CONSIDERAÇÕES AMBIENTAIS
Devido a natureza, a energia geotérmica é uma das mais benignas fontes de eletricidade. Por causa dos altos índices de desperdícios que ocorrem quando o fluido geotérmico é transmitido a longas distâncias através de dutos, a energia deve ser posta em uso no, ou próximo do campo geotérmico. Dessa maneira o impacto ambiental é sentido somente nos arredores da fonte de energia.
Há, entretanto, certos problemas que devem ser enfrentados em geral, e outros que são específicos da natureza do sítio que dependem das características do geofluido e da aplicabilidade do local quanto as regulamentações e regras de proteção ambiental.
Poluição do ar
Aproximadamente todo o fluxo geotérmico contém gases dissolvidos, estes gases são liberados junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de ambos os vapor de água e CO2 não são de séria significância na escala apropriada das usinas geotérmicas. Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do H2S são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de H2S é relativamente baixa, o cheiro de ovo podre do gás causa náuseas; em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde. Um ser humano pode detectar concentrações de H2S em minutos, 0,030 ppm é o limiar normal. À 667 ppm, H2S pode causar a morte rapidamente por paralisia respiratória. Em alguns casos a concentração de H2S no local da usina geotérmica pode ser da ordem de 1 ppm. Na maioria dos casos, tais usinas são construídas perto de áreas de fontes quentes que naturalmente são caracterizadas por odores sulfurosos.
Na Califórnia há uma lei que exige para que a concentração de H2S seja inferior ou igual a 0,030 ppm. Para tanto foram instalados sistemas de abatimento para tratar os gases não condensados antes de serem descartados para a atmosfera. Além disso, o vapor condensado deve ser tratado se for encontrado quantidades significativas de H2S no condensador.
Poluição da Água
Devido a natureza mineralizada dos fluidos geotérmicos e à exigência de disposição de fluidos gastos, há a possibilidade da contaminação da água nas proximidades da usina. Não é incomum encontrarem arsênio, mercúrio ou boro em pequenas, mas ambientalmente quantidades significantes de tais fluidos. A descarga livre dos resíduos líquidos para a superfície pode resultar na contaminação de rios, lagos, etc.
Aluimento da terra
Quando uma grande quantidade de fluido é retirada da terra, sempre há a chance de ocorrer um abalo. Nestes lugares deve ser injetado água. O mais drástico exemplo de aluimento numa usina geotérmica está em Wairakei, Nova Zelândia. A fenda máxima está em 7.6 m e está crescendo a uma taxa de 0.4 m por ano. Acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinjeção. É interessante notar que desde 1958, quando a primeira unidade começou a operar em Wairakei, nenhuma reinjeção ocorreu. Finalmente aluimentos não deveriam ser um problema naqueles campos caracterizados pelas formações fraturadas quanto ao mais em rochas duras com basalto.
Poluição sonora
Os testes de perfuração das fontes são operações inerentemente barulhentas. Se estas operações puderem ser ouvidas pela população de uma cidade, então métodos de abatimento devem ser empregados. Silenciadores e abafadores de vapor são simples e fáceis de serem instalados. Pelo estudo cuidadoso da topografia natural, em muitos casos o caminho do som pode ser bloqueado. Sons associados a construção de estradas e a da casa das máquinas são de duração deliberadamente curtas, mas a perfuração das fontes e seu ruído geralmente continua, pois novas unidades são adicionadas e novos poços são perfurados. Geralmente ocorre que as áreas geotérmicas são distantes das áreas urbanas.
Poluição Térmica
Embora seja verdade que usinas geotérmicas rejeitam várias vezes mais calor perdido por unidade de uso que outras usinas como a fóssil ou a nuclear, esta quantidade é insignificante em escala absoluta. Além disso, a perda de calor é para a atmosfera, desde que as torres de resfriamento sejam meios de rejeição de calor gasto da usina.
Eventos catastróficos
Os mais severos danos ambientais seriam aqueles associados a ruptura de pneumático, rupturas de tubulações, e falhas maiores de equipamentos, ou indutância sísmica resultante da falta de prática com os equipamentos. Rupturas do pneumático ocorreram em vários lugares, incluindo Os Geiseres, Wairakei, e Momotombo (Nicarágua), mas como apareceu em experiências de perfuração, precauções mais seguras seriam o desenvolvimento de equipamentos de prevenção. A chance de ruptura do pneumático é muito maior nos estágios iniciais do desenvolvimento do campo, pois menor é o conhecimento sobre a estrutura do reservatório e das propriedades do geofluído. Tirando o caso da indutância sísmica, alguns acreditam que a reinjeção sob pressão pode resultar numa lubrificação das falhas sísmicas induzindo a um deslize ou terremoto. Entretanto, alguns reservatórios geotérmicos estão subpressurizados, e o geofluido pode retornar para o reservatório sem a necessidade de bombas. Porém, pressões para reinjeção nos outros casos são moderadas, a 525 Kpa. Além disso, não há casos onde terremotos encadearam uma reinjeção de fluido geotérmico.
TECNOLOGIA DA PEDRA SECA QUENTE (HDR)
A produção geotérmica convencional acredita na existência de rochas permeáveis na qual existe fontes de água que podem ser extraídas. No entanto, muitas partes da superfície da terra estão coberta por rochas impermeáveis.
As fontes de energia geotérmica poderiam crescer muito se o calor de tais rochas pudesse ser utilizado. Eletricidade poderia ser gerada diretamente de ‘minas de calor’. Há algumas formações de origem magmáticas que exibem altos gradientes térmicos que poderiam ser explorados. Isso poderia ser feito perfurando profundos buracos, e potência poderia ser produzida dessas rochas profundas. A principal barreira que dever ser vencida antes da obtenção de tais tecnologias é estabelecer métodos reprodutivos de fraturamento de rochas que proporcionariam caminhos para a circulação de água re-injetada.
O desenvolvimento da energia geotérmica HDR é de vital importância para o futuro da energia geotérmica em UK.
COMPORTAMENTO TEÓRICO DE UM SISTEMA HDR
Se pressão hidráulica é aplicada a 70-100 bar numa coluna d’água numa rocha impermeável a uma profundidade de 3 km, é esperada a criação de uma fissura de formato vertical e circular. O sistema rachado formado por hidro-fraturamento pode ter vários centenas de metros de diâmetro. Se um segundo furo é feito para interceptar o disco fraturado, água injetada poder circular para a extração de calor. Um sistema bem sucedido necessitaria alcançar vários objetivos.
A área de contato entre a água e a rocha deveria ser maximizada para alcançar altas transferências de calor.
O tempo de vida de um sistema deveria ser suficientemente longo para ser econômico. O tempo de vida poderia ser limitado pelo resfriamento local das rochas e pelo fechamento das fissuras. Reperfuração ou estimulação por alta pressão de água deve ser usada para alcançar um tempo de vida suficiente.
Desperdício de água do sistema poderia ser menor.
Estudos teóricos tem mostrado que a fratura térmica é muito complexa. Algumas análises tem sugerido que uma segunda fratura térmica deve crescer perto da primeira . Por causa disso grandes fraturas permitirão maior circulação de fluido. Tem sido sugerido que a taxa de extração de calor dever crescer a medida que a fratura se desenvolve.
EXPERIMENTO DE LOS ALAMOS
O laboratório Científico de Los Alamos fica perto dos vales de Caldera, uma intrusão magmática resultante de atividade vulcânica que ocorreu por volta de um milhão de anos atrás. Em 1971 perfurações (por volta de 30 m de profundidade) mostraram altas temperaturas, e uma medida de fluxo de calor a 200- 300 m de profundidade indicou um fluxo de 5 hfu Uma perfuração preliminar de 150 m em rocha de granito alcançou uma temperatura de 100 C e verificou que a rocha tinha uma permeabilidade muito baixa. Esses resultados encorajaram os testes que foram feitos no sítio Fenton Hill em 1973. Um buraco de exploração foi primeiramente perfurado a 2000m e apesar das dificuldades de perfuração, experimentos hidrológicos foram realizados incluindo testes de hifro-fraturamento da rocha. Foi encontrado um grande fratura (estimada em 50m metro de diâmetro) que foi criada verticalmente por hidro-fraturamento.
Uma segunda perfuração foi feita em 1975 e alcançou uma profundidade de 3000 m onde a temperatura atingiu 206 C. Perfuração direcionada foi realizada com o intuito de interceptar a zona fraturada no fundo desse buraco e fluxo entre esses dois buracos foi alcançado. No entanto, a conexão não foi um sucesso completo.
Em 1978 um segundo experimento (fase 2) foi iniciado e se esperava alcançar 20 –50 MW . Dois buracos foram perfurados, separados verticalmente por uma profundidade de 360m e lateralmente por 35m. O primeiro foi perfurado a uma profundidade de 3000m. A temperatura nesse buraco foi estimada em 260 C. O segundo buraco foi completado em 1981 paralelamente ao primeiro. Por volta de catorze fraturas produzidas por hidro-fraturamento e técnicas de explosivos são planejadas para unir os dois buracos. O sistema é uma fábrica piloto e é esperada ter um tempo de vida de 10 anos.
O projeto de Los Alamos teve uma grande significância em demonstrar a praticabilidade do sistema HDR. Pressões injetadas a mais de 7200 N/m² tem sido usadas para gerar fraturas e informações sobre sua forma. Ainda há evidencias se o método de fracionamento deve ser usado.
FÁBRICA DA PEDRA QUENTE SECA (HDR)
A tecnologia associada com a perfuração e geração de eletricidade é similar aquela desenvolvida para explorar os aquíferos.
Há menos experiências em perfuração de granito, mas em alguns casos isso tem sido mais lento e mais caro do que perfurar em rochas permeáveis por causa da dureza das rochas. No entanto, melhores ferramentas estão sendo construídas e, por exemplo, em Camborne perfurações muito maiores foram atingidas.
Geração de energia precisará ser alcançada usando fábrica de ciclo fechado e o sistema precisará ser desenvolvido comercialmente para uma série de condições se a energia geotérmica do HDR for utilizada para a geração de eletricidade.
CONSEQUENCIAS AMBIENTAIS
Os mesmos efeitos ambientais seriam provocados pela desenvolvimento de fábricas de HDR tais como nos aquíferos exceto pelo uso de ciclo fechado que evita a emissão de gases tóxicos. Os mesmos problemas da rejeição de calor discutido para os aquíferos são aplicados aqui.
RIQUEZAS
É difícil estimar todas a fontes de HDR, mas tentativas tem sido feitas para avaliar as fontes nos EUA e em Cornish.
Acredita-se que o granito de Cornish se estenda por uma área 6000 Km² e o granito de Durham a um quarto desse valor. Usando a fórmula dada, o grosso da riqueza do granito de Cornish a temperaturas de 200 C seria 6 10 J. Sendo realista, se por volta de 100 MW pudesse ser extraída do granito a cada km² da fonte total de Cornish durante 20 anos, assumindo uma eficiência de 10 %, seria de 8000 TWh (ou 300 TWh p.a.). Para dar uma idéia da escala, a demanda total de eletricidade em UK é por volta de 220 TWh p.a..
ECONOMIA DA ELETICIDADE DO HDR
Desde que a tecnologia está em sua infância e o princípio não foi ainda estabelecido em uma escala piloto, a economia do sistema HDR deve permanecer especulada. No entanto várias tentativas tem sido feitas para examinar a economia .
Ainda não está claro qual densidade de extração pode ser realizada e isso deve variar de lugar para lugar.
O maior estudo da economia de produção de eletricidade para HDR foi feita na Universidade do Nova México. A análise foi complexa assumindo cenários detalhados. O estudo considerou uma fratura múltipla de um sistema HDR com produção de eletricidade de um ciclo binário. Eletricidade custava 4.3 c/kWh e foi obtida de uma referencia que assumia um gradiente’ térmico de 40 C/Km, uma taxa de fluxo de 75 Kg/s, uma área de transferência de calor entre pares de buracos de 1.7 10 m2 e uma temperatura de 160 C.
Análises de gradientes, tamanhos de reservatórios, custos de perfuração e taxas de retorno sugeriram que o custo deve ser esperado entre –40% e +75% para o caso estimado. Os resultados não podem ser simplesmente transferidos para UK por causa dos parâmetros econômicos diferentes tal como desconto de taxas.
Um estudo mais recente do custo da energia geotérmica por área do HDR que foi realizado no Imperial Valley, Califórnia, mostrou que os custos foram mais altos por causa dos gradientes mais baixos assumidos. Os resultados, no entanto, serviram para abastecer de alguns cuidados da base otimista acerca da comercialização futura do sitema HDR no Imperial Valley uma vez provada a tecnologia.
PROBLEMAS RESTANTES DA ENERGIA GEOTÉRMICA HDR
Técnicas do HDR oferecem possibilidades excitantes, mas há ainda muitos problemas que devem ser considerados. Alguns já foram mostrados, mas será útil mostra um sumário de alguns relativos ao UK:
Ainda tem que ser provado que uma superfície adequada pode ser formada e reproduzida na profundidade.
Variações reais de temperatura com a profundidade nas melhores áreas de UK tem ainda que ser estabelecida.
Técnicas de perfuração e instrumentação a grandes profundidades em rocha quentes tem ainda que ser desenvolvida.
Interceptação de uma fratura por um segundo buraco é difícil de ser realizado.
A natureza do sistema de fratura deve variar de área para área . Circulação suficiente dever ser difícil de atingir ou, no outro extremo, circulação pequena pode ocorrer.
Em algumas formações perda de água dever ocorrer. Isto diminui com o aumento da profundidade
Problemas ambientais tais como o visual, rejeição de desperdício de calor pode limitar o uso da energia geotérmica de HDR.
POSSÍVEIS DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Duas possibilidades interessantes, uma para aumentar as bases da riqueza da energia geotérmica o outras para reduzir os custos de perfuração deve encarecer as perspectivas e isso será considerado nesta última seção.
Algumas técnicas sugeridas para serem desenvolvidas para explorar o sistema HDR e sistema de alta permeabilidade devem ser trazidos juntos para explorar um grande numero de sistemas que devem somente moderar a permeabilidade onde custos muito altos de bombeamento ou baixas taxas de fluxos fariam da produção de eletricidade uma negócio desfavorável. O método sugerido envolve pelo menos duas fraturas verticais e paralelas no fundo dos buracos. A análise teórica sugere que um sistema duplo neste caso, seria capaz de produzir de três a muitas centenas de vezes a produção térmica de nascentes não fraturadas nos aquíferos na mesma área geotérmica. Foi verificado que a re-injeção de pressão necessitaria de ser aumentada com o tempo por causa da mudança da viscosidade do fluido com a temperatura. Para um sistema com uma temperatura de 100 C e uma re-injeção de temperatura de 30 C foi estimado que, para uma saída constante, um aumento deve ser considerado. Se alcançada na prática, a técnica poderia ser usada para reduzir o numero de sistemas geotérmicos em um dado lugar para uma dada saída.
A economia da energia geotérmica depende, a um largo grau, do custo de fabricação, particularmente para o sistema HDR onde os buracos devem geralmente ser de alguns quilômetros de profundidade e onde o custo de perfuração representa 60% do custo total do projeto. Uma sugestão feita a algum tempo atrás mas que é tecnicamente muito difícil é a de se empregar a perfuração por derretimento. Algumas rochas derretem abaixo de 1500- 2000 C e se um penetrador aquecido pudesse ser feito, isso evitaria trazer grandes anéis para a superfície. A taxa de penetração em granito e outras rochas cristalinas deve ser muito mais alta do que é freqüentemente realizada usando técnicas convencionais. Aparelhos de aquecimento elétrico foram projetados, mas foi sugerido que aparelhos nucleares poderiam ser usados. A dificuldade maior em perfuração derretida é o do granito, pois o volume da rocha derretida é maior do que da sólida e a baixa porosidade do material tende a ser bloqueada. Outras idéias para derretimento e vaporização incluem perfurações que utilizam lasers, elétrons e plasma. Perfuradores químicos foram tentados, mas o custo químico foi muito alto.
Se alguns desses métodos de perfuração pudessem levar a uma maior redução nos custos, eles levariam a um encarecimento das perspectivas da energia geotérmica e da tecnologia HDR em particular.
CONCLUSÃOA energia geotérmica é uma fonte de energia alternativa que é encontrada em regiões especiais da superfície da terra, que necessita de muita pesquisa para melhor ser aproveitada, pois mesmo com os 94 anos que se passaram da primeira tentativa de exploração, ocorrida em 1904 em Lardarello na Toscana, o rendimento que se consegue é ainda muito baixo. O alto custo de construção das usinas, principalmente o da perfuração inviabiliza muitos projetos.
Devido a natureza, a energia geotérmica é uma das mais benignas fontes de eletricidade. Por causa dos altos índices de desperdícios que ocorrem quando o fluido geotérmico é transmitido a longas distâncias através de dutos, a energia deve ser posta em uso no, ou próximo do campo geotérmico. Dessa maneira o impacto ambiental é sentido somente nos arredores da fonte de energia.
Há, entretanto, certos problemas que devem ser enfrentados em geral, e outros que são específicos da natureza do sítio que dependem das características do geofluido e da aplicabilidade do local quanto as regulamentações e regras de proteção ambiental.
Poluição do ar
Aproximadamente todo o fluxo geotérmico contém gases dissolvidos, estes gases são liberados junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de ambos os vapor de água e CO2 não são de séria significância na escala apropriada das usinas geotérmicas. Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do H2S são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de H2S é relativamente baixa, o cheiro de ovo podre do gás causa náuseas; em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde. Um ser humano pode detectar concentrações de H2S em minutos, 0,030 ppm é o limiar normal. À 667 ppm, H2S pode causar a morte rapidamente por paralisia respiratória. Em alguns casos a concentração de H2S no local da usina geotérmica pode ser da ordem de 1 ppm. Na maioria dos casos, tais usinas são construídas perto de áreas de fontes quentes que naturalmente são caracterizadas por odores sulfurosos.
Na Califórnia há uma lei que exige para que a concentração de H2S seja inferior ou igual a 0,030 ppm. Para tanto foram instalados sistemas de abatimento para tratar os gases não condensados antes de serem descartados para a atmosfera. Além disso, o vapor condensado deve ser tratado se for encontrado quantidades significativas de H2S no condensador.
Poluição da Água
Devido a natureza mineralizada dos fluidos geotérmicos e à exigência de disposição de fluidos gastos, há a possibilidade da contaminação da água nas proximidades da usina. Não é incomum encontrarem arsênio, mercúrio ou boro em pequenas, mas ambientalmente quantidades significantes de tais fluidos. A descarga livre dos resíduos líquidos para a superfície pode resultar na contaminação de rios, lagos, etc.
Aluimento da terra
Quando uma grande quantidade de fluido é retirada da terra, sempre há a chance de ocorrer um abalo. Nestes lugares deve ser injetado água. O mais drástico exemplo de aluimento numa usina geotérmica está em Wairakei, Nova Zelândia. A fenda máxima está em 7.6 m e está crescendo a uma taxa de 0.4 m por ano. Acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinjeção. É interessante notar que desde 1958, quando a primeira unidade começou a operar em Wairakei, nenhuma reinjeção ocorreu. Finalmente aluimentos não deveriam ser um problema naqueles campos caracterizados pelas formações fraturadas quanto ao mais em rochas duras com basalto.
Poluição sonora
Os testes de perfuração das fontes são operações inerentemente barulhentas. Se estas operações puderem ser ouvidas pela população de uma cidade, então métodos de abatimento devem ser empregados. Silenciadores e abafadores de vapor são simples e fáceis de serem instalados. Pelo estudo cuidadoso da topografia natural, em muitos casos o caminho do som pode ser bloqueado. Sons associados a construção de estradas e a da casa das máquinas são de duração deliberadamente curtas, mas a perfuração das fontes e seu ruído geralmente continua, pois novas unidades são adicionadas e novos poços são perfurados. Geralmente ocorre que as áreas geotérmicas são distantes das áreas urbanas.
Poluição Térmica
Embora seja verdade que usinas geotérmicas rejeitam várias vezes mais calor perdido por unidade de uso que outras usinas como a fóssil ou a nuclear, esta quantidade é insignificante em escala absoluta. Além disso, a perda de calor é para a atmosfera, desde que as torres de resfriamento sejam meios de rejeição de calor gasto da usina.
Eventos catastróficos
Os mais severos danos ambientais seriam aqueles associados a ruptura de pneumático, rupturas de tubulações, e falhas maiores de equipamentos, ou indutância sísmica resultante da falta de prática com os equipamentos. Rupturas do pneumático ocorreram em vários lugares, incluindo Os Geiseres, Wairakei, e Momotombo (Nicarágua), mas como apareceu em experiências de perfuração, precauções mais seguras seriam o desenvolvimento de equipamentos de prevenção. A chance de ruptura do pneumático é muito maior nos estágios iniciais do desenvolvimento do campo, pois menor é o conhecimento sobre a estrutura do reservatório e das propriedades do geofluído. Tirando o caso da indutância sísmica, alguns acreditam que a reinjeção sob pressão pode resultar numa lubrificação das falhas sísmicas induzindo a um deslize ou terremoto. Entretanto, alguns reservatórios geotérmicos estão subpressurizados, e o geofluido pode retornar para o reservatório sem a necessidade de bombas. Porém, pressões para reinjeção nos outros casos são moderadas, a 525 Kpa. Além disso, não há casos onde terremotos encadearam uma reinjeção de fluido geotérmico.
TECNOLOGIA DA PEDRA SECA QUENTE (HDR)
A produção geotérmica convencional acredita na existência de rochas permeáveis na qual existe fontes de água que podem ser extraídas. No entanto, muitas partes da superfície da terra estão coberta por rochas impermeáveis.
As fontes de energia geotérmica poderiam crescer muito se o calor de tais rochas pudesse ser utilizado. Eletricidade poderia ser gerada diretamente de ‘minas de calor’. Há algumas formações de origem magmáticas que exibem altos gradientes térmicos que poderiam ser explorados. Isso poderia ser feito perfurando profundos buracos, e potência poderia ser produzida dessas rochas profundas. A principal barreira que dever ser vencida antes da obtenção de tais tecnologias é estabelecer métodos reprodutivos de fraturamento de rochas que proporcionariam caminhos para a circulação de água re-injetada.
O desenvolvimento da energia geotérmica HDR é de vital importância para o futuro da energia geotérmica em UK.
COMPORTAMENTO TEÓRICO DE UM SISTEMA HDR
Se pressão hidráulica é aplicada a 70-100 bar numa coluna d’água numa rocha impermeável a uma profundidade de 3 km, é esperada a criação de uma fissura de formato vertical e circular. O sistema rachado formado por hidro-fraturamento pode ter vários centenas de metros de diâmetro. Se um segundo furo é feito para interceptar o disco fraturado, água injetada poder circular para a extração de calor. Um sistema bem sucedido necessitaria alcançar vários objetivos.
A área de contato entre a água e a rocha deveria ser maximizada para alcançar altas transferências de calor.
O tempo de vida de um sistema deveria ser suficientemente longo para ser econômico. O tempo de vida poderia ser limitado pelo resfriamento local das rochas e pelo fechamento das fissuras. Reperfuração ou estimulação por alta pressão de água deve ser usada para alcançar um tempo de vida suficiente.
Desperdício de água do sistema poderia ser menor.
Estudos teóricos tem mostrado que a fratura térmica é muito complexa. Algumas análises tem sugerido que uma segunda fratura térmica deve crescer perto da primeira . Por causa disso grandes fraturas permitirão maior circulação de fluido. Tem sido sugerido que a taxa de extração de calor dever crescer a medida que a fratura se desenvolve.
EXPERIMENTO DE LOS ALAMOS
O laboratório Científico de Los Alamos fica perto dos vales de Caldera, uma intrusão magmática resultante de atividade vulcânica que ocorreu por volta de um milhão de anos atrás. Em 1971 perfurações (por volta de 30 m de profundidade) mostraram altas temperaturas, e uma medida de fluxo de calor a 200- 300 m de profundidade indicou um fluxo de 5 hfu Uma perfuração preliminar de 150 m em rocha de granito alcançou uma temperatura de 100 C e verificou que a rocha tinha uma permeabilidade muito baixa. Esses resultados encorajaram os testes que foram feitos no sítio Fenton Hill em 1973. Um buraco de exploração foi primeiramente perfurado a 2000m e apesar das dificuldades de perfuração, experimentos hidrológicos foram realizados incluindo testes de hifro-fraturamento da rocha. Foi encontrado um grande fratura (estimada em 50m metro de diâmetro) que foi criada verticalmente por hidro-fraturamento.
Uma segunda perfuração foi feita em 1975 e alcançou uma profundidade de 3000 m onde a temperatura atingiu 206 C. Perfuração direcionada foi realizada com o intuito de interceptar a zona fraturada no fundo desse buraco e fluxo entre esses dois buracos foi alcançado. No entanto, a conexão não foi um sucesso completo.
Em 1978 um segundo experimento (fase 2) foi iniciado e se esperava alcançar 20 –50 MW . Dois buracos foram perfurados, separados verticalmente por uma profundidade de 360m e lateralmente por 35m. O primeiro foi perfurado a uma profundidade de 3000m. A temperatura nesse buraco foi estimada em 260 C. O segundo buraco foi completado em 1981 paralelamente ao primeiro. Por volta de catorze fraturas produzidas por hidro-fraturamento e técnicas de explosivos são planejadas para unir os dois buracos. O sistema é uma fábrica piloto e é esperada ter um tempo de vida de 10 anos.
O projeto de Los Alamos teve uma grande significância em demonstrar a praticabilidade do sistema HDR. Pressões injetadas a mais de 7200 N/m² tem sido usadas para gerar fraturas e informações sobre sua forma. Ainda há evidencias se o método de fracionamento deve ser usado.
FÁBRICA DA PEDRA QUENTE SECA (HDR)
A tecnologia associada com a perfuração e geração de eletricidade é similar aquela desenvolvida para explorar os aquíferos.
Há menos experiências em perfuração de granito, mas em alguns casos isso tem sido mais lento e mais caro do que perfurar em rochas permeáveis por causa da dureza das rochas. No entanto, melhores ferramentas estão sendo construídas e, por exemplo, em Camborne perfurações muito maiores foram atingidas.
Geração de energia precisará ser alcançada usando fábrica de ciclo fechado e o sistema precisará ser desenvolvido comercialmente para uma série de condições se a energia geotérmica do HDR for utilizada para a geração de eletricidade.
CONSEQUENCIAS AMBIENTAIS
Os mesmos efeitos ambientais seriam provocados pela desenvolvimento de fábricas de HDR tais como nos aquíferos exceto pelo uso de ciclo fechado que evita a emissão de gases tóxicos. Os mesmos problemas da rejeição de calor discutido para os aquíferos são aplicados aqui.
RIQUEZAS
É difícil estimar todas a fontes de HDR, mas tentativas tem sido feitas para avaliar as fontes nos EUA e em Cornish.
Acredita-se que o granito de Cornish se estenda por uma área 6000 Km² e o granito de Durham a um quarto desse valor. Usando a fórmula dada, o grosso da riqueza do granito de Cornish a temperaturas de 200 C seria 6 10 J. Sendo realista, se por volta de 100 MW pudesse ser extraída do granito a cada km² da fonte total de Cornish durante 20 anos, assumindo uma eficiência de 10 %, seria de 8000 TWh (ou 300 TWh p.a.). Para dar uma idéia da escala, a demanda total de eletricidade em UK é por volta de 220 TWh p.a..
ECONOMIA DA ELETICIDADE DO HDR
Desde que a tecnologia está em sua infância e o princípio não foi ainda estabelecido em uma escala piloto, a economia do sistema HDR deve permanecer especulada. No entanto várias tentativas tem sido feitas para examinar a economia .
Ainda não está claro qual densidade de extração pode ser realizada e isso deve variar de lugar para lugar.
O maior estudo da economia de produção de eletricidade para HDR foi feita na Universidade do Nova México. A análise foi complexa assumindo cenários detalhados. O estudo considerou uma fratura múltipla de um sistema HDR com produção de eletricidade de um ciclo binário. Eletricidade custava 4.3 c/kWh e foi obtida de uma referencia que assumia um gradiente’ térmico de 40 C/Km, uma taxa de fluxo de 75 Kg/s, uma área de transferência de calor entre pares de buracos de 1.7 10 m2 e uma temperatura de 160 C.
Análises de gradientes, tamanhos de reservatórios, custos de perfuração e taxas de retorno sugeriram que o custo deve ser esperado entre –40% e +75% para o caso estimado. Os resultados não podem ser simplesmente transferidos para UK por causa dos parâmetros econômicos diferentes tal como desconto de taxas.
Um estudo mais recente do custo da energia geotérmica por área do HDR que foi realizado no Imperial Valley, Califórnia, mostrou que os custos foram mais altos por causa dos gradientes mais baixos assumidos. Os resultados, no entanto, serviram para abastecer de alguns cuidados da base otimista acerca da comercialização futura do sitema HDR no Imperial Valley uma vez provada a tecnologia.
PROBLEMAS RESTANTES DA ENERGIA GEOTÉRMICA HDR
Técnicas do HDR oferecem possibilidades excitantes, mas há ainda muitos problemas que devem ser considerados. Alguns já foram mostrados, mas será útil mostra um sumário de alguns relativos ao UK:
Ainda tem que ser provado que uma superfície adequada pode ser formada e reproduzida na profundidade.
Variações reais de temperatura com a profundidade nas melhores áreas de UK tem ainda que ser estabelecida.
Técnicas de perfuração e instrumentação a grandes profundidades em rocha quentes tem ainda que ser desenvolvida.
Interceptação de uma fratura por um segundo buraco é difícil de ser realizado.
A natureza do sistema de fratura deve variar de área para área . Circulação suficiente dever ser difícil de atingir ou, no outro extremo, circulação pequena pode ocorrer.
Em algumas formações perda de água dever ocorrer. Isto diminui com o aumento da profundidade
Problemas ambientais tais como o visual, rejeição de desperdício de calor pode limitar o uso da energia geotérmica de HDR.
POSSÍVEIS DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
Duas possibilidades interessantes, uma para aumentar as bases da riqueza da energia geotérmica o outras para reduzir os custos de perfuração deve encarecer as perspectivas e isso será considerado nesta última seção.
Algumas técnicas sugeridas para serem desenvolvidas para explorar o sistema HDR e sistema de alta permeabilidade devem ser trazidos juntos para explorar um grande numero de sistemas que devem somente moderar a permeabilidade onde custos muito altos de bombeamento ou baixas taxas de fluxos fariam da produção de eletricidade uma negócio desfavorável. O método sugerido envolve pelo menos duas fraturas verticais e paralelas no fundo dos buracos. A análise teórica sugere que um sistema duplo neste caso, seria capaz de produzir de três a muitas centenas de vezes a produção térmica de nascentes não fraturadas nos aquíferos na mesma área geotérmica. Foi verificado que a re-injeção de pressão necessitaria de ser aumentada com o tempo por causa da mudança da viscosidade do fluido com a temperatura. Para um sistema com uma temperatura de 100 C e uma re-injeção de temperatura de 30 C foi estimado que, para uma saída constante, um aumento deve ser considerado. Se alcançada na prática, a técnica poderia ser usada para reduzir o numero de sistemas geotérmicos em um dado lugar para uma dada saída.
A economia da energia geotérmica depende, a um largo grau, do custo de fabricação, particularmente para o sistema HDR onde os buracos devem geralmente ser de alguns quilômetros de profundidade e onde o custo de perfuração representa 60% do custo total do projeto. Uma sugestão feita a algum tempo atrás mas que é tecnicamente muito difícil é a de se empregar a perfuração por derretimento. Algumas rochas derretem abaixo de 1500- 2000 C e se um penetrador aquecido pudesse ser feito, isso evitaria trazer grandes anéis para a superfície. A taxa de penetração em granito e outras rochas cristalinas deve ser muito mais alta do que é freqüentemente realizada usando técnicas convencionais. Aparelhos de aquecimento elétrico foram projetados, mas foi sugerido que aparelhos nucleares poderiam ser usados. A dificuldade maior em perfuração derretida é o do granito, pois o volume da rocha derretida é maior do que da sólida e a baixa porosidade do material tende a ser bloqueada. Outras idéias para derretimento e vaporização incluem perfurações que utilizam lasers, elétrons e plasma. Perfuradores químicos foram tentados, mas o custo químico foi muito alto.
Se alguns desses métodos de perfuração pudessem levar a uma maior redução nos custos, eles levariam a um encarecimento das perspectivas da energia geotérmica e da tecnologia HDR em particular.
CONCLUSÃOA energia geotérmica é uma fonte de energia alternativa que é encontrada em regiões especiais da superfície da terra, que necessita de muita pesquisa para melhor ser aproveitada, pois mesmo com os 94 anos que se passaram da primeira tentativa de exploração, ocorrida em 1904 em Lardarello na Toscana, o rendimento que se consegue é ainda muito baixo. O alto custo de construção das usinas, principalmente o da perfuração inviabiliza muitos projetos.
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