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Energia Geotérmica

Aplicações de energia geotérmica

Aplicações de energia geotérmica

A energia geotérmica é uma fonte de energia a longo prazo em todo o mundo. Com a energia geotérmica armazenada nos três primeiros quilômetros da crosta terrestre, teoricamente, a demanda atual de energia poderia ser coberta por mais de 100 mil anos. No entanto, apenas uma pequena parte dessa energia é tecnicamente utilizável e os efeitos sobre a crosta terrestre durante a dissipação de calor ainda não estão claros.

Quando a energia geotérmica é usada, é feita uma distinção entre o uso direto, isto é, o uso do calor em si, e o uso indireto, o uso para conversão em eletricidade em uma usina de energia geotérmica. Com a ajuda de restrições, você também pode obter calor e eletricidade combinados para otimizar a eficiência. Em áreas pouco povoadas ou em locais de usinas de energia longe de assentamentos com demanda de calor, é difícil realizar processos de cogeração.

Utilização directa de energia geotérmica

As primeiras aplicações podem ser encontradas nos banhos do Império Romano, o Império do Meio dos Chineses e os Otomanos para a construção de spas.

Em Chaudes-Aigues, no centro da França, é a primeira rede histórica de aquecimento geotérmico do distrito, datada do século XIV.

Atualmente, existem muitos usos para energia geotérmica na indústria, no artesanato e em edifícios residenciais.

Aquecimento e arrefecimento com calor geotérmico

Para a maioria das aplicações, apenas temperaturas relativamente baixas são necessárias. De energia geotérmica profunda, muitas vezes as temperaturas necessárias podem estar diretamente disponíveis. Se isso não for suficiente, a temperatura pode ser aumentada com bombas de calor, como é frequentemente o caso da energia geotérmica perto da superfície.

Em relação às bombas de calor, a energia geotérmica é geralmente usada para aquecer e resfriar edifícios, bem como para a preparação de água quente sanitária.

Outra possibilidade é o resfriamento natural, onde a água com a temperatura da superfície plana, ou seja, a temperatura média anual do local, é usada diretamente para resfriar o prédio (sem o uso de uma bomba de calor). Esse resfriamento natural tem o potencial de substituir milhões de condicionadores de ar elétricos em todo o mundo.

Outra aplicação direta é evitar o congelamento de pontes, estradas ou aeroportos. Novamente, nenhuma bomba de calor é necessária. Isso inclui a colocação de canos de água livres de gelo.

Para o uso de calor em fontes termais de energia geotérmica, águas profundas são usadas em temperaturas entre 40 e 150 ° C. A água termal é normalmente trazida para a superfície de uma profundidade de 1.000 a 4.500 metros através de um poço, e transfere a maior parte da sua energia térmica através de um permutador de calor para um segundo circuito da rede de aquecimento "secundária". Em seguida, ele é resfriado e pressionado através de um segundo furo com uma bomba no chão, na camada da qual foi extraído.

Geração de energia elétrica através de energia geotérmica

 

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Para a geração de eletricidade, a energia geotérmica foi usada pela primeira vez em Larderello, na Toscana. Em 1913, o conde Piero Ginori Conti construiu uma usina elétrica, na qual as turbinas a vapor geraram 220 kW de energia elétrica. Hoje existem cerca de 750 MW de energia elétrica instalada. Sob a Toscana, o magma está relativamente perto da superfície. Este magma quente aumenta a temperatura do solo a tal ponto que o uso de energia geotérmica é economicamente possível.

 

Na geração de energia hidrotérmica, são necessárias temperaturas da água de pelo menos 80ºC. Depósitos hidrotérmicos de vapor quente e seco com temperaturas acima de 150 ° C podem ser usados diretamente para acionar uma turbina a vapor.

Durante muito tempo, a água termal foi usada exclusivamente para o fornecimento de calor na área de construção. As recém desenvolvidas plantas do Ciclo Orgânico Rankine (ORC) permitem o uso de temperaturas acima de 80ºC para a geração de energia elétrica. Estes trabalham com um meio orgânico que evapora a temperaturas relativamente baixas. Este vapor orgânico aciona o gerador de energia através de uma turbina. Os fluidos usados para o ciclo são parcialmente inflamáveis ou tóxicos. Uma alternativa ao método ORC é o método Kalina.

Para sistemas em uma faixa de potência menor (<200 kW), também é possível projetar unidades motoras, como motores Stirling.

A geração de eletricidade a partir da energia geotérmica profunda é básica e controlável; nas usinas existentes, muitas vezes são alcançadas mais de 8.000 horas de operação por ano.

Geração de eletricidade através de depósitos de alto valor

A geração de eletricidade a partir de energia geotérmica é tradicionalmente realizada em países com altos depósitos de entalpia, onde temperaturas de várias centenas de graus Celsius são encontradas em profundidades relativamente baixas (<2000 m).

Dependendo da pressão e temperatura, os depósitos podem ser dominados por água ou vapor. Em modernas técnicas de produção, os líquidos refrigerados são reinjetados, de modo que praticamente não ocorrem efeitos ambientais negativos, como o cheiro de compostos de enxofre.

Produção de electricidade através de depósitos Niederenthalpiel

Nos depósitos de Niederenthalpiel, a máxima eficiência energética possível devido à baixa temperatura se estende entre o suprimento e o sistema de retorno mais baixo que nos depósitos Hochenthalpiel.

A escolha ideal do fluido de trabalho (por exemplo, o processo Kalina com amônia) tenta fazer uso mais eficiente da distância entre o fluxo e as temperaturas de retorno. No entanto, deve-se levar em conta que os requisitos de segurança para o manuseio de amônia podem ser diferentes do que quando se utiliza vários equipamentos de trabalho orgânico.

O consumo próprio de eletricidade, em particular para o fornecimento de bombas circulantes no ciclo da água termal, nessas usinas, pode chegar a 25% da quantidade de energia produzida.

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Última revisão: 4 de abril de 2018