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ENERGIA GEOTÉRMICA –
POTENCIAL E OPORTUNIDADES
PARA USO NO SETOR INDUSTRIAL PAINEL: ENERGIA – SOLUÇÕES PARA A PROMOÇÃO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA
XVIII SIMAI
SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE MEIO AMBIENTE INDUSTRIAL E SUSTENTABILIDADE
São Paulo, 4-6 Outubro 2016
Prof. Ing. Roberto BRUNO
Conselheiro Cientifico da Embaixada da Itália em Brasilia
Prof. da Universidade de Bolonha 5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
ÍNDICE
1. Introdução à exploração da energia
geotérmica
2. Principais utilizações da energia
geotérmica
3. Algumas utilizações industriais
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
1) INTRODUÇÃO À EXPLORAÇÃO DA
ENERGIA GEOTÉRMICA
A energia geotérmica
As temperaturas
Alta / Media / Baixa entalpia
Os gradientes
O fluido termo-vetor
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A ENERGIA GEOTERMICA
Origina no núcleo da terra
O fluxo de calor atravessa manto e
crosta, até chegar à superfície
Cada material, sólido e fluido, tem
caraterísticas térmicas própria
(capacidade térmica, condutividade
térmica, ..),
As caraterísticas variam no espaço 5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
OS GRADIENTES GEOTERMICOS
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
3 km
Os gradientes
geotérmicos são
diferentes nas
diferentes regiões
CLASSIFICAÇÃO DOS RECURSOS
GEOTERMICOS
O recurso geotérmico tem diferentes valores e
utilizações conforme a temperatura
As normas EU estabelecem:
Alta entalpia : T > 120 °C
Media entalpia : 80<T<120 °C
Baixa entalpia: T<80 °C
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA
Conforme o tipo de energia geotérmica,
é possível :
Produzir energia elétrica
Explorar diretamente o calor da terra
Trocar calor com o subsolo
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
O FLUIDO TERMO-VETOR
A utilização da energia geotérmica precisa
dum fluido que leva, naturalmente o
artificialmente, o calor até o equipamento
especifico (trocador, bomba de calor,
turbina, ...)
Normalmente é agua (vapor), de formação,
do lençol ou injetada
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
2) PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DA
ENERGIA GEOTÉRMICA
Modalidades de exploração
Produção de energia elétrica
Turbinas a vapor, ...
Uso direto do calor
DHC, ...
Troca de energia por bombas
de calor
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Altics et al., EGC 2016
PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
O utilizador não é o produtor
Normalmente precisa de altas
temperaturas
Precisa de grandes investimentos e
grande especialização
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A
ALTA ENTALPIA
A produção de energia elétrica se realiza:
por turbinas a vapor, alimentadas por fluidos a
alta temperatura e pressão
Não é uma energia disponível em qualquer lugar
os gradientes geotérmicos são diferentes nas
diferentes regiões
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A
ALTA ENTALPIA
Produção de
energia elétrica
por turbinas a
vapor
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
POR GEOTERMIA COM ALTA ENTALPIA
Não é uma energia disponível em qualquer lugar
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
1 km 2 km
ITALIA E’ LEADER HISTORICO MUNDIAL
E LEADER EUROPEU
Por capacidade elétrica
instalada
Por produção de energia
elétrica
Desde 1904 na Itália, 1°
produtor mundial até os
últimos anos
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
POR GEOTERMIA A ALTA ENTALPIA
5/10/2016
Larderello,
Italia
Kamojang,
Indonesia Geysers,
USA
Matsukawa,
Japao
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Produção de energia elétrica com
turbinas ORC (Organic Rankine Cycle)
O ciclo binário precisa de temperaturas
até < de 100 °C
5/10/2016
A PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
POR GEOTERMIA A MEDIA ENTALPIA
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A MEDIA
ENTALPIA PARA A ENERGIA ELÉTRICA
Não é uma energia
disponível em
qualquer lugar
porem ...
Os EGS (Enhanced
Geothermal Systems)
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
POR EGS
Aspectos ambientais dos EGS
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
POR EGS
Aspectos ambientais dos EGS
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA
5/10/2016
Altics et al., EGC 2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA
5/10/2016
Evoluçao mundial da potencia
geotérmica instalada para usos
diretos e da energia annual
produzida entre 1995 e 2015 (Lund, J.W. & Bloyd,T.L., WGC
Melbourne 2015)
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA
5/10/2016
Comparação do uso direto da
energia geotérmica no mundo (Lund, J.W. & Bloyd,T.L., WGC
Melbourne 2015)
1) Bombas de calor geotérmicas
2) Aquecimento espaços
3) Aquecimento estufas 4) Aquecimento lagoas
aguacultura 5) Secagem agrícola 6) Utilizações industriais 7) Banhos e piscinas 8) Resfriamento / derretimento
de neve
9) Outros
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USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA A MEDIA ENTALPIA
Aquecimento de espaços
DHC (District Heating and Cooling –
aquecimento urbano)
Turquia, USA, Itália, Eslováquia e Rússia são os
principais utilizadores in termos de energia
per capita
Uso civil, portanto interessa também o setor
produtivo 5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DIRETO DA ENERGIA GEOTERMICA
CAPACIDADE INSTALADA NA UE
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Altics et al., EGC 2016
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTERMICA NA ITALIA
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Altics et al., EGC 2016
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA A MEDIA ENTALPIA
O exemplo da Emilia-Romagna (Itália)
5/10/2016 A exploração da energia geotérmica no setor produtivo – ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA: AS ESTUFAS
Aquecimento estufas
31 países fazem, primeiros Turquia, Rússia,
Hungria, China e Holanda.
Não distinguem entre estufas cobertas e
terreno descoberto aquecido
Principais culturas : hortaliças e flores;
também plântulas arbóreas e fruta, ex.
bananas na Islândia. 5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA: AGUACULTURA Aquecimento lagoas para aguacultura
21 países utilizam, primeiros USA,
China, Islândia, Itália e Israel
Precisa muito trabalho especializado
Espécies mais comuns: tilapia,
salmão e truta.
Também peixe tropical, lagostas,
camarões e gambas.
E … aligátores 5/10/2016
USO DIRETO DA ENERGIA
GEOTÉRMICA: PROCESSOS TÉRMICOS
Processos térmicos industriais
Em 15 países Cura do concreto (Guatemala e Eslovênia)
Engarrafamento de agua e bebidas carbonadas (Bulgária, Servia e USA)
Pasteurização do leite (România e Nova Zelândia)
Industria da pele (Servia e Eslovênia)
Extração química (Bulgária, Polônia e Rússia)
Extração da CO2 (Islândia e Turquia)
Processamento da celulose e do papel (Nova Zelândia)
Extração de iodo e sal (Vietnam)
Produção de borato e acido bórico (Itália).. 5/10/2016
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USO DIRETO DA ENERGIA GEOTÉRMICA:
SPAS E AQUECIMENTO AGUAS
Banhos e piscinas
Todos países têm spas e resorts com piscinas
aquecidas por aguas geotérmicas
Valores altos de consumo porque a torneira fica
sempre aberta, sendo ou não
a agua utilizada
70 Países atuam esta exploração
Os principais são China, Japão,
Turquia, Brasil e México. 5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DIRETO DA ENERGIA GEOTÉRMICA
PARA BANHOS E PISCINAS NO BRASIL
Os dados são do Laboratório Geotérmico do
Observatório Nacional, Rio de Janeiro.
Sistemas explorados comercialmente:
BRT (Bathing, Recreations and Tourism)
PIS (Potential for Industrial Use &
Space Heating)
TDB (Therapeutic, Drinking and Bathing).
Concentração das aguas termais
no Sul e Centro-Sul do Brasil
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A BAIXA
ENTALPIA POR BOMBAS DE CALOR
As bombas de calor
geotérmicas
Representam
71 % da capacidade
instalada e 55 % da
energia geotérmica
utilizada
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A BAIXA
ENTALPIA POR BOMBAS DE CALOR
Bombas de calor geotérmicas
Exemplificando são bombas de calor
agua-agua (fluido termo-vetor)
Os 2 circuitos da bomba trocam calor
um com o terreno/agua, outro com o
espaço para climatizar
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A BAIXA
ENTALPIA POR BOMBAS DE CALOR
Sistema a circuito aberto o fechado
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A BAIXA
ENTALPIA POR BOMBAS DE CALOR
O exemplo da IKEA
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
A EXPLORAÇÃO DA GEOTERMIA A
BAIXA ENTALPIA: ARMAZENAMENTO
A climatização muitas vezes é
aquecimento e esfriamento, alternados
O sistema já não é uma exploração da
energia geotérmica, porem uma troca
de calor com o terreno que constitui um
reservatório onde a energia térmica é
temporariamente armazenada 5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
O PROBLEMA DO ARMAZENAMENTO DE
ENERGIA: AS TECNICAS DE
ARMAZENAMENTO DE ENERGIA (TES)
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
UTES (Armazenamento de Energia Térmica
em subterrâneo)
WT (Reservatórios de agua)
Estratificação natural
Estratificação melhorada
PCM (Material que muda de fase)
Gelo e neve
Parafinas e ácidos gordos
Sal hidratos e misturas eutéticas
Outros materiais
CR (Reações Termoquímicas)
Estruturas de construção
Paksoy, H – Annex
22, IEA-ECES,
Halifax 2009)
CONCEITOS DE ARMAZENAMENTO
.
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
ATES BTES CTES
Thermal
Energy
Storage
Heat from
TES
Cooling
Load
22 8 18 22
Thermal
Energy
Storage
Heat from
TES
Cooling
Load
22 8 18 22
Longo prazo
Nivelamento de carga
anual / semestral
Fontes de energia renováveis e naturais
Curto prazo Nivelamento de carga diário
Deslocamento de picos Controle da temperatura
Agua, Gelo, PCM,
Termoquímicas,
Estruturas de construção
O GRANDE PROBLEMA DO
ARMAZENAMENTO DE ENERGIA
O armazenamento de energia térmica:
Exemplos
A eficiência do reservatório geotérmico
a baixa entalpia
O caso limite, pouco eficiente, do
armazenamento de energia elétrica por
reservatório geotérmico 5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
3) AS UTILIZAÇÕES INDUSTRIAIS
Classificação
Setor agrícola (estufas)
Aguacultura
Spas
Outros usos industriais
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
GEOTERMIA E SETOR PRODUTIVO:
AS ESTUFAS ESQUENTADAS POR
GEOTERMIA
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
AS ESTUFAS ESQUENTADAS POR
GEOTERMIA
Otimizam o crescimento
Baixam os custos operacionais
(até 35%)
Permitem a produção em climas frios
Utilizam baixas temperaturas (25°-90°C)
Permitem um melhor controle da
humidade, a prevenção da
condensação e redução das doenças
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
O POTENCIAL DAS ESTUFAS NA
TURQUIA
A Turquia é o quinto produtor mundial em estufas
(~50,000 ha)
As estufas atuais utilizam combustíveis fosseis
(carvão) para aquecimento; esfriamento não se faz
Acrescentando a produção das estufas
Obtendo o máximo rendimento por terras agrícolas
Importância da produção local para evitar o
transporte
A agricultura biológica
Fornecendo alimentação a uma população em
crescimento 5/10/2016
05
1015202530354045
0 720 1440 2160 2880 3600 4320 5040 5760 6480 7200 7920 8640 9360
Zaman (Saat)
Thava(o
C)
5/10/2016
ARMAZENAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA
POR AQUÍFERO (ATES)
Fontes de energia para
aquecimento no inverno
o Calor residual na estufa:
A temperatura no interior
chega até 40-60°C aprox.
6 horas/dia, para 5 meses
no clima mediterrâneo
SICAKLIK (C)
ZAMAN(h)
25
43
47
37
34
31
28
08:0020:0018:0016:0014:0012:0010:00
Td
Ti
Fontes de energia para
esfriamento no verão
o Ar externa a noite
Quando as temperaturas
são menor de 10 0C
Paksoy, H – Annex
22, IEA-ECES,
Halifax 2009)
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
5/10/2016
DESCRIÇÃO DO SISTEMA ATES VISTA ESQUEMÁTICA
Paksoy, H – Annex
22, IEA-ECES,
Halifax 2009)
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
5/10/2016
EXEMPLO: PROJETO DE ESTUFA
COM SISTEMA ATES
Requisitos de aquecimento Área das estufas: 360 m2
Produção: tomate e berinjelas
10 °C < temperatura interna < 30 °C
Carga térmica: 150 W/m2
Parâmetros ATES Dois furos de 80 m, 1 frio + 1 quente
Velocidade do aquífero: 1.2 l/s
Distancia entre os 2 furos: 108 m
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
5/10/2016
ESTUFA COM SISTEMA ATES
PRODUÇÃO DE PLANTAS
Plantação (Outubro de 2005)
Estufa ATES (Novembro de 2005)
Estufa ATES (Fevereiro de 2006)
ESTUFA COM SISTEMA ATES
Armazenamento de calor no verão de
2005 (27 de julho – 2 de Outubro de 2005)
Energy Storage
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Running Day
En
erg
y (J
)
70 Dias de
armazenamento de
calor
Energia total
armazenada nos
furos quentes
103.9 GJ
Incremento da
temperatura do
aquífero de 18-
19ºC até 33-35º C
Paksoy, H –
Annex 22,
IEA-ECES,
Halifax 2009)
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
ESTUFA COM SISTEMA ATES RECUPERAÇÃO DO CALOR PARA AQUECIMENTO DA ESTUFA (30/1/2006)
138 dias de
recuperação de calor
Temperatura de
recuperação do calor
24-25ºC
Energia total
armazenada no furo
frio 76 GJ
Paksoy, H –
Annex 22,
IEA-ECES,
Halifax 2009)
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
ESTUFA COM SISTEMA ATES RECUPERAÇÃO DO FRIO PARA
ESFRIAR A ESTUFA (18/4/2006)
All Environment Temperature
0
10
20
30
40
0 500 1000 1500 2000
Time (minutes)
Tem
pera
ture
Tout
Tin1
Tin2
32 dias de
recuperação de frio
Temperatura de
recuperação do
aquífero 16-18ºC
Temperatura interna
da estufa, mantida
sob 30 ºC
Paksoy, H –
Annex 22,
IEA-ECES,
Halifax 2009)
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
ESTUFA COM SISTEMA ATES COMPARAÇÃO DA PRODUÇÃO
AGRÍCOLA (TOMATE – MARÇO DE 2006)
Estufa ATES Estufa
Convencional
Diferença (%)
Altura das prantas
(cm) 155 138 12
Numero de
doenças por
pranta
22.1 22.1 0
Peso fresco das
prantas (g/pranta) 1405 1258 12
Peso fresco das
bananas (g/pranta) 659 463 40
Paksoy, H –
Annex 22,
IEA-ECES,
Halifax 2009)
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
ESTUFA SISTEMA ATES COMPARAÇÃO ECONOMICA
Estufa ATES Estufa
Convencional
Custo da
Energia
(YTL**/ano)
550 1600
Custo do
Investimento
(YTL/m2)
25 20
Custos
operativos 4.9 11.5
** 1 YTL = 1.5 USD
Paksoy, H –
Annex 22,
IEA-ECES,
Halifax 2009)
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
68% conservação de energia
Incremento da produção até 40%
Consumo “0” dei combustíveis fosseis
Período de plantação mais cumprido com
esfriamento
Competitividade acrescentada no mercado
Potencial elevado para aplicações ATES nas
estufas no clima Mediterrâneo
Necessidade de mais pesquisa sobre diferentes
variedades de prantas.
ESTUFA COM SISTEMA ATES CONCLUSÕES
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
OUTROS USOS INDUSTRIAIS
Produção particular
de energia elétrica
por um reservatório
a media entalpia:
o projeto do hospital
de CONA (Ferrara, IT)
5/10/2016 Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
OUTROS USOS INDUSTRIAIS
Shallow geothermal energy use in
industry in Germany Mands et al. EGC 2016
“It took rather long to convince industry in
Europe to try shallow geothermal
technologies”
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY USE
IN INDUSTRY IN GERMANY
A procura industrial de calor na UE: é
preciso sempre aquecer o espaço
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Mands et al. EGC 2016
USO DA ENERGIA GEOTERMICA
SUPERFICIAL NA INDUSTRIA ALEMÃ
As baixas temperaturas servem à
indústria para lavar, secar e preparar
alimentos
Necessidade de frio
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
USO DA ENERGIA GEOTERMICA SUPERFICIAL:
O EXEMPLO DO PROJETO IGEIA
O projeto IGEIA “Integration of
Geothermal Energy into Industrial
Application” (suportado pelo
programa Intelligent Energy Europe)
“We want to convince the industry that
the geothermal energy could offer
solutions to its energy problems ”
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
IGEIA: A PLANTA PILOTO ALEMA
Os recursos térmicos (frio, calor,
climatização)
Os utilizadores são conectados
a um sistema intermediário
conectado ao BHE
Redação do consumo
energético final do 45 %
Redução das emissões de CO2
do 28% 5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo Mands et al. EGC 2016
IGEIA: O ESTUDO DE VIABILIDADE
SUECO
Objetivo: incrementar a
eficiência da recuperação de
calor rejeitado utilizando BTES
O calor no verão é
armazenado até 60°C, para ser
recuperado no inverno com
40°C
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Mands et al. EGC 2016
IGEIA: A PLANTA PILOTO SUECA
O caso da fabrica de
bombas de Emmaboda: a
fundição.
140 BHE de 150 m (600.000
m3 de rocha)
O armazenamento eleva a
temperatura de 8 para 37 °C
Redução do consumo de
energia de 2600 kWh
5/10/2016
Mands et al. EGC 2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
O ESFRIAMENTO NA INDUSTRIA
Necessidade de esfriar
maquinas, moinhos,
estrusoras, produtos
para fundição, ...
Verolum Schwalbach
fibra de vidro
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
• 8 BHE de 50m para fundição de vidro e extrusão
• Armazenamento do calor rejeitado pelo esfriamento
Mands et al. EGC 2016
O ESFRIAMENTO NA INDUSTRIA
Feig Electronic, Weilburg
fibra de vidro
Baixa temperatura
media anua e baixo
gradiente
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
• 15 BHE de 250m para aquecer os
espaços e esfriar os processos de
produção
Mands et al. EGC 2016
O ESFRIAMENTO NA INDUSTRIA
Automotive supply
manufacturer, Regensburg
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
Mands et al. EGC 2016
GEOTERMIA E SETOR PRODUTIVO:
ALGUNS EXEMPLOS
Shallow geothermal energy for industrial applications:
a case study.
Focaccia S.a, Tinti F.a, Monti F.b, Bruno R.a,c a. DICAM - Department of Civil, Chemical, Environmental and Materials Engineering, University
of Bologna, Bologna, Italy
b. Nuovo Pignone S.p.A.- GE Oil&Gas, Firenze, Italy
c. CINIGEO - Italian National Interuniversity Consortium of Georesources Engineering, Rome,
Italy
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo 5/10/2016
GEOTERMIA E SETOR PRODUTIVO
SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY FOR
INDUSTRIAL APPLICATIONS: A CASE STUDY
Objetivo: fornecer com uma bomba de calor trans-
critica hibrida Geotérmica – Ar, o preaquecimento
requerido para o processo inovador “Transformação
da expansão do gás em energia” (EGPT) para o
aproveitamento da expansão de gás por um gerador
turboexpander.
5/10/2016
Energia Geotérmica – Potencial e oportunidades para uso no setor industrial– ECOMONDO Brasil, São Paulo
GEOTERMIA E SETOR PRODUTIVO
SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY FOR
INDUSTRIAL APPLICATIONS: A CASE STUDY
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GEOTERMIA E SETOR PRODUTIVO
SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY FOR
INDUSTRIAL APPLICATIONS: A CASE STUDY
No caso de estudo, a temperatura ambiente não
permite o uso de bombas de calor a ar para tudo o
ano porque para 25% do tempo, a temperatura é
inferior ao limite da maquina (Ta < 8°C). Os seja a
bomba de calor trans-critica só com a energia aero
térmica não funciona ¼ do tempo.
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SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY FOR
INDUSTRIAL APPLICATIONS: A CASE STUDY
Por outro lado a solução bomba de calor terra-ar
com a instalação de 200 furos de 150 m que garante
temperaturas de volta de 8 °C sem interrupção para
5 meses requere investimentos de 1.5-1.8 M€
A conveniência sobe quando baixa a temperatura
ambiente do ar
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SHALLOW GEOTHERMAL ENERGY FOR
INDUSTRIAL APPLICATIONS: A CASE STUDY
O estudo focaliza a modelização geotérmica
vinculada as temperaturas de trabalho da bomba de
calor trans-critica.
A metodologia integra simulação geoestatística dos
parâmetros espaciais e simulação numérica dos
fluxos de calor e agua.
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O caso de estudo apresenta uma maneira
inovadora para usar campos de BHE para fins
industriais
Se trata de uma particular aplicação energética
pela General Electric Oil & Gas : the Expanding Gas Power Transformation (EGPT) process.
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APPLICATIONS: A CASE STUDY
CONCLUSÕES
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O Sistema se torna rentável quando combinado
com um armazenamento de energia térmica.
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APPLICATIONS: A CASE STUDY
CONCLUSÕES
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GEOTERMIA E SETOR PRODUTIVO:
OUTROS EXEMPLOS
Caves de envelhecimento do vinho:
o controle da climatização
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ENERGIA GEOTÉRMICA – POTENCIAL E
OPORTUNIDADES PARA USO NO SETOR INDUSTRIAL– PAINEL: ENERGIAS ALTERNATIVAS – CONSTRUINDO A SEGURANÇA
ENERGÉTICA NO SETOR PRODUTIVO
Obrigado pela atenção Prof. Ing. Roberto BRUNO
Adido Cientifico da Embaixada da Italia em Brasilia
Prof. da Universidade de Bolonha
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