Entrevista : Dr. David Nieva Gómez

Entrevista ao Dr. David Nieva Gómez, Presidente do Comité Executivo do Acordo de Implementação de um Programa Cooperativo para a Investigação e Desenvolvimento da Energia Geotérmica a nível da Agência Internacional da energia (IEA GIA - International Energy Agency (IEA) Implementing Agreement for a Cooperative Programme on Geothermal Energy Research and Technology).

Será que a Energia Geotérmica está pouco explorada?
Poderia explicar como e onde se forma o calor geotérmico? E também sob que forma chega à superfície terrestre e como é usada?

A origem do calor geotérmico provém predominantemente da deterioração gradual das substâncias radioactivas - potassium-40, thorium-232, e uranium-235 e 238 – no interior da terra. A energia libertada dessa deterioração radioactiva aquece o interior da terra a uma temperatura de 6000º C, tendo por resultado a transferência externa do calor através da condução e da convecção do magma existente na crosta da terra.

O fluxo resultante do calor não é uniforme e é concentrado ao longo das fronteiras entre as placas tectónicas tais como o anel de fogo do Pacífico, a cordilheira atlântica, e o Vale do Rift Africano, onde a actividade vulcânica transporta o material derretido de alta temperatura (mais de 1000ºC) até perto da superfície. Embora as parcelas pequenas desta rocha sejam expelidas pelos vulcões, a maior parte permanece nas profundidades entre os 5 e os 20 Km, onde arrefece lentamente, libertando o calor para as rochas vizinhas. Com as circunstâncias apropriadas, a água penetra nestas regiões quentes da rocha criando "reservatórios grandes" de água quente e de vapor a temperaturas de 240 até 350 ºC e em profundidades medidas entre os 500 e os mais de 3000 m. Estes são conhecidos como de alta temperatura ou alta entalpia. Para aproveitar a quantidade vasta de calor geotérmico, perfura-se a crosta terrestre para alcançar a água quente e o vapor, que são transformados na superfície em vapor, que é por sua vez turbinado para gerar electricidade.

Em muitos lugares do mundo, a energia geotérmica é usada hoje com sucesso para a geração de electricidade. Os exemplos principais são os geysers (EUA), Wairakei (Nova Zelândia), Larderello (Itália) e Cerro Prieto (México). Há também algumas áreas, situadas longe dos limites da placa, onde ocorrem fluxos de calor maiores que a média, notavelmente em França e na Europa Oriental. Aqui, a água subterrânea “colecta o calor" circulando nas zonas profundas da fractura e concentrando-o em reservatórios rasos, isolados por camadas de sedimentos; que por sua vez podem ser alcançados por poços. Tipicamente, a água tem uma temperatura demasiado baixa para gerar electricidade, mas é mais do que suficiente para ser usada directamente, ou através de permutadores de calor para edifícios, piscinas, etc. De facto, foram desenvolvidos vários sistemas de district heating que usam esta água de baixa temperatura como é o exemplo nas quedas de Klamath nos EUA e em Reykjavik na Islândia.

A aplicação geotérmica que cresce mais rapidamente explora as profundidades menores que 100 m fornecendo uma fonte para o aquecimento e refrigeração com o uso de bombas de calor geotérmico (GHPs). Este uso directo da energia geotérmica pode ser aplicado virtualmente em qualquer lugar no mundo, como é o caso dos seis países com a maior capacidade instalada total de GHPs: EUA, a Suécia, a China, a Noruega, a Suíça e o Canadá.

Existe globalmente também um potencial recurso geotérmico significativo nas profundas, mas acessíveis "rochas quentes", onde não há água. O desenvolvimento deste tipo de tecnologia é o objectivo da investigação actual em energia geotérmica.

Há 30 anos que o número dos países que usam a energia geotérmica para a geração de electricidade mais do que duplicou. A que atribui esta evolução?
Há diversas razões que contribuíram para este crescimento. Um: os programas de desenvolvimento da energia geotérmica que foram conduzidos em muitos países em desenvolvimento entre os 1970s e os 1980s (financiados pelo programa de desenvolvimento das Nações Unidas), que identificaram elevados recursos geotérmicos. Uma outra razão é o esforço significativo feito para treinar cientistas e coordenadores geotérmicos no mundo em escolas das universidades da Islândia, em Itália, no Japão e na Nova Zelândia. Estes cientistas e coordenadores regressaram aos seus países ajudando a promover e a desenvolver o uso da energia geotérmica.

O crescimento foi dirigido também pelo desenvolvimento de uma melhor compreensão dos sistemas geotérmicos e do seu comportamento, e por melhores técnicas para a sua exploração e utilização mais eficiente. Por exemplo, a tecnologia das centrais emprega um líquido de funcionamento no secundário do ciclo de conversão, permitindo o uso de recursos de baixa temperatura.

Através destes desenvolvimentos na produção e geração de energia, os preços caíram cerca de 50% em 20 anos, tornando a opção geotérmica muito mais atractiva. Diminuições adicionais do custo são de esperar. Uma das partes mais caras de explorar a energia geotérmica é o perfurar. Reduzir estes custos associados é uma tarefa do anexo VII do IEA GIA através do desenvolvimento de técnicas de perfuração geotérmicas avançadas.

A disseminação da informação por grupos tais como o IEA GIA ajuda também a aumentar a consciência do valor da energia geotérmica e dos seus benefícios como uma opção ambiental amigável que oferecesse baixas emissões de gases estufa, independência das condições climáticas, e fiabilidade como um fornecedor de energia de base (base load).

Um outro factor importante foi o custo e a incerteza dos preços de todos os tipos de energia convencional.

Por todas estas razões, afirmo que existe um enorme potencial para expansão do uso da energia geotérmica. Uma análise de 2005 estimou o potencial geotérmico global para a geração de electricidade em aproximadamente 200 GW, com os 9 GW actualmente gerados. Em ordem decrescente, o maior potencial identificado está nos EUA, no Japão, na Indonésia, nas Filipinas, no México e na Islândia.

Sabe-se que as centrais geotérmicas de produção de electricidade podem chegar aos 100 MW. Como avalia a energia geotérmica como opção económica para a electrificação rural?
A geotermia é uma opção excelente para a electrificação rural onde o recurso existe dentro de uma distância razoável da procura. Isto é o caso para os países como a Indonésia e a Nova Guiné, onde os recursos geotérmicos identificados se situam perto das pequenas cidades, ou em ilhas isoladas, onde não há electricidade, ou somente à custa de dispendiosos geradores a diesel, algumas horas por dia.

O desenvolvimento na geração geotérmica de electricidade que incorporam 2 ou 3 pequenos poços e geradores especialmente projectados que usam actualmente a tecnologia disponível podem facilmente gerar umas centenas de KWh de electricidade, ou mesmo alguns MWh, o que é suficiente para servir uma vila inteira.

Um excelente exemplo do uso geotérmico para a electrificação rural é projecto da vila de Maguarichic no estado de Chihuahua, Mexico. Aqui, um gerador binário de 300 KW, instalado em 2001, fornece agora uma pequena e isolada vila que não está ligada à rede. Os seus 600 aldeões só tinham energia eléctrica três horas por dia a partir de um velho e poluidor gerador diesel. O projecto geotérmico fornece agora uma fonte contínua de electricidade, que trouxe luz às ruas da vila e permite a utilização de frigoríficos e outras comodidades. A energia geotérmica pode transformar a vida das pessoas e pode também modernizar métodos na agricultura e na pequena indústria,

A electricidade geotérmica não é inteiramente livre de emissões de gases de efeito estufa. Pode este inconveniente ser corrigido e eliminado?
É verdade que as centrais geotérmicas emitem baixos níveis de CO2. As quantidades são muito pequenas, umas 1000-2000 vezes menos do que emissões das centrais a combustíveis fósseis. Estas emissões são devidas quase inteiramente à liberação do CO2 contido originalmente no líquido geotérmico, que varia na quantidade de campo para campo. É possível remover o CO2, e isto já está a ser feito comercialmente em Kizildere, Turquia, onde o CO2 se utiliza para produzir bebidas com gás. Na Nova Zelândia, o CO2 é removido e usado nas estufas para estimular o crescimento das plantas. Mas é frequentemente possível evitar completamente as emissões de CO2 e dos outros gases usando uma central binária, que permita a re-injeccão de todos os gases no reservatório geotérmico. Muitas centrais geotérmicas usam actualmente o conceito binário. No nosso anexo I do IEA GIA - impactos ambientais do desenvolvimento geotérmico – está-se investigando activamente maneiras de tratar as emissões de gás no aproveitamento geotérmico.

Na indústria de perfuração de petróleo e gás, um dos desafios é encontrar formas de perfurar mais e mais profundo. É isto um obstáculo a ser superado na geotermia?
Os poços geotérmicos actuais são perfurados geralmente a profundidades de menos de 3 km. No entanto, há um interesse grande em perfurar mais profundo até aos 5 km, ou mesmo até profundidades mais elevadas. Nos campos geotérmicos existentes, é possível que os líquidos de alta temperatura sejam encontrados desta maneira. Alcançá-los ajudará aumentar a produção de electricidade e a vida das centrais, operando-se mais tempo e com mais recursos, reduzindo o custo da geração de electricidade. O IEA GIA está investigando no anexo IV os recursos geotérmicos profundos. No caso dos sistemas EGS (EGS – enhanced geothermal systems), a que eu retornarei mais tarde, é absolutamente necessário perfurar mais fundo, a 4-5 km, para alcançar as altas temperaturas requeridas para a geração mais económica. As EGS são alvo do anexo III do IEA GIA. Mas há uns desafios extra associados com perfurar mais profundo, incluindo o custo mais elevado e a necessidade de operar-se em ambientes com temperaturas extremamente altas 400ºC e 500ºC e com altas pressões. Perfurar a tais profundidades e com aquelas temperaturas empurra a tecnologia existente para os seus limites e é muito caro. O anexo VII do IEA o GIA está focado neste tópico. A sua pesquisa e investigação visa todos os aspectos da construção para reduzir os custos associados com esta parte essencial e cara da exploração geotérmica.

Pode a geotermia ser usada directamente para o aquecimento? E em co-geração? E relativamente ao district heating e à refrigeração, que já mencionou?
A resposta é "sim" a todas as perguntas. Ao longo de centenas dos anos, a energia geotérmica foi usada para a forma mais básica do aquecimento no themon (terra térmica), como os Maoris que vivem actualmente em Whakarewarewa e em Ohinemutu, Nova Zelândia.

A geotermia é aproveitada comercialmente em vários países há 40 anos, a Islândia é o exemplo principal e o líder mundial no uso da energia geotérmica para o district heating. Em muitos casos na Islândia, a água quente é realmente a água geotérmica. De facto, o uso directo para o aquecimento é a aplicação geotérmica que cresce a mais rapidamente hoje. A capacidade instalada duplicou quase em cada cinco anos desde 1995, atingindo 8664 MW em 1995, e 15145 MW em 2000 e 27825 MW em 2005. A utilização aumentou de 112699 TWh em 1995 para 261418 TWh em 2005.

A rápida expansão no uso de bombas de calor geotérmica, que pode aquecer e arrefecer e é aplicável em qualquer lugar no mundo, conduziu a esse crescimento.

A co-generação é também uma parte do portfolio geotérmico. Aqui, a água "rejeitada" das centrais geotérmicas é usada para aquecer estufas, aquacultura, etc. Entretanto, há um espaço para um desenvolvimento adicional da co-generação, especialmente com o uso em cascata, onde os diversos utentes podem usar água a diferentes temperaturas à medida que vai sendo usada.

A necessidade de perseguir as aplicações mais directas levou a que a IEA GIA criasse o anexo VIII - uso directo da energia geotérmica - em 2003. Este anexo está investigando todos os aspectos da tecnologia, com ênfase na melhoria da execução, na redução de custos e em expandir o seu uso.

Há algum meio alternativo de trazer o calor geotérmico à superfície da terra proveniente de rochas secas ou impermeáveis, onde o calor armazenado não está sob a forma de água quente?
Sim, e esta é uma da pesquisas actuais mais emocionantes da IEA GIA através do seu anexo III em investigações geotérmicas dos sistemas EGS. Como mencionei anteriormente, há um recurso vasto, profundo de calor actual na rocha quente seca, impermeável e está disponível mundialmente. O método para alcançar este calor envolve "criar" um volume permeável na rocha quente perfurando a profundidades que variam entre 4 e mais de 5 km, bombeando água a pressões muito elevadas através de aberturas ou fracturas pré-existentes alargadas ou mesmo criando possivelmente novas. A etapa seguinte é perfurar exactamente um ou dois poços de modo a cruzarem a zona permeável e a uma distância razoável do primeiro. O objectivo é então bombear água da superfície até à zona quente, fazendo-a circular (sem grandes perdas) através da zona fracturada por um tempo suficientemente longo para alcançar temperaturas superiores a 150ºC e a seguir produzir esta água quente através de outros poços.

A água produzida deve servir para operar uma central binária e tecnologicamente poderia produzir até 5 MW da electricidade. O anexo III do IEA GIA está envolvido neste projecto, que está quase concluído em Soultz-sous-Forêts, em France no nordeste.

Vê maneiras possíveis de usar a energia geotérmica para optimizar a exploração de outras formas de energia alternativa? Pode apontar os by-products da extracção geotérmica com um valor de mercado?
As centrais operam-se normalmente na modalidade de produção de base ("baseload"), porque a produção constante oferece o melhor desempenho dos poços e do equipamento gerando a receita mais elevada. Entretanto, é possível operar-se na modalidade "load-following", onde a estação fornece electricidade quando é precisa. Isto foi feito, economicamente na Central de Poihipi na Nova Zelândia. Em lugares apropriados, uma aproximação similar, em que uma estação geotérmica se opera em conjunto com vento e/ou solares, poderia fornecer electricidade durante os períodos pobres de vento e à noite.

Relativamente aos by-products, há diversos fluidos geotérmicos que têm valor de mercado: boro, arsénio, lítio, silicone e CO2. Mas a maioria deles estão normalmente presentes em tão baixas concentrações que não é economicamente viável extrai-las, por isso são re-injectadas na terra. O silicone frequentemente ocorre em concentrações demasiadamente elevadas, sendo facilmente extraído e pode ser usado em numerosas aplicações industriais, incluindo a manufactura de pneus de automóvel, o papel de alta qualidade e o enchimento das estradas. Como indiquei anteriormente, o CO2 é removido economicamente do líquido (caso especial, devido à elevada concentração de CO2 no fluido) em Kizildere na Turquia e usado para a bebida gasosa do país. A remoção de constituintes dos fluidos geotérmicos está entre as áreas da pesquisa do anexo I do IEA GIA em impactos ambientais.

Com base nas suas afirmações, a energia geotérmica oferece um potencial abundante a explorar. Como vê as prioridades nas tecnologias geotérmicas para promover desenvolvimento do mercado?
Muito podia ser conseguido com uma disseminação da informação e transferência mais vigorosa de tecnologia existente. Certamente que as tecnologias maduras que são exploradas comercialmente em alguns países ainda têm de ser utilizadas noutras regiões do mundo onde existe o potencial de aplicação. Na frente do desenvolvimento tecnológico, diversas prioridades são a chave para uma penetração maior no mercado global. Estas são a redução de custo, o uso sustentável e as aplicações novas.

Entre as prioridades gerais para a investigação, o desenvolvimento e a distribuição (ID&D), eu apontaria para um número de áreas de investigação. A análise do ciclo de vida da geração geotérmica e os sistemas de uso directo. Também é crucial hoje ter um foco na produção sustentável dos recursos geotérmicos e na melhoria da eficiência da conversão do ciclo de geração de electricidade. Para expandir as aplicações necessitamos de facilitar o uso de recursos para clientes de pequena escala. Igualmente alta na agenda é o estudo de sismologia induzida relacionado com a geração convencional e com as EGS. Isto é necessário porque, em determinados exemplos, na eliminação da água separada das centrais através da re-injecção de água a alta pressão para a criação de reservatórios de EGS "induz" no local, terramotos de baixa intensidade. A compreensão dos mecanismos que provocam a sismologia induzida bem como os métodos para a evitar ou mitigar são muito importantes. Em termos mais específicos, nós vemos algumas prioridades elevadas de ID&D que incluem o desenvolvimento comercial de EGS, o desenvolvimento da exploração, a confirmação do recurso e as ferramentas de gestão, assim como o desenvolvimento de recursos geotérmicos profundos e da co-generação geotérmica (electricidade e calor). São requeridos esforços no I&D a fim de reduzir os custos globais de perfuração. Ao mesmo tempo, nós devemos trabalhar para aumentar o uso de geotermia para o aquecimento dos espaços e para o district heating. Necessitamos de realçar a nossa compreensão dos efeitos ambientais e de desenvolver maneiras de as mitigar. Como nós vimos, o IEA GIA estuda activamente estas edições através das suas equipas de trabalho, assim como se esforça para expandir as suas potencialidades e acelerar as suas realizações.

Na sua opinião estas questões deviam ser resolvidas pelo sector privado, pelo público ou pelos dois?
A fim de assegurar o maior sucesso no mercado, ambos os sectores necessitam de participar. Infelizmente, o financiamento do governo para a pesquisa geotérmica diminuiu significativamente em torno de 1980s, e permaneceu baixo. Isto foi provavelmente devido à impressão errada de que todos os problemas principais associadas com a geotermia estavam resolvidos - o desenvolvimento tinha sido resolvido - e que todas as questões restantes deviam ser dirigidas ao sector privado. Quando for verdadeiro que os problemas básicos associados com a exploração e o desenvolvimento geotérmico estiveram resolvidos, tornando a geotermia uma tecnologia "madura", há ainda muitas questões prementes e importantes que requerem investigação e que deve ser financiada publicamente. Cito novamente a necessidade de resolver os problemas tecnológicos associados com o EGS, a compreensão dos efeitos ambientais e desenvolver os métodos de mitigação (sismologia induzida, por exemplo), junto com o do desenvolvimento de ferramentas para a melhor exploração do recurso. Ao mesmo tempo, um número de prioridades estão já no domínio do sector privado, perfuração, melhorar as ferramentas (por exemplo, os bocados de broca) aumentando a eficiência da utilização com um desenho melhor, bem como o desenvolvimento comercial da co-geração geotérmica. Finalmente, há também as questões que poderiam ser tratadas conjuntamente, como os estudos na produção sustentável, a sismologia induzida resultante da produção (convencional e EGS) e o desenvolvimento de ferramentas de alta temperatura para o fundo dos poços.

Assistimos à decisão de alguns países de interromper os seus programas geotérmicos do I&D. O que pode ser feito, na sua opinião, para se assegurar que o esforço geotérmico continue?
A disseminação da informação é crucial. É essencial assegurar-se de que os governos, a indústria e o público sejam informados e educados, sobre a energia geotérmica, as suas potencialidades e benefícios, assim como o ID&D requerido para incrementar o seu uso. É particularmente importante realçar a consciência entre políticos e governos nos níveis mais elevados para os potenciais da geotermia em relação à segurança do fornecimento energético que enfrentamos hoje. Estimular o interesse do sector privado é um dos outros meios possíveis de incentivar a despesa do governo, em especial se os projectos forem iniciativas público-privadas.

Existem questões específicas de países e regiões para a promoção da geotermia?
Exactamente Os recursos geotérmicos são distribuídos extensamente em torno do mundo. Os países em desenvolvimento e algumas regiões do sudeste Asiático, central, América do Sul e África do leste são dotados de um potencial geotérmico importante. Os esforços deveriam ir para incentivar o desenvolvimento geotérmico onde apropriado e parte deste esforço poderia incluir o financiamento, por exemplo, do Banco Mundial ou das Nações Unidas. A consciência é o grande catalizador. Nós necessitamos de educar os potenciais utilizadores, governos, e os povos locais que seriam afectados directamente, sobre o que a geotermia tem para oferecer e quais os seus muitos benefícios.

NOTA: Entrevista foi publicada na “IEA Open Bulletin” (Issue 35)

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