A energia geotermal provém do interior do planeta, gerada pela combinação de vários fenômenos. O geotermalismo pode ser definido como o conhecimento da temperatura no planeta Terra e sua dinâmica no espaço e no tempo, buscando fomentar a sustentabilidade no uso dos recursos.
Além de gerar o campo geomagnético terrestre, o núcleo e, consensualmente, a maior fonte de energia interna, em função de processos relacionados a convecção de líquidos metálicos condutivos no núcleo externo, reações químicas e relações dinâmicas que segregaram o núcleo do manto, e decaimento radioativo de isótopos (Jacobs 1987). Apesar da apreciável quantidade de calor gerada pelo núcleo, menos de 10% dessa energia atinge a superfície.
Um recurso natural geotermal pode ser qualquer matéria-prima, espaço físico, meio ambiente ou circulante que possa ter aproveitamento econômico potencial ou traga benefício para atividades humanas, relacionado ao calor interno da Terra. As reservas são utilizadas como meios de troca de calor, fontes de energia calórica e/ou produção de energia elétrica. Devido ao reduzido volume extraído, é geralmente considerado um recurso natural renovável (Rycah 2007).
A prospecção de uma reserva geotermal leva em conta (Shitake e Beck 2003):
- identificação do fenômeno natural geotermal;
- determinação da extensão e utilidade de um campo geotermal;
- estimativa da reserva e teor do deposito;
- classificação em tipo de campo geotermal;
- localização do alvo inicial e distância do consumo;
- calculo do conteúdo de calor x descarga fluida jorram-te e/ou disponível;
- avaliação de dados disponíveis
RECURSOS GEOTERMAIS DO BRASIL
O Brasil possui 6.430.000 km² de bacias sedimentares, dos quais 4.880.000 km² terrestres (60% do total) e 1.550.000 km² na plataforma continental. As bacias sedimentares brasileiras podem ser alvo de interesse pelas dimensões e especialmente pela presença de grandes províncias ígneas (LIP – large igneous provinces) interestratificadas, além do tipo geopressurizado.
Mapas de fluxo geotérmico e regiões hidrominerais do Brasil (Fonte IBGE).
A geologia brasileira não está localizada em áreas de anomalias geotermais tradicionais de borda de placa tectônica ou vulcanismo ativo; a exceção são as ilhas de Fernando de Noronha e Trindade.
É interessante notar que o Cráton Amazônico em geral possui baixo fluxo térmico; o fluxo e maior nos cinturões orogênicos brasilianos e em algumas bacias sedimentares. Número significativo de recursos de baixa temperatura (<90.C) foi identificado na área continental, mas o potencial para sistemas geotérmicos de alta temperatura parece restrito as ilhas atlânticas.
O recurso-base total brasileiro de energia geotermal e estimado em 2,4 x 1025 J, sendo a fração acessível 5,2 x 1022 e metade em áreas de bacias sedimentares. Vários são os sistemas geotermais de pequeno porte com temperaturas menores que 90.C. A capacidade total dos sistemas geotermais exploráveis economicamente e estimada em 362 MWt (megawatt termal) e o uso anual de energia 6.536 TJ (tera Joules). Os principais estados são: Goiás, Tocantins, São Paulo, Paraná e Santa Catarina. As condições climáticas e a proximidade a centros urbanos economicamente importantes, sugere maior potencial de explotação nas regiões Sudeste e Sul (Hamza e Carneiro 2004).
USOS
O inventário nacional de fontes hidrotermais vem sendo construído há décadas (Fabrino 1949, Waring 1965, Marques 1981, Szikszay e Teissedre 1981, Hurter et al. 1983, Frangipani et al. 1988, Mourão 1992, Alves et al. 1997, Queiroz 2004, Villar 2004, Ninis e Drummond 2008).
Apesar do baixo gradiente geotérmico médio, destacam- se as elevadas vazões em nascentes termais da região centro-oeste, que e também conhecida como “Faixa Quente do Brasil Central”, Bacia do Tucano/BA, litoral sul de Santa Catarina, nascentes basálticas do centro- -norte paranaense, entorno do Quadrilátero Ferrífero, Serra do Espinhaço e Chapada Diamantina; os vales dos rios Tapajós, Tocantins, Amazonas e a Ilha de Marajó no Pará. Existem ainda recursos associados a intrusões alcalinas, ultrabásicas e carbonáticas cretáceas a cenozoicas e grande quantidade de poços jorrantes nas maiores bacias sedimentares, o que incluí a Bacia Potiguar (Hamza e Carneiro 2004). A maioria das nascentes que compõe esse potencial está localizada no centro-oeste do Brasil (GO e MT) e no sul (SC).
No Brasil, a maior parte (98,6%) do uso atual de recursos geotermais está relacionada ao uso direto em banhos e recreação aquática; este enfoque e prioritário a curto prazo, sem abdicar do uso estratégico na geração de energia elétrica e uso direto em trocas de calor. O potencial para explotação de água aquecida a baixa temperatura geotérmica, para uso industrial e aquecimento do espaço, em grande escala, é considerada significativa na parte central da Bacia do Paraná (Lazzerini e Pereira 2006).
Principais usos de energia hidrotermal no Brasil (Hamza 2010).
TIPOS DE USINAS GEOTÉRMICAS
As usinas de energia geotérmica, assim como suas contrapartes tradicionais, contam com equipamentos padrão de geração de energia, incluindo turbinas, geradores e transformadores.
A primeira estação geotérmica comercial foi construída na Toscana em 1911 e a Itália era o único produtor industrial de energia geotérmica do mundo até 1958, quando a usina de Wairakei foi comissionada na Nova Zelândia.
Existem três tipos principais de usinas geotérmicas:
- Usinas de vapor seco utilizam vapor diretamente de um reservatório geotérmico para alimentar turbinas e gerar eletricidade. A primeira usina de energia geotérmica já construída (em 1904 na Toscana, Itália) era uma usina de vapor seco.
- Plantas de vapor flash são o tipo mais comum de usinas geotérmicas. Eles trabalham convertendo a água quente de alta pressão das profundezas da Terra em vapor, que, quando esfria, se condensa à água e é injetada de volta no solo para ser usada novamente.
- Centrais de energia de ciclo binário transferem o calor da água quente geotérmica para outro líquido. Isso então se transforma em vapor usado para acionar uma turbina de gerador.
As Usinas Geotérmicas são instaladas em locais onde há água subterrânea bastante quente, mas não existe gêiser.
São então abertos furos no solo, profundos suficientemente para encontrar os reservatórios de água quente e assim levar o vapor até a usina. Esse vapor segue até as turbinas e faz girar suas pás, em seguida a energia mecânica se converte em energia elétrica por um gerador. Depois ela vai a um transformador e aumenta a tensão elétrica, para a distribuição nas redes.
O interessante é que, depois que sai da turbina, o vapor segue para um tanque, transformando-se novamente em água. Essa água é canalizada outra vez ao reservatório subterrâneo e o processo se reinicia ininterruptamente.
Ilustração de usina geotérmica
ENERGIA GEOTÉRMICA NO MUNDO
Em 2014 os investimentos em geotermia cresceram 23% se comparado ao ano anterior, o que corresponde a um aumento de USD 2,7 bilhões (REN21, 2015). Contudo, como se observou na Matriz Energética Mundial, apresentada na figura abaixo, a energia geotérmica juntamente com outras renováveis como a solar e a eólica, representam somente 1,1% da oferta mundial de energia.
Fonte: IEA, 2015.
No que diz respeito à utilização deste recurso para fins diretos, Pálsson e outros (2013) destacam a diversidade de aplicações desse recurso energético no mundo. De acordo com os autores, 45% da energia geotérmica extraída é utilizada para calefação de ambientes, seguidos de 21% para banhos termais e 16% referente ao uso na agricultura. O restante divide-se entre a utilização na indústria, secagem e outros.
Utilização Direta da Energia Geotérmica no Mundo – 2012. Fonte: Adaptado de PÁLSSON et al., 2013
No cenário mundial de energias renováveis, a Islândia vem figurando como o país mais autossustentável existente. De acordo com GD Construções (2015) de toda a energia elétrica gerada no país, aproximadamente 70% advém de hidrelétricas e 30% de fontes geotérmicas. Além disso, o país também possui as mais acessíveis fontes geotérmicas no mundo e consegue reduzir entre 2,5 e 4 milhões de toneladas de CO2 anualmente, com a utilização direta e indireta de tal fonte energética. No entanto, apesar de possuir esse título, o país não se destaca em sua capacidade instalada de energia elétrica a partir da energia geotérmica, em virtude de seu tamanho. Os maiores destaques, nesse contexto, são os Estados Unidos com capacidade instalada de 3.094MW; Filipinas com 1.904MW; e a Indonésia com 1.197MW (INSTITUTO CIÊNCIA HOJE, 2015).
VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ENERGIA GEOTÉRMICA
A energia geotérmica, ainda incipiente no Brasil, é considerada uma energia limpa por ser uma fonte sem emissão de poluentes nocivos, além de apresentar capacidade de operar continuamente, sem estar sujeita às condições meteorológicas, ao contrário da energia solar e eólica, por exemplo, que demandam condições climáticas favoráveis para a geração de energia.
No entanto, o alto custo aplicado para a instalação da usina geotérmica é compensado pelos baixos custos de produção e pelo lucro obtido na concessão de energia elétrica (PESQUISA UNIFICADA, 2015). Outro fator importante refere-se ao aproveitamento da capacidade da usina geotérmica, capaz de produzir em até 98% de sua capacidade instalada. Ademais, o recurso geotermal também apresenta algumas desvantagens, entre elas destacam-se as condições de operações (as usinas só podem ser construídas em zonas geológicas propícias, presentes em menos de 10% do planeta), o custo inicial elevado para perfuração do poço, estudo e implantação da usina, a poluição sonora (na fase de implantação da usina), dentre outros. Os principais impactos ambientais resultantes do trabalho com a energia geotérmica são a liberação de gases dissolvidos na atmosfera, como o H2S (sulfeto de hidrogênio), por exemplo, o aluimento da terra, o ruído (poluição sonora), além do aumento da temperatura no entorno onde está instalada a usina, ocasionada pela liberação de vapores na atmosfera.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
LAZZERINI, Fábio Tadeu; CARNEIRO, Celso dal Ré. GEOLOGIA BRASIL: RECURSOS GEOTERMAIS DO BRASIL. São Paulo: Becca, 2012.
REN21. Renewables Global Status Report – Key Findings 2015. Disponível em: http://www.ren21.net/wpcontent/uploads/2015/07/GSR2015_KeyFindings_lowres.pdf.
IEA [INTERNATIONAL ENERGY AGENCY]. Key World Energy Statistics. 2014. Disponível em: https://www.iea.org/publications/freepublications/publication/KeyWorld_Statistics_2015.pdf.
PÁLSSON, P. G.; NGUYEN, M. N.; ARASON, S.; GISSURARSON, M. Uses of Geothermal Energy in Food and Agriculture – Opportunities for Developing Countries. Rome: FAQ, 2013.
GD CONSTRUÇÕES. O poder da Energia Geotérmica – Obras Incríveis. Documentário. 2015. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=-OM2J_T4sjU&spfreload=10.
INSTITUTO CIÊNCIA HOJE. Energia Geotérmica no Mundo. Disponível em:
http://cienciahoje.uol.com.br/noticias/2010/11/imagens/energiageotermica.jpg/view
IBGE [INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA]. Atlas Geográfico Escolar. 3.
- Rio de Janeiro: IBGE, 2006.
PESQUISA UNIFICADA. Perguntas mais Frequentes sobre Energia Geotérmica. 2015. Disponível em: http://www.pesquisa-unificada.com/pesquisas/energia-geotermica/perguntassobre-a-energia-geotermica/.
UM PANORAMA SOBRE A ENERGIA GEOTÉRMICA NO BRASIL E NO MUNDO: ASPECTOS AMBIENTAIS E ECONÔMICOS. Brasil: Revista Espacios, 2016. Disponível em: <https://www.revistaespacios.com/a17v38n01/a17v38n01p08.pdf>. Acesso em: 30 ago. 2019.
https://conhecimentocientifico.r7.com/voce-sabia-que-a-energia-geotermica-e-limpa-renovavel-e-inesgotavel/. Você sabia que a Energia Geotérmica é limpa, renovável e inesgotável?. Acesso em 17 de setembro de 2019.
https://www.opetroleo.com.br/o-que-e-energia-geotermica/. O que é energia geotérmica. Acesso em 17 de setembro de 2019.
Perfeito!.. Infelizmente Energia Geotermal não é um assunto muito abordado, se tem tão poucos estudo sobre aqui no BR.
O seu artigo e muito interessante e inovador, embora falta realmente mais matérias sobre o assunto, agora seria o momento ideal para voltar a discutir o assunto, continue produzindo matéria sobre isso.
Oi, parabéns pelo artigo, Comento que as usinas com ciclo binário, no meu entendimento, funcionam de forma diferente e tem requisitos de temperatura menor que as outras usinas. Primeiro porque elas funcionam em ciclo fechado, não emitindo gases nem despejando líquidos no solo. Segundo é que geralmente não usam água pura, exatamente por ter ciclo fechado podem usar soluções que maximizem a transmissão de energia. Eu gostaria de saber o quanto esse tipo de tecnologia (tem uma empresa chamada Raser, tem até vídeo no youtube) se adaptaria na nossa realidade geotérmica. Apesar do custo de instalação ser muito alto, envolvendo perfurações de centenas de metros, a manutenção posterior é muito simples e quase não exige matérias primas, além de nenhum combustível, então parece ser algo que amortiza com o tempo.