A energia geotérmica – o calor sob os nossos pés – tem o potencial de “transformar o panorama energético dos EUA”, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA. Mas há desafios ao longo do caminho. Crédito: Quaise Energia
Aproveitar o calor abaixo dos nossos pés como uma forma de energia renovável e limpa tem atraído cada vez mais atenção à medida que o mundo avança em direcção a alternativas aos combustíveis fósseis na batalha contra as alterações climáticas. Um relatório de 58 páginas divulgado em 18 de março pelo Departamento de Energia dos EUA centra-se no “potencial da energia geotérmica da próxima geração para transformar o panorama energético dos EUA”.
Mas há trabalho a ser feito.
Num artigo apresentado no mês passado (fevereiro) na Universidade de Stanford, um cientista geotérmico com 16 anos na área descreveu as lacunas na investigação e desenvolvimento que devem ser colmatadas antes que o recurso possa potencialmente alimentar o planeta. Dito isto, “as ferramentas para resolver os desafios científicos e de engenharia estão disponíveis. É uma questão de colaboração internacional e multidisciplinar, integração de sistemas e projetos de demonstração”, disse Trenton T. Cladouhos.
Cladouhos, que recentemente ingressou na Quaise Energy como vice-presidente de desenvolvimento de recursos geotérmicos, foi coautor do artigo com Owen A. Callahan da En Échelon Geosolutions. O trabalho foi apresentado no 49º Workshop Geotérmico de Stanfordum encontro anual de especialistas geotérmicos de todo o mundo, que Cladouhos disse ser “o maior de todos os tempos”.
Ele continuou: “A indústria está ocupada liberando o potencial geotérmico em todas as temperaturas e lugares. Nunca houve um momento melhor para estar na indústria geotérmica.”
Energia de rocha superquente
As observações de Cladouhos focaram nos desafios associados à extração de calor do subsolo, onde rochas superquentes ficam a temperaturas superiores a 707 graus. Fahrenheit (375 °C). A água canalizada através dessas áreas tornar-se-ia supercrítica. Esta fase semelhante a vapor pode transportar cerca de 5 a 10 vezes mais energia do que a água quente normal, tornando-a uma fonte de energia extremamente eficiente se puder ser canalizada para turbinas que a convertem em eletricidade.
“A recuperação de apenas 2% da energia térmica armazenada em rochas quentes 3 a 10 km (2 a 12 milhas) abaixo dos EUA continentais é equivalente a 2.000 vezes o consumo de energia primária dos EUA” anualmente, escrevem ele e Callahan no seu artigo.
Um problema fundamental para esse fim é simplesmente chegar lá. As perfuratrizes usadas pelas indústrias de petróleo e gás não foram projetadas para suportar temperaturas e pressões extremas a quilômetros de profundidade, onde reside o filão principal da energia geotérmica. É por isso que Quaise está trabalhando em uma maneira completamente nova de perfurar usando energia de ondas milimétricas (primas das microondas com as quais muitos de nós cozinhamos) que pode literalmente derreter e vaporizar rochas. A abordagem híbrida de Quaise usaria tecnologias de perfuração convencionais perto da superfície (para a qual foram otimizadas), seguidas de ondas milimétricas para atravessar a rocha do embasamento abaixo.
Mas explorar o rock superquente é apenas o primeiro desafio. Extrair o calor é um quebra-cabeça pelo menos tão difícil quanto chegar lá, disse Cladouhos.
Pesquisadores de todo o mundo estão trabalhando em sistemas geotérmicos projetados (EGS), essencialmente radiadores subterrâneos ou trocadores de calor, que visam fazer exatamente isso. Há uma variedade de abordagens sendo desenvolvidas – e usadas em campo – por empresas como Eavor e Fervo Energy, mas nenhuma foi demonstrada em temperaturas acima de cerca de 200ºC. °C.
“Se realmente queremos que a energia geotérmica seja uma mudança de jogo, temos que operar em temperaturas superaquecidas, ou mais de 375 °C”, disse Cladouhos.
Preenchendo lacunas em P&D
Insira a necessidade de adaptações aos sistemas EGS existentes ou até mesmo de abordagens completamente novas. A palestra de Cladouhos abordou 14 lacunas na investigação e desenvolvimento que devem ser colmatadas para se chegar lá. Estes estão organizados em três categorias: ciência básica, ferramentas e infraestrutura e tecnologia de estimulação e reservatório.
Uma lacuna importante é a necessidade de mais dados sobre a mecânica das rochas em profundidades e pressões extremas. Esses dados, por sua vez, permitirão aos cientistas geotérmicos modelar melhor estes sistemas. Felizmente, “podemos aprender observando as rochas que antes estavam nestas condições superaquecidas, mas que agora estão expostas na superfície ou nas minas”, disse Cladouhos.
Outro exemplo envolve o projeto de estimulação, ou como criar o sistema mais econômico para mover água através de rochas superquentes para capturar sua energia. Por exemplo, alguns dos sistemas geotérmicos rasos em operação hoje envolvem a criação de fraturas na rocha, o que cria mais área de superfície para transferência de calor. Mas fraturar a rocha em profundidades e temperaturas superaquecidas “é outra incógnita”, disse Cladouhos.
Uma terceira lacuna envolve a conclusão de poços ou como estabilizar poços expostos às condições ultra-severas associadas ao recurso. Poços perfurados a temperaturas superaquecidas em países como a Islândia, o Japão, os Estados Unidos e a Itália acabaram por falhar.
Um processo iterativo
Cladouhos enfatizou que os investidores devem compreender que o caminho para acessar rochas superquentes será iterativo. “O primeiro projeto EGS de rocha superquente preencherá muitas das lacunas de conhecimento e provavelmente revelará algumas novas lacunas. Alcançar nossos objetivos comerciais exigirá um processo iterativo de desenvolvimento de tecnologia e testes de campo”, disse ele.
No entanto, ele e Callahan estão otimistas quanto ao sucesso: “Embora a rocha geotérmica superquente vá ultrapassar os limites de muitas ferramentas subterrâneas e esteja além dos limites dos atuais projetos hidrotérmicos e EGS, deve-se notar que os humanos operam com segurança e rotineiramente equipamentos que contêm materiais acima 375 °C. Usinas de carvão queimam a 550 °C, usinas nucleares a 700 °C, e fornos de pizza a 400 °C… Podemos projetar equipamentos para acessar, conter e extrair energia do recurso global (rocha superquente) – engenheiros e cientistas precisam de incentivo para fazê-lo.”
Referência: “Extração de Calor de SuperHot Rock – Desenvolvimento de Tecnologia” por Trenton T. Cladouhos e Owen A. Callahan, 14 de fevereiro de 2024, 49º Workshop Geotérmico de Stanford.
O artigo de Stanford foi encomendado pela Clean Air Task Force e inclui contribuições de Terra Rogers e Bruce Hill do CATF.
