água quente para vaporizar um fluido de trabalho que será responsável por movimentar as turbinas.
Existem basicamente três tipos de plantas. As que utilizam vapor, que dividem-se entre as que utilizam o processo chamado de “vapor seco” e as que utilizam o processo “flash”. As plantas que utilizam água quente para vaporizar um fluido de trabalho são chamadas de plantas de ciclo binário.

As plantas de vapor seco utilizam vapor gerado diretamente em reservatórios subterrâneos, conhecidos como gêiseres. O vapor é bombeado diretamente para a superfície e direcionado para as turbinas. No entanto, gêiseres não são abundantemente encontrados.

Por isso, o processo “flash” é o mais comum. Nesse processo, são utilizados reservatórios nos quais a temperatura da água é superior a 150ºC. A água, que tipicamente se encontra entre 150 e 400ºC, mantém-se no estado líquido devido à alta pressão. Quando os reservatórios são perfurados, no entanto, a pressão diminui e a água naturalmente vaporiza. Esse vapor é, então, coletado, e utilizado para movimentar turbinas.

Nesse caso, a exploração costuma ser feita com pelo menos dois poços, de forma que por um se obtém o vapor e em outro se injeta água no aquífero. Esse sistema evita o esgotamento de água do reservatório, visto que a quantidade de água total se mantém e ajuda ainda a manter o reservatório térmico, já que a água reinjetada possui ainda uma quantidade significativa de energia térmica. Além disso, esse sistema fechado evita a poluição por possíveis gases dissolvidos na água.

As plantas de ciclo binário em geral utilizam reservatórios nos quais a temperatura da água está entre 107ºC e 182ºC. A água é utilizada para vaporizar um fluido de trabalho através de um trocador de calor. Nesse caso, o fluido é geralmente um fluido orgânico, de menor temperatura de ebulição e é o responsável para movimentar a turbina. Após a troca de calor, a água é reinjetada no poço.

A Figura 3 mostra, de forma simplificada e esquematizada os três tipos de processos mencionados para a geração de eletricidade a partir de energia geotérmica.

 Figura 3. Três designs possíveis de plantas geotérmicas (Fonte: [4])

Para concluir, devemos destacar o fato de que a energia geotérmica tem bastante potencial para tornar-se atrativa, principalmente por não ser exclusividade de países com atividade vulcânica, sísmica, que abrigam os gêiseres ou onde ocorrem naturalmente os ditos pontos quentes. Em praticamente qualquer lugar da Terra, a temperatura do solo é suficiente para que a energia seja utilizada, pelo menos, para os chamados usos diretos. Isso significa que até o solo daquele jardim perto da sua casa poderia ser utilizado para aquecimento ou resfriamento do seu prédio.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

[1] Geothermal Energy. Disponível em: < http://www.nationalgeographic.com/environment/global-warming/geothermal-energy/> [Acesso em 19 de junho de 2017].

[2] Renewable Energy World. Disponível em: < http://www.renewableenergyworld.com/geothermal-energy/tech/geoelectricity.html> [Acesso em 19 de março de 2017].

[3] Renewable Energy World. Disponível em: < http://www.renewableenergyworld.com/geothermal-energy/tech.html> [Acesso em 19 de junho de 2017].

[4] Union of Concerned Scientists – How Geothermal Energy Works. Disponível em: < http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/how-geothermal-energy-works.html#.WUmJK-vytae> [Acesso em 18 de junho de 2017].

 

Clarissa Alves Biscainho

Assessora do setor acadêmico da BetaEQ e estudante da IFP School- França

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