Você provavelmente conhece o conceito geral de energia geotérmica, mas conhece todos os fundamentos sobre ela? De modo geral, a energia geotérmica é a energia térmica proveniente do interior da Terra. Em outras palavras, a energia geotérmica é o único recurso energético renovável que não vem do sol. Além disso, embora não seja verdadeiramente renovável no sentido mais estrito, já que sua reposição não é infinita , ela permanece inesgotável em uma escala de tempo humana e, portanto, é considerada renovável para fins práticos.
Origem do calor dentro da Terra
O calor no interior da Terra origina-se principalmente da decomposição de elementos radioativos como o urânio-238, o tório-232 e o potássio-40. Esses elementos se decompõem constantemente, liberando energia térmica no processo. Outro fator importante é a colisão de placas tectônicas , que libera calor devido ao movimento e ao atrito. Em certas regiões, o calor geotérmico é mais concentrado, como é o caso em áreas próximas a vulcões, fluxos de magma, gêiseres e fontes termais . Isso facilita seu aproveitamento para a produção de energia.
Uso de energia geotérmica
A energia geotérmica é utilizada há mais de 2.000 anos, com os romanos sendo pioneiros no uso de fontes termais para banhos termais e aquecimento . Mais recentemente, ela tem sido usada para aquecer edifícios e estufas, e para gerar eletricidade . Existem três tipos de reservatórios dos quais a energia geotérmica pode ser obtida:
- Reservatórios de alta temperatura
- Reservatórios de baixa temperatura
- Reservatórios de rocha quente seca
Reservatórios de alta temperatura
Um reservatório geotérmico é considerado de alta temperatura quando a água subterrânea atinge temperaturas superiores a 100 °C devido à sua proximidade com uma fonte de calor ativa. Para extrair calor do subsolo, as condições geológicas devem permitir a existência de um reservatório geotérmico , que funciona de forma semelhante aos reservatórios de petróleo ou gás natural. A água aquecida por essas rochas tende a subir à superfície até atingir um reservatório geotérmico aprisionado por uma camada impermeável. No entanto, se existirem fissuras nessa camada impermeável, o vapor ou a água quente podem subir e aflorar na superfície como fontes termais ou gêiseres . Essas fontes de calor são exploradas desde a antiguidade e atualmente são utilizadas para aquecimento e processos industriais.
Reservatórios de baixa temperatura
Um reservatório de baixa temperatura é aquele onde a água atinge entre 60 e 100ºC. Nestes casos, o fluxo de calor é normal, não sendo necessário ter fonte de calor ativa ou presença de camada impermeável.
Aqui, a chave é ter um armazenamento de água em profundidades que lhe permitam atingir temperaturas suficientemente altas para tornar a sua exploração economicamente viável.
Reservatórios de rocha quente seca
Os depósitos de pedras quentes e secas Eles têm ainda mais potencial, pois estão entre os 250-300ºC e em profundidades entre 2.000 e 3.000 metros. Para extrair calor destas rochas é necessário fraturá-los para torná-los porosos.
Nesse sistema, a água fria é injetada da superfície, passando por rochas porosas quentes, aquecendo no processo e depois extraída na forma de vapor para gerar eletricidade. No entanto, estes depósitos apresentam dificuldades devido às técnicas de fraturamento e perfuração necessárias à sua exploração.
Energia geotérmica de temperatura muito baixa
Podemos também considerar o subsolo como um fonte de calor a 15ºC, completamente renovável e inesgotável. Com um sistema de recolha adequado e uma bomba de calor, é possível transferir este calor para um sistema de aquecimento que pode atingir até 50ºC, fornecendo aquecimento e água quente sanitária.
Este sistema também pode ser usado no verão, armazenando calor a 40°C no subsolo. A principal desvantagem é a grande área necessária para enterrar o circuito externo, mas sua principal vantagem é a economia de energia e a versatilidade de poder ser usado tanto para aquecimento quanto para resfriamento.
A bomba de calor geotérmica
O elemento essencial neste tipo de sistema é a bomba de calor. Esta máquina termodinâmica baseia o seu funcionamento na ciclo de Carnot, retirado de um gás que atua como transportador de calor entre duas fontes, uma de baixa temperatura e outra de alta temperatura.
Esta bomba pode extrair calor do solo a 15ºC e aumentar a sua temperatura para aquecer o ar num circuito interno, conseguindo um desempenho muito superior aos sistemas de ar condicionado convencionais.
Trocar circuitos com a Terra
Podemos distinguir entre sistemas de troca com água superficial , que são mais econômicos, mas geograficamente limitados, e troca com o solo, que pode ser direta ou através de um circuito auxiliar.
- Troca direta: mais simples e barato, mas com risco de vazamentos e congelamento.
- circuito auxiliar: mais caro, mas evita grandes oscilações de temperatura.
De referir que, ao absorverem calor de uma fonte de temperatura estável como o subsolo, estes sistemas oferecem um desempenho constante e eficiente ao longo do ano, independentemente das condições atmosféricas.
Desempenho dos sistemas de ar condicionado
La Eficiência Energética dos sistemas de ar condicionado geotérmicos é notável: atingem desempenhos de até 500% em refrigeração e 400% em aquecimento. Isso significa que para cada unidade de energia utilizada podem ser geradas até 5 unidades de energia térmica no caso da refrigeração.
Além da sua elevada eficiência, este sistema tem a vantagem de não depender das oscilações da energia solar ou eólica, uma vez que a Terra fornece uma fonte constante de calor.
Distribuição de energia geotérmica
A energia geotérmica está distribuída por todo o planeta, mas com maior concentração em áreas vulcânicas e falhas tectônicas. Áreas como a costa do Pacífico na América e na Indonésia têm um elevado potencial. Contudo, a sua exploração pode ser alargada a outras áreas com modernas tecnologias de perfuração.
Vantagens e desvantagens da energia geotérmica
Vantagens:
- Disponibilidade em todo o planeta.
- Inesgotável em escala humana.
- A energia mais barata conhecida.
Desvantagens:
- Possível libertação de gases sulfurosos.
- A transmissão de calor por longas distâncias não é viável.
- Altos custos de instalação inicial.
O futuro da energia geotérmica
O potencial geotérmico do planeta é gigantesco, com energia suficiente armazenada no subsolo para suprir as necessidades energéticas do mundo durante milhões de anos. À medida que as técnicas de perfuração avançam, espera-se que a utilização da energia geotérmica se torne cada vez mais difundida nos processos industriais, no aquecimento de edifícios e na produção de electricidade.
Com o desenvolvimento de novas tecnologias, como turbinas sem pás capazes de gerar eletricidade a temperaturas mais baixas, a energia geotérmica tem um futuro promissor para se tornar uma parte essencial do fornecimento global de energia.
Assim, a energia geotérmica não só oferece uma alternativa limpa e abundante, mas pode ajudar-nos a avançar no sentido de uma maior independência energética, ao mesmo tempo que reduz a nossa pegada de carbono.