energia geotermal discentes: daniel garcia de f. camacho juliana martins docente: prof. dr. elias...

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

• Agricultura – aquecer estufas.

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