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quarta-feira, 21 de julho de 2010

Energia Geotérmica ♨ Usinas Elétricas Geotérmicas

Hoje a grande parte da energia elétrica disponível para consumo é proveniente da queima de combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão mineral. A fonte limpa mais utilizada e mundialmente difundida hoje é a energia hidrelétrica, que apesar de limpa requer a construção de barragens, que inundam vastas áreas de terra. A energia eólica, bem como a energia solar, vem se mostrando como saídas ecológicas e sustentáveis para substituição dos combustíveis fósseis, altamente poluentes. O Sol é fonte inesgotável de energia, entretanto o custo das baterias, para armazenamento da energia produzida, é altíssimo. Acho que a energia geotérmica pode ser a solução definitiva. Fonte inesgotável, limpa e não sujeita a intempéries, pode gerar energia 24 horas por dia. Entretanto, antes, alguns problemas precisam ser solucionados.

Nas imagens, usinas geotérmicas em pleno funcionamento na Islândia, mais abaixo na Califórnia.


A energia geotérmica pode ser definida como o calor proveniente do interior da Terra. Devido a necessidade de se obter energia elétrica de uma maneira limpa e em quantidades cada vez maiores, foi desenvolvida uma técnica para aproveitar esse calor na geração de energia elétrica. Para que possamos entender como é aproveitada a energia do calor da Terra devemos primeiramente entender como o nosso planeta é constituído. Como já é sabido por todos, a Terra é formada por grandes placas, que nos mantém isolados do seu interior, no qual encontramos o magma, que consiste basicamente em rochas derretidas a grandes temperaturas.

A primeira tentativa para produzir eletricidade a partir de fontes geotérmicas ocorreu em 1904, em Larderello na região da Toscana, Itália. Contudo, esforços para produzir uma Central para aproveitar tais fontes foram mal sucedidos na época, pois as turbinas utilizadas sofreram rápida deterioração, devido a presença de substâncias químicas contidas no vapor proveniente das profundezas. Porém, em 1913 uma estação de 250 kW foi construída com sucesso durante a Segunda Guerra Mundial, 100 MW estavam sendo produzidos, mas a Central acabou por ser destruída em um bombardeio.

Um campo de gêiseres na Califórnia, em 1970, produza 500 MW de eletricidade. A exploração desse campo foi dramática, pois em 1960 somente 12 MW eram produzidos e em 1963 somente 25 MW. México, Japão, Filipinas, Kenia e Islândia também tem expandido a produção de eletricidade por meio geotérmico. Na Nova Zelândia o campo de gases de Wairakei, nas ilhas do Norte, foram desenvolvidos por volta de 1950. Em 1964, 192 MW estavam a ser produzidos, mas hoje em dia este campo está improdutivo.

Quando não existem gêiseres e as condições são favoráveis, é possível "estimular" o aquecimento da água usando o calor do interior da Terra. Uma experiência realizada em Los Alamos, Califórnia, provou a possibilidade de construção e operacionalidade deste tipo de central de produção de energia elétrica. Em terreno propício foram perfurados dois poços vizinhos, distantes 35 metros lateralmente e 360 metros verticalmente, de modo que eles alcançaram uma camada de rocha quente. Num dos poços é injetada água, ela se aquece na rocha e é expelida pelo outro poço, onde há uma estação geotérmica instalada. A experiência de Los Alamos é apenas um projeto piloto e não gera energia para uso comercial. A previsão de vida útil desse campo geotérmico é de dez anos.

Também é possível perfurar um poço para que ele alcance uma "caldeira" naturalmente formada por um depósito de água aquecido pelo calor terrestre. A partir daí, a energia elétrica é gerada como nos outros casos. Em casos raríssimos pode ser encontrada aquilo a que os cientistas chamam de fonte de "vapor seco", em que a pressão é alta, o suficiente para movimentar as turbinas da Central, com força ideal, sendo assim uma fonte eficiente de geração de eletricidade. Este tipo de fonte de vapor seco pode ser encontrado em locais como Larderello, na Itália e Cerro Prieto, no México.



Algumas vezes podemos conferir o afloramento de fontes de água quente, vindas de zonas profundas e muito quentes da Terra. Essas fontes são chamadas gêiseres. Quando o gêiser apresenta alta pressão e alta temperatura, pode ser aproveitado à geração de eletricidade, praticamente do mesmo modo que numa Central Termelétrica. Nela, a água é aquecida de forma a transformar-se em vapor e movimentar uma turbina, que por sua vez, converte energia mecânica em energia elétrica. Só que no caso de uma central geotérmica que aproveita o gêiser, o aquecimento da água é feito naturalmente.

A forma de energia geotérmica presente nos gêiseres é chamada tecnicamente de "vapor úmido misto", pois junto com o vapor de água encontram-se vários minerais e metais, que acabam por tornar a geração de eletricidade nessas fontes um tanto caras, já que os metais e minerais acabam por corroer as turbinas. Para evitar este processo de corrosão se faz necessário um tratamento adequado dos metais, entretanto deve-se antes ser feito um estudo para avaliar a possível contaminação, por parte destes vapores e metais, nas fontes de água utilizadas pelo homem. A relação custo/benefício deve ser sempre levada em conta.

O manto derretido da Terra é uma fonte de energia virtualmente inesgotável, que poderia representar 10% das necessidades energéticas dos Estados Unidos, por exemplo. Mas questões relacionadas a segurança e ao custo impedem o desenvolvimento da energia geotérmica em larga escala. No entanto, com a possibilidade de uso da nanotecnologia, os pesquisadores planejam testar um jeito mais eficiente de se chegar sem riscos aos depósitos geotérmicos de baixa temperatura. O presidente Barack Obama vem promovendo a energia geotérmica como solução para os Estados Unidos abandonarem de vez o hábito de consumir combustíveis fósseis, o que diminuiria as emissões de gases do efeito estufa.

No Brasil são encontradas apenas fontes de água pouco aquecidas, como em Poços de Caldas e Araxá, Minas Gerais. Lá e em outras localidades são encontradas fontes termais que atingem uma temperatura máxima de 50ºC, temperatura insuficiente à geração de energia,entretanto podem ser cavados poços profundos, para alcançar fontes de energia geotérmica produtivas para geração de eletricidade. Fontes quentes de baixa temperatura, abaixo de 100° C, são mais abundantes e mais próximas da superfície terrestre, o que reduz o risco de as perfurações interceptarem falhas profundas, onde geralmente têm origem os terremotos. A água precisa ser utilizada em conjunto com um trocador de calor, para aquecer líquidos específicos, como alcanos (hidrocarbonetos saturados, como o metano) ou perfluorocarbono, cujos pontos de ebulição são mais baixos. Ao evaporar, essas substâncias liberam energia para movimentar as turbinas. Mas, infelizmente, elas liberam menos energia que a água liberaria nessa transição, o que reduz o rendimento do processo.

Para a energia geotérmica ser aproveitada de maneira limpa, devem ser resolvidas primeiramente algumas questões ambientais. Como anteriormente exposto, quase todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, estes gases são enviados à central de geração de energia junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam por subir à atmosfera. A descarga de ambos, vapor de água e CO2, não são significantes na escala apropriada das centrais geotérmicas. Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do H2S são fatores que preocupam. Nos casos onde a concentração de H2S é relativamente baixa, o cheiro de ovo podre do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde e até a morte por paralisia respiratória. É igualmente importante que haja tratamento adequado da água vinda do interior da Terra, que invariavelmente contém minérios prejudiciais à saúde. A água resultante destas centrais geotérmicas precisaria ser tratada, antes de seu despejo em rios locais, tendo em vista a preservação do ecossistema local.

Outro fator de risco é que quando uma grande quantidade de fluido aquoso é retirada da terra, há sempre a possibilidade de ocorrer um "deslizamento". O mais drástico exemplo de um problema desse tipo numa central geotérmica está em Wairakei, Nova Zelândia. A fenda está em 7,6 metros e está crescendo a uma taxa de 0,4 metros por ano. Acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinjeção de água no local. Há ainda o inconveniente da poluição sonora que afligiria toda a população vizinha ao local de instalação da Central. Afinal, para a perfuração do poço é necessário o uso de maquinaria semelhante a usada na perfuração de poços de petróleo, que são conhecidamente barulhentos. Por outro lado estas estações geotérmicas podem ser construídas em áreas inabitadas.


Referências:
Brown, D.W.; Duchane,D.V. (1999). Scientific progress on the Fenton Hill HDR project since 1983 , Geothermics 28(4-5), 591-601.
Allis, R. G. (2000). Review of subsidence at Wairakei Field, New Zealand, Geothermics 29 , 455-478.

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