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ENERGIA GEOTERMAL
Discentes:Daniel Garcia de F. Camacho
Juliana MartinsDocente:
Prof. Dr. Elias Carneiro Daitx
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E CIÊNCIAS EXATASCURSO DE GEOLOGIA
RECURSOS ENERGÉTICOS
Rio Claro25/05/2009
Esquema da apresentação• Introdução;• Energia Geotermal;• Histórico;• Vantagens e Desvantagens;• Pesquisa e Exploração;• Utilização da Energia Geotermal;• Energia Geotermal no Mundo;• Energia Geotermal no Brasil;• Energia Geotermal e Meio Ambiente;• Aspectos Econômicos;• Conclusões.
Introdução
• Durante o séc. XX – grande oferta de energia (combustíveis fósseis) - deu suporte ao crescimento da economia mundial;
• Século atual – necessidade do desenvolvimento sustentável - disponibilidade energética ser compatível com o acentuado aumento do consumo;
• Com isso, necessidade das fontes habituais serem substituídas por fontes renováveis;
• Energia Geotermal.
Energia Geotermal
• Energia obtida a partir do calor da terra, mais
precisamente do seu interior;
• Grau geotérmico (33°C/Km) – quanto maior a
profundidade, maior a temperatura.
http://geothermal.marin.org.br/Geopresentation/
http://200.241.60.247:8080/siteadmin/imagens/S33_Geotermia_Francisco_Fontes.pdf
Energia Geotermal
Campos Geotermais:
• Água quente: T > 100°C - profundidades
menores que 2 km e quando conteúdo de sal
for menor que 60g/kg de fluido;
• Vapor úmido: águas a altas temperaturas e
pressões com vapor associado, podendo
conter grandes quantidades de substâncias
químicas. São os campos mais abundantes, e
geralmente estão associados a grandes corpos
magmáticos;
Energia Geotermal
• Vapor seco ou superaquecido: T > 200°C e altas
pressões. Embora contenha água no reservatório,
devido a baixa permeabilidade de subsuperfície o
produto extraído é constituído somente por vapor;
• Magma: extrusões magmáticas.
Energia Geotermal
• Zonas anômalas – limites das placas
tectônicas, onde há as maiores temperaturas
em menores profundidades.
Histórico• 1904- Larderello (Itália) – mal sucedido – máquinas
foram destruídas devido à presença de substâncias químicas no vapor;
• 1913 – 250 MW – sucesso! Durante a Segunda Guerra Mundial, produção de 100 MW, mas foi destruída na guerra;
• 1950 – Nova Zelândia – campos de gases de Waraikei. Em 1964 – 192MW estavam sendo produzidos, mas hoje está acabando.
• 1970 – Califórnia – gêiseres – 500 MW – exploração foi dramática! 1960 – 12MW e 1963 – 25MW;
http://geothermal.marin.org.br/Geopresentation/
Vantagens• Energia Renovável e sustentável;• Baixo custo;• Recurso planetário abundante e inesgotável;• Conserva combustíveis fósseis e aumenta a diversidade
de fonte de energia;• Fornece energia limpa e segura;• Evita a importação e com isso beneficia a economia local;• Construído em vários ambientes;• Competitiva comparada com outras energias quando
relacionada às outras tecnologias e meio ambiente.
Desvantagens
• Presença da ácido sulfúrico (H2S);• Presença de minerais prejudiciais à saúde –
tratamento ao utilizá-la e despejá-la;• Subsidência na superfície – Waraikei na Nova
Zelândia – superfície rebaixou em 14 metros (1950 – 1997). Taxa de subsidência é de 0,22 m/ano, onde em meados dos anos 70 era de 0,48m/ano;
• Poluição sonora - perfuração.
Pesquisa e Exploração
• Inventário e pesquisa em superfície;
• Pesquisa Geológica e Hidrogeológica;
• Pesquisa Geoquímica;
• Pesquisa Geofísica;
• Poços exploratórios.
Utilização da Energia Geotermal
Uso direto (21°C - 150°C):• Banhos e lazer;• Aquecimento;• Agricultura;• Aquacultura;• Indústria;• Aquecimento Distrital;• Geothermal Heat Pumps.
Utilização da Energia Geotermal
Uso indireto (120°C – 370°C): • Geração de Eletricidade.
Uso direto
• Banhos e lazer: cura e prevenção
• Aquecimento – pescam e colocam em lagos de águas quentes para o cozimento.
Uso direto
Uso direto
• Aquacultura - acelerar o crescimento de peixes, marisco, répteis e anfíbios em viveiros.
Uso direto
• Indústria - secagem de peixes, frutas,
vegetais e produtos derivados da madeira,
lavagem de lãs, secagem de roupa, produção
de papel e pasteurização do leite. Também é
usada na extração de ouro e prata dos
minérios.
Uso direto
• District Heating (Aquecimento Distrital): A água quente passa por uma central
permutadora de calor que transfere o calor para a água em tubagem separada que vai para os edifícios. Depois de passar a central permutadora, a água geotérmica é injetada de volta ao reservatório geotérmico onde será aquecida e utilizada novamente.
Uso direto
• Geothermal Heat Pumps: temperatura varia ao
longo dos dias, enquanto a 3 metros da
superfície a T é constante, entre 10°C a 16°C.
Essas temperaturas constantes são utilizadas para
aquecer construções no inverno, e o processo é
invertido no verão.
Geração de Energia
Há três tipos de plantas geotermais:
• Dry Steam;
• Flash Steam;
• Binary – Cicle.
Cada planta é construída conforme o campo geotérmico
Geração de Energia
Dry Steam: vapor seco
Funciona a temperaturas acima
de 150ºC e o tamanho das
plantas varia de 0,1 a 150 MW.
Geração de Energia
Flash Steam: água e vapor
Fluidos hidrotermais acima
de 182ºC e o tamanho das
plantas varia de 0,1 a 150 MW.
Geração de Energia
Binary – Cicle: água
Água esquenta um fluido secundário, que
funciona a temperaturas de 100°C a 150°C.
Tamanho das plantas variam de 0,1 a 40 MW, prevlaecendo pequenas
de até 3MW.
Geração de Energia
Geração de Energia
ENERGIA GEOTERMAL NO MUNDO
A capacidade total de energia geotermal no mundo :
ANO 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2007
CAPACIDADE
INSTALADA
MW
1.300 3.887 4.764 5.832 6.833 7.972 8.933 9.732
Fonte: World Geothermal Generation -2007
ENERGIA GEOTERMAL NO MUNDO
Gráfico Ano versus capacidade instalada (MW).
Fonte: World Geothermal Generation -2007
ENERGIA GEOTERMAL NO MUNDO
Energia geotermal corresponde aproximadamente no mundo 0,4% da energia total consumida comparada com outras energias renováveis.
Fonte: World Geothermal Generation -2007
ENERGIA GEOTERMAL NO MUNDO
Total de Energia primária utilizada no mundo
Fonte: RENEWABLES IN GLOBAL ENERGY SUPPLY - 2007
ENERGIA GEOTERMAL NO MUNDO
Leyte Geothermal Power Plant - PhilippinesA View of a Steam Separator for a cluster of wells at Ohaaki – New Zeland
Production test of well Montieri 1, ravale/RadicondoliField - Italy
The Svartsengi Geothermal Plant with swimming in the Blue Lagoon - Iceland
An ORMAT binary plant at East Mesa - USA
Inside the pipework at the Heber 52 MWe double flash unit - USA
The Nesjavellir Geothermal Plant-Iceland
Mindanao Geothermal Power Plants - Philippines
Estados UnidosCapacidade de gerar 3040 MW (março de 2009), porém atualmente não está produzindo na capacidade máxima (Geothermal Energy Association – Industry Update).
Fonte: World Geothermal Generation -2007
Energia elétrica total gerada
Energia gerada através de fontes renováveis
Potencial e localização das regiões produtoras de energia geotermal nos Estados Unidos.
Fonte: World Geothermal Generation -2007
Os principais estados produtores são: Idaho, California, Nevada, Utah e Hawaii.
Fonte: World Geothermal Generation -2007
California
Fonte:INL-Idaho National Laboratory
California5% da energia elétrica gerada Geotermal
Sendo 48% das energias renováveis utilizadas.
Fonte: World Geothermal Generation -2007
Projetos em desenvolvimento nos EUAOs Estados Unidos tem projetos futuros que indentificam 5487,4 MW, sendo alguns destes ainda na fase inicial de pesquisa.
ChevronEmpresa do setor energético situada na Califórnia, que trabalha com extração, transporte de petróleo e gás natural; refinação de petróleo; produção e venda de produtos químicos e geração de energia.
Maior produtora de energia geotérmica após a fusão com a empresa Unocal Corporation.
27% da produção de energia geotermal é da Chevron.
ENERGIA GEOTERMAL NO BRASIL
Fontes de energia geotermal no Brasil não são utilizadas diretamente para o uso de energia elétrica.
O potencial para sistemas geotermais de alta temperatura parece estar restrito apenas nas ilhas atlânticas de Fernando de Noronha e Trindade
Fonte: Status Report on Geothermal Energy Developments in Brazil. HANZA 2005.
Um número significante de fontes hidrotermais de baixa temperatura (<90°C) foram identificadas na área continental do Brasil sendo que mais de 50% são em bacias sedimentares.
Distribuição do fluxo térmico no Brasil (unidade em 10²¹J/m²)
Fonte: Status Report on Geothermal Energy Developments in Brazil. HANZA 2005.
No estado de Goiás e Santa Catarina há uma grande ocorrência de fontes termais com grande potencial exploratório de águas de baixa temperatura para o uso industrial e lazer.
Um dos exemplos brasileiros mais conhecidos da existência de águas termais é a região de Caldas Novas, GO, onde água aquecida a cerca de 40 ºC aflora na superfície. Na região existe um parque com piscinas de água quente natural. Essa mesma água é utilizada nas casas, evitando o uso de outro tipo de energia para o aquecimento da água
Fonte: Status Report on Geothermal Energy Developments in Brazil. HANZA 2005.
Fonte: http://www.caldasnovas.com.br/
Nos estados do Ceará e Rio Grande do Norte há também anomalias termais.
Na Bacia do Paraná há grandes anomalias termais isoladas.O fluxo térmico varia de 40 a 80°C, e os testes de produção indicaram que possível extrair volumes de 100 a 400 m³/h.
Fonte: Status Report on Geothermal Energy Developments in Brazil. HANZA 2005.
Fluxo térmico na Bacia do Paraná (unidade - mW/m²)
Localização dos principais sistemas geotermais em desenvolvimento.
BRT (Banho, Recreação e Turismo), PIS (Potencial industrial), TDB (Banhos Terapeuticos e Águas para Beber).
Fonte: Status Report on Geothermal Energy Developments in Brazil. HANZA 2005.
A Petrobrás, maior produtora de energia a partir de fontes não renováveis do Brasil, também utiliza a energia geotérmica.
É o caso do Poço UB-60, onde a geotermia atua no aquecimento de gás natural
Fonte: Status Report on Geothermal Energy Developments in Brazil. HANZA 2005.
ENERGIA GEOTERMAL E MEIO AMBIENTE
Energia geotermal, comparada com outras fontes energéticas, é considerada uma energia limpa. É também denominada recurso renovável
O maior impacto ambiental é a poluição de ar e águas de rios e lagos. Dentre os gases não condensáveis, o CO2 é o mais abundante e o H2S o de maior preocupação.
Fonte: World Geothermal Generation -2007
As plumas visíveis nas usinas geotérmicas são emissões de vapor d'água, e não fumaça. Devido às usinas geotérmicas não queimarem combustíveis fósseis, elas não liberam emissões atmosféricas.
Comparação de emissões de gases com fontes não renováveis
Fonte: World Geothermal Generation -2007
Poluição sonora
Comparação de sons (em decibels)
Fonte: World Geothermal Generation -2007
ASPECTOS ECONÔMICOSOs investimentos necessários para instalação de plantas geotérmicas são relativamente caros.
O custo varia de acordo com:-Tipo do recurso utilizado (temperatura, composição química dos fluidos, produtividade do poço);-Acesso-Localização-Tamanho da planta-Tempo de instalação da planta
Fonte: A Handbook on the Externalities, Employment, and Economics of Geothermal Energy -2006
Fonte: A Handbook on the Externalities, Employment, and Economics of Geothermal Energy -2006
Cada dólar investido em energia geotermal resulta em um retorno para a economia de US$ 2,50.Ou seja, do investimento necessário para uma planta de 50 MW, US$ 350 milhões voltam para a economia americana.
Fonte: A Handbook on the Externalities, Employment, and Economics of Geothermal Energy -2006
CONCLUSÕESApesar das tentativas para reduzir a poluição dos combústiveis fósseis, o planeta continua a produzir grandes quantidades de poluição. Uma alternativa que vem sendo buscada é o uso das energias renováveis.A energia geotermal mostra-se pouco ofensiva para o meio ambiente como a maioria de outras fontes renováveis, ao mesmo tempo oferece confiança e é uma fonte de energia que é única entre as opções disponíveis.Com mais investimentos e incentivos pelos governos, haverá melhorias significativas no aproveitamento deste tipo de energia.
Referências BibliográficasIGA - International Geothermal Association –
http://iga.igg.cnr.it/geo/geoenergy.php
INL-Idaho National Laboratory –
https://inlportal.inl.gov/portal/server.pt?open=512&objID=422&&PageID=3487&mode=2&in_hi_userid=200&cached=true
Geothermal Energy Association -
http://www.geo-energy.org/aboutGE/powerPlantCost.asp
The Future of Geothermal Energy
http://geothermal.inel.gov/publications/future_of_geothermal_energy.pdf
Energia Geotermal uma alternativa pouco lembrada no Brasil -
http://200.241.60.247:8080/siteadmin/imagens/S33_Geotermia_Francisco_Fontes.pdf
http://geothermal.marin.org/index.html
http://www1.eere.energy.gov/geothermal/powerplants.html
http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/atlas_par2_cap5.pdf