FACULADE DE TECNOLOGIA DE SO PAULO

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FACULDADE ANHEMBI MORUMBI

CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA

FUNDAMENTO DE CLCULO NUMRICO

ENERGIA GEOTRMICA

Orientador:

ENERGIA GEOTRMICA

Trabalho realizado no quinto semestre visando apresentao Fundamentos de Clculo Numrico pela Faculdade Anhembi Morumbi.

Examinador:

A urgncia de fazer sempre tem me impressionado. No basta saber, precisamos aplicar. No basta estar disposto, precisamos fazer.

Leonardo Da Vinci

Dedicatria

Dedicamos este trabalho primeiramente a Deus pela oportunidade em execut-lo e pelo resultado obtido, aos nossos pais e irmos, pela pacincia, incentivo e reconhecimento, e aos nossos colegas de trabalho e amigos desta faculdade pelo apoio moral e com materiais durante a execuo deste percurso.

Sumrio

6I.resumo

6II.abstract

71.Introduo

71.1.DEFINIO

81.2.HISTRICO

91.3.ORIGEM

102.GEOTERMIA E MEIO AMBIENTE

113.FONTES DE ENERGIA GEOTRMICA

113.1.ROCHA SECA QUENTE

113.2.ROCHA MIDA QUENTE

123.3.VAPOR SECO

123.4.CICLO BINRIO

134.VANTAGENS

134.1.PRINCIPAIS VANTAGENS

134.2.VANTAGENS NA APLICAO TECNOLGICA

134.3.VANTAGENS DA EXPLORAO DA ENERGIA GEOTRMICA

145.impactos e problemas

145.1.POLUIO DO AR

155.2.POLUIO DA GUA

155.3.ALUIMENTO DA TERRA

165.4.POLUIO SONORA

165.5.POLUIO TRMICA

165.6.EVENTOS CATASTRFICOS

175.7.QUADRO DE ASPECTOS POSITIVOS E NEGATIVOS

186.perspectivas futuras

197.concluso

208.REFERNCIA BIBLIOGRFICA

I. resumo

A energia geotrmica uma fonte de energia alternativa, uma das mais benignas fontes de eletricidade, que encontrada em regies especiais da superfcie da terra , o rendimento que se consegue ainda muito baixo, mas est havendo pesquisas animadoras sobre o assunto, tcnicas oferecem possibilidades excitantes, mas h ainda muitos problemas que devem ser considerados.

O alto custo das construes das usinas, da perfurao, e os possveis impactos inviabilizam ainda muitos projetos.

II. abstract

Geothermal Energy is a source of alternative energy, one of the most advantageous and it's found in some regions beneath the Earth's sur-

face. There have been motivating researches on this subject and, techniques that offer exciting possibilities, but there are still too many problems to be considered.The high costs to build the geothermal power plant, perforation and the possible impacts turn some projects not viable.1. Introduo

Energia Geotrmica, este trabalho tem por finalidade a apresentao da utilizao da energia geotrmica.

Sero apresentados aspectos como definio, origem, utilizao, impactos e problemas e perspectivas futuras.

1.1. DEFINIO

A energia geotrmica existe desde que o nosso planeta foi criado. Geo significa terra e trmica est ligada quantidade de calor. Abaixo da crosta terrestre constitui-se uma rocha lquida, o magma. A crosta terrestre flutua nesse magma, que por vezes atinge a superfcie atravs de um vulco ou de uma fenda.

Os vulces, as fontes termais e as fumarolas so manifestaes conhecidas desta fonte de energia. O calor da terra pode ser aproveitado para usos diretos, como o aquecimento de edifcios e estufas ou para a produo de eletricidade em centrais geotrmicas.

1.2. HISTRICO

A primeira tentativa de gerar eletricidade de fontes geotrmicas ocorreu em 1904 em Larderello na regio da Toscana, na Itlia. Contudo, esforos para produzir uma mquina para aproveitar tais fontes foram mal sucedidos pois as mquinas utilizadas sofreram destruio devido a presena de substncias qumicas contidas no vapor. J em 1913, uma estao de 250 kW foi produzida com sucesso e por volta da Segunda Guerra Mundial 100 MW estavam sendo produzidos, mas a usina foi destruda na guerra.O campo de giseres na Califrnia estava produzindo 500 MW de eletricidade em 1970. A explorao desse campo foi dramtica, pois em 1960 somente 12 MW eram produzidos e em 1963 somente 25 MW. Mxico, Japo, Filipinas, Qunia e Islndia tambm tm expandido a produo de eletricidade por meio geotrmico.

Na Nova Zelndia o campo de gases de Wairakei, na Ilha do Norte, foi desenvolvido por volta de 1950. Em 1964, 192 MW estavam sendo produzidos, mas hoje em dia este campo est acabando.

Portugal conta com uma central geotrmica em funcionamento na Ilha de So Miguel, Aores.

1.3. ORIGEM

A gua contida nos reservatrios subterrneos pode aquecer ou mesmo ferver quando em contato com o magma. Existem locais onde a gua quente sobe at a superfcie terrestre, formando pequenos lagos. A gua utilizada para aquecer prdios, casas, piscinas no inverno, e at para produzir eletricidade. Em alguns lugares do planeta, existe tanto vapor e gua quente que possvel produzir energia eltrica. A temperatura da gua quente pode ser maior que 2000 C.

Abrem-se buracos fundos no cho at chegar aos reservatrios de gua e vapor, estes so drenados at a superfcie por meio de tubos e canos apropriados. Atravs desses tubos o vapor conduzido at a central eltrica geotrmica. Tal como uma central eltrica normal, o vapor faz girar as lminas da turbina como uma ventoinha. A energia mecnica da turbina transformada em energia eltrica atravs de um gerador. A diferena dessas centrais eltricas que no necessrio queimar um combustvel para produzir eletricidade. Aps passar pela turbina, o vapor conduzido para um tanque onde ser resfriado. A gua que se forma ser novamente canalizada para o reservatrio onde ser naturalmente aquecida pelas rochas quentes.

2. GEOTERMIA E MEIO AMBIENTE

Em virtude de sua natureza, a energia geotrmica uma das mais benignas fontes de eletricidade. Seu custo de obteno menor do que o de combustveis fsseis ou usinas nucleares, alm de emisso de gases poluentes como CO2 e SO2 ser praticamente nula.

Entretanto, uma fonte no-renovvel, pois o fluxo de calor do centro da Terra muito pequeno comparado com a taxa de extrao requerida, o que pode levar o campo geotrmico ao esgotamento. Isso ocorre, pois to tempo de vida de um campo geotrmico de dcadas, sendo que a recuperao pode demorar sculos.

Campos geotrmicos podem ser extensos e podem prover trabalho fixo por muitos anos.

Em reas onde h vulces, como na Rssia e Itlia, bombeia-se gua da superfcie para as profundidades do subsolo em que existam cmaras magmticas (de onde sai a lava). Nestas cmaras a temperatura muito alta e por isto a gua transforma-se em vapor, que retorna superfcie por presso atravs de tubulaes, acionando turbinas em usinas geotrmicas situadas na superfcie terrestre. Em regies onde h giseres (vapor d'gua sob presso proveniente de camadas profundas da crosta terrestre, atravs de fissuras da mesma, explodindo periodicamente na superfcie terrestre), como na Islndia, aproveita-se este vapor d'gua para calefao domstica.

A cada 32 metros de profundidade da crosta terrestre a temperatura aumenta cerca de 1C: o grau geotrmico. Este aumento de temperatura pode ser usado para a construo de usinas geotrmicas, como j foi executado experimentalmente por cientistas norte-americanos do Laboratrio Nacional de Los Alamos. Como todos os recursos naturais no-renovveis, a energia geotrmica tambm deve ser utilizada racionalmente.

3. FONTES DE ENERGIA GEOTRMICA

3.1. ROCHA SECA QUENTE

possvel aquecer a gua usando o calor do interior da Terra quando no existem giseres, e as condies so favorveis. Existem regies de alto fluxo de calor que possuem rochas a temperaturas altssimas, porm essas rochas so impermeveis de tal modo que no h circulao de lquido para transportar calor.

Foi atravs de um experimento realizado em Los Alamos, Califrnia, que se encontrou uma forma de aproveitamento dessa caracterstica, tornando possvel a execuo deste tipo de usina.

Em terreno propcio, foram perfurados dois poos vizinhos, distantes 35 metros lateralmente e 360 metros verticalmente, de modo que eles alcancem uma camada de rocha quente. Em um dos poos foi injetada gua, que se aqueceu ao entrar em contato com a rocha, sendo expelida pelo outro poo, onde havia uma usina geotrmica instalada. Esse, no entanto, apenas um projeto piloto e no gera energia para uso comercial. A previso de durao desse campo geotrmico de dez anos.

3.2. ROCHA MIDA QUENTE

Dessa mesma forma, possvel perfurar um poo para que ele alcance uma "caldeira" naturalmente formada um depsito de gua aquecido pelo calor terrestre. A gua que est entre 130C e 330C trazida superfcie atravs do poo e via presso se converte em vapor. O vapor logo move as turbinas.A partir da, energia eltrica gerada como em todos os outros casos.

3.3. VAPOR SECO

Em casos rarssimos pode ser encontrada a chamada fonte de "vapor seco", em que a presso alta o suficiente para movimentar as turbinas da usina com excepcional fora, sendo assim uma fonte eficiente na gerao de eletricidade. So encontradas fontes de vapor seco em Larderello, na Itlia e em Cerro Prieto, no Mxico.

3.4. CICLO BINRIO

Algumas reservas que possuem fluidos (lquidos) a temperaturas menores que 220C no possuem calor suficiente para produzir rapidamente vapor e gerar energia. Utiliza-se, ento, uma central binria onde a gua geotrmica transfere calor a um lquido que ferve a temperatura mais baixa que a gua, convertendo-o em vapor e movendo as hlices da turbina.

4. VANTAGENS

4.1. PRINCIPAIS VANTAGENS

Explorao de minerais pelo mtodo fluido

Tneis de alta velocidade como sistema de transporte

Tneis de abastecimento de gua onde a canalizao seria formada pela prpria rocha fundida

Construo de depsitos permanentes e finais para lixo nuclear

Cincia e Pesquisa. Programas continentais de sondagem profunda para pesquisa de terremotos, vulces, estratificaes de matria prima, etc.

4.2. VANTAGENS NA APLICAO TECNOLGICA

No h produo de material escavado na perfurao, no havendo formao de detritos, poeira, etc.

No h contaminao ambiental. Tecnologia absolutamente limpa

O furo no precisa de revestimento, pois a prpria rocha fundida reveste o furo de forma definitiva com uma perfeita vedao, dispensando qualquer tipo de manuteno futura.

Grande velocidade de perfurao atingindo duzentos metros por dia

Menor custo

4.3. VANTAGENS DA EXPLORAO DA ENERGIA GEOTRMICA

A energia geotrmica inesgotvel

No poluente

No ocupa grandes reas como, por exemplo, a hidroeltrica com suas represas inutilizando grandes reas com suas represas.

As usinas geotrmicas sero construdas nos grandes centros, dispensando as redes de transmisso de energia eltrica.

Mais segura e de muito mais fcil manuteno.

5. impactos e problemas

Devido a natureza, a energia geotrmica uma das mais benignas fontes de eletricidade. Por causa dos altos ndices de desperdcios que ocorrem quando o fluido geotrmico transmitido a longas distncias atravs de dutos, a energia deve ser posta em uso no, ou prximo do campo geotrmico. Dessa maneira o impacto ambiental sentido somente nos arredores da fonte de energia.

H, entretanto, certos problemas que devem ser enfrentados em geral, e outros que so especficos da natureza do stio que dependem das caractersticas do geofluido e da aplicabilidade do local quanto s regulamentaes e regras de proteo ambiental.

5.1. POLUIO DO AR

Aproximadamente todos os fluxos geotrmicos contm gases dissolvidos, estes gases so liberados junto com o vapor de gua. De um jeito ou de outro estes gases acabam indo para a atmosfera. A descarga de ambos, vapor de gua e CO2 no so de sria significncia na escala apropriada das usinas geotrmicas. Por outro lado, o odor desagradvel, a natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do H2S so causas que preocupam. Nos casos onde a concentrao de H2S relativamente baixa, o cheiro de ovo podre do gs causa nuseas; em concentraes mais altas pode causar srios problemas de sade.

Um ser humano pode detectar concentraes de H2S em minutos, 0,030 ppm o limiar normal. A 667 ppm, H2S pode causar a morte rapidamente por paralisia respiratria, em alguns casos a concentrao de H2S no local da usina geotrmica pode ser da ordem de 1 ppm, na maioria dos casos, tais usinas so construdas perto de reas de fontes quentes que naturalmente so caracterizadas por odores sulfurosos.

Na Califrnia h uma lei que exige para que a concentrao de H2S seja inferior ou igual a 0,030 ppm, para tanto foram instalados sistemas de abatimento para tratar os gases no condensados antes de serem descartados para a atmosfera. Alm disso o vapor condensado deve ser tratado se for encontrado quantidades significativas de H2S no condensador.

5.2. POLUIO DA GUA

Devido natureza mineralizada dos fluidos geotrmicos e exigncia de disposio de fluidos gastos, h a possibilidade da contaminao da gua nas proximidades da usina, no incomum encontrarem arsnio, mercrio ou boro em pequenas, mas ambientalmente quantidades significantes de tais fluidos. A descarga livre dos resduos lquidos para a superfcie pode resultar na contaminao de rios, lagos, etc.

5.3. ALUIMENTO DA TERRA

Quando uma grande quantidade de fluido retirada da terra, sempre h a chance de ocorrer um abalo, nestes lugares deve ser injetada gua.

O mais drstico exemplo de aluimento numa usina geotrmica est em Wairakei, Nova Zelndia, a fenda mxima est em 7,6m e est crescendo a uma taxa de 0,4m por ano, acredita-se que o problema pode ser atenuado com reinjeo. interessante notar que desde 1958, quando a primeira unidade comeou a operar em Wairakei, nenhuma reinjeo ocorreu, finalmente aluimentos no deveriam ser um problema naqueles campos caracterizados pelas formaes fraturadas quanto ao mais em rochas duras com basalto.

5.4. POLUIO SONORA

Os testes de perfurao das fontes so operaes inerentemente barulhentas, se estas operaes puderem ser ouvidas pela populao de uma cidade, ento mtodos de abatimento devem ser empregados, silenciadores e abafadores de vapor so simples e fceis de serem instalados. Pelo estudo cuidadoso da topografia natural, em muitos casos o caminho do som pode ser bloqueado, sons associados construo de estradas e a da casa das mquinas so de durao deliberadamente curtas, mas a perfurao das fontes e seu rudo geralmente continua, pois novas unidades so adicionadas e novos poos so perfurados. Geralmente ocorre que as reas geotrmicas so distantes das reas urbanas.

5.5. POLUIO TRMICA

Embora seja verdade que usinas geotrmicas rejeitam vrias vezes mais calor perdido por unidade de uso que outras usinas como a fssil ou a nuclear, esta quantidade insignificante em escala absoluta. Alm disso, a perda de calor para a atmosfera, desde que as torres de resfriamento sejam meios de rejeio de calor gasto da usina.

5.6. EVENTOS CATASTRFICOS

Os mais severos danos ambientais seriam aqueles associados ruptura de pneumtico, rupturas de tubulaes, e falhas maiores de equipamentos, ou indutncia ssmica resultante da falta de prtica com os equipamentos, rupturas do pneumtico ocorreram em vrios lugares, incluindo Os Giseres, Waira-kei, e Momotombo (Nicargua), mas como apareceu em experincias de perfurao, precaues mais seguras seriam o desenvolvimento de equipamentos de preveno.

A chance de ruptura do pneumtico muito maior nos estgios iniciais do desenvolvimento do campo, pois menor o conhecimento sobre a estrutura do reservatrio e das propriedades do geofluido, tirando o caso da indutncia ssmica, alguns acreditam que a reinjeo sob presso pode resultar numa lubrificao das falhas ssmicas induzindo a um deslize ou terremoto, entretanto, alguns reservatrios geotrmicos esto subpressurizados , e o geofluido pode retornar para o reservatrio sem a necessidade de bombas, porm, presses para reinjeo nos outros casos so moderadas, a 525 KPa. Alm disso, no h casos onde terremotos encadearam uma reinjeo de fluido geotrmico.

5.7. QUADRO DE ASPECTOS POSITIVOS E NEGATIVOS

6. perspectivas futuras

A energia geotrmica uma fonte de energia alternativa que encontrada em locais especiais da superfcie terrestre, que necessita de muita pesquisa para melhor ser aproveitada, pois o rendimento que se consegue ainda muito baixo. O alto custo das construes das usinas, da perfurao, e os possveis impactos inviabilizam ainda muitos projetos.

7. concluso

A energia geotrmica uma fonte de energia alternativa que encontrada em regies especiais da superfcie da terra , que necessita de muita pesquisa para melhor ser aproveitada, pois mesmo com os 94 anos que se passaram da primeira tentativa de explorao, ocorrida em 1904 em Lardarello na Toscana, o rendimento que se consegue ainda muito baixo.

O alto custo de construo das usinas ,principalmente o da perfurao inviabiliza muitos projetos.

8. REFERNCIA BIBLIOGRFICA

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6023: Informao e documentao: referncias: elaborao. Rio de Janeiro, 2002.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 14724: Informao e documentao: trabalhos acadmicos: apresentao. Rio de Janeiro, 2005.

PINTO, Antnio Germano Gomes, Artigo: Energia Geotrmica. Disponvel em http://www.ambientebrasil.com.br/noticias/. Acesso em 30 de mar 2008

SEVERINO, Antnio Joaquim. Metodologia do trabalho cientfico. 23. ed.So Paulo: Corte, 2007.

http://www.fcmc.es.gov.br/download/energia_geotermica.pdf. http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/geoter/geoter.html

http://www.dee.feis.unesp.br/usinaecoeletrica/geotermica/geo.htm

http://www.greensolutions.pt/geotermica.html EMBED Excel.Sheet.8

So Paulo, 2008

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ASPECTOS

PositivosNegativos

Umas das mais benignas fontes de energia. uma energia muito cara e pouco rentvel.

Mais barata que os combustveis fsseis.Pode causar deteriorao ao ambiente, ainda que a reinjeo de gua seja feita.

A emisso de gases poluentes (CO2 e SO2) praticamente nula.Pode levar o campo geotrmico ao esgotamento.

Produz energia independente de variaes como chuvas, nveis de rios, etc.A energia deve ser posta em uso no campo geotrmico ou prximo dele.

A rea requerida para a instalao da usina pequena.O calor perdido aumenta a temperatura do ambiente.

Estimula os negcios regionais.Emisso de H2S (cido sulfdrico) com odor desagradvel, corrosivo e nocivo sade.

Pode abastecer comunidades isoladas.Altos custos para reconhecimento e pesquisa do local

Baixo custo de operao, devido ao baixo custo do combustvel.

Gerao de empregos (mo-de-obra barata e especializada).