A energia geotérmica é uma fonte renovável de energia que utiliza o calor proveniente do interior da Terra para a geração de eletricidade e aquecimento. Neste artigo, exploraremos o funcionamento, os benefícios e as aplicações desse tipo de sistema, bem como as tecnologias envolvidas em seu aproveitamento.
O que é a energia geotérmica?
A energia geotérmica, como a própria etimologia da palavra indica: geo, prefixo que significa “terra”, e térmica, que significa calor, é a energia obtida e produzida a partir do calor gerado no subsolo terrestre.
Gerada através da extração e do aproveitamento do calor das camadas subterrâneas do planeta, a energia geotérmica, como também é conhecida, é uma fonte energética sustentável e renovável, de baixo impacto ambiental. Sendo assim, é uma opção com o potencial de colaborar de maneira significativa para a redução das preocupações globais relacionadas às mudanças climáticas e à emissão de gases poluentes na atmosfera.
Apesar de ser uma matriz energética importante e promissora, a energia geotérmica ainda é muito pouco conhecida e utilizada. Segundo dados da Associação da Energia Geotérmica (GEA), apenas 7% do potencial da energia geotérmica tem sido explorado ao redor do mundo. Atualmente, a fonte de energia renovável mais utilizada no mundo é a energia hidrelétrica, que a partir do fluxo de água em rios ou barragens, aciona turbinas para produzir eletricidade de maneira limpa e sustentável.
No entanto, se recebessem mais atenção e investimentos dos países, as usinas geotérmicas teriam ainda mais destaque no processo de transição energética, considerando sua alta sustentabilidade, eficiência e produtividade. Além da sua vasta lista de vantagens, é preciso considerar também as diversas formas de aplicação dessa modalidade, que atendem às demandas específicas de cada país.
Os primeiros registros do uso da energia geotérmica para fins industriais são do início do século XX, entretanto, povos antigos já utilizavam o calor subterrâneo da terra para tomar banho e cozinhar alimentos nas fontes termais.
O processo de obtenção e produção de energia através do calor interno do planeta é realizado pelas usinas geotérmicas, como veremos a seguir.
Como funciona a extração de energia geotérmica?
São as usinas geotérmicas que extraem o calor gerado nas camadas subterrâneas do planeta para a produção de energia e aquecimento. Para compreender os detalhes desse
processo de maneira mais proveitosa, antes é preciso aprender sobre a estrutura interna da Terra.
O interior da Terra é dividido em três camadas: a crosta, o manto e o núcleo. A crosta terrestre é a superfície, onde os humanos desenvolvem suas atividades. O manto é a camada intermediária que, com temperaturas acima de 2.000 °C, derrete rochas e produz o magma, uma substância pastosa superaquecida e muito importante para geração de energia geotérmica. Por fim, temos o núcleo, a camada mais interna e que foi pouco explorada pela ciência.
Processo de extração do calor subterrâneo
O calor produzido pelo magma no manto da terra superaquece as águas da subsuperfície e da crosta terrestre, formando os reservatórios geotermais, que liberam a água para a superfície de várias formas, como gêiseres, lagos de água termal e saídas de vapor, entre outros. É a partir da identificação desses locais que se inicia o processo de captação e aproveitamento do calor do subsolo.
A etapa seguinte é a perfuração desses poços para acessar o calor das águas do subsolo. Para isso, utiliza-se um sistema de tubulação específico, que pode variar de alguns metros a vários quilômetros de profundidade, conforme as características das reservas.
Com os poços perfurados, é possível extrair o calor do subsolo com o uso de um fluido geotérmica, que pode ser água ou vapor. Esse fluido é bombeado do subsolo para a superfície, onde é utilizado para gerar vapor em uma central geotérmica.
O vapor sobre pelos dutos de perfuração e vão para as turbinas das usinas, que ativam um gerador e, assim, produzem eletricidade. Após passar pela turbina, o vapor é resfriado e condensado em líquido, sendo reinjetado no subsolo para manter o fluxo de fluido geotérmico e garantir a sustentabilidade do sistema.
Quais os benefícios ambientais da energia geotérmica?
O benefício mais conhecido das fontes renováveis de energia é o da sustentabilidade. Quando comparadas às usinas termelétricas convencionais, alimentadas por fontes fósseis como o carvão e o petróleo, as usinas eólicas, geotérmicas e solares permitem uma redução significativa na emissão de substâncias tóxicas responsáveis pelo efeito estufa, como o dióxido de carbono. Entretanto, existem outras vantagens da energia geotérmica que a destacam dos outros tipos de sistemas. Algumas delas são:
1. Geração de energia ilimitada
O interior da Terra oferece uma disponibilidade constante e inesgotável de calor, o que não acontece com outras fontes de energia verde. Ao contrário da energia solar, afetada pela alternância entre noite e dia, e da energia eólica, que depende das condições climáticas, o sistema geotérmico não sofre influência da sazonalidade, do clima ou de condições meteorológicas.
Em 2006, foi publicado um relatório do Instituto de Tecnologia de Massachusetts afirmando que o potencial geotérmico presente na Terra tem o poder de fornecer energia verde ao planeta por 4000 anos.
2. Geração de energia elétrica ininterrupta
Por ser pouco afetada pelos fenômenos climáticos como as outras fontes renováveis, a energia proveniente do calor subterrâneo pode operar em capacidade máxima, sendo as poucas interrupções relacionadas à manutenção do sistema.
Em média, uma usina geotérmica consegue operar de maneira plena por cerca de 8.600 horas por ano, enquanto um sistema alimentado pela energia solar alcança um desempenho de aproximadamente 2.000 horas anuais, justamente pela influência do ambiente. Sendo assim, o calor inesgotável do subsolo possibilita que a produção de energia seja constante, previsível e programável, o que já a torna uma alternativa mais confiável do que as demais.
3. Baixo custo de operação
A energia geotérmica não depende de combustíveis fósseis, cujos preços podem variar de maneira significativa de local para local, sem contar os custos para extração. Como o calor está naturalmente presente no subsolo, o gasto principal desse sistema está voltado à construção e manutenção das instalações geotermais, como poços e sistemas de conversão de energia.
4. Maior durabilidade das usinas de energia
Estima-se que tanto os sistemas de grande escala quanto as instalações domésticas que utilizam a energia geotérmica apresentem uma vida útil média de 80 a 100 anos. É um ótimo nível de longevidade quando comparado a um aquecedor doméstico comum, que costuma funcionar por apenas 15 anos.
5. Baixa manutenção
Outra vantagem da energia geotérmica está relacionada ao nível de manutenção relativamente baixo que ela apresenta, visto que seus aparatos são produzidos para operar em condições estáveis e contínuas, sem desgaste excessivo. No geral, esse processo de manutenção envolve apenas a inspeção dos equipamentos, limpeza e reparos menores, o que a torna menos trabalhosa e frequente quando comparada a outras fontes energéticas.
6. Precisa de pouco espaço para gerar energia
O sistema geotérmico também se destaca por sua necessidade de espaços menores em comparação com as grandes turbinas eólicas e painéis fotovoltaicos. Tanto em instalações domésticas como em usinas de grande escala, a maioria dos componentes fica enterrada, com apenas uma pequena parte visível na superfície. Nas residências, a bomba de calor se assemelha a um eletrodoméstico, enquanto nas grandes usinas existem as torres de resfriamento e as turbinas.
7. Menor desperdício de recursos naturais
A energia geotérmica reduz o desperdício de recursos, já que os fluxos são organizados para reintroduzira água que não foi utilizada no subsolo por meio das tubulações, favorecendo questões econômicas e ambientais.
8. Geração de empregos
Segundo dados do Gestor de Serviços Energéticos (GSE) da Espanha, a energia geotérmica se destaca como a fonte de energia verde que cria o maior número de empregos com uma potência instalada equivalente. A cada megawatt instalado, a geotermia pode induzir a contratação de 34 indivíduos, superando os 19 da energia eólica e os 12 da solar.
Desafios e limitações da energia geotérmica
Apesar de ser apontada como uma das alternativas mais promissoras de produção energética sustentável, a energia geotérmica ainda apresenta alguns desafios de implementação e rentabilidade, que podem comprometer a sua instalação em certas áreas e a preservação dos recursos naturais locais. Entre algumas desvantagens da energia geotérmica, as principais que podemos listar são:
Alcance reduzido
A construção de usinas geotérmicas requer condições geológicas específicas para tornar viável a aplicação do sistema. Isso acaba reduzindo e muito a escala de aproveitamento mundial desse recurso, já que nem todas as regiões têm reservatórios de água quente ou vapor em quantidades e temperaturas adequadas. Um exemplo é o Brasil, que não apresenta grande potencial para exploração desse recurso por não estar localizado em áreas de transição entre placas tectônicas.
Liberação de ácido sulfídrico (H₂S)
Uma desvantagem pouco conhecida dos sistemas geotérmicos é a possibilidade de liberação de ácido sulfídrico, que pode ocorrer quando as unidades não são instaladas e monitoradas adequadamente. Essa substância apresenta um risco significativo para a saúde humana, podendo causar fatalidades ou sérias intoxicações no organismo.
Custo inicial de instalação
Outro problema das usinas geotérmicas é o seu custo inicial de instalação, que no geral é muito alto, ao envolver a perfuração de poços profundos e a construção de infraestrutura especializada. Conseguir recursos financeiros para esse tipo de obra pode não ser uma opção viável, especialmente para países em desenvolvimento.
Risco de contaminação e esgotamento
Outra questão importante, que deve estar sob a vigilância dos operadores do sistema é o gerenciamento adequado dos recursos de água quente. Isso porque, caso não seja feito de forma sustentável, o uso excessivo e inadequado pode contaminar ou esgotar o recurso, tornando-o indisponível a longo prazo.
Aplicações possíveis da energia geotérmica
A energia geotérmica possui diversas aplicações práticas que contribuem para uma produção eficiente e sustentável de energia verde. Listamos as mais conhecidas:
Energia geotérmica residencial
Uma das formas de uso mais conhecidas é o aquecimento de água em áreas residenciais, onde são instalados aquecedores com finalidade de fornecer água quente para atividades domésticas de higiene e culinária.
Estufas geotérmicas
Além disso, a geotermia também é utilizada no aquecimento de estufas, nas quais o calor proveniente do subsolo é usado para manter uma temperatura vantajosa para o cultivo de plantas sem o impacto do clima externo.
Aquecimento geotérmico de parques e piscinas
Outro ponto de aplicação de energia geotérmica está relacionado ao turismo, já que sistemas de aproveitamento do calor subterrâneo podem ser utilizados para o aquecimento de parques e piscinas.
Geração de eletricidade geotérmica
Por fim, a forma mais comum e eficiente de aproveitamento da energia geotérmica é a sua transformação em eletricidade, processo que ocorre nas usinas geotérmicas, com o poder de fornecer energia e aquecimento para cidades inteiras.
Uso da energia geotérmica no Brasil e no mundo
Como falamos, o potencial máximo da energia geotérmica ainda não é aproveitado de maneira significativa ao redor do mundo. Estima-se que, hoje em dia, apenas 24 países fazem o uso do calor subterrâneo para a produção de eletricidade e aquecimento de ambientes. Entretanto, esse cenário tem altas chances de mudar, já que a COP21 (Conference of Parties) de Paris, em 2015, foi lançada a Aliança Geotérmica Global com a aprovação das Nações Unidas. Esse projeto tem o objetivo de incentivar as nações com território geotérmico a priorizar o uso deste recurso renovável e, assim, acelerar o processo de transição energética.
Atualmente, os Estados Unidos são o maior usufruidores desse sistema, com uma produção capaz de abastecer mais de 1 milhão de residências. O ranking é seguido pelas Filipinas e pela Indonésia.
Outro país que se destaca na lista é a Islândia, um território de alta atividade vulcânica e que por isso tem mais facilidade para encontrar poços de água quente e aproveitar desse recurso renovável. Cerca de 30% da energia elétrica do país é produzida em usinas geotérmicas. Outros países que têm aumentado significativamente a produção e o consumo de energia geotérmica são: México, Japão, El Salvador, Canadá, Costa Rica, Nicarágua, Quênia e Nova Zelândia.
No Brasil, devido ao seu baixo potencial de exploração e aproveitamento, energia geotérmica é utilizada majoritariamente para fins turísticos, no aquecimento de água em parques termais. É o caso das cidades de Poços de Caldas (MG) e Caldas Novas (GO), que recebem milhares de turistas anualmente em suas reservas de águas aquecidas.
