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Energia Geotérmica e de Marés W B A 0 5 2 1_ V 1. 0 2/234 Energia Geotérmica e de Marés Autoria: Profa. Me. Mariane Alves de Godoy Leme Como citar este documento: LEME, Mariane Alves de Godoy. Energia Geotérmica e de Marés. Valinhos: 2017. Sumário Apresentação da Disciplina 04 Unidade 1: Introdução a energia geotérmica 05 Assista a suas aulas 23 Unidade 2: Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento 31 Assista a suas aulas 50 Unidade 3: Energia geotérmica – Aplicabilidades 58 Assista a suas aulas 82 Unidade 4: Energia geotérmica: perspectivas 90 Assista a suas aulas 117 2/234 3/2343 Unidade 5: Introdução a energia de marés 125 Assista a suas aulas 141 Unidade 6: Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento 150 Assista a suas aulas 172 Unidade 7: Energia de marés: aplicabilidades 183 Assista a suas aulas 198 Unidade 8: Energia de marés: panorama e perspectivas 206 Assista a suas aulas 225 Sumário Energia Geotérmica e de Marés Autoria: Profa. Me. Mariane Alves de Godoy Leme Como citar este documento: LEME, Mariane Alves de Godoy. Energia Geotérmica e de Marés. Valinhos: 2017. 4/234 Apresentação da Disciplina As energias renováveis estão cada vez mais em evidência na sociedade global, onde já se percebe a necessidade de diversificar a ma- triz energética em busca de novos conceitos e alternativas mais limpas e eficientes. Na inovação e diversificação da matriz ener- gética, surge o aprimoramento das energias geotérmica e de marés, ainda pouco difundi- das no Brasil e mundialmente quando com- paradas a outros tipos de energias renová- veis, como por exemplo eólica e solar, mas que a cada década ganham espaço no mer- cado e no cotidiano comercial e doméstico. A energia geotérmica compreende o apro- veitamento do calor gerado no interior da Terra através de fluidos geotérmicos que, de- pendendo de suas características intrínse- cas, podem ser utilizados em aquecimentos de ambiente, águas termais ou até mesmo convertidos em energia elétrica (usinas de geração de energia elétrica através de ener- gia geotérmica). Já a energia de marés, ou também conhecida por energia maremotriz, aproveita as dife- renças de níveis das marés baixa e altas para gerar eletricidade e suprir outras necessida- des energéticas que lhe é cabível, dependen- do das tecnologias aplicadas e operadas. Atualmente, é evidente que os conhecimen- tos sobre as energias geotérmica e de marés agregam conteúdo ao profissional que busca se qualificar e destacar no cenário energéti- co mundial. Desta forma, esta disciplina tem por objetivo apresentar, ilustrar, enriquecer e capacitar os profissionais da área para o mer- cado de trabalho em energias renováveis. 5/234 Unidade 1 Introdução a energia geotérmica Objetivos 1. Entender os principais conceitos de energia geotérmica, seus princípios e fluidos de caracterização. 2. Compreender as camadas da Terra e como elas participam na geotermia. 3. Conhecer os tipos de energia geotér- mica: alta e baixa entalpia, e suas apli- cações funcionais. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica6/234 Introdução A palavra geotermia tem origem no grego Geo, que significa planeta ou terra, e em therme, calor; logo, a energia geotérmica compreende o calor do interior da terra. A sua necessidade de estudo surgiu na busca por fontes de energias mais limpas e me- nos dependentes da matriz energética por combustíveis fósseis, como é o caso do car- vão, gás natural e petróleo. Grande parte da geração de energia elétrica pelos métodos atuais é bastante poluente e responsável pela intensificação do efeito estufa. Segundo Grotzinger e Jordan (2013), a fonte mais abundante de energia geotérmica é o fluido subterrâneo (água ou vapor d’água) natural encontrado em temperaturas de 80ºC a 180ºC no núcleo da Terra. Quan- do este fluido compreende mais de 150ºC, ele é utilizado em funcionalidade da ener- gia geotérmica de “alta entalpia”, como a conversão da energia geotérmica em ener- gia elétrica. E quando o fluido se encontra na faixa de 20ºC e 150ºC, ele possui final- idade de “baixa entalpia”, compreendendo instâncias termais, produções agrícolas e sistemas de climatização residenciais. As- sim, neste tema são apresentados os con- ceitos, definições, nomenclaturas e os prin- cipais aspectos que envolvem a energia geotérmica. 1. Energia geotérmica: conceitos e definições Diversos autores definem energia geotér- mica em seus mais diversificados conceitos, Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica7/234 mas todos convergem em: “energia geotér- mica é a forma de energia proveniente do calor do interior do planeta Terra”. Segundo site oficial de Energias Alternativas (2017), a eenergia geotérmica é a energia adquiri- da a partir do calor que provém do interior da Terra, desenvolvida da necessidade de adquirir energia elétrica de uma forma mais limpa e em quantidades cada vez maiores, contornando os métodos atuais poluentes que geram grande parte da energia elétrica do mundo, como a queima de combustíveis fósseis. O aproveitamento da energia do interior da Terra é realizado através do próprio calor térmico armazenado no núcleo do planeta ou a partir da água aprisionada no estado líquido ou vapor, que movimentam turbinas para a produção da energia mecânica, con- vertendo-a em energia elétrica (UCZAI, TA- VAREZ e QUEIROZ FILHO, 2012). Segundo os geólogos Grotzinger e Jordan (2013), a fonte mais abundante de energia geotérmica é a água subterrânea de ocor- rência natural que foi aquecida a tempera- turas de 80ºC a 180ºC no núcleo da Terra. A energia geotérmica depende do aqueci- mento da água à medida que passa por uma região de rocha quente contida no núcleo do planeta, podendo estar a centenas ou milhares de metros abaixo da superfície ter- restre. A água abaixo da superfície é conhecida como fluido geotérmico, a qual serve de ve- ículo de transporte do calor gerado no inte- rior da Terra para a superfície. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica8/234 Segundo Rio (2011), a utilização da ener- gia geotérmica depende das temperaturas disponíveis em cada região do planeta, po- dendo variar devido à heterogeneidade da crosta terrestre. Em algumas regiões onde os gradientes geotérmicos são excessivos, o aproveitamento do calor interno da Terra pode ser aprisionado para aquecer residên- cias, aquecer águas, movimentar geradores elétricos e ser utilizado em vários processos industriais (MARTINS e CARVALHO, 2004). Para saber mais Durante uma operação na usina geotérmica de Grindavík, na Islândia, formou-se em 1976 uma lagoa azul composta pelas águas termais que serviam a usina. Nos anos seguintes, as pesso- as começaram a se banhar na água geotérmica e aplicar a lama de sílica na pele como forma de tratamento medicinal. Hoje, Blue Lagoon é re- conhecida como uma das maravilhas do mundo (BLUE LAGOON, 2017). Link E possível acessar as informações e galeria de fotos das águas geotérmicas de Blue Lagoon, na Islândia, através de site oficial disponível em: <http://www. bluelagoon.com/>. Acesso em: 1 maio 2017. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica9/234 2. Interior do planeta Terra Para compreender os conceitos que envol- vem a energia do calor do interior da Terra, deve-se ter o conhecimento da estrutura do planeta Terra, principalmente seu núcleo. O planeta Terra é constituído por camadas com características distintas, influenciadas por sua composição e condições ambien- tais. Nessas camadas, as atividades terres- tres são governadas por dois mecanismos térmicos: um externo e outro interno. O mecanismo externo da Terra écontrolado pela energia solar. O calor do sol energiza a atmosfera e os oceanos, sendo responsável pelo nosso clima e tempo. Já o mecanismo interno da Terra é governado pela energia térmica aprisionada, que dá origem à ener- gia geotérmica. O calor do interior controla os movimentos no manto e no núcleo, su- prindo energia para fundir rochas, mover continentes e içar montanhas (GROTZIN- GER e JORDAN, 2013). Link Portugal é pioneiro no aproveitamento de ener- gia geotérmica. Em trabalho científico de Lou- renço e Cruz (2005), são apresentados os apro- veitamentos geotérmicos neste país. Disponí- vel em: <https://repositorio.lneg.pt/bitstre- am/10400.9/449/1/33610.pdf>. Acesso em: 1 maio 2017. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica10/234 Na Figura 1 são ilustradas as camadas da Terra, sendo que o calor interno que dá origem a energia geotérmica encontra-se aprisionada nas camadas do sistema do ge- odínamo, compreendendo o núcleo interno e o núcleo externo. Para saber mais A composição do núcleo da Terra não é totalmen- te conhecida, visto que é impossível acessá-lo diretamente devido às suas altas temperaturas e sua distância (ou profundidade) extrema. Os es- tudos se dão por equipamentos que utilizam de ondas sísmicas para atravessar a região e deta- lhar sua composição. Atualmente, cientistas afir- maram ter identificado um misterioso elemento no núcleo da Terra, o silício (MORELLE, 2017). Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica11/234 Figura 1 – Camadas e sistemas que compõem o planeta Terra Fonte: adaptada de Portal São Francisco, 2017. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica12/234 A Terra é constituída por rochas derretidas denominadas de magma, que se encontra em uma temperatura considerada elevada (entre 700oC a 1300oC). Com o aumento da profundidade, há o aumento da temperatura (ENERGIAS ALTERNATIVAS, 2017). Em termos médios, a temperatura do interior da Terra aumenta em cerca de 33ºC por km de pro- fundidade (MARTINS e CARVALHO, 2004). No entanto, devido à heterogeneidade da crosta terrestre, existem as zonas anómalas do ponto de vista do gradiente geotérmico, denominadas intrusões magmáticas, onde a temperatura é muito maior. São nas zonas de intrusões magmáticas que existe eleva- do potencial geotérmico (MARTINS e CAR- VALHO, 2004). As estruturas que compõem o planeta Terra, segundo suas camadas observadas na Figu- ra 1, são: crosta, manto, litosfera, astenos- fera, mesosfera e núcleo. As características de cada estrutura são citadas a seguir: • Crosta Compreende a crosta continental e crosta oceânica do planeta Terra. Apresenta espes- suras entre 10 e 30 km (crosta continental) e profundidades de 35 km em média (cros- ta oceânica). Sua composição química é va- riada, sendo composta de rochas. Os limites entre a crosta continental e a crosta oceâni- ca não são bem definidos, podendo em algu- mas áreas a transição ser abrupta, como é o caso da Cordilheira dos Andes, e em outras, uma transição mais gradual, por exemplo as margens continentais passivas (INSTITUTO ASTRONÔMICO E GEOFÍSICO, 2000). Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica13/234 • Litosfera É a camada superficial fria, móvel e com ri- gidez. Abaixo das bacias oceânicas a litos- fera chega a apresentar espessuras de até 100 km, enquanto que a espessura abaixo de regiões continentais pode atingir 200 km. A litosfera pode ser considerada como uma fina casca do planeta (MARQUES, 2000). • Manto O manto inicia-se abaixo da crosta, atin- gindo profundidades de até 400 km. Sua composição química compreende de rochas tipicamente compostas por olivina magne- siana (aproximadamente 80%) e piroxênio (cerca de 20%) (INSTITUTO ASTRONÔMICO E GEOFÍSICO, 2000). • Astenosfera É a camada situada logo abaixo da litosfe- ra. Com altas temperaturas, é a camada que possui comportamento viscoso. A base da astenosfera situa-se a uma profundidade de aproximadamente 700 km (MARQUES, 2000). • Mesosfera A mesosfera é a região situada abaixo da astenosfera, sendo caracterizada por apre- sentar alta viscosidade (MARQUES, 2000; INSTITUTO ASTRONÔMICO E GEOFÍSICO, 2000). • Núcleo O núcleo influencia a distribuição de tem- peratura no manto, governando indireta- mente os processos que ocorrem na super- Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica14/234 fície da Terra. Dados geofísicos indicam que o núcleo tem cerca de 3.500 km de raio e é constituído de um material bastante denso, sendo a parte externa líquida e a parte in- terna sólida (INSTITUTO ASTRONÔMICO E GEOFÍSICO, 2000). 3. Tipos de energia geotérmica 3.1 Energia geotérmica de “alta entalpia” A energia geotérmica de alta entalpia com- preende o aproveitamento direto de fluidos geotérmicos em centrais (ou usinas) geo- térmicas para movimentar turbinas (ener- gia mecânica) e produzir energia elétrica (ENERGIA, 2016). Neste tipo de energia geotérmica, é apro- veitado o calor existente no núcleo da Terra através de um fluido com temperatura ele- vada, isto é, mais de 150ºC (FERREIRA, s.d). A utilização da energia geotérmica de “alta entalpia” é obtida da perfuração de poços profundos, trazendo para a superfície o va- por e a água quente sob pressão e dirigin- do-os às unidades distintas nas turbinas das centrais geotérmicas. A energia térmi- ca é então convertida em energia elétrica (ENERGIA, 2016). Nos próximos capítulos será explicada mais tecnicamente como se dá a conversão da energia geotérmica em energia elétrica. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica15/234 3.2 Energia geotérmica de “bai- xa entalpia” A energia geotérmica de baixa entalpia é o aproveitamento do calor dos fluidos geo- térmicos do interior da Terra entre 20ºC e 150 ºC. Estes fluidos podem ser destinados às instancias termais, produções agrícolas e sistemas de climatização (FERREIRA, s.d). Pode-se assim dizer que os reservató- rios geotérmicos de temperaturas baixas e moderadas são aproveitados diretamente para fornecer calor para a indústria, aqueci- mento ambiente, termas e outros aprovei- tamentos comerciais (ENERGIA, 2016). Para saber mais Em algumas plantas de produção de energia elétri- ca a partir de fontes geotérmicas de energia têm- -se como fluido de trabalho uma mistura de água e amônia, devido ao fato que essa mistura diminui o ponto de ebulição do fluido, permitindo desta for- ma que o processo trabalhe a temperaturas mais baixas do que os ciclos de potência que operam somente com água (MORAES e COELHO, 2010). Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica16/234 Link A crescente busca por sustentabilidade energéti- ca no mundo alavancou a importância da energia geotérmica de baixa entalpia (Shallow Geother- mal Energy–SGE). Na dissertação de Henrique Lopes dos Santos Lopes (2014) são caracteriza- dos os conceitos dessa forma de energia limpa. Disponível em: <https://run.unl.pt/bitstre- am/10362/14837/1/Lopes_2014.pdf>. Acesso em: 1 maio 2017. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica17/234 Glossário Geotermia: geotermia é uma palavra de origem grega, derivada de geo (terra) e thermos (calor): o calor da terra. Emprega-se para designar tanto a ciência que estuda os fenômenos térmicos internos do planeta, quanto o conjunto de processos com intenção de explorá-los (ENERGIA AN- DINA, s.d). Fluido geotérmico: fluidos e formações geológicas do subsolo, de temperatura elevada, cujo calor seja suscetível de aproveitamento (DL 87, 1990; DL 90, 1990; FERREIRA, s.d) Geodínamo: é o sistema em que há interação do núcleo externo e núcleo interno da Terra, res- ponsável pela geração do campo magnético terrestre (ASTRONOO, 2013). Questão reflexão ? para 18/234Como destacado neste tema, a energia geotérmica vai além de seu uso na conversão de energia elétrica. O bom aproveitamento energético é aquele que cria funciona- lidades com base nos recursos que se tem. Pesquise as funcionalidades da geotermia que vão além da produ- ção de eletricidade. 19/234 Considerações Finais • Energia geotérmica é a energia adquirida a partir do calor que provém do interior da Terra, desenvolvida da necessidade de adquirir energia elétrica de uma forma mais limpa. • O aproveitamento da energia geotérmica é possível através do uso do fluido geotérmico, que serve de veículo de transporte do calor gerado no interior da Terra para a superfície, podendo ser por altas (mais de 150ºC) ou baixas entalpias (20ºC e 150 ºC), o que irá interferir nas suas finalidades comer- ciais. • Em termos médios, a temperatura do interior da Terra aumenta em cerca de 33ºC por km de profundidade. • A utilização da energia geotérmica depende das temperaturas disponíveis em cada região do planeta, podendo variar devido à heterogeneidade da crosta terrestre. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica20/234 Referências ASTRONOO. Campo magnético da Terra. Disponível em: <http://www.astronoo.com/pt/artigos/ campo-magnetico-da-terra.html>. Acesso em: 24 abr. 2017. BLUE LAGOON. Blue Lagoon Iceland. Disponível em: <http://www.bluelagoon.com/about-us/>. Acesso em: 1 mai. 2017. ENERGIA ANDINA. Geotermia: una fuente de energía limpia y renovable. Disponível em: <http:// www.energiandina.cl/category/geotermia/que-es-geotermia/>. Acesso em: 25 abr. 2017. ENERGIAS ALTERNATIVAS. Energia Geotérmica. Disponível em: <http://energiasalternativas.we- bnode.com.pt/energias-renovaveis/energia-geotermica/>. Acesso em: 30 abr. 2017. FERREIRA, G. Energia geotérmica & sistemas de climatização, s/d. GROTZINGER, J.; JORDAN, T. Para entender a Terra. 6. ed. São Paulo: Bookman, 2013. INSTITUTO ASTRONÔMICO E GEOFÍSICO. Investigando a Terra. Universidade de São Paulo. São Paulo, 2000. LOPES, H L. Sistemas geotérmicos de baixa entalpia-estudos de caracterização térmica. 2014. Dissertação (Mestrado) - Curso de Mestrado em Engenharia Geológica-Geotecnia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Portugal, 2014. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica21/234 LOURENÇO, C.; CRUZ, J. Aproveitamentos geotérmicos em Portugal Continental. XV Encontro Nacional do Colégio de Engenharia Geológica e de Minas da Ordem dos Engenheiros. Ponta Del- gada, 26 a 29 de maio de 2005. MARQUES, L. S. Investigando a Terra. Universidade de São Paulo. São Paulo, 2000. MARTINS C., J.; CARVALHO, M. R. Geothermal resources and applications in Portugal. Caderno Lab. Xeolóxico de Laxe Coruña. v. 29, p. 97-117, 2004. MORAES, N. P. de; COELHO, P. E. Energia geotermelétrica a partir de plantas do tipo Kalina. Brasil Engenharia. 2010. Disponível em: <http://www.brasilengenharia.com/portal/images/sto- ries/revistas/edicao597/Art_Energia.pdf>. Acesso em: 2 maio. 2017. MORELLE, R. O misterioso “elemento perdido” do núcleo da Terra que cientistas dizem ter encontrado. Disponível em: <http://www.bbc.com/portuguese/geral-38567989>. Acesso em: 1 mai. 2017. PORTAL ENERGIA. Energia geotérmica e o calor da terra. Site Oficial. 2016. Disponível em: <ht- tps://www.portal-energia.com/energia-geotermica-calor-da-terra/>. Acesso em: 1 maio 2017. PORTAL SÃO FRANCISCO. Formação e estrutura interna da Terra. Disponível em: <http://www. portalsaofrancisco.com.br/geografia/litosfera>. Acesso em: 16 maio 2017. Unidade 1 • Introdução a energia geotérmica22/234 PORTUGAL. Decreto Lei nº 87 de 16 de março de 1990. Aprova o regulamento dos recursos geotérmicos. Diário da República. Portugal. Disponível em: <http://www.oern.pt/documentos/ legislacao/d_dl_dr/DL87_90.pdf>. Acesso em: 10 maio 2017. _________, Decreto Lei n°90 de 16 de março de 1990. Disciplina o regime geral de revelação e aproveitamento dos recursos geológicos. Diário da República. Portugal. Disponível em: <https:// dre.tretas.org/dre/7673/decreto-lei-90-90-de-16-de-marco>. Acesso em: 10 maio 2017. UCZAI, P.; TAVAREZ, W. M. QUEIROZ FILHO, A. P. de. Energias renováveis: riqueza sustentável ao alcance da sociedade. Biblioteca Digital da Câmara do Deputados. Centro de Documentação e Informação. Coordenação de Biblioteca, 2012. 23/234 Assista a suas aulas Aula 1 - Tema: Introdução a Energia Geotérmi- ca. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ e1ca61596efcd50866da4f1ef9e2add4>. Aula 1 - Tema: Introdução a Energia Geotérmica. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/pA- piv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/76b- d72324b65f2205370d28c501c64ed>. 24/234 1. Assinale a alternativa correta. A energia geotérmica é a energia adquirida a partir do calor que provém do interior da Terra. Por que este tipo de energia foi estudado e desenvolvido? a) A fim de reduzir o custo das tecnologias de geração de energia. b) Para liberar o calor do núcleo do planeta Terra e evitar fissuras em sua crosta. c) Para suprir a necessidade de adquirir energia elétrica em quantidade e de uma forma mais limpa. d) Foi desenvolvido para geração de energia em locais de clima seco e quente. e) A fim de extinguir a geração de energia elétrica gerada por combustíveis fósseis, inutilizando mecanismos e tecnologias de combustão e queima. Questão 1 25/234 2. Assinale a alternativa que apresenta como é realizado o aproveitamento da energia do interior da Terra. a) Através do uso do fluido geotérmico, que serve de veículo de transporte do calor gerado no interior da Terra para a superfície. b) O aproveitamento se dá apenas por vapor oriundo de vulcões ativos. c) Através da queima dos gases do núcleo interno da Terra. d) O aproveitamento da energia do interior da Terra não é possível devido a profundidade ex- trema do núcleo terrestre, inatingível. e) A energia nuclear é aproveitada através de poços superficiais, simples e rasos. Questão 2 26/234 3. Assinale a alternativa que identifica os dois tipos de energia geotérmica. a) Energia geotérmica interna e externa. b) Energia geotérmica das camadas superficiais e subterrâneas. c) Energia geotérmica renovável e não renovável. d) Energia geotérmica do núcleo e da crosta terrestre. e) Energia geotérmica de “alta entalpia” e de “baixa entalpia”. Questão 3 27/234 4. Assinale a alternativa que contempla as características do planeta Terra. a) planeta Terra é constituído de duas camadas semelhantes, compreendendo o núcleo e a crosta. b) O planeta Terra é constituído de camadas com características bastante distintas, influencia- das por sua composição e condições ambientais. c) O mecanismo interno da Terra é controlado pela energia solar. O calor do sol energiza a at- mosfera e os oceanos, sendo responsável pelo nosso clima e tempo. d) O mecanismo externo da Terra é governado pela energia térmica aprisionada, que dá origem à energia geotérmica. e) As características do planeta Terra são a divisão em camadas de iguais composição e dife- rentes profundidades. Questão 4 28/234 5. Assinale a alternativa correta. Quanto aos fluidos geotérmicos, pode-se afirmar que são compostos por: a) Água doce, salobra e salgada em todo o planeta. b) Águas superficiais de reservatórios artificiais. c) Água e vapor d’água abaixo da superfície da Terra. d) Água em estado sólido, como geleiras e iceberg. e) Vapor d’água da queima de combustíveis fósseis. Questão 5 29/234 Gabarito 1. Resposta: C. A energia geotérmica foi desenvolvida para suprir a necessidade de adquirir energia elé- trica de uma forma mais limpae em quan- tidades cada vez maiores, contornando os métodos atuais muito poluentes que geram a grande parte da energia elétrica do mun- do, como a queima de combustíveis fósseis. 2. Resposta: A. O aproveitamento da energia do interior da Terra ou da energia geotérmica é possível através do uso do fluido geotérmico, que serve de veículo de transporte do calor ge- rado no interior da Terra para a superfície, podendo ser por altas (mais de 150ºC) ou baixas entalpias (20ºC e 150 ºC), o que irá interferir nas suas finalidades comerciais. 3. Resposta: E. O aproveitamento da energia geotérmica é possível através do uso do fluido geotér- mico, que serve de veículo de transporte do calor gerado no interior da Terra para a superfície, podendo ser por altas (mais de 150ºC) ou baixas entalpias (20ºC e 150 ºC), o que irá interferir nas suas finalidades co- merciais. 4. Resposta: B. O Planeta Terra é constituído de camadas com características bastante distintas, in- fluenciadas por sua composição e condições ambientais. Nessas camadas, as atividades terrestres são governadas por dois mecanis- mos térmicos: um externo e outro interno. 30/234 Gabarito O mecanismo externo da Terra é controlado pela energia solar. O calor do sol energiza a atmosfera e os oceanos, sendo responsável pelo nosso clima e tempo. Já o mecanismo interno da Terra é governado pela energia térmica aprisionada, que dá origem à ener- gia geotérmica. O calor do interior controla os movimentos no manto e no núcleo, su- prindo energia para fundir rochas, mover continentes e içar montanhas. 5. Resposta: C. A água e vapor d’água abaixo da superfície é conhecida como fluido geotérmico, a qual serve de veículo de transporte do calor ge- rado no interior da Terra para a superfície. 31/234 Unidade 2 Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento Objetivos 1. Conhecer noções relacionadas às tecnologias de aproveita- mento da energia geotérmica em seus usos diretos e indiretos. 2. Entender os princípios de funcionamento da usinas geotér- micas para conversão de energia geotérmica em mecânica e, por fim, em energia elétrica. 3. Caracterizar as plantas de vapor compreendidas nas usinas geotérmicas. 4. Compreender os conceitos de troca de temperatura de am- bientes externos e internos a fim de compreender o trabalho das bombas de calor geotérmicas utilizadas em resfriamento e aquecimento de construções. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento32/234 Introdução A necessidade de expansão da matriz ener- gética em quantidade e sustentabilidade levou alguns países a buscar novas fontes de energia para suprir seus variados usos. A energia geotérmica foi uma delas, sendo utilizada na geração de energia elétrica, no aquecimento e resfriamento de ambientes residenciais e comerciais, além de seu uso direto. Em usinas geotérmicas para geração de en- ergia elétrica, são aproveitados os fluidos geotérmicos de altas temperaturas (maiores que 150ºC) para movimentar turbinas, con- vertendo energia mecânica em produção de energia elétrica. Os fluidos geotérmicos provêm de canalizações em poços perfura- dos no subsolo com profundidade de 1,5 km ou mais, de modo a alcançar reservatórios. A fim de preservar o equilíbrio e a sustenta- bilidade do processo, o fluido geotérmico já utilizado, volta ao reservatório para ser rea- quecido. No resfriamento e aquecimento de ambien- tes internos, os fluidos geotérmicos (com temperaturas de 20 a 150ºC) são utilizados no sistema de bombas de calor geotérmi- cas, em que atendem ao princípio da dife- rença de temperatura interna e externa. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento33/234 Logo, há a necessidade de bombeamento da água através de um tubo instalado no inte- rior do solo, onde estão localizados os reser- vatórios geotérmicos. Já os usos diretos da energia geotérmica atendem os mais varia- dos objetivos, que vão desde balneoterapia (banhos com águas termais) à piscicultura. Respaldados por esses conceitos e defini- ções, neste tema são apresentados os prin- cípios de funcionamento e equipamentos necessários para converter energia geotér- mica em energia elétrica, além de seus usos diretos. 1. Utilização de energia geotér- mica Como apresentado no tema 1, o calor do núcleo da Terra é deslocado por movimen- tos da crosta, por intrusão de magma fundi- do e pela circulação de águas subterrâneas até para perto da superfície, abaixo do nível do solo, formando reservatórios de fluido (vapor ou água) quente sob pressão. Para saber mais Em física, transferência, transmissão ou pro- pagação de calor, algumas vezes citada como transferência térmica ou o princípio da diferença de temperatura interna e externa, é a transição de energia térmica de uma massa (corpo) mais quente para uma mais fria. Noutras palavras, é a troca de energia calorífica entre dois sistemas de temperaturas diferentes (KREITH e BOHN, 2003). Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento34/234 Da necessidade de adquirir energia elétrica em quantidade e de forma mais limpa, fo- ram desenvolvidas tecnologias para apro- veitar a energia geotérmica na produção de energia elétrica. No entanto, as funcio- nalidades da energia geotérmica vão além da energia elétrica, podendo ser aproveita- da de forma direta para aproveitamento de aquecimento térmico (ENERGIA, 2016). 2. Energia geotérmica na gera- ção de energia elétrica A energia elétrica produzida da energia geo- térmica é fruto de uma conversão de energia geotérmica em energia mecânica, que por fim é convertida em energia elétrica. Esse processo é realizado em plantas de usinas geotérmicas, ou centrais geotérmicas. O aproveitamento dos fluidos geotérmicos nas centrais é realizado a altas tempera- turas (maiores que 150ºC), com a finali- dade de movimentar uma turbina (energia mecânica) e produzir energia elétrica (EN- ERGIA, 2016). Nas usinas geotérmicas, a utilização da energia é obtida através da perfuração de poços no subsolo com profundidade de 1,5 km ou mais, de modo a alcançar reservató- rios. Dos reservatórios, desprendem-se flui- dos geotérmicos aquecidos que canalizados movimentam as turbinas para a produção da energia mecânica, que será converti- da em eletricidade por meio de geradores elétricos (DOE, 2001; MORAES e COELHO, 2010; UCZAI, TAVAREZ e QUEIROZ FILHO, 2012). Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento35/234 Segundo Moraes e Coelho (2010), o fluido geotérmico que já passou pela turbina e sofreu res- friamento é devolvido ao reservatório para ser reaquecido, completando o ciclo e preservando o equilíbrio e a sustentabilidade do recurso energético. Todo esse processo é ilustrado na Figura 2. Figura 2 – Central geotérmica – processos e tecnologias Fonte: Energia, 2016. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento36/234 Do reservatório, há o aproveitamento do va- por e da água quente para a movimentação das turbinas. Ressalta-se que o mecanismo por água quente e o de vapor são unidades distintas nas turbinas das centrais geotér- micas (ENERGIA, 2016). Assim, são utilizadas três formas para a conversão da energia geotérmica em elé- trica, utilizando da energia mecânica, co- nhecidas como: plantas de vapor rápido ou úmido (alta entalpia), plantas de vapor seco (alta entalpia) e plantas binárias (mé- dia entalpia). 2.1 Plantas de vapor rápido (ou úmido) As plantas de vapor rápido utilizam o vapor produzido da água de alta temperatura lo- calizada em reservatórios hidrotermais. As usinas de vapor rápido representam cerca de 70% da capacidadedo ano de 2011 ins- talada em energia geotérmica (IEA, 2011; UCZAI, TAVAREZ e QUEIROZ FILHO, 2012). Link Em um vídeo do site YouTube (2012) é explicado de forma ilustrativa o funcionamento de uma Usina Geotérmica. Disponível em: <https://www.you- tube.com/watch?v=BwtEZXe5Bvs>. Acesso em: 8 maio. 2017. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento37/234 Atualmente, a usina de vapor rápido, esquematizada na Figura 3, é o tipo mais comum de plan- ta de geração de energia geotérmica em funcionamento, sendo que a água quente juntamente com vapor a temperaturas superiores a 180°C é bombeada em alta pressão para um tanque de- nominado flash (rápido) na superfície. É no tanque flash que é separado o vapor da água, e em seguida, o vapor é usado para acionar uma turbina que aciona um gerador de energia. Figura 3 – Esquema de funcionamento de uma usina de vapor rápido Fonte: Coelho, 2015. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento38/234 Segundo Coelho (2015), a água que perma- nece no tanque ainda pode ser aproveitada novamente em um segundo tanque de flash para extrair ainda mais energia. 2.2 Plantas de vapor seco As plantas de vapor seco compreendem o aproveitamento de vapor seco diretamente enviado às turbinas de vapor, isto é, vapor produzido e aproveitado sem a presença de água no estado líquido, estando geralmen- te a alta pressão e temperaturas entre 180- 350°C (MORAES e COELHO, 2010). Segundo Coelho (2015), nas usinas do tipo vapor seco, o vapor é a principal fonte de energia, sendo extraído do poço de pro- dução e deslocado diretamente para uma turbina que aciona um gerador que produz eletricidade. As usinas de vapor seco foram os primeiros tipos de plantas de geração de energia geotérmicos construídos e sua tec- nologia a vapor ainda é eficaz até os dias de hoje, sendo atualmente usada na maior fonte mundial de energia geotérmica, o The Geysers, no norte da Califórnia. 2.3 Plantas binárias As plantas binárias utilizam fluidos geo- térmicos de baixas a médias temperaturas, através de trocadores de calor (UCZAI, TA- VAREZ e QUEIROZ FILHO, 2012). A usina de energia geotérmica de ciclo bi- nário, ilustrada na Figura 4, se difere dos outros dois tipos anteriores (vapor seco e Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento39/234 vapor rápido) devido ao fato de que a água nunca entra em contato com as unidades de turbina e gerador. Nas plantas binárias, a mistura bifásica água-vapor passa por um trocador de calor, em que troca calor com um fluido secundário, que se vaporiza e impulsiona as turbinas, acionando assim o gerador de energia elétrica (COELHO, 2015). Figura 4 – Esquema de funcionamento de uma usina de ciclo binário Fonte: Coelho, 2015. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento40/234 Segundo Coelho (2015), as usinas geotér- micas de ciclos binários são sistemas de circuito fechado e somente vapor de água é emitido para a atmosfera. 3. Energia geotérmica para aque- cimento e resfriamento de cons- truções A utilização dos fluidos geotérmicos para aquecimento e resfriamento de construções é realizada com as águas com baixas a mo- deradas temperaturas (20 a 150ºC), sendo aproveitadas para fornecer calor para a in- dústria, residências, termas e outros apro- veitamentos comerciais (ENERGIA, 2016). 3.1 Bombas de calor geotérmi- cas (BCG) Os sistemas geotérmicos utilizados nos pro- cessos de aquecimento e resfriamento de ambientes funcionam pelo bombeamento Link Em um vídeo do site YouTube (2013) é possível ver o funcionamento de um Motor a Vapor Feito de Vidro, em escala de bancada. São ilustradas a energia geotérmica (vapor) e a energia mecâni- ca que geram a energia elétrica. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=oW- t7fHbLx30>. Acesso em: 8 maio 2017. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento41/234 da água através de um tubo instalado no interior do solo, onde estão localizados os reservatórios geotérmicos. A diferença de temperatura da água ou vapor no subsolo aquecem ou esfriam o ar dentro das cons- truções (ENERGIA, 2016). Mais detalhadamente, o US Department of Energy–National Renewable Energy La- boratory (2001) e Moraes e Coelho (2010) descrevem que, no uso direto da energia geotérmica, um poço é perfurado até o re- servatório geotérmico, o qual fornece um fluxo estável de água quente. Há sistemas que utilizam a água diretamente e outros que bombeiam a água para um trocador de calor, no qual a água não se mistura com o fluido de trabalho (água ou uma mistura de água e fluido de baixo ponto de ebulição). Assim, o calor da água ou do fluido de tra- balho percorre as tubulações distribuindo o calor diretamente para o aquecimento dos prédios. Link No site oficial Portal Energia, pode-se ver diversas ilustrações animadas (em flash) sobre o funciona- mento das bombas de calor geotérmicas. Dispo- nível em: <https://www.portal-energia.com/ como-funcionam-as-bombas-calor-geo- termico/>. Acesso em: 19 maio 2017. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento42/234 Embora as temperaturas do ar variam am- plamente durante as estações do ano, as temperaturas do solo variam apenas em cer- ca de 10 a 21°C, dependendo das condições externas. Assim, as bombas geotérmicas de calor operam nestas faixas de temperatura (o que é relativamente estável) como fonte de calor (aquecimento) de ambientes (cons- truções) no inverno e resfriamento no verão (DOE, 2001; MORAES e COELHO, 2010). A figura 5 ilustra um sistema BCG para meses de inverno e meses de verão. Figura 5 – Bombas de calor geotérmicas Fonte: Energia, 2016. Para saber mais De acordo com o Energia (2016), o processo de aquecimento e resfriamento por bombas de ca- lor geotérmico utilizam energia renovável em vez de queima de combustível fóssil para aque- cer os ambientes e construções. Ainda, o sistema de energia geotérmica usa 70% menos energia quando comparado a um sistema convencional de aquecimento e refrigeração, e 30% a 50% me- nos energia que um sistema novo. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento43/234 4. Usos diretos da energia geo- térmica O uso das águas de nascentes termais com temperatura elevada, oriunda da geotermia, pode ainda ter outros usos diretos, como a balneoterapia (águas quentes em balneá- rios), aquecimento de piscinas, em estufas e na piscicultura (LOURENÇO e CRUZ, 2005). Para saber mais Através de tubulações subterrâneas, as bombas geotérmicas de calor distribuem calor do inte- rior da construção para o solo nos meses de ve- rão (calor – altas temperaturas), semelhante ao mecanismo de um refrigerador que utilizaria a energia elétrica para manter a temperatura mais fria. Nos meses de inverno (frio – baixas tempera- turas), o processo é o inverso, em que a bomba de calor geotérmica extrai calor do solo e o transfe- re para o ambiente interno da construção (DOE, 2001; MORAES e COELHO, 2010). Para saber mais Na Revista do Departamento de Geografia da Uni- versidade de São Paulo (USP), Volume 26 (2013), p. 155-168, é apresentado um trabalho científi- co sobre a Potencialidade de utilização da ener- gia geotérmica no Brasil. Disponível em: <http:// www.revistas.usp.br/rdg/article/viewFi- le/75194/78742>. Acesso em: 19 maio 2017. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento44/234 Link Em entrevista para o canal português RTP1 Di- recto, o Professor Luís Coelho explica e demons- tra o uso da energia geotérmica já utilizada naEscola Superior de Tecnologia de Setúbal – Por- tugal. Disponível em: <https://www.youtube. com/watch?v=sZmwwoiEUrk>. Acesso em: 19 maio 2017. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento45/234 Glossário Piscicultura: criação de peixes envolvendo técnicas e procedimentos que permitem controlar a reprodução de peixes e de outros animais aquáticos. Balneoterapia: forma de tratamento de doenças por meio de banhos de águas quentes ou frias. Entalpia: é uma propriedade termodinâmica que mede a máxima energia de um sistema termo- dinâmico, teoricamente passível de ser removida na forma de calor. Ponto de ebulição: instante no qual se produz a mudança de estado de uma matéria que passa de líquido para gasoso. Está relacionado com a temperatura que faz com que a pressão de vapor de um líquido iguale a pressão de vapor do meio em questão. Hidrotermal: refere-se à circulação de água quente, ocorrendo próximo às fontes de calor no interior da crosta terrestre, geralmente próximo às zonas de vulcanismo ativo ou como resultado do calor geotérmico. Questão reflexão ? para 46/234 O aquecimento e o resfriamento de residências no Brasil dependem, na maior parte, de equipamentos eletroele- trônicos dependentes da matriz energética hidrelétri- ca. Como seria a viabilidade e aceitabilidade de aque- cimento e resfriamento residencial no Brasil a partir de energia geotérmica por bombas de calor? 47/234 Considerações Finais • Em usinas geotérmicas para geração de energia elétrica, são aproveitados os fluidos geotérmicos de altas temperaturas (maiores que 150ºC). • São utilizadas três formas para a conversão da energia geotérmica em elé- trica, através da energia mecânica, sendo as plantas de vapor rápido ou úmido (alta entalpia), plantas de vapor seco (alta entalpia) e plantas biná- rias (média entalpia). • A utilização dos fluidos geotérmicos para aquecimento e resfriamento de construções, utilizam as águas com baixas a moderadas temperaturas (20ºC a 150ºC), através de sistemas de bombas de calor geotérmico (BCG). • Os usos diretos da energia geotérmica atendem aos mais variados objeti- vos, como a balneoterapia (banhos com águas termais), piscicultura, aque- cimento de piscinas e estufas, entre outros. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento48/234 Referências COELHO, P. Energia geotérmica: energia do centro da Terra. Disponível em: <http://www. engquimicasantossp.com.br/2015/05/energia-geotermica-centro-da-terra.html>. Acesso em: 5 jun. 2017. ENERGIA, Portal. Como funcionam as bombas de calor geotérmico. Disponível em: <https:// www.portal-energia.com/como-funcionam-as-bombas-calor-geotermico/>. Acesso em: 8 maio 2017. International Energy Agency. Renewable Energy - Markets and Prospects by Technology. IEA, 2011. KREITH, F.; BOHN, M. Princípios de transferência de calor. São Paulo: Edgard Blücher, 2003. LOURENÇO, C.; CRUZ, J. Aproveitamentos geotérmicos em Portugal Continental. XV Encon- tro Nacional do Colégio de Engenharia Geológica e de Minas da Ordem dos Engenheiros. Ponta Delgada, 26 a 29 de Maio de 2005. MORAES, N. P. de; COELHO, P. E. Energia geotermelétrica a partir de plantas do tipo Kali- na. Brasil Engenharia. 2010. Disponível em: <http://www.brasilengenharia.com/portal/images/ stories/revistas/edicao597/Art_Energia.pdf>. Acesso em: 2 maio 2017. Unidade 2 • Energia geotérmica – Tecnologias operacionais de funcionamento49/234 UCZAI, P.; TAVAREZ, W. M.; QUEIROZ FILHO, A. P. de. Energias renováveis: riqueza sustentável ao alcance da sociedade. Biblioteca Digital da Câmara do Deputados. Centro de Documentação e Informação. Coordenação de Biblioteca. 2012. US Department of Energy – National Renewable Energy Laboratory. Renewable Energy: An Over- view. 2001. 50/234 Assista a suas aulas Aula 2 - Tema: Energia Geotérmica – Tecnolo- gias Operacionais de Funcionamento. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f- 1d/8994e306333cf496c62106f440b795dc>. Aula 2 - Tema: Energia Geotérmica – Tecnolo- gias Operacionais de Funcionamento. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ b02a862e3a4aeb0377bcba3bbd8bd959>. 51/234 1. Assinale a alternativa correta. A energia elétrica a partir da energia geotér- mica pode ser gerada utilizando qual (is) forma (s) de entalpia? a) Média ou alta entalpia. b) Entalpia climática. c) Baixa entalpia. d) Entalpia nula. e) Entalpia angular. Questão 1 52/234 2. Assinale a alternativa que identifica como é o processo tecnológico de geração de energia elétrica em usinas geotérmicas. Questão 2 a) A energia elétrica é gerada da queda de água em turbinas hidrelétricas através da conten- ção da água em reservatórios superficiais. b) A energia elétrica é obtida dos fluidos geotérmicos aquecidos que canalizados movimentam as turbinas para a produção da energia mecânica, que será convertida em eletricidade por meio de geradores elétricos. c) A energia elétrica é obtida da movimentação de pás por fluidos atmosféricos que canaliza- dos geram uma turbulência de fluxo, alimentando geradores elétricos. d) A energia elétrica é produzida por geradores elétricos que utilizam luz solar para aquecer as placas geotérmicas, transformando os fluidos em eletricidade. e) A energia elétrica é gerada diretamente por bombas de calor geotérmico (BCG), responsá- veis pelo resfriamento e aquecimento de ambientes, através do processo de troca de tem- peratura interna e externa. 53/234 3. Assinale a alternativa que define corretamente plantas ou usinas geotér- micas de vapor seco. Questão 3 a) São plantas que utilizam o vapor produzido da água de alta temperatura localizada em re- servatórios hidrotermais. b) São plantas que compreendem o aproveitamento de vapor seco diretamente enviado às tur- binas de vapor, isto é, vapor produzido e aproveitado sem a presença de água no estado lí- quido. c) São plantas que utilizam o vapor atmosférico captado nos períodos de clima seco, compre- endendo os meses de inverno no Brasil. d) São plantas que compreendem o aproveitamento de vapor seco diretamente enviado às tur- binas de vapor, na presença de água no estado líquido. e) São plantas que convertem o vapor na presença de água no estado líquido para energia me- cânica, na movimentação de turbinas, e através de geradores elétricos geram vapor seco geotérmico para uso diverso. 54/234 4. Assinale a alternativa que sintetiza o funcionamento de bombas de calor ge- otérmicas (BCG) para o aquecimento e o resfriamento de construções. Questão 4 a) Um poço é perfurado até o reservatório geotérmico, o qual fornece um fluxo de água quente. Assim, o calor da água ou do fluido de trabalho é lançado para o ambiente externo e uma nuvem de vapor é dispersa ao redor da construção, aquecendo ou resfriando-a. b) As bombas de calor geotérmicas funcionam por diferença de viscosidade da água geotér- mica, na qual a densidade do fluido determina o aquecimento ou resfriamento do ambiente. c) O calor da água gerado no interior da residência é lançado para o ambiente externo e uma nuvem de vapor é dispersa ao redor da construção, aquecendo-a ou resfriando-a. d) As bombas de calor geotérmicas captam a água líquida através de um tubo instalado no interior do solo, que, dependendo das estações do ano e clima, resfriam ou aquecem a água líquida das caixas d’águas domésticas. e) Há o bombeamento da água através de um tubo instalado no interior do solo, onde estão localizados os reservatórios geotérmicos. A diferença de temperatura da água ou vapor no subsolo aquece ou esfria o ar dentro das construções.55/234 5. Assinale a alternativa que define usos diretos da energia geotérmica. Questão 5 a) São os usos da energia elétrica produzida da energia geotérmica, fruto de uma conversão de energia geotérmica em energia mecância, que por fim é convertida em energia elétrica. b) São os usos da energia geotérmica em plantas de usinas geotérmicas, ou centrais geotérmi- cas. c) São os usos com aproveitamento dos fluidos geotérmicos nas centrais geotérmicas, com a finalidade de movimentar uma turbina de forma direta. d) São os usos que envolvem as três formas diretas de conversão da energia geotérmica em elétrica, conhecidas como: plantas de vapor rápido ou úmido (alta entalpia), plantas de va- por seco (alta entalpia) e plantas binárias (média entalpia). e) São os usos das águas de nascentes termais com temperatura elevada, oriunda da geoter- mia, como a balneoterapia (águas quentes em balneários), aquecimento de piscinas, em es- tufas e na piscicultura. 56/234 Gabarito 1. Resposta: A. Relembrando a aula do tema anterior, a energia geotérmica é dividida em três sub- classes: alta entalpia (temperatura da água maior que 150°C), média entalpia (tempe- ratura entre 80 e 150°C) e baixa entalpia (temperaturas abaixo de 80°C). Segundo Moraes e Coelho (2010), a energia elétrica (ou eletricidade) apenas pode ser gerada utilizando-se a alta ou média entalpia. 2. Resposta: B. Nas usinas geotérmicas, a utilização da energia é obtida através da perfuração de poços no subsolo com profundidade de 1,5 km ou mais, de modo a alcançar reservató- rios. Dos reservatórios, desprendem-se flui- dos geotérmicos aquecidos que canalizados movimentam as turbinas para a produção da energia mecânica, que será convertida em eletricidade por meio de geradores elé- tricos. 3. Resposta: B. As plantas de vapor seco compreendem o aproveitamento de vapor seco diretamente enviado às turbinas de vapor, isto é, vapor produzido e aproveitado sem a presença de água no estado líquido, estando geralmen- te a alta pressão e temperaturas entre 180- 350°C. 57/234 Gabarito 4. Resposta: E. Os sistemas geotérmicos utilizados nos pro- cessos de aquecimento e resfriamento de ambientes funcionam pelo bombeamento da água através de um tubo instalado no inte- rior do solo, onde estão localizados os reser- vatórios geotérmicos. A diferença de tempe- ratura da água ou vapor no subsolo aquecem ou esfriam o ar dentro das construções. 5. Resposta: E. O uso das águas de nascentes termais com temperatura elevada, oriunda da geoter- mia, pode ainda ter outros usos diretos, como a balneoterapia (águas quentes em balneários), aquecimento de piscinas, em estufas e na piscicultura. 58/234 Unidade 3 Energia geotérmica – Aplicabilidades Objetivos 1. Compreender os locais aptos a fazer uso da energia geotérmica para gera- ção de energia elétrica ou uso direto. 2. Entender as vantagens de utilizar a energia geotérmica como fonte de energia. 3. Conhecer as desvantagens relaciona- das ao uso da energia geotérmica. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades59/234 Introdução A aplicabilidade da energia geotérmica compreende as regiões onde há presença de fluidos geotérmicos e formações geo- lógicas com potencial de aproveitamento econômico. Pela teoria das placas tectôni- cas, tem-se que os países com capacidade de uso da geotermia estão todos situados em regiões de atividade vulcânica. As vantagens da energia geotérmica vão além de ser uma fonte de energia renovável e limpa, compreendendo uma série de van- tagens, como a menor geração de poluição, necessidade de pouco espaço de instalação, funcionamento ininterrupto, baixos cus- tos de geração de energia elétrica, além de auxiliar no desenvolvimento de países em combate a crise energética. Além desses pontos positivos, existem al- gumas desvantagens na utilização deste tipo de tecnologia, como a composição dos fluidos geotérmicos, que vão além de água e calor, à desestabilidade do solo quando esses fluidos afluem à superfície da Terra e à poluição sonora ocasionada pelo bombe- amento dos fluidos geotérmicos em usinas. Assim, fica evidente que como qualquer fonte de energia, a energia geotérmica apresenta pontos positivos e pontos nega- tivos ao seu uso, o que depende de estudos aprofundados para demonstrar sua viabili- dade de uso. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades60/234 1. Locais aptos ao uso de ener- gia geotérmica Em Decreto Lei n°90/90 de Portugal, con- sideram-se os locais aptos a fazer uso de energia geotérmica, a região em que há presença de fluidos geotérmicos e forma- ções geológicas do subsolo, de temperatura elevada, cujo calor seja suscetível de apro- veitamento econômico (direto ou indireto). Logo, como visto nos temas anteriores, há zonas no planeta Terra em que não há ma- nifestação de fluidos geotérmicos para uso (20 a 180oC), visto que a utilização da ener- gia geotérmica depende das temperaturas disponíveis em cada localidade do planeta, podendo variar devido à heterogeneidade da crosta terrestre. Em algumas regiões, onde os gradientes geotérmicos são ex- pressivos, o aproveitamento do calor inter- no da Terra pode ser aprisionado para aque- cer residências e águas, movimentar gera- dores elétricos e ser utilizado em processos industriais (MARTINS e CARVALHO, 2004; GROTZINGER e JORDAN, 2013). Link As legislações brasileiras relacionadas às energias renováveis, especificadamente a geotérmica, são: Decreto-Lei n° 79/2006; Portaria n° 897/95; Por- taria n° 598/90; Declaração 149/90; Decreto-Lei n° 87/90. Disponível em: <http://energiasreno- vaveis.com/BibliotecaListagem.asp?ID_BB- conteudos=37&ID_area=21&ID_BBarea=3>. Acesso em: 31 maio 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades61/234 Segundo Uczai, Tavares e Queiroz Filho (2012), os países com capacidade de uso da geotermia estão todos situados em regiões de importante atividade vulcânica mesmo porque a energia geotérmica depende do aquecimento da água à medida que passa por uma região de rocha quente contida no núcleo do planeta. A litosfera terrestre é constituída por gran- des placas tectônicas que flutuam sobre o manto da Terra e, como a Terra está em constante movimento, essas placas se mo- vem dinamicamente. Nos oceanos, a sepa- ração das placas tectônicas, provoca fendas na crosta oceânica. Já quando uma placa se move em direção a outra, ocorre o processo de subducção, o que pode originar fossas, ilhas vulcânicas e intensas atividades sísmi- cas. Por essas fossas, o magma superaque- cido do núcleo da Terra ascende por con- vecção térmica das zonas mais profundas e rompe a camada superficial em determi- nados pontos do manto terrestre, nos quais existe intenso vulcanismo, chamados de hot spots, isto é, regiões que possuem vulcões ativos, que são necessários para expelir o manto (ESCOBAR, 2014). Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades62/234 Na Figura 6 (a) são ilustradas as placas tec- tônicas distribuídas na Terra e os principais vulcões. Na Figura 6 (b), tem-se ilustrado as atividades vulcânicas que ocorrem sem- pre em maior intensidade no encontro das placas. Para saber mais Segundo a BBC Brasil, o Chile é um dos cinco pa- íses com maior número de vulcões ativos. Esti- ma-se que o país tenha 95 vulcões em atividade, sendo que os mais ativos estão na região sul, em Villarica, cuja recente erupção ocorreu em março de 2015. O Copahue fica na fronteira com a pro- víncia de Neuquén, na Argentina, e continua lan- çando gases e cinzas ocasionalmente. Disponível em: <http://www.bbc.com/portuguese/noti- cias/2015/04/150424_vulcoes_5paises_lk>. Acesso em: 31 maio 2017. Unidade3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades63/234 Figura 6 – Placas tectônicas e vulcões distribuídos pelo planeta Terra (a) Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades64/234 (b) Fonte: adaptada de Escobar, 2014. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades65/234 Pela Figura 6, complementada pela Figura 7, nota-se que a Islândia está localizada em uma área de encontro de placas tectônicas, o que permite uma intensidade grande de vulcões ativos e, consequentemente, um alto aproveitamento da energia geotérmica para uso direto e indireto. Figura 7 – Ilustração dos Vulcões na Islândia Fonte: My Guide Reykjavik, 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades66/234 2. Vantagens da energia geotér- mica As vantagens da energia geotérmica vão além de ser uma fonte de energia renovável e limpa, visto que seu aproveitamento para produção de energia elétrica (em usinas ge- otérmicas) é bastante elevado, abrangen- do a geração de energia em mais de 90% do tempo de operação (ENERGIA ANDINA, 2013). Segundo Energia (2010), desenvolvido por colaboradores em energias renováveis, as vantagens da energia geotérmica compre- endem: • Energia limpa: a energia geotérmi- ca gera menos poluição ao ambiente, Link No site da Empresa Energia Andina Geothermal SpA, há vários conteúdos sobre a Companhia dedicada à exploração de energia geotérmica, ilustrando o “Anel de Fogo”, que compreende uma das fontes essenciais de energia geotérmi- ca no mundo. O anel de fogo é a área do plane- ta que tem a maior cadeia de vulcões e locais de atividade sísmica em torno das bordas do Ocea- no Pacífico. Sua forma é como uma ferradura de mais de 40.000 km e 452 vulcões. Disponível em: <http://www.energiandina.cl/>. Acesso em: 31 maio 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades67/234 visto que proporciona um ambien- te energético alternativo que evita a queima de combustíveis fósseis, ou seja, é possível manufaturar o vapor para mover as turbinas, o que per- mite a geração de eletricidade sem consumo de fontes não renováveis e, consequentemente, uma redução de emissões de gases que prejudicam a atmosfera. • Pequeno espaço para instalação: são necessárias pequenas áreas de terre- no para construir e operar as usinas geotérmicas. As usinas geotérmicas possuem eficiência de produção mes- mo em pequenas áreas, não necessi- tando de grandes ocupações. Além de que, as instalações geotérmicas não dependem de obstruir cursos d’água, desmatar florestas e gerar resíduos sólidos e óleos contaminantes. • Funcionamento contínuo: diferen- temente das energias renováveis do tipo energia eólica e solar, a energia geotérmica pode ser utilizada para a produção de eletricidade 24 horas por dia, durante todo o ano (proces- so contínuo). Ainda que uma central geotérmica se localize diretamente acima da sua fonte de combustível, o que a torna resistente a interrupções de geração de energia devido a con- dições atmosféricas e catástrofes na- turais. As centrais geotérmicas, ain- da, podem ter desenhos modulares, com unidades adicionais instaladas Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades68/234 quando necessário a fim de se ajustar à crescente procura de eletricidade, quando ocorrer. • Baixos custos de energia elétrica: a energia geotérmica oferece baixos preços de eletricidade, uma vez que suas usinas têm baixos custos de ad- ministração e operação. Além disso, é praticamente inesgotável e, como to- dos os outros tipos de fontes de ener- gias renováveis, a energia geotérmica fornece a segurança do abastecimen- to de energia necessária para reduzir as importações de combustíveis con- vencionais. • Desenvolvimento regional: o capital de investimento é regional e locali- zado, sendo que os recursos energé- ticos estão sempre onde a usina está. Usinas geotérmicas proporcionam o aumento da qualidade de vida de pes- soas longe dos centros demográficos, levando eletricidade a esses povoados distantes. Os benefícios econômicos permanecem na região e não há ne- nhum choque de preços de combus- tível. Além de que os projetos geotér- micos podem oferecer aos países em desenvolvimento, a opção de crescer sem poluição. A ampla variedade de usos diretos também oferece oportunidades para o desenvolvi- mento de empreendimentos locais. Como uma fonte de energia alternativa, a energia geotérmica pode e foi usada no início dos anos 60, em Portugal, como um recurso a Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades69/234 combater a crise energética que assolava o país (LOURENÇO e CRUZ, 2005). 3. Desvantagens da energia geo- térmica As desvantagens do uso da energia geotér- mica estão relacionadas à composição dos fluidos geotérmicos, que vão além de água e calor, à desestabilidade do solo quando esses fluidos afluem à superfície da Terra e à poluição sonora ocasionada pelo bombe- amento dos fluidos geotérmicos em usinas. • Em relação à composição química: os fluxos de água e vapor geotérmicos são constituídos por gases dissolvidos que, quando enviados às usinas geo- térmicas para geração de energia elé- trica, são liberados durante o proces- so. Esses gases então são passives de Link Em um trabalho apresentado ao XII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, em Florianó- polis – SC, no ano de 2002, os pesquisadores Ra- belo, Oliveira, Rezende e Wendland explanaram sobre o aproveitamento da energia geotérmi- ca do Sistema Aquífero Guarani, apresentando os aspectos gerais, potenciais e características, em um estudo de caso. Disponível em: <https:// aguassubterraneas.abas.org/asubterrane- as/article/viewFile/22057/14417>. Acesso em: 19 maio 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades70/234 atingir a atmosfera terrestre, poluindo-a. A composição química de uma água geotermal, por exemplo, é apresentada na Tabela 1. Tabela 1 – Concentração de elementos químicos em água geotermal Composição Química Concentração em ppm (mg/kg) Sílica (SiO2) 251 Sódio (Na) 7.643 Potássio (K) 1.117 Cálcio (Ca) 1.274 Magnésio (Mg) 0,6 Dióxido de Carbono (CO2) 11,4 Sulfato (SO4) 31,8 Cloro (Cl) 15.740 Flúor (F) 0,2 Total de Solúveis 25.800 Fonte: adaptada de Blue Lagoon, 2017. A emissão de gases contendo dióxido de carbono, sulfato, cloro e flúor pode ser bastante no- civa ao ambiente e à saúde pública. Muitos estudos já foram realizados com esses compostos isolados e merecem atenção na questão da toxicidade deles. Além de que, quando as tempera- Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades71/234 turas da água são mais elevadas, como nas águas geotérmicas, há uma menor solubi- lidade dos gases, o que permite uma maior emissão à atmosfera. Segundo o Portal de Energias Alternativas (s.d), o ácido sulfídrico (H 2 S) é um composto bastante presente também em fluidos ge- otérmicos, sendo que possui natureza cor- rosiva, odor desagradável e propriedades prejudiciais, o que é destacado como preo- cupações dos profissionais responsáveis por este tipo de energia. Quando as concentra- ções do H 2 S são menores, o cheiro do gás causa náuseas, no entanto quando as con- centrações são mais altas, há possibilidade de acarretar sérios problemas de saúde e até morte por asfixia. Assim, ainda estão em estudos as necessi- dades e as tecnologias apropriadas para o tratamento dos fluidos geotérmicos oriun- dos do interior da Terra, os quais abrangem Para saber mais Em um trabalho de Barbosa e Kan (2015), é reali- zada uma avaliação dos impactos dos gases sulfí- drico e metil mercaptana emitidos pelo Rio Belém, em Curitiba, Paraná, Brasil. É destacada a presença de odores na atmosfera e o incômodo constantepara a população exposta a eles, além do efeito nocivo à saúde pública, mesmo em baixa concen- tração. Disponível em: <http://revista.unicu- ritiba.edu.br/index.php/admrevista/article/ view/1279/852>. Acesso em: 31 maio 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades72/234 substâncias prejudiciais à saúde e ao am- biente. Os fluidos geotérmicos que não são apro- veitados em usinas de geração de energia, mas que também afluem naturalmente ou antropicamente na superfície da Terra, tam- bém merecem destaque para tratamento, pois se seus despejos forem realizados em cursos d’água superficiais, há possibilidade de perda de qualidade da água e prejuízos à fauna local, o que prejudica o meio so- cial, ambiental e econômico de uma região (ENERGIAS ALTERNATIVAS, s.d). • Em relação à desestabilidade do solo superficial: por questões de estabi- lidade de solos, é fácil compreender que quando uma grande quantida- de de fluido geotérmico é retirada do interior da Terra, haverá um adensa- mento do solo da superfície para ocu- par esse vazio antes preenchido com água e vapor, demonstrando a hipó- tese da desestabilidade na superfície por remoção de fluidos geotérmicos. É uma simples questão de ocupação de espaços vazios antes ocupados, isto é, realocação de matérias. O adensa- mento compreende o processo que depende do tempo de variação de volume (deformação) do solo devido à drenagem da água de seu interior (MARANGON, 2013). Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades73/234 Segundo o Portal de Energias Alternati- vas (s.d), um exemplo bastante severo des- se tipo de problema foi um acontecimento numa central geotérmica em Wairakei, na Nova Zelândia, em que o nível da superfície terrestre afundou 14 metros entre os anos de 1950 e 1997 e ainda está atualmente a deformar a uma taxa de 0,22 metros por ano. Sendo que em meados dos anos 1970, alcançou uma taxa de deformação de 0,48 metros por ano. Esse tipo de adensamento do solo necessita ser acompanhado, visto que pode desestabilizar as construções de entorno da área, causando acidentes e pa- tologias no solo. Para saber mais O adensamento dos solos já causou diversos da- nos e até mesmo inutilização de construções já em fase de uso, por responsabilidade de falha de projetos e estudos de investigação dos solos. Obras bastante conhecidas e que ficaram famo- sas por esse acontecimento, são: a torre de Pisa, na Itália e os prédios tortos na orla da cidade de Santos, no Brasil. Link Em uma reportagem exibida no Jornal Nacional do dia 27 de janeiro de 2011, e disponível no site do YouTube, é possível conhecer um pouco sobre os prédios tortos da cidade de Santos, Estado de São Paulo, além da demonstração de um prédio tor- to que foi colocado na posição correta por ação de macacos hidráulicos. Disponível em: <https:// www.youtube.com/watch?v=LJ0lLoGki1I>. Acesso em: 31 maio 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades74/234 • Poluição sonora em usinas geotérmicas: o inconveniente da poluição sonora nos locais de instalação da central geotérmica e nas áreas vizinhas deve ser gerenciado pelos res- ponsáveis da atividade, visto que a perfuração do poço geotérmico, para canalização dos fluidos, depende do uso de máquinas semelhantes às usadas em perfuração de poços de petróleo, o que proporciona um som relativamente alto e constante, prejudicando a quali- dade de vida da população de entorno. Na Figura 8 (a) e (b), podemos perceber as canalizações perfuradas para obtenção do fluido ge- otérmico em usinas geotérmicas para geração de energia elétrica. Figura 8 – Esquema do funcionamento de uma usina geotérmica (a) (b) Fonte: Pena, s.d; Istock Photo, 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades75/234 Reações psíquicas como a disposição, aprendizagem e concentração são afetadas negativamente pela ação do ruído incomo- do. Em ambientes industriais, como o caso das usinas geotérmicas, a poluição sonora pode levar à redução da capacidade de tra- balho e de percepção, o que aumenta a pro- babilidade de ocorrência de acidentes. Em nível doméstico, a poluição sonora atrapa- lha as condições de descanso (SUTER, 2002; LACERDA, et al., 2005). Segundo a Norma Brasileira para o Confor- to Acústico – NBR 10152 (ABNT, 1987) os níveis sonoros da ordem de 30 dB (decibéis) já podem ser considerados como inopor- tunos e incomodativos. As prospecções no solo (perfurações de poços de petróleo e ca- nalizações de usinas geotérmicas) podem gerar uma intensidade sonora de 230 db, enquanto que a comunidade científica tem adotado que a partir de 180 db a intensidade sonora já pode produzir danos fisiológicos irreversíveis, como perda de audição (MIL- IOTTI, 2017). Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades76/234 Glossário Adensamento do solo: processo dependente do tempo de variação de volume (deformação) do solo devido à drenagem da água dos poros. Decibel - dB: décima parte do bel, unidade de medida que serve, em acústica, para defi- nir uma escala de intensidade sonora. A título de curiosidade, a voz média tem por intensida- de cerca de 55 dB. Subducção: deslizamento de uma placa tectônica para debaixo de outra, numa zona de conver- gência. Convecção: processo de propagação do calor que se verifica em fluidos em movimento. Questão reflexão ? para 77/234 Conhecendo as aplicabilidades, as vantagens e desvan- tagens da Energia Geotérmica, seria viável a implanta- ção deste tipo de energia renovável em sua região? 78/234 Considerações Finais • Os países com capacidade de uso da geotermia estão todos situados em re- giões de importante atividade vulcânica, pois a energia geotérmica depen- de do aquecimento da água à medida que passa por uma região de rocha quente contida no núcleo do planeta. • As vantagens da energia geotérmica vão além de ser uma fonte de energia renovável e limpa, compreendendo uma série de vantagens que vão desde a necessidade de pouco espaço de instalação até o auxílio no desenvolvimen- to de países em combate a crise energética. • Algumas desvantagens da tecnologia de energia geotérmica são a compo- sição dos fluidos geotérmicos, que vão além de água e calor, a desestabili- dade do solo e a poluição sonora das usinas. • São necessários estudos aprofundados nas localidades específicas para de- monstrar a viabilidade de uso da energia geotérmica. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades79/234 Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-10152: Níveis de ruído para conforto acústico. Rio de Janeiro: ABNT; 1987. BARBOSA, I. A. A.; KAN, A. Avaliação dos impactos dos gases sulfídrico e metil mercaptana emitidos pelo Rio Belém em Curitiba – PR. Administração de Empresas em Revista, v. 14, n. 15, p. 1-30, 2015. BLUE LAGOON. Blue Lagoon Iceland. Disponível em: <http://www.bluelagoon.com/about-us/>. Acesso em: 1 maio 2017. ENERGIA ANDINA. Geotermia: Una fuente de energía limpia y renovable. Disponível em: <http:// www.energiandina.cl/category/geotermia/que-es-geotermia/>. Acesso em: 25 abr. 2017. ENERGIA, Portal. Vantagens e desvantagens da energia geotérmica. Disponível em: <https:// www.portal-energia.com/vantagens-e-desvantagens-da-energia-geotermica/>. Acesso em: 1 maio 2017. ENERGIAS ALTERNATIVAS. Energia Geotérmica. Disponível em: <http://energiasalternativas.we- bnode.com.pt/energias-renovaveis/energia-geotermica/>. Acesso em: 30 abr. 2017. ESCOBAR, E. M. Origem do Vulcanismo na Islândia e Havaí. 2014. Disponível em: <http://geopen- sadores.blogspot.com.br/2014/05/origem-do-vulcanismo-na-islandia-e-havai.html>. Acesso em: 18maio 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades80/234 GROTZINGER, J.; JORDAN, T. Para entender a Terra. 6. ed. São Paulo: Bookman, 2013. ISTOCK PHOTO. Disponível em: <http://www.istockphoto.com/br/foto/geot%C3%A9rmica-tu- bos-gm144218602-3523640>. Acesso em: 20 maio 2017. LACERDA, A. B. M. et al. Ambiente urbano e percepção da poluição sonora. Ambiente e socie- dade, v. VIII, n.2, p. 1-15, 2005. LOURENÇO, C.; CRUZ, J. Aproveitamentos geotérmicos em Portugal Continental. XV Encontro Nacional do Colégio de Engenharia Geológica e de Minas da Ordem dos Engenheiros. Ponta Del- gada, 26 a 29 de Maio de 2005. MARANGON, M. Compressibilidade e Adensamento de Solos. Notas de Aula – Mecânica dos Solos II. Faculdade de Engenharia – NuGeo. Núcleo de Geotecnia. Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, Minas Gerais, Brasil, 2013 MARTINS C., J.; CARVALHO, M. R. Geothermal resources and applications in Portugal. Caderno Lab. Xeolóxico de Laxe Coruña. v. 29, pp. 97-117. 2004. MILIOTTI, R. Campanha Nem Um Poço a Mais realiza encontro no norte do Espírito Santo. 2017. Disponível em: <https://areaslivresdepetroleo.wordpress.com/2017/05/09/campanha-nem-um- poco-a-mais-realiza-encontro-no-norte-do-espirito-santo/>. Acesso em: 21 maio 2017. Unidade 3 • Energia geotérmica – Aplicabilidades81/234 MY GUIDE REYKJAVICK. 12 Surprising facts about icelandic volcanoes. Disponível em: <https:// www.myguidereykjavik.com/travel-articles/12-surprising-facts-about-icelandic-volcanoes>. Acesso em: 20 maio. 2017. PORTUGAL. Decreto Lei nº 90 de 16 de Março de 190. Disciplina o regime geral de revelação e aproveitamento dos recursos geológicos. Disponível em: <http://www.oern.pt/documentos/le- gislacao/d_dl_dr/DL87_90.pdf>. Acesso em: 10 maio 2017. RABELO, J. L.; OLIVEIRA, J. N. de; REZENDE, R. J. ; WENDLAND, E. . Aproveitamento da energia geotérmica do Sistema Aqüífero Guarani. Estudo de caso. In: XII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, 2002, Florianópolis - SC. Anais XII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, v. 1, p. 1-13, 2002. SUTER, A. H. Construction noise: exposure, effects, and the potential for remediation; A re- view and analysis. AIHA Journal, 63: 768 – 789, 2002. UCZAI, P.; TAVARES, W. M. QUEIROZ FILHO, A. P. de. Energias renováveis: riqueza sustentável ao alcance da sociedade. Biblioteca Digital da Câmara do Deputados. Centro de Documentação e Informação. Coordenação de Biblioteca. 2012. 82/234 Assista a suas aulas Aula 3 - Tema: Energia Geotérmica – Aplicabili- dades. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ b8cd7ad21cd107677be33475667e0270>. Aula 3 - Tema: Energia Geotérmica – Aplicabili- dades. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ a4e003711f4fd38b40d47ce1d0c7dd94>. 83/234 1. Assinale a alternativa que apresenta, de modo geral, quais os locais aptos ao uso de energia geotérmica. a) Localidades em que há presença de fluidos geotérmicos e formações geológicas do subsolo, de temperatura elevada, cujo calor seja suscetível de aproveitamento econômico (direto ou indireto). b) Os países com capacidade de uso da geotermia estão todos situados em regiões de impor- tante atividade solar mesmo porque a energia geotérmica depende do aquecimento da água. c) Os locais mais aptos ao uso são os países localizados ao centro das placas tectônicas, visto que são áreas mais susceptíveis à subducção. d) Localidades em que há reservatórios superficiais de fluidos geotérmicos e formações geoló- gicas montanhosas de baixa temperatura. e) Os países com capacidade de uso da geotermia situam-se em regiões oceânicas somente da porção norte do globo. Questão 1 84/234 2. Assinale a alternativa que apresenta a correta definição de hot spots. a) Regiões do hemisfério norte pioneiros em geotermia. b) Regiões de alta intensidade solar, próximos à linha do equador. c) Regiões do planeta que possuem muitos vulcões ativos, que são necessários para expelir o manto. d) Regiões conhecidas pela geotermia e suas reservas de água aquecidas pela intensidade so- lar durante 6 meses do ano, compreendendo o verão local. e) Regiões do hemisfério sul pioneiros em instalação de usinas solares. Questão 2 85/234 3. Assinale a alternativa que apresenta as vantagens da energia geotérmica. a) Energia limpa, pequeno espaço para instalação, funcionamento contínuo, altos custos de energia elétrica e composição química tóxica. b) Energia limpa, desestabilidade de solos, funcionamento contínuo, baixos custos de energia elétrica e desenvolvimento regional. c) Energia limpa, pequeno espaço para instalação, poluição sonora, altos custos de energia elétrica e desenvolvimento regional. d) Energia limpa, pequeno espaço para instalação, funcionamento contínuo, baixos custos de energia elétrica e desenvolvimento regional. e) Intensidade sonora na usina geotérmica, pequeno espaço para instalação, funcionamento contínuo, baixos custos de energia elétrica e desenvolvimento regional. Questão 3 86/234 4. Assinale a alternativa que apresenta o motivo da energia geotérmica pos- suir desvantagem em relação à composição química dos fluidos e vapores. a) Porque a emissão de gases contendo dióxido de carbono, sulfato, cloro e flúor pode ser bas- tante vantajosa ao ambiente na questão econômica. b) Porque muitos estudos já foram realizados com esses compostos isolados e merecem aten- ção na questão de os fluidos geotérmicos serem carentes de composição química. c) Porque quando as temperaturas da água são mais elevadas, como nas águas geotérmicas, há uma maior solubilidade dos gases, o que permite uma menor emissão à atmosfera. d) Porque o ácido sulfídrico (H2S) é um composto carente nos fluidos geotérmicos, o que reduz o potencial econômico em usinas de geração de energia elétrica. e) Porque os fluxos de água e vapor geotérmicos são constituídos por gases muitas vezes tóxi- cos dissolvidos que, quando enviados às usinas geotérmicas para geração de energia elétri- ca, são liberados durante o processo. Questão 4 87/234 5. Assinale a alternativa correta. Quanto aos fluidos geotérmicos que não são aproveitados em usinas de geração de energia, mas que também afluem na- turalmente ou antropicamente na superfície da Terra pode-se afirmar que: a) Também merecem destaque para tratamento, pois se seus despejos forem realizados em cursos d’água superficiais, há possibilidade de perda de qualidade da água e prejuízos à fau- na local. b) Em nada prejudicam o meio social, ambiental e econômico de uma região. c) Não podem ser reaproveitados como energia geotérmica devido sua contaminação superfi- cial. d) Devem ser gerenciados pelos responsáveis da atividade, visto que a perfuração causa uma poluição sonora de intensidade elevada. e) Compõem parte do ciclo hidrológico da região, não afetando a qualidade da água e nem causando prejuízos à fauna local. Questão 5 88/234 Gabarito 1. Resposta: A. Em Decreto Lei 90, consideram-se os locais aptos a fazer uso de energia geotérmica, a localidade em que há presença de fluidos geotérmicos e formações geológicas do subsolo, de temperatura elevada, cujo calor seja suscetível de aproveitamento econô- mico (direto ou indireto). 2. Resposta: C. Quando uma placa se move em direção a outra, ocorre o processo de subducção, o que pode originar fossas, ilhas vulcânicas e intensas atividades sísmicas. Por essas fossas, o magma superaquecido do núcleo da Terra ascende por convecção térmica, das zonas mais profundas e rompe a cama- da superficial em determinados pontos do manto terrestre, nos quais existem intensovulcanismo, chamados de hot spots, isto é, regiões que possuem muitos vulcões ativos, que são necessários para expelir o manto. 3. Resposta: D. As vantagens da energia geotérmica com- preendem ser uma energia limpa, peque- no espaço para instalação, funcionamento contínuo, baixos custos de energia elétrica e desenvolvimento regional. 4. Resposta: E. Os fluxos de água e vapor geotérmicos são constituídos por gases muitas vezes tóxicos dissolvidos e que, quando enviados às usi- 89/234 Gabarito nas geotérmicas para geração de energia elétrica, são liberados durante o processo. Esses gases então são passíveis de atingir a atmosfera terrestre, poluindo-a. 5. Resposta: A. Os fluidos geotérmicos que não são apro- veitados em usinas de geração de energia, mas que também afluem naturalmente ou antropicamente na superfície da Terra, tam- bém merecem destaque para tratamento, pois se seus despejos forem realizados em cursos d’água superficiais, há possibilidade de perda de qualidade da água e prejuízos à fauna local, o que prejudica o meio social, ambiental e econômico de uma região. 90/234 Unidade 4 Energia geotérmica: perspectivas Objetivos 1. Entender o cenário no Brasil e no mundo sobre os usos de energia ge- otérmica. 2. Conhecer os países com maior poten- cial geotérmico. 3. Compreender a situação do Brasil frente ao cenário geotérmico. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas91/234 Introdução O aproveitamento geotérmico integra a eco- nomia de diversos países, destaque para os países Portugal e Islândia, devido ao grande potencial subterrâneo de fluidos geotérmi- cos nestas localidades. Aos poucos, há um aumento do conhecimento e aproveitamen- to das fontes de energias renováveis. No en- tanto, há uma pequena evolução da energia geotérmica, o que é uma grande perda para a matriz energética mundial, pois ainda se percebe uma escassez de conhecimento e até mesmo interesse para o desenvolvimen- to do potencial geotérmico no mundo. Portugal está entre os dez países do mun- do com maior produção de energia elétri- ca a partir de fontes renováveis e a energia geotérmica no país tem sido explorada, prin- cipalmente, no arquipélago dos Açores. Já a Islândia é uma ilha com origem nos períodos terciário e quaternário da evolução da Terra, compreendendo mais de 200 vulcões e 1.500 mananciais de águas térmicas e gêiseres. O Brasil, em termos de geotermia, ainda se apresenta em desenvolvimento, utilizando a energia geotérmica até o momento para o lazer, na forma de água aquecida em parques termais. 1. Energia geotérmica no mundo Assim como estudado no Tema 3, os países com capacidade de uso da geotermia estão todos situados em regiões de importante atividade vulcânica, mesmo porque a ener- gia geotérmica depende do aquecimento da água à medida que passa por uma região de rocha quente contida no núcleo do planeta (GROTZINGER e JORDAN, 2013). O aproveit- Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas92/234 amento econômico do calor oriundo da energia geotérmica pode ser na produção de energia elétri- ca, no aquecimento de ambientes e águas e em vários processos industriais (MARTINS e CARVAL- HO, 2004). Segundo a REN21 (2011), no ano de 2010 houve um aumento na capacidade instalada mundial para a produção de energia elétrica em usinas geotérmicas, o que atingiu 11 GW. A pro- dução de eletricidade a partir do vapor de água de origem geotérmica se dá através da geotermia de alta entalpia, a qual depende de temperaturas de fluidos a mais de 150oC. Os principais países a explorar a energia geotérmica para produção de energia elétrica são mostrados na Tabela 2. Tabela 2 – Capacidade em usinas geotérmicas para geração de energia elétrica País (Continente) Capacidade Instalada (GW) Estados Unidos (América do Norte) 3,1 Filipinas (Ásia) 1,9 Indonésia (Ásia) 1,2 México (América do Norte) 1,0 Nova Zelândia (Oceania) 0,8 Islândia (Europa) 0,6 Japão (Ásia) 0,5 Fonte: adaptada de Uczai, Tavarez e Queiroz Filho, 2012. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas93/234 Comparado com as ilustrações de dis- tribuição de placas tectônicas pelo mundo no Tema 03, percebe-se que os países da Tabela 2 estão localizados em regiões de atividades vulcânicas. Ressalta-se que a capacidade instalada não reflete a importância da geotermia na matriz energética do país, visto que em ter- mos relativos, as lideranças são da Islândia, com produção de 26% de sua eletricidade a partir de energia geotérmica e Filipinas, com 18% da eletricidade originada geoter- micamente (REN21, 2011). Nos gráficos das Figuras 9, 10, 11 e 12, per- cebe-se a evolução das fontes de geração de energia elétrica mundial, nos anos de 1980, 2008, 2011 e 2012, respectivamente. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas94/234 Figura 9 – Geração de Energia Elétrica Mundial por Fonte (%) no ano de 1980 Fonte: EPE, 2016. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas95/234 Figura 10 – Geração de Energia Elétrica Mundial por Fonte (%) no ano de 2008 Fonte: EPE, 2016. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas96/234 Figura 11 – Geração de Energia Elétrica Mundial por Fonte (%) no ano de 2011 Fonte: EPE, 2016. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas97/234 Figura 12 – Geração de Energia Elétrica Mundial por Fonte (%) no ano de 2012 Fonte: EPE, 2016. Observa-se pelas Figuras 9, 10, 11 e 12 a evolução de quase 5% das fontes de energia renová- veis na produção de energia elétrica mundial, sendo que a evolução da energia geotérmica é relativamente pequena, variando de 0,2% em 1980 para 0,3% 2012. Na avaliação por qualidade, Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas98/234 em 1980, a energia geotérmica representa- va metade (50%) das fontes de energias re- nováveis, já em 2012 obteve uma represen- tatividade de apenas 6%, competindo com energia de biomassa, energia eólica, solar e maremotriz. Link A Empresa de Pesquisa Energética (EPE), disponi- biliza on-line os anuários estatísticos de energia elétrica dos anos de 2011 até o mais atual, além de diversas outras informações pertinentes à matriz energética mundial e no Brasil. Disponível em: <http://www.epe.gov.br/AnuarioEstatis- ticodeEnergiaEletrica/Forms/Anurio.aspx>. Acesso em: 31 maio 2017. Embora a energia geotérmica seja uma fonte alternativa de grande potencial para aproveitamento energético em geração de energia elétrica e no aproveitamento ter- mal direto, ainda se percebe uma falta de conhecimento e até mesmo interesse para o desenvolvimento do potencial geotérmi- co no mundo. Como há muitas vantagens e potencial neste tipo de energia renovável, é esperado um crescimento acentuado nas próximas décadas com a modernização dos estudos e tecnologias. Os aproveitamentos dos fluidos geotérmi- cos de baixa entalpia (fluidos entre 20ºC e 150 ºC) são muito antigos, tendo sua prin- cipal aplicação em balneoterapia. Em 2001, segundo Bréniére et al. (2001), a potência mundial de aproveitamento da geotermia Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas99/234 de baixa entalpia era aproximadamente de 17 GW, sendo que os principais países onde esta tecnologia é mais desenvolvida são os Estados Unidos da América, a China e a Is- lândia. A potência instalada na Europa atin- ge cerca de 6 GW, compreendendo a produ- ção em 28 países. Em 2017, os países com destaque em pes- quisas e atividades de energia geotérmica são Portugal e Islândia. O Brasil, em termos de geotermia, apresenta-se em desenvolvi- mento. 2. Energia geotérmica em Portu- gal Portugal está entre os 10 países do mun- do com maior produção de energia elétri- ca proveniente de fontes renováveis, sendo considerado um paíscom imensa energia. As centrais hídricas e eólicas ainda são as mais exploradas, no entanto há muitas pes- quisas abrindo caminho para as novas fon- tes alternativas. Segundo Pires (2012), como Portugal é um país pobre em combustíveis fósseis, como o carvão e petróleo, desde 1950 já se pro- duz eletricidade por água em centrais hídri- cas. Este fato permitiu o desenvolvimento de energia renovável no país, explorando os recursos eólicos, de biomassa, energia tér- mica, solar e de ondas. A energia geotérmica no referido país tem sido mais explorada no arquipélago dos Açores, visto que é uma região localizada na confluência de três placas tectônicas Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas100/234 (americana, africana e euroasiática), dando origem à intensa atividade vulcânica que permite o aproveitamento, à superfície, do calor terrestre para a produção de ener- gia térmica ou elétrica. No arquipélago dos Açores, em 2010, a potência geotérmica instalada era de 30 MW e em 2009, as duas centrais geotérmicas de São Miguel permi- tiam suprir em 40% toda a demanda elétri- ca da ilha, disponibilizando 105 GW anuais à rede elétrica. De acordo com Martins e Car- valho (2004) e Pires (2012), o arquipélago dos Açores ainda apresenta potencial para crescer mais em energia geotérmica, confe- rindo-lhe o apelido de “paraíso das energias renováveis”. As nove ilhas que compõem o arquipélago dos Açores, em Portugal, são ilustradas na figura 13. Figura 13 – Ilhas que compoem o arquipélago dos Açores, Portugal Fonte: Fagundes, 2016. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas101/234 Em Portugal, existem alguns projetos com tecnologia que permitem a produção de eletricidade a partir de fluidos geotérmicos com baixas temperaturas (ordem de 100oC). Entre os projetos mais conhecidos estão o projeto geotérmico do Hospital da Força Aérea no Lumiar, obtida a partir de um furo com 1500 m de profundidade, os projetos nas termas de Chaves, de Vizela e de São Pedro do Sul (Portugal Norte e Central), lo- calizados em bacias sedimentares profun- das ou em certas áreas de rochas cristalinas (CARVALHO, 1998). Para saber mais Visto o cenário português, o país possui uma das mais baixas taxas de emissão de dióxido de car- bono per capita de toda a União Europeia e as energias renováveis são parte do desenvolvimen- to da economia portuguesa, as quais contribuem para aumentar o número de empregos, redução de importações e elevação das exportações (PI- RES, 2012). Link Em trabalho científico de Martins e Carvalho (2004) para o Caderno do Laboratório Xeolóxico de Laxe Coruña, importante revista de geologia da Universidade Espanhola de Coruña, os auto- res apresentam uma revisão detalhada sobre os recursos geotérmicos e seu aproveitamento em Portugal, destacando as atividades no arquipéla- go dos Açores. Disponível em: <http://www.udc. es/files/iux/almacen/articulos/cd29_art05. pdf>. Acesso em: 31 maio 2017. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas102/234 3. Energia geotérmica na Islân- dia A eletricidade na Islândia é gerada por fon- tes de energia geotérmica e hidroelétrica, que após as crises do petróleo de 1973 e 1979, receberam destaque para aqueci- mento residencial. Logo, a maioria das re- sidências possui calefação e água aquecida a preços relativamente baixos, oriundos da geotermia (BRASIL, 2014). Segundo o Jornal The Conversation (2014), na Islândia, cerca de 90% das casas são aquecidas a partir de fontes geotérmicas. De acordo com a As- sociação Geotérmica Internacional, 10.700 MW de eletricidade geotérmica foi gerada mundialmente em 2010. A estrutura industrial da Islândia também é enriquecida graças à energia geotérmi- ca abundante e barata, que propicia o pro- cessamento do pescado, a produção e ex- portação de equipamentos para a indústria pesqueira, o processamento de alumínio e outros metais, o rápido crescimento do nú- mero de empresas de software e de biotec- nologia, destacando a produção de medi- camentos genéricos (BRASIL, 2014). Em 2009, em Krafla no nordeste da Islândia, uma perfuração de apenas 2.100 metros de profundidade encontrou um bolsão de mag- ma na crosta superior da Terra, com tempe- raturas de 900 a 1000°C. O vapor aquecido pelo magma foi medido para ser capaz de gerar 36 MW de energia elétrica, que em- bora seja relativamente modesto em com- Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas103/234 paração com uma típica usina a carvão de 660 MW, isso é consideravelmente mais do que os 3 MW de uma turbina eólica média, e mais da metade da produção atual da Krafla de 60 MW (THE CONVERSATION, 2014). Assim, a partir de 2014, o projeto de Perfu- ração Profunda da Islândia (IDDP) tem per- furado poços de até 5 km de profundidade na tentativa de aproveitar o calor na rocha vulcânica. Mais importante ainda, estão sendo desenvolvidas novas tecnologias is- landesas de aproveitamento do calor direta- mente do magma derretido e não de reser- vatórios geotérmicos, como já trabalhados anteriormente. Tipicamente, estes sistemas geotérmicos melhorados ou projetados são criados por bombeamento de água fria em rochas quentes e secas em profundidades entre 4 a 5 km, a água aquecida é bombea- da para cima novamente como água quente ou vapor de poços de produção, como ilus- tra a Figura 14 (THE CONVERSATION, 2014). Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas104/234 Figura 14 – Projeto de Perfuração Profunda da Islândia (IDDP) Fonte: The Conversation, 2014. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas105/234 4. Energia geotérmica no Brasil O terreno brasileiro apresenta formações geológicas antigas, o que não tornam possí- veis as rochas derretidas ou magma estarem mais próximas à superfície. Esta situação gera mais trabalho, estrutura e gastos para atingir um nível considerado suficiente para a produção geotérmica. Assim, atualmen- te no Brasil a energia geotérmica é apenas utilizada na forma de água aquecida, como no caso dos parques termais de Caldas No- vas (GO), Poços de Caldas (MG) e Olímpia (SP) (PENSAMENTO VERDE, 2014). Segundo Pena (2017), no Brasil, a energia geotérmica é uti- lizada apenas em áreas de lazer, pois não há necessidade de aquecimento da água resi- dencial em razão do clima. De acordo com Arboit et al. (2013), muitos países estão produzindo energia elétrica a partir de fontes geotérmicas, porém o Bra- sil ainda possui poucos estudos, que apon- tam, predominantemente, a existência de Para saber mais O Circuito de Ouro é um roteiro turístico muito atraente localizado no sul da ilha da Islândia. As três principais atrações são o Parque Nacional “Campos do Parlamento”, a Catarata Dourada e o Vale dos Falcões. Destacam-se, neste vale de in- tensa atividade geotérmica, os gêiseres Strokkur, que jorram até a altura de 20 metros a cada 10 minutos, e o Geysir, atualmente inativo, mas que no passado jorrava até alturas de 60 a 80 metros (BRASIL, 2014). Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas106/234 baixas temperaturas em subsuperfície, restringindo as atividades brasileiras aos usos geotér- micos diretos. Na Figura 15 são ilustrados os recursos geotermais das bacias sedimentares brasileiras de acor- do com a coloração e grau de intensidade. Figura 15 – Recursos geotermais das bacias sedimentares brasileiras Fonte: adaptada de IBGE, 2010. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas107/234 Há poucos relatos de usos industriais, mas são bastante interessantes. Conforme Ar- boit et al. (2013), no município de Cornélio Procópio, Paraná, há uma indústria que uti- liza desde 1980, dois poços de água geo- térmica (50ºC) para o pré-aquecimento das caldeiras para produção de café em pó. De maneirasemelhante, em Taubaté, São Pau- lo, a água geotermal a 48ºC já foi utilizada (entre as décadas de 1970 a 1980) no pro- cessamento industrial da madeira. Até os estudos atuais, apenas algumas regi- ões no estado de Minas Gerais e as ilhas de Fernando de Noronha e Trindade possuem temperaturas subsuperficiais caracteriza- das como de alta temperatura (alta ental- pia) para serem usadas em usinas geotérmi- cas de geração de eletricidade. Contudo, a utilização da energia geotérmica para usos diretos no Brasil se mostra bastante pro- missora, destacando-se o aproveitamento da água do Aquífero Guarani para ativida- des agroindustriais, como meio de desen- volver o turismo e na utilização de bombas de calor geotérmicas, tanto para utiliza- ção industrial quanto para aquecimento de água em residências e sistemas de calefa- ção (ARBOIT et al., 2013). Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas108/234 Estas circunstâncias merecem atenção para mais estudos, possibilitando a introdução de atividades geotérmicas na matriz energéti- ca brasileira. Alguns acordos entre o Brasil e a Alemanha têm sido discutidos, mas nada ainda concreto, a respeito de fontes geotér- micas (PENSAMENTO VERDE, 2014). Para saber mais Um importante acervo de informações técnicas sobre o potencial da energia geotérmica no Brasil está disponível nos Anais do Simpósio Brasileiro sobre Técnicas Exploratórias Aplicadas à Geolo- gia, promovido pela Sociedade Brasileira de Geo- logia. Nesse Simpósio, foram discutidos vários as- pectos relacionados aos sistemas de geotermia e a necessidade de se desenvolver um programa de pesquisa de âmbito nacional, visando obter uma ideia sobre a potencialidade do território brasi- leiro em energia geotérmica (PORTAL SÃO FRAN- CISCO, s/d; UNESP, s/d). Link Os mapas geotermais do Brasil, como o da Figura 7, são possíveis de serem “baixados” em detalhes e melhores resoluções de imagens no site do Ins- tituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Disponível em <http://biblioteca.ibge.gov.br/ biblioteca-catalogo?id=247603&view=de- talhes>. Acesso em: 1 jun. 2017. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas109/234 5. Perspectivas em energia geo- térmica Das perspectivas do século XXI para o cená- rio da energia geotérmica, Scheidt (2008) destaca algumas atividades: • Os Estados Unidos possuem 86 proje- tos geotérmicos em desenvolvimento que irão fornecer mais de 3.300 MW de capacidade elétrica. Com isso, o país terá o suficiente para fornecer energia para seis milhões de casas. • A cidade de Unterhaching, na Ale- manha, inaugurou em 2008 um siste- ma geotérmico que irá fornecer água quente para 22 mil residências, proje- to que pode ser ampliado. • Na Nova Zelândia, uma usina geotér- mica de 90 MW em construção irá el- evar a capacidade geotérmica do país para 25%, produzindo mais energia que todas as usinas eólicas do país combinadas. • Na Islândia, existem cinco grandes usinas de geração geotérmica que produzem 26% (dados de 2006) de toda a eletricidade do país. Além dis- so, o aquecimento geotérmico atende às necessidades de água quente e aquecimento para aproximadamente 87% das residências. A tendência nas últimas décadas tem sido o crescimento constante da energia geotér- mica, com a Islândia, Filipinas e El Salva- dor liderando o caminho, produzindo entre Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas110/234 25 a 30% de sua energia a partir de fontes geotérmicas. Esforços consideráveis inves- tidos em outros países, incluindo a Europa, Austrália, Estados Unidos e Japão, normal- mente tiveram resultados desiguais e o custo relativamente alto (THE CONVERSA- TION, 2014). Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas111/234 Glossário MW (megawatt): unidade de medida de potência, em eletricidade, equivalente a 106 watts. GW (gigawatt): unidade de medida de potência, em eletricidade, equivalente a 109 watts. TW (terawatt): unidade de medida de potência, em eletricidade, equivalente a 1012 watts. Questão reflexão ? para 112/234 Mesmo que o Brasil não possua potencial para gerar eletricidade a partir de energias geotérmicas de alta en- talpia, há muitas localidades do território para se apro- veitar as energias de baixa entalpia, como aquecimento de fluidos em processos industriais e calefação de cons- truções. Como você julga a situação do Brasil em não in- corporar a fonte geotérmica em sua matriz energética? 113/234 Considerações Finais • Em quase 40 anos, houve a evolução de 5% das fontes de energia reno- váveis na produção de energia elétrica mundial, no entanto uma pequena evolução da energia geotérmica, variando de 0,2%. • Em Portugal, a energia geotérmica tem sido mais explorada no arquipélago dos Açores, com potência geotérmica instalada de mais de 30 MW e apre- sentando atualmente potencial para crescer mais. • A eletricidade na Islândia é gerada por fontes de energia geotérmica e hi- droelétrica, que após as crises do petróleo, receberam destaque para o aquecimento residencial. • O terreno brasileiro é bastante antigo, com formações geológicas antigas e a energia geotérmica até o momento é apenas utilizada na forma de água aquecida, como no caso dos parques termais. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas114/234 Referências ARBOIT, N. K. S. et al. Potencialidade de utilização da energia geotérmica no Brasil – uma re- visão de literatura. Revista do Departamento de Geografia – USP, v. 26, p. 155-168, 2013. BRASIL. Ministério das Relações Exteriores. Divisão de Inteligência Comercial. Como Exportar: Is- lândia. Brasília: MRE, 2014. BRÉNIÉRE, F. et al. La géothermie à l’Aube du 3ème Millénaire. L’énergie du Sous-sol: La geo- thermie en Ile-de-France. BRGM/CDG/CITEG, Orléans, Bulletin nº 1, p. 3, 2001. CARVALHO, J. M. Combination of different heat users: principles and Portuguese case studies. Economy of Integrated Geothermal Projects, International Summer School, Course Text-Book. INOVA. Azores. 1998. EPE – Empresa de Pesquisa Energética. Anuário estatístico de energia elétrica 2016 ano base 2015. Rio de Janeiro: EPE, 2016. FAGUNDES, I. Arquipélago dos Açores. Disponível em: <http://acores-quiosques-turismo-ar- tazores.blogspot.com.br/2016/01/arquipelago-dos-acores.html>. Acesso em: 25 maio 2017. GROTZINGER, J.; JORDAN, T. Para entender a Terra. 6. ed. São Paulo: Bookman, 2013. IBGE. Atlas nacional do Brasil. 2010. Disponível em <http://biblioteca.ibge.gov.br/bibliote- ca-catalogo?id=247603&view=detalhes>. Acesso em: 28 maio 2017. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas115/234 MARTINS C., J.; CARVALHO, M. R. Geothermal resources and applications in Portugal. Caderno Lab. Xeolóxico de Laxe Coruña. v. 29, p. 97-117, 2004. PENA, R. F. A. Energia geotérmica. A energia geotérmica pode ser utilizada como uma impor- tante fonte de produção de eletricidade, além de permitir o uso doméstico e industrial da água aquecida. 2017. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/geografia/energia-geo- termica.htm>. Acesso em: 22 maio 2017. PENSAMENTO VERDE. Os avanços da energia geotérmica no Brasil. Antes completamente des- cartado, o uso da energia geotérmica no Brasil volta a ser discutido. 2014. Disponível em: <http:// www.pensamentoverde.com.br/economia-verde/avancos-energia-geotermica-brasil/>. Acesso em: 26 maio 2017. PIRES, C. Portugal um país com imensa energia. Diário de Notícias, Portugal, 2012. Disponível em: <http://www.dn.pt/revistas/nm/interior/portugal-um-pais-com-imensa-energia-2546081. html>. Acesso em: 25 maio 2017. PORTAL SÃO FRANCISCO. Energia geotérmica. Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco. com.br/geografia/energia-geotermica>. Acesso: 23 maio 2017. REN21. Renewables 2011- GlobalStatus Report. 2011. Disponível em: <http://www.ren21. net/>. Acesso em: 24 maio 2017. Unidade 4 • Energia geotérmica: perspectivas116/234 SCHEIDT, P. Islândia dá exemplo de energia limpa explorando o potencial geotérmico. Carbo- no Brasil com informações do Globe Net. 2008. Disponível em: <http://www.cmqv.org/website/ artigo.asp?cod=1461&idi=1&id=6821>. Acesso em: 24 maio 2017. THE CONVERSATION. Academic rigor. Journalistic flair. Drilling surprise opens door to volcano- -powered electricity. 2014. Disponível em: <http://theconversation.com/drilling-surprise-opens- -door-to-volcano-powered-electricity-22515>. Acesso em: 22 Mai. 2017. UCZAI, P.; TAVARES, W. M.; QUEIROZ FILHO, A. P. de. Energias renováveis: riqueza sustentável ao alcance da sociedade. Biblioteca Digital da Câmara dos Deputados. Centro de Documentação e Informação. Coordenação de Biblioteca. 2012. UNESP. Site Oficial do Departamento de Engenharia Elétrica. s/d. Disponível em: <www.dee.feis. unesp.br>. Acesso: 23 maio2017. 117/234 Assista a suas aulas Aula 4 - Tema: Energia Geotérmica – Panorama Atual e Perspectivas Futuras. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ 776844cf8e0088b19aac5f173c255b67>. Aula 4 - Tema: Energia Geotérmica – Panorama Atual e Perspectivas Futuras. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f- 1d/91b5acdcb5336ef0194da10f19b9489a>. 118/234 1. Assinale a alternativa que apresenta as similaridades entre os principais países a explorar a energia geotérmica para produção de energia elétrica no mundo. a) São países do continente europeu. b) Possuem capacidade instalada de mais de 10 GW mensais. c) Estão localizados em regiões de importantes atividades vulcânicas. d) São países do continente americano. e) Estão localizados em regiões de importantes atividades de icebergs. Questão 1 119/234 2. Assinale a alternativa correta. Por que Portugal está entre os 10 países do mundo com maior produção de energia elétrica a partir de fontes re- nováveis, sendo considerado um país com imensa energia? a) Porque Portugal é um país pobre em combustíveis fósseis, como o carvão e petróleo, e assim desde os anos 1950 já se produz eletricidade por fonte renovável. b) Porque Portugal recebeu, na década de 1930, um investimento mundial por parte das insti- tuições de energias geotérmicas. c) Porque Portugal está localizado no continente europeu, apoiado pela política europeia de energias renováveis e emissão zero de carbono. d) Porque Portugal está localizado no centro da placa tectônica portuguesa, permitindo maior recolhimento de energia geotérmica. e) Porque Portugal é um país antigo e países antigos possuem ainda muitos vulcões ativos, isto é, em atividade. Questão 2 120/234 3. Assinale a alternativa que explica corretamente o que é o Arquipélago de Açores. a) É uma região localizada na linha do Equador, que dá origem à intensa atividade solar geo- termal. b) São arquipélagos espalhados ao redor do globo, representativos de alta intensidade de uso das energias geotérmicas de uso direto. c) É o Arquipélago instalado na Islândia que compreende os aproveitamentos de energias ge- otérmicas para usinas de geração de eletricidade. d) É o Arquipélago instalado na Islândia em que está localizada a Blue Lagoon, conhecido par- que termal para balneoterapia em águas aquecidas por energia geotérmica de baixa ental- pia (até 150oC). e) É uma região portuguesa localizada na confluência de três placas tectônicas, o que dá ori- gem à intensa atividade vulcânica que permite o aproveitamento geotérmico. Questão 3 121/234 4. Assinale a alternativa que indica o país que compreende uma ilha com origem nos períodos terciário e quaternário da evolução do Planeta Terra, envolvendo mais de 200 vulcões e 1.500 mananciais de águas térmicas e gêiseres. a) Brasil. b) Islândia. c) Estados Unidos. d) Japão. e) Portugal. Questão 4 122/234 5. Assinale a alternativa correta. O que dificulta o Brasil a explorar os re- cursos geotérmicos de alta entalpia? a) O fato de o terreno brasileiro ser bastante recente, com formações geológicas recentes, o que não tornam possíveis as rochas derretidas ou magma estarem mais próximas à superfí- cie. b) O fato de o terreno brasileiro estar localizado em uma confluência de três placas tectônicas. c) O fato de o terreno brasileiro ser bastante antigo, com formações geológicas antigas, o que não tornam possíveis as rochas derretidas ou magma estarem mais próximas à superfície. d) O fato do terreno brasileiro não possuir histórico de vulcões e nem de gêiseres, desde os princípios de formação do planeta Terra. e) O fato de o terreno brasileiro ser bastante rochoso e de clima-temperado úmido, o que di- ficulta a possibilidade de rochas derretidas ou magma estarem mais próximas à superfície. Questão 5 123/234 Gabarito 1. Resposta: C. Conforme a distribuição de placas tectôni- cas pelo mundo, percebe-se que os princi- pais países a explorar a energia geotérmica para produção de energia elétrica estão lo- calizados em regiões de importantes ativi- dades vulcânicas. 2. Resposta: A. Segundo Pires (2012), como Portugal é um país pobre em combustíveis fósseis, como o carvão e petróleo, desde os anos de 1950, já se produz eletricidade por fonte renovável, que seria a água em centrais hídricas. Este fato permitiu o desenvolvimento de energia renováveis no país, explorando os recursos eólicos, de biomassa, energia térmica, solar e de ondas. 3. Resposta: E. O arquipélago dos Açores é uma região por- tuguesa localizada na confluência de três placas tectônicas (americana, africana e euroasiática), dando origem à intensa ati- vidade vulcânica que permite o aproveita- mento, à superfície, do calor terrestre para a produção de energia térmica ou elétrica. 4. Resposta: B. A Islândia é uma ilha com origem nos perí- odos terciário e quaternário a evolução do Planeta Terra, compreendendo mais de 200 vulcões e 1.500 mananciais de águas térmi- cas e gêiseres. 124/234 Gabarito 5. Resposta: C. Conforme dicção do artigo 71 da CLT. Cum- pre esclarecer que, ainda que o empregado concorde de forma expressa, o intervalo não poderá ser reduzido. 125/234 Unidade 5 Introdução a energia de marés Objetivos 1. Apresentar os princípios básicos da energia de marés. 2. Entender os principais conceitos e de- finições de energia de marés. 3. Compreender os fenômenos associa- dos às marés que interferem em suas amplitudes e intensidades. Unidade 5 • Introdução a energia de marés126/234 Introdução A matriz energética mundial passa por cons- tante modificação devido à crise de disponi- bilidade e qualidade das fontes energéticas não renováveis, o que dá espaço à pesquisa e introdução de alternativas, sendo estas menos nocivas ao ambiente e com também grande potencial econômico. Uma dessas novas fontes de exploração energética é a energia de marés, ou também conhecida energia maremotriz, que utiliza das águas oceânicas e suas amplitudes de marés para gerar eletricidade e outros po- tenciais econômicos. A energia de marés compreende o aproveit- amento dos movimentos da água provoca- dos pela subida e descida das marés, logo seu potencial energético depende de alguns fenômenos que interferem diretamente nos níveis das marés (maré baixa ou maré alta), que vão desde fenômenos astronômicos, gravitacionais e equinócios até condições meteorológicas e características geomor- fológicas da costa litorânea. Atualmente, a energia das marés é explo- rada principalmente para a geração de en- ergiaelétrica, o que faz seu grande poten- cial energético global, junto dos avanços tecnológicos, a torna uma alternativa en- ergética bastante atrativa sob o aspecto ambiental e econômico. 1. Energia de marés: conceitos e definições A necessidade por energia cresce a cada dia, no entanto, a redução da disponibilida- Unidade 5 • Introdução a energia de marés127/234 de dos combustíveis fósseis e os crescentes danos ambientais relacionados à queima deles colocam em crise a matriz energéti- ca mundial. Felizmente, este desafio tem possibilitado a busca por uma nova matriz energética baseada em fontes alternativas e renováveis de energia, como é o caso da energia das marés (BEZERRA et al., 2011). Segundo Kirinus, Stringari e Marques (2012), os oceanos são uma importante e ines- gotável fonte de energia renovável e com exploração datada desde a Idade Média, quando os habitantes da costa do Atlântico Norte já se utilizavam de moinhos movidos a marés (ou maremotrizes) para auxiliar em suas atividades. De acordo com Pensamento Verde (2013), a energia de marés é um tipo de energia desenvolvida há mais de quatro décadas em países desenvolvidos, como o Reino Unido, França e a Noruega. A energia oriunda das marés pode ser cap- tada de duas formas: por energia potencial, devido a variações no nível do mar, ou por energia cinética, isto é, aproveitamento da energia das correntes e das massas de água associadas à técnica utilizada na en- ergia eólica, mas ao invés de massas de ar, utilizam-se massas oceânicas (KIRINUS, ST- RINGARI e MARQUES, 2012). Conforme Pensamento Verde (2013), as diferenças de intensidades de níveis das marés podem ser exploradas em locais es- tratégicos, como golfos e baías, utilizando turbinas hidráulicas na circulação natural da água. A energia cinética provocada pe- los movimentos ondulares das marés tem Unidade 5 • Introdução a energia de marés128/234 capacidade de acionar a energia mecânica de turbinas, transformando-se em energia elétrica através de geradores. Atualmente, a energia das marés é explora- da principalmente para a geração de ener- gia elétrica, com potencial energético glob- al da ordem de 500 a 1.000 TWh/ano. O considerável potencial energético global proveniente da energia de marés junto dos avanços tecnológicos tem tornado esta al- ternativa bastante atrativa sob o aspecto ambiental e econômico. No entanto, não são todos os lugares do mundo que possuem amplitudes de marés significativas, além de outras condições geográficas adequadas a este tipo de exploração (HAMMONS, 1993 e BEZERRA et al., 2011). 2. Fenômenos associados às ma- rés Assim como outras fontes de energia alter- nativa, a energia de marés é considerada uma fonte intermitente, isto é, uma fon- Link O site oficial do Instituto Hidrográfico de Portugal oferece um glossário científico bastante didático sobre os conceitos de marés, oferecendo defini- ções de marés vivas, marés mortas e marés vivas equinociais, a análise e previsão de marés e ní- veis de referência. Disponível em: <http://www. hidrografico.pt/glossario-cientifico-mares. php>. Acesso em: 1 jun. 2017. Unidade 5 • Introdução a energia de marés129/234 te de energia associada às interrupções na disponibilidade de uso, não sendo con- stante o uso. No entanto, embora a energia maremotriz seja intermitente, ela também é previsível (possível de conhecer em que momento e em que quantidade uma usi- na maremotriz poderá produzir energia), o que a torna vantajosa comparada a outras fontes de energia alternativa, como, por ex- emplo, a energia eólica. A previsibilidade da energia das marés deve-se ao fato dela estar relacionada principalmente a fenômenos astronômicos, que embora complexos, são atualmente bastante conhecidos (BEZERRA et al., 2011). 2.1 Força gravitacional O principal fenômeno relacionado com a origem das marés é a força gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol sobre os ocea- Para saber mais O físico e matemático Isaac Newton (1643 – 1727), após formular a força gravitacional, a usou para realizar estudos e interpretar uma varieda- de de fenômenos que ocorrem na natureza como, por exemplo, as marés. Muitos dos fenômenos que ele estudou já eram conhecidos, só não ha- via uma explicação científica para eles. O sucesso que Newton obteve na explicação desses fenô- menos constituiu um grande triunfo para a teoria da Gravitação Universal (SANTOS, 2017). Unidade 5 • Introdução a energia de marés130/234 nos do planeta Terra. Este fenômeno apre- senta duas vertentes, sendo que quando a Lua está sobre um determinado ponto do mar ou do litoral, em conjunção ou oposi- ção com o Sol, isto é, a um ângulo zero ou de 180 graus, ocorrem as marés altas ou marés de grandes amplitudes (marés de sizígia), representadas pelos períodos de lua Nova ou lua Cheia (TAVARES, 2005). Quando a Lua está em quadrante com o Sol, posicionada a 90 ou 270 graus desse pon- to, ocorrem as marés baixas ou de menores amplitudes (marés de quadratura), sendo representadas pelo período da lua quarto crescente ou quarto minguante. Esse ciclo repete-se em um intervalo de seis horas e doze minutos. Na Figura 16 são representados os fenôme- nos astronômicos que dão origem às marés de Sizígia (marés de grandes amplitudes) e de quadratura (marés de menores amplitudes). Figura 16 – Representação dos fenômenos astronômicos que dão origem às marés de Sizígia e às marés de quadratura Fonte: Portal da palavra, s.d. Unidade 5 • Introdução a energia de marés131/234 2.2 Equinócios Os Equinócios são fenômenos que ocorrem nos meses de março e setembro, que, quan- do combinados a uma lua cheia ou lua nova, resultam em marés de maior intensidade que a maré de Sizígia, conhecidas por marés Equinociais (BEZERRA et al., 2011). Quando nos equinócios, o Sol passa pelo plano do equador terrestre, o que permite a maior coincidência entre a maré solar e a lunar, fazendo com que as marés de sizígia tenham ainda maior amplitude. Geralmente as marés equinociais são as maiores regis- tradas ao longo do ano. (JRGCI, 2007). Link O oceanógrafo e professor Antônio Carlos Leal concedeu uma entrevista explicando sobre o fe- nômeno natural e os efeitos da Maré de Sizígia, mostrando os efeitos na costa litorânea do Ma- ranhão-Brasil. Disponível em: <http://g1.glo- bo.com/ma/maranhao/bom-dia-mirante/ videos/v/oceanografo-explica-os-efeitos- -da-mare-de-sizigia/4501276/>. Acesso em: 1 jun. 2017. Unidade 5 • Introdução a energia de marés132/234 2.3 Condições meteorológicas Além dos aspectos astronômicos, as marés também são afetadas significativamente pelas condições meteorológicas do local em que se situam. Como exemplo, o aumento da pressão atmosférica ou ventos soprando da terra para o mar podem reduzir os níveis de marés (INSTITUTO HIDROGRÁFICO, 2010). Segundo Nunes (2007), as marés conhe- cidas como meteorológicas são fenôme- nos naturais originados da interação entre o oceano e a atmosfera da Terra, sendo as respostas oceânicas às condições atmosfé- ricas e aos fenômenos meteorológicos em curso. Esses tipos de marés estão associa- dos principalmente pela influência da pres- são atmosférica sobre as massas de água e Para saber mais O trabalho de Montalvão (2005) oferece, de for- ma abrangente, as justificativas técnicas ofereci- das pelo setor elétrico brasileiro para a adoção do Horário Brasileiro de Verão, citando a importância e participação do fenômeno de equinócios para a tomada de decisão. O artigo é um importante documento para o conhecimento dos brasileiros que atuam no setor energético. Disponível em: <http://www2.senado.leg.br/bdsf/bitstre- am/handle/id/102/texto19%20-%20edmun-do.pdf?sequence=4>. Acesso em: 1 jun. 2017. Unidade 5 • Introdução a energia de marés133/234 pelo efeito da tensão do vento sobre suas superfícies. Os efeitos meteorológicos podem afetar as amplitudes de marés, principalmente de- vido ao efeito de ventos fortes de duração prolongada e às altas e baixas pressões at- mosféricas. Estes fenômenos resultam na elevação ou rebaixamento do nível do mar (maré meteorológica). Esses efeitos são mais expressivos nas regiões sudeste e sul do Brasil durante as passagens de frentes frias, quando ocorrem variações significa- tivas nas condições meteorológicas (CEN- TRO DE HIDROGRAFIA DA MARINHA DO BRASIL, 2017). Link No site oficial do Centro de Hidrografia da Mari- nha do Brasil é possível encontrar informações medidas e previsões dos níveis de marés para todos os portos brasileiros, indicando dias, horá- rios e alturas da maré nos portos. Disponível em: <http://www.mar.mil.br/dhn/chm/box-pre- visao-mare/tabuas/>. Acesso em: 1 jun. 2017. 2.4 Características geomorfoló- gicas As características geomorfológicas da costa terrestre também influenciam a intensida- de das marés e as condições específicas de determinada região litorânea, como a for- ma da costa, o leito marinho e a existência Unidade 5 • Introdução a energia de marés134/234 de baías e estuários, podem provocar gran- des variações de intensidade de nível entre as marés e suas correntes, o que afeta o po- tencial de geração de energia elétrica por energia maremotriz (BEZERRA et al., 2011). Em mar aberto, por exemplo, a amplitude máxima das marés é de um metro, no en- tanto, à medida que se aproxima da costa, a amplitude das marés é incrementada de- vido aos efeitos de afunilamento, reflexão e ressonância causados pela geometria da costa. Na Figura 17 são ilustradas as amplitudes de marés no estuário de Severn, no Reino Unido, podendo ser observadas maiores in- tensidades próximas à costa. Figura 17 – Variação nas amplitudes de marés ao lon- go do estuário de Severn (Reino Unido) Fonte: Bezerra et al., 2011. Unidade 5 • Introdução a energia de marés135/234 Para saber mais As amplitudes de marés vivas em Portugal Con- tinental são próximas a 1,5 m, isto é, o nível do mar sobe e desce 1,5 m em relação ao nível mé- dio. Em marés mortas, a amplitude da maré é da ordem dos 0,7 m. Nos arquipélagos portugueses dos Açores e da Madeira, tem-se a amplitude de 0,7 a 1 m em marés vivas e 0,3 a 0,5 m em ma- rés mortas. Estes valores ilustram o fato de que a amplitude da maré diminui com o afastamento da costa, sendo o efeito de maré praticamente nulo nas zonas centrais das grandes bacias oceânicas (INSTITUTO HIDROGRÁFICO, 2017). Unidade 5 • Introdução a energia de marés136/234 Glossário Equinócio: momento em que o Sol, no movimento anual aparente, corta o equador celeste, fa- zendo com que o dia e a noite tenham igual duração. Geomorfológico: pertencente ou relativo à geomorfologia. Estudo das formas de relevo que a su- perfície terrestre apresenta. Meteorológico: que se refere à meteorologia. Ciência que estuda separadamente os elemen- tos do tempo e da atmosfera. Quadrante: quarta parte de um círculo. Sizígia: oposição ou conjunção da Lua (ou outro planeta) com o Sol. Questão reflexão ? para 137/234 Pensando na disponibilidade hídrica oceânica de diver- sos países do mundo, percebe-se que cerca de 90% das atividades econômicas da costa litorânea são relaciona- das somente à navegação e ao lazer. Logo, reflita o por- quê das fontes energéticas de marés ainda não terem ganhado espaço no litoral mundial mesmo com tantas vantagens ambientais e financeiras. 138/234 Considerações Finais • A energia de marés, também denominada de energia maremotriz, compre- ende o aproveitamento dos movimentos da água provocados pela subida e descida das marés (níveis de marés). • A energia oriunda das marés pode ser captada de duas formas: por energia potencial, devido a variações no nível do mar, ou por energia cinética, isto é, aproveitamento da energia das correntes e das massas de água. • O principal fenômeno relacionado com a origem das marés é a força gravi- tacional exercida pela Lua e pelo Sol sobre os oceanos do planeta Terra. • Além dos aspectos astronômicos, as marés também são afetadas significa- tivamente pelas condições meteorológicas do local em que se situam. Unidade 5 • Introdução a energia de marés139/234 Referências BEZERRA L., P. et al. Exploração de energia maremotriz para geração de eletricidade: aspectos básicos e principais tendências. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, v. 19, n. 2, 2011. CENTRO DE HIDROGRAFIA DA MARINHA. Previsões de Marés (máximas e mínimas diárias). Di- retoria de Hidrografia e Navegação. Banco Nacional de Dados Oceanográficos. 2017. Disponível em: <http://www.mar.mil.br/dhn/chm/box-previsao-mare/tabuas/>. Acesso em: 1 jun. 2017. HAMMONS, Th. J. Tidal Power. Proceedings of the IEEE. Vol. 8, Issue 3, pp. 419-433. March, 1993. INSTITUTO HIDROGRÁFICO. Marés - Marés vivas, marés mortas e marés vivas equinociais. 2010. Disponível em: <www.hidrografico.pt>. Acesso em: 1 jun. 2017. INSTITUTO HIDROGRÁFICO. Marés. Disponível em: <http://www.hidrografico.pt/glossario-cien- tifico-mares.php>. Acesso em: 1 jun. 2017. JRGCI. Maré. Disponível em: <http://www.aprh.pt/rgci/glossario/mare.html>. Acesso em: 1 jun. 2017. KIRINUS, E. P.; STRINGARI, C. E.; MARQUES, W. C. Viabilidade de conversão da energia de cor- rentes marinhas na plataforma continental sul do Brasil. Vetor, Rio Grande, v. 22, n. 2, 83-104, 2012. Unidade 5 • Introdução a energia de marés140/234 MONTALVÃO, E. O setor elétrico e o horário de verão. Consultoria Legislativa do Senado Fe- deral. Coordenação de Estudos. Textos para discussão. Brasília, DF, Brasil. 2005. Disponível em: <http://www2.senado.leg.br/bdsf/bitstream/handle/id/102/texto19%20-%20edmundo.pdf?se- quence=4>. Acesso em: 1 jun. 2017. NUNES, A. L. Determinação das marés meteorológicas na região da Baía do Espírito Santo e sua influência na drenagem de águas continentais. 2007. Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico. PENSAMENTO VERDE. Vantagens e desvantagens da energia das ondas e dos mares. 2013. Disponível em: <http://www.pensamentoverde.com.br/meio-ambiente/vantagens-e-desvanta- gens-da-energia-das-ondas-e-dos-mares/>. Acesso em: 1 jun. 2017. PORTAL DA PALAVRA. Disponível em: <http://www.portaldapalavra.com.br/ilustracoes/MARE. jpg>. Acesso em 1 jun. 2017. SANTOS, M. A. da S. Newton e a explicação das Marés. Brasil Escola. Disponível em: <http://bra- silescola.uol.com.br/fisica/newton-explicacao-das-mares.htm>. Acesso em: 1 jun. 2017. TAVARES, W. M. Produção de eletricidade a partir da energia maremotriz. Consultor Legislativo da Área XII. Recursos Minerais, Hídricos e Energéticos. Câmara dos Deputados. Brasília, DF, Brasil. 2005. 141/234 Assista a suas aulas Aula 5 - Tema: Introdução a Energia de Marés. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ befb33d90c34bd0f5694f5984671e1d0>. Aula 5 - Tema: Introdução a Energia de Marés. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ c8898571b907f0ee0507f6fa405121ce>. 142/234 1. Assinale a alternativa incorreta quanto às forças gravitacionais associadas às marés. a) O principal fenômeno relacionado com a origem das marés é a força gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol sobre os oceanos do Planeta Terra. b) O fenômeno gravitacional apresenta duas vertentes, as marés altas ou marés de grandes amplitudes (marés de sizígia) e as marésbaixas ou de menores amplitudes (marés de qua- dratura). c) Quando a Lua está sobre um determinado ponto do mar ou do litoral, em conjunção ou opo- sição com o Sol, isto é, a um ângulo zero ou de 180 graus, ocorrem as marés altas ou marés de grandes amplitudes (marés de sizígia). d) Quando a Lua está em quadrante com o Sol, posicionada a 90 ou 270 graus desse ponto, ocorrem as marés baixas ou de menores amplitudes (marés de quadratura). e) As marés baixas e altas compreendem um ciclo que se repete em um intervalo de seis meses (um semestre). Questão 1 143/234 2. Assinale a alternativa que apresenta como os fenômenos de equinócios podem afetar as marés. Questão 2 a) Os Equinócios são fenômenos que ocorrem nos meses de março e setembro, que, quando combinados a uma Lua Cheia ou Lua Nova, resultam em marés anuais de menor intensidade, conhecidas por Marés Equinociais. b) Quando nos equinócios, o Sol passa pelo plano do Polo Sul terrestre, o que permite a maior coincidência entre a maré solar e a lunar, fazendo com que as marés de sizígia tenham ainda maior amplitude. c) Os Equinócios são fenômenos que ocorrem nos meses de março e setembro, que, quando combinados a uma Lua Cheia ou Lua Nova, resultam em marés de maior intensidade que a Maré de Sizígia, conhecidas por Marés Equinociais. d) Quando nos equinócios, o Sol passa pelo plano do Polo Norte terrestre, o que permite a maior coincidência entre a maré solar e a lunar, fazendo com que as marés de sizígia tenham ainda maior amplitude. e) Geralmente as marés equinociais são as menores registradas ao longo do ano. 144/234 3. Assinale a alternativa que contempla as características da energia de marés. Questão 3 a) A energia de marés, também denominada de energia maremotriz, compreende o aprovei- tamento dos movimentos da água provocados pela subida e descida das marés (níveis de marés). b) As diferenças de intensidade de níveis das marés podem ser exploradas em todos os locais do planeta Terra. c) A energia cinética provocada pelos movimentos dos ventos marítimos tem capacidade de acionar a energia mecânica de turbinas, transformando-se em energia elétrica através de geradores. d) Os oceanos são uma importante fonte de energia não renovável e com exploração datada desde a Idade Média. e) A energia de marés é o tipo de energia mais antigo utilizado nos países subdesenvolvidos do Sul continental. 145/234 4. Assinale a alternativa correta. Quanto às condições meteorológicas e as marés meteorológicas, pode-se afirmar que: Questão 4 a) As marés conhecidas como meteorológicas são fenômenos antrópicos criados da interação entre o oceano e a atmosfera da Terra. b) As marés meteorológicas podem ser definidas como as respostas oceânicas às condições atmosféricas e aos fenômenos meteorológicos em curso. c) As marés meteorológicas estão associadas principalmente pela influência da tensão dos raios solares (raios ultravioletas) em suas superfícies. d) Os efeitos meteorológicos podem afetar as amplitudes de marés, não compreendendo a ação de ventos fortes de duração prolongada, somente de curta duração. e) As condições meteorológicas resultam na elevação ou rebaixamento do nível dos ventos de norte-sul litorâneo. 146/234 5. Assinale a alternativa correta. Quanto às características geomorfológi- cas e as marés, pode-se afirmar que: Questão 5 a) As características geomorfológicas da costa terrestre não influenciam a intensidade das marés, visto que as condições físicas são específicas de determinada região litorânea. b) A forma da costa, o leito marinho e a existência de baías e estuários em nada influenciam a intensidade de nível entre as marés e suas correntes. c) A forma da costa, o leito marinho e a existência de baías e estuários em nada afetam o po- tencial de geração de energia elétrica por energia maremotriz. d) Em mar aberto, as variações de amplitudes de maré são maiores que próximos à costa, devi- do aos efeitos de afunilamento. e) As características geomorfológicas da costa terrestre também influenciam a intensidade das marés. 147/234 Gabarito 1. Resposta: E. O principal fenômeno relacionado com a origem das marés é a força gravitacional exercida pela Lua e pelo Sol sobre os ocea- nos do Planeta Terra. Este fenômeno apre- senta duas vertentes, sendo que quando a Lua está sobre um determinado ponto do mar ou do litoral, em conjunção ou oposição com o Sol, isto é, a um ângulo zero ou de 180 graus, ocorrem as marés altas ou marés de grandes amplitudes (marés de sizígia), re- presentadas pelos períodos de Lua Nova ou Lua Cheia. Quando a Lua está em quadrante com o Sol, posicionada a 90 ou 270 graus desse ponto, ocorrem as marés baixas ou de menores amplitudes (marés de quadratura), sendo representadas pelo período da Lua Quarto Crescente ou Quarto Minguante. 2. Resposta: C. Os Equinócios são fenômenos que ocorrem nos meses de março e setembro, que, quan- do combinados a uma Lua Cheia ou Lua Nova, resultam em marés de maior intensi- dade que a Maré de Sizígia, conhecidas por Marés Equinociais. Quando nos equinócios, o Sol passa pelo plano do equador terrestre, o que permite a maior coincidência entre a maré solar e a lunar, fazendo com que as marés de sizígia tenham ainda maior ampli- tude. Segundo a Revista de Gestão Costei- ra Integrada (2007), geralmente as marés equinociais são as maiores registradas ao longo do ano 148/234 Gabarito 3. Resposta: A. A energia de marés, compreende o apro- veitamento dos movimentos da água pro- vocados pela subida e descida das marés. As diferenças de intensidades de níveis das marés podem ser exploradas em locais es- tratégicos, como golfos e baías, utilizando turbinas hidráulicas na circulação natural da água. A energia cinética provocada pe- los movimentos ondulares das marés tem capacidade de acionar a energia mecânica de turbinas, transformando-se em energia elétrica através de geradores. Os oceanos são uma importante e inesgotável fonte de energia renovável e com exploração datada desde a Idade Média. 4. Resposta: B. As marés meteorológicas são fenômenos naturais originados da interação entre o oceano e a atmosfera da Terra, sendo as respostas oceânicas às condições atmosfé- ricas e aos fenômenos meteorológicos em curso. Esses tipos de marés estão associa- dos principalmente pela influência da pres- são atmosférica sobre as massas de água e pelo efeito da tensão do vento sobre suas superfícies. Os efeitos meteorológicos po- dem afetar as amplitudes de marés, princi- palmente devido ao efeito de ventos fortes de duração prolongada e às altas e baixas pressões atmosféricas. 149/234 Gabarito 5. Resposta: E. As características geomorfológicas da cos- ta terrestre também influenciam a intensi- dade das marés e as condições específicas de determinada região litorânea, como a forma da costa, o leito marinho e a existên- cia de baías e estuários, podem provocar grandes variações de intensidade de nível entre as marés e suas correntes, o que afeta o potencial de geração de energia elétrica por energia maremotriz. 150/234 Unidade 6 Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento Objetivos 1. Conhecer as tecnologias de aprovei- tamento da energia das marés. 2. Entender os princípios de funciona- mento das usinas de energia de marés através de represamentos em reser- vatórios. 3. Compreender os conceitos das usinas de energia de marés através de cor- rentes de marés. 4. Reconhecer o propósito da energia de marés na geração de energia elétrica de forma renovável. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento151/234 Introdução A exploração da energia das marés é pos- sível através de duasprincipais tecnologias, sendo uma através de represamentos da água do mar em reservatórios construídos e a outra através das correntes de marés. A geração de energia por represamentos em reservatórios compreende componentes do tipo barragem, comportas, um ou mais reservatórios e equipamentos eletromecâ- nicos. Além de que a operação pode seguir sentido “mar-reservatório”, “reservatório- -mar” ou a combinação de ambos. Para a geração de energia por correntes de marés, há a conversão em eletricidade atra- vés de sistemas modulares de turbinas que podem ser colocadas diretamente no lei- to do mar, como hélices de energia eólica, aproveitando o movimento do fluido. Embora sejam duas tecnologias que utili- zam da energia de marés, ambas apresen- tam suas especificidades, vantagens e des- vantagens. Vale ressaltar que, como consi- derada energia renovável e limpa, a energia de marés merece ser estudada, aprimorada e implantada. 1. Represamentos em reservató- rios A exploração da energia das marés do tipo represamentos em reservatórios se dá atra- vés do uso de turbinas instaladas em bar- ragens na plataforma continental oceâ- nica, tal qual o princípio utilizado em uma hidroelétrica de água doce, isto é, uma hi- droelétrica convencional. A barragem per- Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento152/234 mite um desnível entre os lados, de modo que as turbinas sejam acionadas quando há passagem da água salgada (BEZERRA et al., 2011). Podemos citar a barragem compre- endida na usina maremotriz de La Rance, na França, em um braço oceânico próximo à costa continental. Para o bom funcionamento da usina mare- motriz, é necessária a presença de marés de grandes amplitudes e uma adequada mor- fologia do local, ou seja, requer um local com condições geográficas favoráveis para o re- presamento da água, criando-se o reserva- tório. Segundo Bezerra et al. (2011), regiões de estuários, como na costa litorânea norte do Brasil, são bons exemplos de locais ade- quados para aproveitamento da energia de marés em usinas maremotriz. 1.1 Modos de operação de uma usina maremotriz por represa- mento em reservatórios Segundo Bezerra et al. (2011), existem três formas principais de aproveitamento da energia potencial das marés: a geração em maré vazante, a geração em maré enchente e a combinação das duas, as quais são des- critas a seguir. Quando o processo de ge- ração de energia das marés ocorre apenas durante a maré vazante ou durante a maré enchente, é denominada por geração em efeito simples. E quando as duas formas são utilizadas na usina maremotriz, denomina- -se efeito duplo. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento153/234 1.1.1 Usina maremotriz: geração em maré vazante A geração de energia em maré vazante é considerada a estratégia de operação mais simples dentre as três. Sua operação com- preende o enchimento do reservatório com água de maré cheia, feito isso as comportas de enchimento do reservatório são fecha- das, permitindo que o processo de geração de energia seja iniciado durante a maré va- zante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de energia ocorre no sentido “reservatório- -mar”. Para início de operação, é necessário que haja queda d’água suficiente para o funcio- namento das turbinas. A operação é man- tida até que a altura da queda d’água se torne a mínima possível para a geração de energia. Após atingir altura inferior à míni- ma, são bloqueadas as passagens de água através das turbinas, cessando-se a gera- ção de energia até que a altura da queda d’água torne-se novamente suficiente para o funcionamento das turbinas, isto é, após ocorrer a maré alta seguinte. E repete-se o processo (BEZERRA LEITE et al., 2011). Na Figura 18 são representadas as etapas do processo de operação em usina maremotriz de maré vazante. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento154/234 Figura 18 – Etapas do processo de operação em usina maremotriz de maré vazante Fonte: Clark, 2007 apud Bezerra et al., 2011. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento155/234 1.1.2 Usina maremotriz: gera- ção em maré enchente O processo de geração de energia utilizan- do a maré enchente é análogo ao processo de maré vazante, com a diferença de que nesse caso o processo de geração de ener- gia ocorre no sentido “mar-reservatório”, isto é, quando há passagem de água pelas turbinas durante o enchimento do reser- vatório pela ação das marés altas. As turbi- nas são acionadas ao encher o reservatório e não ao esvaziá-lo, como no processo de maré vazante. Após a passagem, as turbi- nas não mais operam até ocorrer uma nova maré alta (BEZERRA et al., 2011). 1.1.3 Usina maremotriz: gera- ção em maré vazante e maré enchente O processo de geração de energia utilizan- do a maré vazante e maré enchente com- preende a combinação de ambos os pro- cessos, isto é, há movimento das turbinas e geração de energia no sentido “reser- vatório-mar” e “mar-reservatório”, per- mitindo o aproveitamento da maré alta no enchimento e no esvaziamento do reser- vatório. Na Figura 19 são representadas as etapas do processo de operação em usina maremo- triz de combinação de ambas as formas de aproveitamento, isto é, geração em efeito duplo. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento156/234 Figura 19 – Etapas do processo de operação em usina maremotriz de efeito duplo Fonte: Clark, 2007 apud Bezerra et al., 2011. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento157/234 1.2 Componentes de uma usina maremotriz por represamento As componentes de uma usina maremotriz são: barragem, comportas, um ou mais reservatórios e equipamentos eletromecânicos (turbinas e turbogeradores), conforme ilustra a Figura 20. Figura 20 – Componentes de uma usina maremotriz Fonte: Massoud, Amer e Samir, 2001 apud Bezerra et al., 2011. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento158/234 1.2.1 Barragem A barragem compreende uma componente de grande importância em uma usina mare- motriz, logo seu projeto e construção deve prever condições que são especificas para este tipo de aproveitamento, como: • Choque de ondas: a barragem deve prever os efeitos das ondas que se chocam contra ela, visto que os efei- tos de choques das ondas podem ser bastantes severos devido à variação constante de pressão entre ambos os lados. • Localização e formato da barragem: a localização e o formato da barra- gem podem alterar os fenômenos de ressonância e reflexão que ocorrem dentro de um estuário, assim é possí- vel elevar ou atenuar a amplitude da maré e, consequentemente, a energia produzida pela usina. Portanto, este é um fator que deve ser analisado cui- dadosamente (CLARK, 2007). Para saber mais Quando uma onda se propaga e encontra certo meio, como um obstáculo ou uma superfície que separa duas regiões, esta interage com ele, o que gera alguns comportamentos específicos, de- nominados fenômenos ondulatórios da física. A reflexão acontece quando uma onda atinge uma região que separa dois meios e retorna, se propa- gando no mesmo meio anterior. A refração acon- tece quando uma onda atinge uma região que separa dois meios e a atravessa, passando a se propagar no outro meio (SANTOS, s/d). Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento159/234 1.2.2 Comportas As comportas de uma usina maremotriz controlam o nível de água do reservatório, sendo que a frequência em que são abertas está relacionada ao tipo de maré (maré va-zante, maré enchente ou combinação de- las) e ao modo de operação da usina. Vale ressaltar que as comportas de uma usina maremotriz operam com muito mais frequ- ência do que em uma hidroelétrica conven- cional, o que faz necessário bons projetos operacionais e de manutenção. Segundo Bezerra et al. (2011), o material constituinte das comportas, assim como para as outras componentes de uma usina maremotriz, também deve ser levado em consideração, visto que os constantes im- pactos das ondas e a corrosão ocasionada pela reação da água salgada podem resul- tar em problemas operacionais. 1.2.3 Reservatório Os reservatórios em uma usina maremotriz têm por função o armazenamento de água do mar, de modo a gerar a queda d’água ne- cessária para geração de eletricidade atra- vés dos turbogeradores. Segundo Charlier (1982), os reservatórios podem compreender reentrâncias costei- ras, enseadas, corpos de águas entre ilhas e continentes ou estuários. Uma usina maremotriz pode conter um ou mais reservatórios. Ressalta-se que usinas com apenas um reservatório são mais co- Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento160/234 muns devido ao menor custo de implanta- ção, embora possui menor flexibilidade (BE- ZERRA et al., 2011). 1.2.4 Equipamentos eletrome- cânicos Os equipamentos eletromecânicos de uma usina maremotriz compreendem os equi- pamentos destinados à conversão de ener- gia, sendo uma das principais parcelas que compõem o custo total da usina e poden- do ser responsáveis por aproximadamente 50% dos custos (CLARK, 2007). Segundo Bezerra et al. (2011), os equipa- mentos eletromecânicos devem levar em consideração os seguintes fatores em uma usina maremotriz: • A variação contínua da altura da que- da d’água requer turbinas que operem de forma eficiente sob todas condi- ções de altura. • A operação cíclica (início e parada da geração de acordo com as marés) im- põe fadigas maiores do que na gera- ção convencional em hidrelétricas. • As dimensões físicas de cada unidade geradora deve ser a menor possível, visto que afetam diretamente os cus- tos das obras civis. • Os materiais são expostos às ações corrosivas da água do mar e, portan- to, precisam ser cuidadosamente se- lecionados e protegidos. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento161/234 Os modelos de turbinas utilizadas para conversão da energia maremotriz em são: tipo Kaplan (Figura 21), Straflo (Figura 22) e tipo Bulbo (Figura 23). Link Turbinas são equipamentos que tem por finalidade transformar a energia de escoamento (hidráulica) em trabalho mecânico. Pela definição, inicialmente dada, são máquinas motoras. Em material disponibiliza- do pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná, é possível ter as características e as formas de fun- cionamento de variados tipos de turbinas. Para melhor acesso, ao entrar no link, clique no arquivo em seu formato “pdf”, na parte superior da página. Disponível em: <http://webcache.googleusercontent. com/search?q=cache:kDVCZZQ05TAJ:paginapessoal.utfpr.edu.br/eduardomg/maquinas- -de-fluxo/materia/Cap.6_2014_2.pdf/at_download/file+&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br>. Acesso em: 11 jun. 2017. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento162/234 Figura 21 – Turbina do tipo Kaplan, na usi- na maremotriz de Milau, França Fonte: MJ2 Technologies, 2010 apud Bezerra Leite et al., 2011. Figura 22 – Turbina do tipo Straflo, na usina ma- remotriz de Annapolis Royal, Canadá Fonte: Andritz, 2010 apud Bezerra Leite et al., 2011. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento163/234 Figura 23 – Turbina do tipo bulbo, na usi- na maremotriz de La Rance, França Fonte: Faites le Plein d’Avenir, 2008 apud Bezerra Leite et al., 2011. 2. Correntes de marés As correntes de marés podem ser converti- das em eletricidade através de sistemas mo- dulares de turbinas que podem ser colocadas diretamente no leito do mar, como hélices de energia eólica (BEZERRA et al., 2011). Assim, a geração de energia elétrica por correntes de marés se dá através de turbinas do tipo Link Em canal do Site YouTube são ilustradas todas as componentes e o funcionamento da usina ma- remotriz por represamento em reservatórios. Disponível em: <https://www.youtube.com/ watch?v=B5vHOrugMDY>. Acesso em: 11 jun. 2017. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento164/234 hélices para conversão de energia cinética, conforme ilustra a Figura 24. Figura 24 – Turbina do tipo hélice através de correntes de marés Fonte: Marine Current Turbines, 2005 apud Bezerra et al., 2011. A exploração comercial das correntes de marés é bem menor em relação à explora- ção através de barragens, visto que neste tipo de tecnologia há limitação da ener- gia disponível, pois as marés apresentam uma baixa densidade energética (KHAN e BHUYAN, 2009). Para saber mais A densidade da água do mar depende da tem- peratura, da salinidade e também da pressão, pois, embora em pequena quantidade, a água é compressível. Na fossa das Filipinas, a 10.000 m de profundidade, à temperatura de 2,48°C e com 34,67‰ de concentração salina, o valor da mas- sa específica é de 1,07211 g/cm3. A mesma água, mas à superfície, portanto suportando só a pres- são atmosférica, apresentaria massa específica de 1,02769 g/cm3 (FERRAZ NETTO, s/d). Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento165/234 No entanto, esta alternativa tecnológica também apresenta uma tendência bas- tante promissora, o que tem sido bastante pesquisada e levada em consideração para possíveis projetos, visto que os custos redu- zidos de instalação e os impactos ambien- tais mínimos têm tornado essa opção tec- nológica bastante atrativa em vários aspec- tos (GOOCH et al., 2009). A tecnologia de energia de marés através de correntes de marés apresenta os mes- mos princípios da geração eólica, com al- gumas vantagens: a densidade da água do mar é cerca de 800 vezes maior do que a do ar, além disso, as correntes de marés são al- tamente previsíveis, ao contrário dos ven- tos (ELGHALI, BENBOUZID e CHARPATIER, 2007). Segundo Bezerra et al. (2011), o potencial extraível a partir das correntes de marés pode ser obtido a partir da equação: Link Em canal do Site YouTube são demonstradas as tecnologias de energia de marés por represamen- to em reservatórios e através de correntes de ma- rés, ilustrando as tecnologias e seus processos de funcionamento. Disponível em: <https://www. youtube.com/watch?v=xbxqclFCrcs>. Aces- so em: 11 jun. 2017. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento166/234 Onde: P: potencial extraível, em W; ρ: massa específica da água do mar, em kg/ m3; A: área da seção transversal da turbina, em m2; v: velocidade da corrente de maré, em m/s. Para saber mais Uma aplicação piloto (a primeira da América La- tina) no Porto de Pecém, Ceará, Brasil, (CE) utili- za do mar outra fonte de energia: o movimento das ondas. Neste piloto, o movimento oscilatório de flutuadores e braços mecânicos que acompa- nham as ondas, pressuriza um tanque com água, que é projetada sobre as pás de uma turbina a uma pressão entre 200 m e 400 m de coluna d´á- gua (BERNARDES, 2015). Disponível em: <ht- tps://youtu.be/FZSO21oCx1M>. Acesso em: 11 jun. 2017. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento167/234 Glossário Massa específica: relação quantificável entre a massa de um corpo e o seu volume, expressa no Sistema Internacional de Medidas como quilograma por metro cúbico (kg/m3). Reentrância: característicado que forma curva para dentro. Concavidade. Maremotriz: também chamada de energia das marés – é aquela gerada através das diferenças de altura da maré, de acordo com o movimento lunar. Questão reflexão ? para 168/234 Pensando na água do mar como um fluido agressivo (altamente salino e corrosivo), quais as especificidades que os materiais que compõem uma usina maremotriz devem ter para enfrentar com resistência essa situação? 169/234 Considerações Finais • A exploração da energia das marés é possível através de duas principais tec- nologias: represamentos da água do mar em reservatórios e correntes de marés. • A geração de energia por represamentos em reservatórios se dá através do uso de turbinas instaladas em barragens, tal qual o princípio utilizado em uma hidroelétrica convencional. • A geração de energia por correntes de marés se dá pelos sistemas modula- res de turbinas que podem ser colocadas diretamente no leito do mar, como hélices de energia eólica. • Os mecanismos e componentes de funcionamento das tecnologias de ma- rés devem apresentar especificidades relacionadas à água do mar. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento170/234 Referências ANDRITZ. Hydromatrix-Main Conditions and Application Criteria. 2010. Disponível em: <www. andritz.com>. Acesso em: 9 jun. 2017. BERNARDES, M. Energia renovável: usinas maremotrizes. 2015. Disponível em: <blogs.pini.com. br/posts/tecnologia-sustentabilidade/energia-renovavel-usinas-maremotrizes-344851-1.aspx>. Acesso em: 11 jun. 2017. BEZERRA L., P. et al. Exploração de energia maremotriz para geração de eletricidade: aspectos básicos e principais tendências. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, v. 19, n 2, 2011. CHARLIER, R. H. Tidal Energy. Van Nostrand Reinhold Company. Vol. 1, p. 351. New York, NY, USA. 1982. CLARK, R. H. Elements of Tidal-Electric Engineering. Wiley-IEEE Press, 2007. ELGHALI, S. E. B.; BENBOUZID, M. E. H.; CHARPATIER, J. F. Marine Tidal Current Electric Power Generation Technology: State of the Art and Current Status. IEEE International Electric Ma- chines & Drives Conference. v. 1, p. 1407-1412, 2007. FAITES LE PLEIN D’AVENIR-LE. L’usine Marémotrice de La Rance-La Première Usine Marémotrice Du Monde. 2008. Disponível em: <www.faiteslepleindavenir.com>. Acesso em: 19 jun. 2017. Unidade 6 • Energia de marés – Tecnologias operacionais de funcionamento171/234 FERRAZ NETTO, L. Água do mar. Disponível em: <www.feiradeciencias.com.br/sala02/agua_do_ mar.asp>. Acesso em: 11 jun. 2017. GOOCH, S. et al. Site Characterization for Tidal Power. Marine Technology for Our Future: Global and Local Challenges. OCEANS, MTS/IEEE Biloxi, p. 1-10. 2009. KHAN, J.; BHUYAN, G. S. Ocean Energy: Global Technology Development Status. IEA-OES. Do- cument No. T0104. 2009. Disponível em: <www.iea-oceans.org>. Acesso em: 9 jun. 2017. MARINE CURRENT TURBINES. Strangford Lough Marine Current Turbine-Environmental Sta- tement (Non-Technical Summary). 2005. Disponível em: <http://www.seageneration.co.uk/>. Acesso em: 15 jun. 2017. MASSOUD, S.; AMER, M.; SAMIR, M. Tidal Power Generation Systems. 2001. MJ2 Technologies. The VLH Range. 2010. Disponível em: <www.vlh-turbine.com>. Acesso em: 9 jun. 2017. SANTOS, J. C. F dos. Fenômenos ondulatórios. Disponível em: <educacao.globo.com/fisica/assun- to/ondas-e-luz/fenomenos-ondulatorios.html>. Acesso em: 11 jun. 2017. 172/234 Assista a suas aulas Aula 6 - Tema: Energia de Marés – Tecnologias Operacionais de Funcionamento. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ fac35cb71a5847fd32da9aad75635496>. Aula 6 - Tema: Energia de Marés – Tecnologias Operacionais de Funcionamento. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/pA- piv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/8df- 5ddfad92bf2abb406aac1a1394bf4>. 173/234 1. Quais as três formas principais de aproveitamento da energia potencial de marés por represamento? Questão 1 a) Geração em maré vazante; geração em maré crescente; e a combinação da maré vazante e maré crescente. b) Geração em maré minguante; geração em maré enchente; e a combinação da maré min- guante e maré enchente. c) Geração em maré vazante; geração em maré enchente; e a combinação da maré vazante e maré enchente. d) Geração em maré vazante; geração em maré equinocial; e a combinação da maré vazante e maré equinocial. e) Geração em maré lunar; geração em maré enchente; e a combinação da maré lunar e maré enchente. 174/234 2. A figura a seguir compreende o esquema ilustrativo de qual tipo de tec- nologia de usina maremotriz? Questão 2 Fonte: Massoud, Amer e Samir, 2001 apud Bezerra et al., 2011. a) Usina maremotriz por aproveitamento das correntes de marés. b) Usina hidroelétrica por represamento em reservatórios de água doces. c) Usina hidroelétrica convencional. d) Usina maremotriz por represamento marítimo em alto mar. e) Usina maremotriz por represamento em reservatórios. 175/234 3. Como funciona a operação em usina maremotriz por geração em maré vazante? Questão 3 a) Sua operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré cheia, feito isso as comportas de enchimento do reservatório são fechadas, permitindo que o processo de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de ener- gia ocorre no sentido “reservatório-mar”. b) Sua operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré cheia, feito isso as comportas de enchimento do reservatório são fechadas, permitindo que o processo de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de ener- gia ocorre no sentido “mar-reservatório”. c) O processo de geração de energia compreende a combinação de processos, isto é, há movi- mento das turbinas e geração de energia no sentido “reservatório-mar” e “mar-reservató- rio”, permitindo o aproveitamento da maré alta no enchimento e no esvaziamento do reser- vatório. 176/234 Questão 3 d) As correntes de marés podem ser convertidas em eletricidade através de sistemas modulares de turbinas que podem ser colocadas diretamente no leito do mar, como hélices de energia eólica. Assim, a geração de energia elétrica por correntes de marés se dá através de turbinas do tipo hélices para conversão de energia cinética. e) Sua operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré baixa lunar, fei- to isso as comportas de enchimento do reservatório são fechadas, permitindo que o proces- so de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de energia ocorre no sentido “mar-reservatório”. 177/234 4. Como funciona a operação em usina maremotriz por geração em maré enchente? Questão 4 a) Sua operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré cheia, feito isso as comportas de enchimento do reservatório são fechadas, permitindo que o processo de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de ener- gia ocorre no sentido “reservatório-mar”. b) O processo de geração de energia utilizando a maré enchente é análogo ao processo de maré vazante, com a diferença de que nesse caso o processo de geração de energia ocorre no sentido “mar-reservatório”, isto é, quando há passagem de água pelasturbinas durante o enchimento do reservatório pela ação das marés altas. As turbinas são acionadas ao encher o reservatório e não ao esvaziá-lo, como no processo de maré vazante. c) O processo de geração de energia compreende a combinação de processos, isto é, há movi- mento das turbinas e geração de energia no sentido “reservatório-mar” e “mar-reservató- rio”, permitindo o aproveitamento da maré alta no enchimento e no esvaziamento do reser- vatório. 178/234 Questão 4 d) As correntes de marés podem ser convertidas em eletricidade através de sistemas modulares de turbinas que podem ser colocadas diretamente no leito do mar, como hélices de energia eólica. Assim, a geração de energia elétrica por correntes de marés se dá através de turbinas do tipo hélices para conversão de energia cinética. e) Sua operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré baixa lunar, fei- to isso as comportas de enchimento do reservatório são fechadas, permitindo que o proces- so de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de energia ocorre no sentido “mar-reservatório”. 179/234 5. Como funciona a operação em usina maremotriz por aproveitamento da energia de marés através das correntes de marés? Questão 5 a) Sua operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré cheia, feito isso as comportas de enchimento do reservatório são fechadas, permitindo que o processo de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de ener- gia ocorre no sentido “reservatório-mar”. b) O processo de geração de energia utilizando a maré enchente é análogo ao processo de maré vazante, com a diferença de que nesse caso o processo de geração de energia ocorre no sentido “mar-reservatório”, isto é, quando há passagem de água pelas turbinas durante o enchimento do reservatório pela ação das marés altas. As turbinas são acionadas ao encher o reservatório e não ao esvaziá-lo, como no processo de maré vazante. c) O processo de geração de energia compreende a combinação de processos, isto é, há movi- mento das turbinas e geração de energia no sentido “reservatório-mar” e “mar-reservató- rio”, permitindo o aproveitamento da maré alta no enchimento e no esvaziamento do reser- vatório. 180/234 Questão 5 d) As correntes de marés podem ser convertidas em eletricidade através de sistemas modulares de turbinas que podem ser colocadas diretamente no leito do mar, como hélices de energia eólica. Assim, a geração de energia elétrica por correntes de marés se dá através de turbinas do tipo hélices para conversão de energia cinética. e) Sua operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré baixa lunar, fei- to isso as comportas de enchimento do reservatório são fechadas, permitindo que o proces- so de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do reservatório então cheio, passando pelas turbinas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de energia ocorre no sentido “mar-reservatório”. 181/234 Gabarito 1. Resposta: C. Segundo Bezerra leite et al. (2011), existem três formas principais de aproveitamento da energia potencial das marés, sendo a ge- ração em maré vazante, a geração em maré enchente e a combinação das duas. 2. Resposta: E. As componentes de uma usina maremo- triz por represamento em reservatórios são: barragem, comportas, um ou mais reser- vatórios e equipamentos eletromecânicos (turbinas e turbogeradores). 3. Resposta: A. A operação compreende o enchimento do reservatório com água de maré cheia, feito isso as comportas de enchimento do reser- vatório são fechadas, permitindo que o pro- cesso de geração de energia seja iniciado durante a maré vazante (maré que sai do re- servatório então cheio, passando pelas tur- binas contidas na barragem). Pode-se dizer que a geração de energia ocorre no sentido “reservatório-mar”. 4. Resposta: B. O processo de geração de energia utilizando a maré enchente é análogo ao processo de maré vazante, com a diferença de que nes- 182/234 Gabarito se caso o processo de geração de energia ocorre no sentido “mar-reservatório”, isto é, quando há passagem de água pelas tur- binas durante o enchimento do reservatório pela ação das marés altas. As turbinas são acionadas ao encher o reservatório e não ao esvaziá-lo, como no processo de maré va- zante. 5. Resposta: D. As correntes de marés podem ser conver- tidas em eletricidade através de sistemas modulares de turbinas que podem ser co- locadas diretamente no leito do mar, como hélices de energia eólica. Assim, a geração de energia elétrica por correntes de marés se dá através de turbinas do tipo hélices para conversão de energia cinética. 183/234 Unidade 7 Energia de marés: aplicabilidades Objetivos 1. Compreender os locais aptos a fazer uso da energia de marés para geração de energia elétrica. 2. Conhecer as vantagens relacionadas ao uso da energia de marés. 3. Entender as desvantagens de utili- zar a energia de marés como fonte de energia. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades184/234 Introdução A energia das marés vem sendo desenvol- vida há mais de quatro décadas em países desenvolvidos, sendo que a sua captação é restrita a poucas localidades, pois o desní- vel das marés deve ser alto para que apre- sente custo-benefício de aproveitamento. A energia proveniente das marés possui duas grandes qualidades: energia renovável durante seu processo de operação e explo- ração, e também a característica de ser uma fonte limpa, não geradora de poluentes e contaminantes. No entanto, para a instalação de estações de captação de energia das marés são ne- cessários altos investimentos, o que faz com que esta seja uma fonte energética ainda não competitiva. Logo, faz-se importante a realização de pes- quisas para obtenção de informações capa- zes de estabelecer a viabilidade de eventual aproveitamento presente e futuro da ener- gia das marés no Brasil e no mundo. Neste tema são apresentadas as caracterís- ticas dos locais aptos ao uso de energia de marés, além de suas vantagens e desvanta- gens frente às outras formas e tipos de fon- tes energéticas. 1. Locais aptos ao uso de ener- gia de marés A energia das marés é um tipo de energia desenvolvida há mais de quatro décadas em países de primeiro mundo, como Reino Unido, França e Noruega, na qual há o apro- Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades185/234 veitamento da subida e descida das marés para geração de energia elétrica. Segundo Pensamento Verde (2013), as diferenças de altura que impactam nas marés podem ser exploradas em locais estratégicos, como golfos e baías, nos quais utilizam turbinas hidráulicas na circulação natural da água. Como descrito em Tavares (2005), as con- dições específicas de determinada região litorânea, assim como a forma da costa, o leito marinho e a existência de baías e estu- ários, podem provocar grandes variações de níveis entre as marés altas e as marés bai- xas, além de elevadas correntes, que podem ser aproveitadas para a geração de energia elétrica. Duas ilustrações de estuários são apresentadas na Figura 25, isto é, locais da costa litorânea propícios à instalação de usina maremotriz. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades186/234 Figura 25 – Estuários da costa litorânea (a) (b) Fonte: Caricchio, s/d. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades187/234 Para saber mais Apesar da grande importância ecológica e co- mercial do ambiente de estuário, sua degradaçãocresce a cada ano. Cerca de 60% da população mundial reside em regiões estuarinas, o alto grau de urbanização e industrialização traz diversos efeitos negativos. Dentre os principais impactos e suas consequências que o homem causa nesse ambiente destacam-se as descargas de efluentes domésticos, os despejos industriais à contamina- ção por metais e as construções de barragens (usi- nas maremotriz), o que ocasiona a diminuição do aporte fluvial, aumento da salinidade, concentra- ção de poluentes no estuário, perda de habitats (CARICCHIO, s/d). De acordo com Francisco (s/d), a captação da energia de marés é restrita a poucas lo- calidades, pois o desnível das marés deve ser superior a 7 metros, sendo que os lo- cais mais propícios para a instalação de es- tações de energia das marés são: baía de Fundy (Canadá) e baía Mont-Saint-Michel (França), ambas com mais de 15 metros de desnível. No Brasil, o litoral do Maranhão, apresen- ta condições propícias para a utilização da energia maremotriz, em razão da amplitu- de dos níveis de suas marés, que chega a 8 metros. Os Estados do Pará e do Amapá também apresentam características favo- ráveis para instalação e operação deste tipo de energia (TAVARES, 2005). Para Francisco (s/d), no Brasil, os locais favoráveis à cons- Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades188/234 trução de estações para o aproveitamento dessa forma de energia são o estuário do rio Bacan- ga, em São Luís (MA), com marés de até 7 metros, e, principalmente, a ilha de Macapá (AP), com marés de 11 metros. A instalação de estações de captação de energia das marés requer altos investimentos, sendo sua eficiência baixa, aproximadamente 20%. 2. Vantagens da energia de marés A energia proveniente das marés possui duas grandes qualidades, o fato de ser uma energia re- novável e inesgotável durante seu processo de operação e exploração, e também a característica de ser uma fonte limpa, já que no processo de transformação em energia elétrica não são pro- Link No site do curso de oceanografia da Universidade Federal da Bahia, são fornecidas informações sobre a zona costeira, explanando sobre as definições, os ambientes que a compõem, os processos atuantes, os estuários de interesse para energia de marés, bem como os aspectos institucionais que a envolvem. Ain- da há uma seção que trata exclusivamente da zona costeira do Estado da Bahia, em que são abordados seus aspectos específicos na forma de estudos de caso. Disponível em: <http://www.zonacosteira. bio.ufba.br/zoco.html>. Acesso em: 15 jun. 2017. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades189/234 duzidos poluentes e contaminantes. Outras vantagens também são destacadas, como: apresentar riscos mínimos ao ambien- te; possuir grande volume de água do mar para geração de energia; não necessitar de equipamentos muito sofisticados, com di- versos processos envolvidos até a obtenção da energia elétrica (PENSAMENTO VERDE, 2013). Ao contrário de outras fontes energéticas, a geração de eletricidade por energia das marés é livre de problemas atuais, como as emissões de gases poluidores, poluição da água, derramamentos de óleo, produção de resíduos, entre outros. Além de que a vida útil de uma usina maremotriz pode ser de duas a três vezes mais que a de uma usina térmica ou nuclear (FARIA, 2013). De acordo com Faria (2013), outro aspecto da atualidade a ser destacado é o surgimen- to de novas formas de exploração da energia das marés, especialmente o aproveitamen- to das correntes de marés, também visto nos temas 5 e 6, que devido à sua simplicidade conceitual, apresenta impactos ambientais adversos mínimos e baixos custos de insta- lação e operação. Para saber mais No que se refere às questões financeiras, a ener- gia das marés é vantajosa pelo preço do combus- tível ser nulo e por não haver custo de área ou de- sapropriações para instalação de suas plantas e equipamentos (ELLIOT, 2004). Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades190/234 3. Desvantagens da energia de marés Embora a energia de marés apresente van- tagens relevantes para sua aplicabilidade, o impacto ambiental e o alto custo de implan- tação que estão envolvidos na captação deste tipo de energia acabam tornando-se os maiores impedimentos para a propaga- ção do processo de instalação deste tipo de energia. Além dos maiores impedimentos, a energia de marés também apresenta outras des- vantagens relevantes como: fornecimento instável, pois depende do vento e outros fa- tores para que a maré seja forte ou não; al- tos custos de instalação dos equipamentos; necessidade de amplitudes de marés supe- riores a cinco metros e fortes correntes ma- rítimas para que apresente custo-benefício; as instalações devem ser fortes e sólidas o suficiente para resistirem às tempestades, ao mesmo tempo em que devem ser sen- síveis o bastante para captação da energia das marés (PENSAMENTO VERDE, 2013). 3.1 Altos custos das usinas Tavares (2005) destaca o grande fator que coloca a energia de marés em desvantagem: é que na construção de uma usina mare- motriz, além de ser necessário o dispêndio de recursos para a realização de obras se- melhantes às hidrelétricas convencionais, como barragens, comportas e turbinas hi- dráulicas, é obtida uma planta que traba- Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades191/234 lha com menor aproveitamento de sua ca- pacidade instalada, visto que a energia das marés não está disponível todo o tempo, de forma ininterrupta, mas apenas em deter- minados momentos do respectivo ciclo das marés altas. Além disso, a água do oceano (água com elevado teor de sódio), devido a seu elevado potencial de corrosão, exige a utilização de materiais especiais na construção das bar- ragens e equipamentos, o que encarece o valor de implantação e manutenção desses tipos de usinas. Tavares (2005) pondera que as turbinas, por exemplo, devem ser produ- zidas de aço inoxidável ou alguma outra liga metálica ainda mais nobre, de alto custo, a fim de evitar a corrosão e a perda do equi- pamento. Para saber mais A corrosão pode ser definida como a deteriora- ção, que ocorre quando um metal reage com o ambiente, podendo essa deterioração ocorrer devido a diferentes causas, as quais a liga de me- tal foi exposta. Dependendo da aparência ou das formas de ataque, existe uma classificação para cada tipo de corrosão (COELHO, 2015). Link Em um trabalho científico de Silva e Perrenchelle (s/d), é analisada a influência de corrosão do aço ino- xidável por hipoclorito de sódio em tubulações in- dustriais, destacando o alto poder prejudicial dessa substância em materiais. Disponível em: <biblio- teca.univap.br/dados/000003/000003A9. pdf>. Acesso em: 16 jun. 2017. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades192/234 3.2 Impactos ambientais adver- sos A implantação e operação de uma usina ma- remotriz podem provocar impactos adver- sos ao ambiente de entorno, modificando os ecossistemas marinhos e da área intermaré, devido à imposição de barreiras físicas arti- ficiais, isto é, a construção de barragens. Tavares (2005) menciona que os estuários, locais propícios à instalação de usinas ma- remotriz, são de importância vital para o desenvolvimento de diversas espécies de peixes, sendo que muitas delas de gran- de importância para a pesca comercial e responsável pelo sustento de significativa parcela da população litorânea. Logo, uma usina maremotriz pode afetar o ambiente físico e também o ambiente social que de- pende do estuário para sobrevivência. Link Em um trabalho de Porto, Finamore e Ferreira (2013), é realizada uma discussão sobre as injus- tiças da sustentabilidade e os conflitos ambientais relacionados à produçãode energia “limpa” no Brasil. Este trabalho discute as contradições exis- tentes na implantação de projetos de energia “lim- pa”, a partir de quatro casos do contexto brasileiro. Segundo os autores, todos geram inúmeros impac- tos sociais, ambientais e à saúde que caracterizam o que denominam provocativamente “injustiças da sustentabilidade”. Disponível em: <http://rccs. revues.org/5217>. Acesso em: 14 jun. 2017. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades193/234 Glossário Corrosão: desgaste de um corpo metálico causado por ação de agentes oxidantes. Estuário: parte terminal de um rio, longa e ampla, onde se faz sentir a ação das marés. Zona Intermaré: porção da planície de maré, pouco inclinada, e que se apresenta totalmente exposta na baixa-mar e quase inteiramente coberta na preamar. Questão reflexão ? para 194/234 É destacado neste tema que as desvantagens quanto à energia de marés são mais numerosas que as suas van- tagens. Como estudioso e profissional da área de ener- gias alternativas e limpas, qual o cenário que você projeta para as usinas maremotrizes? 195/234 Considerações Finais • Locais aptos à implantação da energia de marés dependem de condições específicas de determinada região litorânea, assim como a forma da costa, o leito marinho e a existência de baías e estuários. • O custo-benefício da fonte energética obtida da energia de marés ainda não é competitivo e os impactos ambientais adversos ainda são questionados. • É importante que se realizem pesquisas para obtenção de informações ca- pazes de estabelecer a viabilidade de eventual aproveitamento futuro da energia das marés no Brasil e no mundo. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades196/234 Referências CARICCHIO, C. Estuários. Universidade Federal da Bahia. Disponível em: <http://www.zona- costeira.bio.ufba.br/estuarios.html>. Acesso em: 15 jun. 2017. COELHO, P. Diferentes tipos e formas de corrosão. 2015. Disponível em: <http://www.engqui- micasantossp.com.br/2015/06/diferentes-tipos-e-formas-de-corrosao.html#ixzz4kOzfjZnn>. Acesso em: 15 jun.. 2017. ELLIOT, D. Renewable Energy: power for a sustainable future. Ed. Oxford University Press, 2004. FARIA, E. M. P. de. As fontes de energia e a busca pelo desenvolvimento sustentável. 2013. 41 f. Monografia (Especialização) - Curso de Direito Ambiental, Avm Faculdade Integrada, Universida- de Candido Mendes, Rio de Janeiro, 2013. FRANCISCO, W. C. Energia das marés. Mundo educação. Disponível em: <http://mundoeduca- cao.bol.uol.com.br/geografia/energia-das-mares.htm>. Acesso em: 16 Jun. 2017. PENSAMENTO VERDE. Vantagens e desvantagens da energia das ondas e dos mares. 2013. Dis- ponível em: <http://www.pensamentoverde.com.br/meio-ambiente/vantagens-e-desvantagens- da-energia-das-ondas-e-dos-mares/>. Acesso em: 15 jun.2017. Unidade 7 • Energia de marés: aplicabilidades197/234 PORTO, M. F.; FINAMORE, R.; FERREIRA, H. Injustiças da sustentabilidade: Conflitos ambientais relacionados à produção de energia “limpa” no Brasil. Revista Crítica de Ciências Sociais, 100, maio 2013: 37-64. SILVA, D. W. S.; PERRENCHELE, R. Análise da influência de corrosão do aço inoxidável 316L por hipoclorito de sódio no processo de assepsia externa de tubulações cervejeiras. Universidade do Vale do Paraíba - UNIVAP. s/d. Disponível em: <biblioteca.univap.br/dados/000003/000003A9. pdf>. Acesso em: 16 jun. 2017. TAVARES, W. M. Produção de eletricidade a partir da energia maremotriz. Consultor Legislativo da Área XII. Recursos Minerais, Hídricos e Energéticos. Câmara dos Deputados. Brasília, DF, Brasil. 2005. 198/234 Assista a suas aulas Aula 7 - Tema: Energia de Marés – Aplicabilida- des. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ 0c8aed4e442efbdd20ff47efed2c7ce0>. Aula 7 - Tema: Energia de Marés – Aplicabilida- des. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f- 1d/619c2763c89a196201b7a11e2dff9854>. 199/234 1. Assinale a alternativa que indica os locais aptos ao uso de energia geotér- mica. Questão 1 a) Locais estratégicos, como estuários, golfos e baías, nos quais há grandes variações de níveis entre as marés altas e as marés baixas, além de elevadas correntes, que podem ser aprovei- tadas para a geração de energia elétrica. b) Localidades em que há presença de fluidos geotérmicos e formações geológicas do subsolo, de temperatura elevada, cujo calor seja suscetível de aproveitamento econômico (direto ou indireto). c) Os países com capacidade de uso da energia de marés estão todos situados em regiões de importante atividade de queda de água doce, vindas das serras do mar. d) Os locais mais aptos ao uso são os países localizados ao centro dos continentes, ricos em cursos d’água salobros. e) Os países com capacidade de uso da energia de marés situam-se em regiões oceânicas so- mente da porção norte do globo. 200/234 2. Assinale a alternativa que apresenta a relação entre ação de corrosão e energia de marés. Questão 2 a) A corrosão é o desgaste de um corpo catiônico causado por ação de agentes redutores. b) regiões de alta intensidade corrosivas situam-se em águas salobras próximos à linha do equador, reduzindo as intensidades próximas aos pólos globais. c) A água do oceano (elevado teor de Sódio), devido a seu elevado potencial de corrosão, exige a utilização de materiais especiais na construção das barragens e equipamentos, o que en- carece o valor de implantação e manutenção desses tipos de usinas. d) As turbinas das usinas maremotrizes, por exemplo, devem ser produzidas de ferro, de alto custo, a fim de evitar a corrosão. e) O alto teor de elemento ferro contido nas águas salgadas e salobras dos oceanos possuem atração química com o ferro molecular de que é feito os equipamentos das usinas, como turbinas e barragens, possibilitando assim a corrosão do material. 201/234 3. Assinale a alternativa correta. Quais as vantagens da energia de marés? Questão 3 a) Energia renovável e inesgotável durante seu processo de operação e exploração, pequeno espaço para instalação, funcionamento temporário e grande volume de água do mar para geração de energia. b) Energia renovável e inesgotável durante seu processo de operação e exploração, funciona- mento contínuo, altos custos de energia elétrica e desenvolvimento regional. c) Energia limpa, pequeno espaço para instalação, poluição sonora e grande volume de água do mar para geração de energia. d) Energia renovável e inesgotável durante seu processo de operação e exploração, fonte limpa e grande volume de água do mar para geração de energia. e) Intensidade sonora na usina maremotriz, pequeno espaço para instalação, funcionamento contínuo, baixos custos de energia elétrica e desenvolvimento regional. 202/234 4. Assinale a alternativa correta. Quais as desvantagens da energia de marés? Questão 4 a) Baixo custo de implantação e dos equipamentos, fornecimento instável, necessidade de amplitudes de marés superiores a cinco metros e fortes correntes marítimas para que apre- sente custo-benefício. b) Alto custo de implantação e dos equipamentos, fornecimento estável, necessidade de am- plitudes de marés superiores a cinco metros e fortes correntes marítimas para que apresen- te custo-benefício. c) Alto custo de implantação e dos equipamentos, fornecimento instável, necessidade de am- plitudes de marés superiores a um metro e fracas correntes marítimas para que apresente custo-benefício. d) Baixo custo de implantação e dos equipamentos, fornecimento instável, necessidade de amplitudes de marés superiores a cinco metros e fracas correntes marítimas para que apre- sentecusto-benefício. e) Alto custo de implantação e dos equipamentos, fornecimento instável, necessidade de am- plitudes de marés superiores a cinco metros e fortes correntes marítimas para que apresen- te custo-benefício. 203/234 5. Assinale a alternativa correta. Como as usinas maremotrizes impactam negativamente o ambiente? Questão 5 a) A implantação e operação de uma usina maremotriz podem provocar impactos adversos ao ambiente de entorno, modificando os ecossistemas marinhos e da área intermaré, devido à imposição de barreiras físicas artificiais, isto é, a construção de barragens. b) Em nada prejudicam o meio social, ambiental e econômico de uma região. c) Não podem ser reaproveitadas as águas das marés enchentes e vazantes, devendo ser des- cartadas em zona costeira próximas, nas quais são necessários grandes reservatórios com possibilidade de contaminação por infiltração, além da ocupação de grandes áreas abertas. d) Devem ser gerenciados pelos responsáveis da atividade, visto que a as usinas maremotrizes causam uma poluição sonora de intensidade elevada. e) Compõem parte do ciclo hidrológico da região, não afetando a qualidade da água e nem causando prejuízos ao ecossistema local. 204/234 Gabarito 1. Resposta: A. As diferenças de altura que impactam nas marés podem ser exploradas em locais es- tratégicos, como golfos e baías, nos quais utilizam turbinas hidráulicas na circulação natural da água. As condições específicas de determinada região litorânea, assim como a forma da costa, o leito marinho e a exis- tência de baías e estuários, podem provocar grandes variações de níveis entre as marés altas e as marés baixas, além de elevadas correntes, que podem ser aproveitadas para a geração de energia elétrica. 2. Resposta: C. A água do oceano (água com elevado teor de sódio), devido a seu elevado potencial de corrosão, exige a utilização de mate- riais especiais na construção das barragens e equipamentos, o que encarece o valor de implantação e manutenção desses tipos de usinas. As turbinas devem ser produzidas de aço inoxidável ou alguma outra liga metáli- ca ainda mais nobre, de alto custo, a fim de evitar a corrosão e a perda do equipamento. 3. Resposta: D. A energia proveniente das marés possui duas grandes qualidades, o fato de ser uma energia renovável e inesgotável durante seu processo de operação e exploração, e também a característica de ser uma fon- te limpa, já que no processo de transfor- mação em energia elétrica não são pro- 205/234 Gabarito duzidos poluentes e contaminantes. Out- ras vantagens também são destacadas, como: apresentar riscos mínimos ao am- biente; possuir grande volume de água do mar para geração de energia; não neces- sitar de equipamentos muito sofisticados, com diversos processos envolvidos até a obtenção da energia elétrica. 4. Resposta: E. O impacto ambiental e o alto custo de im- plantação que estão envolvidos na captação de energia das marés, além de outras des- vantagens relevantes como: fornecimento instável, pois depende do vento e outros fa- tores para que a maré seja forte ou não; al- tos custos de instalação dos equipamentos; necessidade de amplitudes de marés supe- riores a cinco metros e fortes correntes ma- rítimas para que apresente custo-benefício; as instalações devem ser fortes e sólidas o suficiente para resistirem às tempestades, ao mesmo tempo em que devem ser sen- síveis o bastante para captação da energia das marés. 5. Resposta: A. A implantação e operação de uma usina maremotriz podem provocar impactos ad- versos ao ambiente de entorno, modifi- cando os ecossistemas marinhos e da área intermaré, devido à imposição de barrei- ras físicas artificiais, isto é, a construção de barragens. 206/234 Unidade 8 Energia de marés: panorama e perspectivas Objetivos 1. Entender o cenário no Brasil e no mun- do sobre os usos de energia de marés. 2. Conhecer os países com maior poten- cial de aproveitamento de energia de marés no mundo. 3. Compreender a situação do Brasil frente ao cenário do aproveitamen- to de energia de marés, em território brasileiro. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas207/234 Introdução O aproveitamento das energias de marés no mundo ainda é discreto, embora as usinas maremotrizes apresentem grande poten- cial para geração de eletricidade. Não se tem efetuado investimentos em novos em- preendimentos em razão de seus elevados custos e potencial impactos ambientais, visto que o aproveitamento de energia de marés em larga escala ainda não é econômi- co e ambientalmente viável. Embora haja poucas usinas maremotrizes implementadas em todo o mundo, diversos países têm se despertado para a possibili- dade de exploração desta fonte energética em seus litorais. Alguns países como Egito, Índia, Rússia, Malásia, Colômbia, Austrália, Reino Unido e Brasil já apresentam estu- dos e propostas sobre as possibilidades de exploração da energia das marés em seus oceanos. De posse a essas informações, apresen- taremos neste tema as principais usinas maremotrizes, além das perspectivas para aproveitamento dessa fonte de energia re- novável. 1. Energia de marés no mundo O aproveitamento das energias de marés no mundo ainda é restrito, merecendo des- taque os países como França e Canadá, nos quais estão instaladas as maiores usinas maremotrizes. No entanto, mesmo nesses países, detentores das maiores plantas de energia de marés, não se tem efetuado in- vestimentos em novos empreendimentos do tipo. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas208/234 Apesar do grande potencial para geração de eletricidade em variados estuários e baías, a produção de energia elétrica por aproveita- mento de energia de marés em larga escala ainda não é econômica e ambientalmente viável (TAVARES, 2005). O que é percebido nas Figuras 26 e 27, com os dados disponibi- lizados pela Empresa de Pesquisa Energéti- ca (EPE, 2016), em seu anuário estatístico de energia elétrica, percebendo que em 32 anos, a parcela de geração mundial de en- ergia elétrica por usinas maremotrizes não passou de 0%. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas209/234 Figura 26 – Geração de energia elétrica mundial por fonte (%) Fonte: adaptada de EPE, 2016. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas210/234 Figura 27 – Distribuição de energia por fontes renováveis Fonte: adaptado de EPE, 2016. Assim, é apresentado nos próximos tópicos as usinas maremotrizes mais relevantes existentes e o cenário brasileiro frente a este tipo de energia renovável. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas211/234 2. Energia de marés na França A maior usina já construída com a finalidade de gerar eletricidade a partir da tecnologia de aproveitamento da energia de marés por represamentos é a usina chamada La Rance, localizada no estuário francês La Rance. Esta usina encontra-se em operação desde 1966, com capacidade instalada de 240 MW distribuídos em 24 turbinas do tipo bulbo, com potência de 10 MW cada, e dispor de uma barragem com 330 metros de compri- mento e 8 metros de largura. Segundo Tavares (2005), os níveis das marés no estuário localizado a usina de La Rance são da amplitude de 8 metros, o que per- mitem a geração anual de 540 GWh. No entanto, o fator de utilização da planta (relação entre a potência de energia elétrica média produzida e a capacidade instalada) é menor que 30%, enquanto esse fator nor- malmente em uma hidrelétrica convencion- al corresponde a no mínimo 50%. 3. Energia de marés no Canadá Outra grande usina maremotriz existen- te é a de Annapolis Tidal Generating Station, Link Em um vídeo do site Youtube são demonstra- dasespetaculares imagens do estuário e da usi- na maremotriz La Rance, com explicação breve dos impactos no local. Disponível em: <https:// www.youtube.com/watch?v=O7jrWqESr- Lc>. Acesso em: 30 jun. 2017. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas212/234 localizada na baía de Fundy, na costa leste do Canadá e entrou em operação no ano de 1984. Infelizmente, conforme menciona Tavares (2005), embora a baía de Fundy seja responsável por conter as maiores amplitu- des mundiais de marés, atingindo níveis de até 17 metros, a geradora possui uma capa- cidade instalada de apenas 20 MW, o que é bem inferior à usina maremotriz de La Ran- ce, na França. Sua produção elétrica anual ainda é da ordem de 30 GWh, o que revela um fator de utilização de apenas 17%. De diferencial, a usina de Annapolis Tidal Generating Station foi pioneira na utiliza- ção de uma configuração inovadora no con- junto turbina-gerador do tipo Straflo, onde o rotor do gerador elétrico faz parte da es- trutura da própria turbina. A estrutura tipo Straflo, que inclui a turbina hidráulica e o rotor do gerador elétrico. 4. Energia de marés na Rússia A usina maremotriz de Kislaya Guba, na Rús- sia, foi construída na década de 60, no mar de Barents. Ela é considerada um caso es- pecial de exploração da energia das marés, visto que foi idealizada apenas com a finali- dade experimental. Sua potência instalada é de 400 kW e localiza-se em uma região de pequenas amplitudes de marés, que variam na faixa de 1,3 a 3,9 m, o que justamente torna a usina inviável para fins comerciais (BEZERRA et al., 2011). Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas213/234 5. Energia de marés no Brasil Em território brasileiro, os litorais do Mara- nhão, do Pará e do Amapá apresentam con- dições propícias para a utilização da ener- gia maremotriz em razão da amplitude dos níveis de suas marés, que podem atingir 8 metros (TAVARES, 2005). Segundo Centrais Elétricas Brasileiras S/A (1981) e Bezerra et al. (2011), as maiores amplitudes de marés no Brasil se encontram na costa norte, revelando variados locais potencialmente favoráveis à exploração da energia das marés. Segundo os autores, o litoral do estado do Maranhão apresenta potencial disponível acima de 8 GW, o que é bastante favorável. 5.1 Estuário do Bacanga – Ma- ranhão A possibilidade de aproveitar a energia das marés para gerar eletricidade, no Brasil, é um estudo bastante antigo. Ainda na déca- Para saber mais O projeto da usina piloto de Kislaya Guba foi de- senvolvido para a baía de Kislaya, empregando turbinas bulbo de eixo horizontal instaladas em caixões de concreto armado. A escolha do local foi condicionada à pequena largura da baía, entre 30 e 50 m, com o propósito de reduzir as obras civis, uma vez que se tratava de uma usina piloto (BOTAN, 2014). Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas214/234 da de 70, no estuário do Bacanga, em São Luís, foi construída uma barragem visando a interliga- ção do município com o porto de Itaquí, além do aproveitamento maremotriz. Na época, diversos estudos foram realizados e uma das alternativas consistia na utilização de 6 turbogeradores do tipo bulbo de 4500 kW cada, operando em regime de efeito simples, o que permitiria uma gera- ção anual da usina de 56,3 GWh (LIMA et al., 2003). A implantação da usina maremotriz no estuário de Bacanga, embora fosse um projeto promis- sor, não teve implantação devido a problemas como a ocupação urbana desordenada em áreas do reservatório e a criação de uma avenida que também margeia o reservatório, o que obrigou o controle das comportas da barragem a uma cota máxima bem inferior ao previsto no projeto Link Em um trabalho de Lima et al. (2003), é apresentada uma revisão dos estudos de geração talassométri- ca da Barragem do Bacanga, considerando o contexto histórico político e econômico, partindo da revi- são técnica do mesmo, para posteriormente citar os fatos que conduziram ao estado atual. É realizada uma análise das possibilidades atuais de reaproveitamento de potencial remanescente bem como das instalações existentes. Disponível em: <http://www.seeds.usp.br/pir/arquivos/congressos/CLAG- TEE2003/Papers/RNCSEP%20B-115.pdf>. Acesso em: 23 jun. 2017. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas215/234 inicial, tornando-a inviável financeiramente para geração de eletricidade (BEZERRA LEI- TE et al., 2011). Na Figura 28 é ilustrado um modelo de usina proposto para a barragem do Bacanga. Figura 28 – Ilustração do layout proposto para a usi- na maremotriz do Bacanga, em São Luís, Brasil Fonte: Ferreira e Estefen, 2009 apud Bezerra et al., 2011. 5.2 Baía de Turiaçu – Maranhão A baía de Turiaçu, um dos maiores poten- ciais de energia das marés do litoral brasi- leiro, também está localizada no estado do Maranhão, apresentando mais de 3,4 GW de potencial disponível. Para saber mais Ainda hoje existem propostas de alguns pesqui- sadores da área de energias renováveis para cria- ção de uma usina-piloto do Bacanga para fins de pesquisa, destacando a oportunidade de impul- sionar o desenvolvimento tecnológico e humano visando-se outros projetos maremotrizes no Bra- sil. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas216/234 Segundo Bezerra et al. (2011), a baía de Turiaçu é uma região riquíssima em estuários e com marés de até 7 metros, o que torna a região bastante propícia para exploração energética por energia de marés. No entanto, as dificuldades de acesso ao local e restrições ambientais relacio- nadas com a abundante vegetação de mangues na região se tornam restrições que inviabilizam a exploração energética do local. Assim, devido às dificuldades e restrições, o cenário para instalação de usinas maremotrizes no Brasil ainda continua em estudos contínuos, sempre em busca do melhor potencial. Para saber mais Bezerra et al. (2009) e Bezerra et al. (2010) analisaram vários possíveis cenários de geração de energia em um pequeno estuário dentro da baía de Turiaçu, considerando diferentes quantidades de turbinas de modo que haja o melhor compromisso entre energia produzida e respeito às restrições ambientais do lo- cal. E, no contexto de projetos em pequena escala, os autores obtiveram que a baía de Turiaçu apresentou um horizonte bastante amplo para o aproveitamento da energia maremotriz através da exploração de inúmeros pequenos estuários. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas217/234 6. Perspectivas em energia de marés Embora atualmente haja poucas usinas maremotrizes implementadas em todo o mundo, diversos países têm se despertado Link Em um trabalho de Bezerra et al. (2012), é levan- tado o potencial maremotriz da baía de Turiaçu, no Maranhão, fazendo uma discussão detalhada sobre as viabilidades técnicas, econômicas e am- bientais da sua exploração no local. O artigo cien- tífico traz várias imagens e ilustrações para elu- cidar o conteúdo. Disponível em: <http://www. bellalex.net/arquivos/meccanica-maremo- triz-analise.pdf>. Acesso em: 23 jun. 2017. para a possibilidade de exploração desta fonte energética em seus litorais. Alguns países como Egito, Índia, Rússia, Malásia, Colômbia, Austrália, Reino Unido e Brasil já apresentam estudos e propostas sobre as possibilidades de exploração da energia das marés em seus oceanos. Uma localidade em evidência é o estuário de Severn, no Reino Unido, contemplando um dos principais projetos atualmente em andamento devido à possibilidade de utili- zação de múltiplos lagos dentro do estuário. A exploração da energia maremotriz atra- vés de represamentos em reservatórios, como visto nos temas anteriores, é a técni- ca mais antiga de exploraçãoda energia das marés. Entretanto vale destacar a existência de outras formas de exploração da energia Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas218/234 das marés, com perspectivas futuras, que podem ser através das correntes de marés, ondas, gradiente térmico e gradiente de sa- linidade (BEZERRA et al., 2011). Segundo Turner e Ower (2007), Gooch et al. (2009), Khan e Bhuyan (2009), King e Tryfo- nas (2009), apesar de a exploração comer- cial das correntes de marés estar em des- vantagem com relação à exploração através de barragens, esta alternativa tecnológica apresenta uma tendência bastante promis- sora, o que tem sido amplamente pesquisa- do e também levado em consideração para novos possíveis projetos. Para Bezerra et al. (2011), um dos principais fatores que tem impulsionado a exploração maremotriz são os avanços alcançados por parte dos equipamentos eletromecânicos usados na conversão da energia das marés. Esta situação permite a exploração até mes- mo em situações de baixos níveis de marés, o que constitui um ponto bastante favorável para esta forma de geração de energia, além do surgimento de novas formas de ex- ploração, destacadas no parágrafo anterior. Portanto, a maturidade da técnica já usa- da em usinas de energia de marés, o surg- imento de novas tecnologias e formas de aproveitamentos, bem como a existência de inúmeros locais adequados e ainda in- explorados, leva a concluir que a exploração maremotriz atende aos principais requisitos para que esta possa ser utilizada mais in- tensamente e represente uma parcela mais significativa na matriz energética mundial. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas219/234 Glossário Gradiente de salinidade: variação gradativa da propriedade salina do meio, podendo caracteri- zar a água como doce, salobra ou salina. Gradiente Térmico: variação gradativa da temperatura do meio, neste caso variação da tempe- ratura da água do mar. Talassometria: medição físico-química de propriedades da água do mar como a salinidade, a densidade, a condutividade, entre outros. Questão reflexão ? para 220/234 Os estudos para implantação das usinas de energia de marés sempre demonstram inviabilidade no âmbito dos impactos ambientais negativos ocasionados pelas bar- ragens e usinas. Você, como estudante e profissional da área de energias, acredita que se esgotassem todas as formas de energias não renováveis utilizadas atualmen- te, ainda os impactos ambientais das usinas maremotri- zes seriam tão respeitáveis como são atualmente? 221/234 Considerações Finais • O aproveitamento mundial das energias de marés ainda é reduzido em rela- ção ao tamanho do seu potencial. • Não se tem investido em novos empreendimentos visto que o aproveita- mento de energia de marés em larga escala ainda não é econômico e am- bientalmente viável. • Embora haja poucas usinas maremotrizes implementadas, diversos países têm se despertado para a possibilidade de exploração desta fonte energé- tica. • Em território brasileiro, os litorais do Maranhão, do Pará e do Amapá apre- sentam condições propícias para a utilização da energia maremotriz, em ra- zão da amplitude dos níveis de suas marés, que podem atingir 8 metros. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas222/234 Referências BEZERRA L., P. et al. Estudo do ppotencial para ggeração de energia elétrica a partir de Fon- te Maremotriz. The 8th Latin-American Congress on Electricity Generation and Transmission- CLAGTEE. Anais do CLAGTEE 2009. v. 1, p. 709-713, 2009. _________. Viabilidade de pequenos aproveitamentos para geração de energia eletromare- triz. XVIII Congresso Brasileiro de Automática. Anais do CBA 2010. v. 1, p. 66286-66292, 2010. ________. A energia maremotriz no maranhão: uma análise crítica. Plural -Instituto Geia, v. 4, p. 45-65, 2012. ________. Exploração de energia maremotriz para geração de eletricidade: aspectos básicos e principais tendências. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, vol. 19, Nº 2, 2011. BOTAN, A. C. B. Desenvolvimento de uma turbina de fluxo reversível para uso em usina mare- motriz com operação em duplo efeito. 125 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia de Energia, Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2014. CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS S/A. Aproveitamentos Maremotrizes na Costa do Mara- nhão, Pará e Amapá-Inventário Preliminar. ELETROBRÁS. 1981 EPE. Anuário estatístico de energia elétrica 2016 ano base 2015. Rio de Janeiro: EPE, 2016. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas223/234 FERREIRA, R. M.; ESTEFEN, S. F. Alternative Concept for Tidal Power Plant with Reservoir Res- trictions. Renewable Energy. V.34, Issue 4. P.. 1151-1157, 2009. GOOCH, S. et al. Site Characterization for Tidal Power. Marine Technology for Our Future: Glo- bal and Local Challenges. OCEANS, MTS/IEEE Biloxi, p. 1-10, 2009. KHAN, J.; BHUYAN, G. S. Ocean Energy: global technology development status. IEA-OES. Docu- ment No. T0104. 2009. Disponível em: <www.iea-oceans.org>. Acesso em: 9 jul. 2017. KING, J.; TRYFONAS, T. Tidal Stream Power Technology-State of the Art. Oceans 2009 – Europe. p. 1-8, 2009. LIMA, S. L. et al. Projeto da Usina Maremotriz do Bacanga: concepção e perspectivas. 5th Latin- -American Congress Electriciy Generation and Transmission. UNESP. v. 1, p. 1-6, 2003. TAVARES, W. M. Produção de eletricidade a partir da energia maremotriz. Consultor Legislativo da Área XII. Recursos Minerais, Hídricos e Energéticos. Câmara dos Deputados. Brasília, DF, Brasil. 2005. TURNER, N. E.; OWER, A. The Development of a Tidal Turbine for Deployment in Areas with Slow Moving Tidal Flows. Oceans 2007-Europe. p. 1-3, 2007. Unidade 8 • Energia de marés: panorama e perspectivas224/234 ZEEMA. Zoneamento Ecológico do Estado do Maranhão. Fotos Aéreas-São Luís. 1999. Disponível em: <www.zee.ma.gov.br>. Acesso em: 19 jul. 2017. 225/234 Assista a suas aulas Aula 8 - Tema: Energia de Marés – Panorama Atual e Perspectivas Futuras. Bloco I Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ de0aa191697889d19f8f91749aebebde>. Aula 8 - Tema: Energia de Marés – Panorama Atual e Perspectivas Futuras. Bloco II Disponível em: <https://fast.player.liquidplatform.com/ pApiv2/embed/dbd3957c747affd3be431606233e0f1d/ aa250e3f3577c705728253b54a1145c9>. 226/234 1. Assinale a alternativa correta. Por que os países ainda não estão investindo em empreendimentos de aproveitamento da energia de marés? a) em razão de seus elevados custos e potenciais impactos ambientais. b) em razão de seus baixos custos e alto potencial de impactos ambientais. c) em razão de seus elevados custos e baixos potenciais de impactos ambientais. d) em razão de seus baixos custos e poucas costas litorâneas. e) em razão de seus elevados custos e poucas costas litorâneas. Questão 1 227/234 2. Assinale a alternativa correta. Por que os custos para investir na implan- tação de usinas maremotrizes são altos? Questão 2 a) Devido ao investimento em processos ambientais devido aos passivos nas costas continen- tais. b) Devido ao investimento de recursos custosos e resistentes à corrosão da água do mar, como barragens, comportas e turbinas hidráulicas. c) Devido ao investimento em alto gradiente térmico do meio. d) Devido ao investimento em alto gradiente de salinidade do meio. e) Devido ao investimento em altos gradientes térmicos e de salinidade do meio. 228/234 3. “A maior usina já construída com a finalidade de gerar eletricidade a partir da tecnologia de aproveitamento da energia de marés por represamentos é a usina chamada __________, localizada no estuário ____________. Esta usina encontra-seem operação desde 1966, com capacidade insta- lada de 240 megawatts (MW) distribuídos em 24 turbinas do tipo bulbo, com potência de 10 MW cada, além de que sua barragem possui 330 me- tros de comprimento e 8 metros de largura” . De que usina maremotriz se trata o parágrafo? Questão 3 a) Usina Annapolis Tidal Generating Station, na baía de Fundy, na costa leste do Canadá. b) Usina maremotriz de Kislaya Guba, na Rússia. c) Usina de La Rance, na França. d) Estuário do Bacanga, em São Luís. e) Baía de Turiaçu, um dos maiores potenciais de energia das marés do litoral brasileiro, locali- zada no estado do Maranhão. 229/234 4. Qual foi o diferencial da usina maremotriz de Annapolis Tidal Genera- ting Station, localizada na baía de Fundy, na costa leste do Canadá e en- trou em operação no ano de 1984? Questão 4 a) Foi a maior usina já construída com a finalidade de gerar eletricidade a partir da tecnologia de aproveitamento da energia de marés por represamentos. b) Foi ser a pioneira na utilização de uma configuração inovadora no conjunto turbina-gerador do tipo bulbo-cônica. c) Foi a maior usina já construída com a finalidade de gerar eletricidade a partir da tecnologia de aproveitamento da energia de marés por correntes marinhas. d) Foi ser a pioneira na utilização de uma configuração inovadora no conjunto turbina-gerador do tipo Straflo, onde o rotor do gerador elétrico faz parte da estrutura da própria turbina. e) Ela é considerada um caso especial de exploração da energia das marés, visto que foi ideali- zada apenas com a finalidade experimental. 230/234 5. Quais as regiões brasileiras que apresentam as melhores condições para instalação e operação de usinas de energia de marés e por quê? Questão 5 a) Em território brasileiro, os litorais do Rio Grande do Sul, Paraná e Santa Catarina apresentam condições propícias para a utilização da energia maremotriz, em razão da amplitude dos ní- veis de suas marés, que podem atingir 8 metros. b) Em território brasileiro, os litorais do Rio Grande do Sul, Paraná e Santa Catarina apresentam condições propícias para a utilização da energia maremotriz, em razão da amplitude dos ní- veis de suas marés, que podem atingir 20 metros. c) Em território brasileiro, os litorais do Sudeste apresentam condições propícias para a utili- zação da energia maremotriz, em razão da amplitude dos níveis de suas marés, que podem atingir 20 metros. d) Em território brasileiro, os litorais do Maranhão, do Pará e do Amapá apresentam condições propícias para a utilização da energia maremotriz, em razão da amplitude dos níveis de suas marés, que podem atingir 20 metros. 231/234 Questão 5 e) Em território brasileiro, os litorais do Maranhão, do Pará e do Amapá apresentam condições propícias para a utilização da energia maremotriz, em razão da amplitude dos níveis de suas marés, que podem atingir 8 metros. 232/234 Gabarito 1. Resposta: A. O aproveitamento das energias de marés no mundo ainda é bastante discreto, merecen- do destaque os países como França e Cana- dá, nos quais apresentam as maiores usinas maremotrizes. No entanto, mesmo nesses países, detentores das maiores plantas de energia de marés, não se têm efetuado in- vestimentos em novos empreendimentos do tipo, em razão de seus elevados custos e potenciais impactos ambientais. 2. Resposta: B. Todo esse elevado custo se deve ao fato do investimento de recursos custosos e resis- tentes à corrosão da água do mar, como bar- ragens, comportas e turbinas hidráulicas, para obter uma planta que trabalha com menor aproveitamento de sua capacidade instalada, uma vez que a energia das marés não é contínua, dependendo de momentos de ciclos de maré. 3. Resposta: C. A maior usina já construída com a finalidade de gerar eletricidade a partir da tecnologia de aproveitamento da energia de marés por represamentos é a usina chamada La Ran- ce, localizada no estuário francês La Rance. Esta usina encontra-se em operação desde 1966, com capacidade instalada de 240 me- gawatts (MW) distribuídos em 24 turbinas do tipo bulbo, com potência de 10 MW cada, além de que sua barragem possui 330 me- tros de comprimento e 8 metros de largura. 233/234 Gabarito 4. Resposta: D. De diferencial, a usina de Annapolis Tidal Generating Station foi pioneira na utiliza- ção de uma configuração inovadora no con- junto turbina-gerador do tipo Straflo, onde o rotor do gerador elétrico faz parte da es- trutura da própria turbina. 5. Resposta: E. Em território brasileiro, os litorais do Mara- nhão, do Pará e do Amapá apresentam con- dições propícias para a utilização da ener- gia maremotriz, em razão da amplitude dos níveis de suas marés, que podem atingir 8 metros.