Baixe RECURSOS GEOTÉRMICOS DE BAIXA TEMPERATURA e outras Esquemas em PDF para Energia, somente na Docsity!
Instituto Superior Politécnico de Songo Divisão de Engenharia Curso de Licenciatura em Engenharia de Energias Renováveis Cadeira de Energia Geotérmica Trabalho II RECURSOS GEOTÉRMICOS DE BAIXA TEMPERATURA 2ºAno/ 4º Semestre - Turma EER21 Grupo II Discentes: Docentes: Abdul Faria Sambique Assicanção Eng. António Tomé Mandala Danilo Armando Sainda Paulo Filipe Muchanga Songo, Outubro de 2024
Índice
- Introdução
- 1.1. Objectivo
- 1.1.1 Objectivo Geral
- 1.1.2. Objectivos específicos
- Recursos Geotérmicos de Baixa Temperatura
- 2.1. Características físico-químicas dos recursos de baixa temperatura
- 2.2. Aplicações
- 2.2.1. Aquecimento de espaços
- 2.2.2. Aquacultura
- 2.2.3. Estufas
- Alta Temperatura 2.3. Desafios e Vantagens dos Recursos Geotérmicos de Baixa Temperatura em Relação aos de
- 2.3.1. Vantagens dos Recursos Geotérmicos de Baixa Temperatura
- 2.3.2. Desafios dos Recursos Geotérmicos de Baixa Temperatura
- Conclusão
- Referência bibliográfica
1.1. Objectivo 1.1.1 Objectivo Geral Apresentar recursos geotérmicos de baixa temperatura 1.1.2. Objectivos específicos Classificar os recursos geotérmicos; Apresentar as aplicações dos recursos geotérmicos de baixa temperatura; Apresentar as vantagens dos recursos geotérmicos de baixa temperatura sobre os de alta temperatura; Apresentar as características físico-químicas dos recursos de baixa temperatura.
2. Recursos Geotérmicos de Baixa Temperatura Recursos geotérmicos de baixa temperatura referem-se a fontes de calor subterrâneo que possuem temperaturas geralmente abaixo de 90 °C segundo a classificação de Muffler e Cataldi,
- Esses recursos são utilizados principalmente para aplicações que não exigem altas temperaturas, como aquecimento direto e aquecimento de água. Existem outras classificações de recursos geotérmicos de baixas temperatura apresentadas ao longo dos anos como é possível ver na tabela abaixo. Tabela 1: Classificação dos recursos geotérmicos com base na temperatura (°C) 2.1. Características físico-químicas dos recursos de baixa temperatura Variam entre 20 °C e 90 °C; Encontrados em diversas regiões, incluindo áreas com atividade geotérmica; A exploração pode ser feita em profundidades menores do que os recursos de alta temperatura; Capacidade de regeneração natural; Fluidos Geotérmicos Podem incluir água, vapor e uma mistura de ambos. A composição química pode variar amplamente, incluindo: Iões: Sódio (Na+), cálcio (Ca²+), potássio (K+), cloreto (Cl ), bicarbonato (HCO₃ ) e sulfato (SO₄² ).⁻ ⁻ ⁻ A condutividade térmica das rochas influencia a eficiência da extração de calor. Rochas com alta condutividade, como basaltos, são mais favoráveis. Acidez/Alcalinidade: O pH pode variar, sendo geralmente ácido (pH < 7) em muitos sistemas, influenciado pela presença de gases e minerais dissolvidos.
Figura 1 : Esquema de aquecimento de espaços com recursos geotérmicos Circuitos de Tubulação: Tubos enterrados que circulam um fluido (geralmente água ou uma mistura de água e anticongelante). Unidade Interna: Onde o calor é transferido para o ambiente interno. As bombas são posicionadas em abrigos no subsolo ou outro local adequado e utilizam energia elétrica para movimentar o líquido. Para acionamento e funcionamento da bomba é consumida energia elétrica, mas para cada 1 unidade de energia elétrica que entra na bomba, “saem” o equivalente a 5 unidades de energia para aquecimento/resfriamento da edificação e aquecimento da água, ou seja, ganham-se 4 unidades. O sistema de acúmulo retém e transforma o calor, então o distribui no interior da edificação nos meses mais frios. Já nos meses mais quentes é realizada a inversão: o calor é retirado do interior e levado ao solo.
Figura 2: Ilustração do Funcionamento do Sistema de aquecimento e resfriamento 2.2.1.2. Funcionamento O funcionamento desse sistema pode ser explicado através das seguintes etapas: Os tubos são enterrados a uma profundidade onde a temperatura do solo é relativamente constante (geralmente entre 5 a 100 metros). O fluido circulante absorve o calor do solo, que é mais quente do que a temperatura do ar em ambientes frios. O fluido aquecido é levado de volta à bomba de calor. Na bomba de calor, o fluido aquecido passa por um compressor que aumenta sua pressão e temperatura. O fluido quente então passa por um condensador, onde transfere seu calor para o ar ou água que será utilizado para aquecer o espaço interno. O ar aquecido é distribuído pelos ambientes através de um sistema de ventilação ou radiadores. Após liberar seu calor, o fluido resfriado retorna à bomba de calor, onde passa por uma válvula de expansão, reduzindo sua pressão e temperatura, e reiniciando o ciclo. 2.2.2. Aquacultura A aquacultura é a prática de cultivar organismos aquáticos, como peixes, crustáceos e moluscos, em ambientes controlados. O aquecimento da água com recursos geotérmicos permite criar
As aplicações dos recursos geotérmicos de baixa temperatura para a aquacultura são: Controle de Temperatura: A temperatura da água é um fator crucial para a saúde e o crescimento dos organismos aquáticos. O aquecimento geotérmico permite manter a água em temperaturas ideais, mesmo em climas frios. Redução de Custos: O uso de energia geotérmica pode reduzir significativamente os custos operacionais em comparação com sistemas de aquecimento convencionais, como aquecedores elétricos ou a gás. Melhoria na Produtividade: Temperaturas adequadas favorecem o crescimento mais rápido e a reprodução eficiente, resultando em colheitas maiores e de melhor qualidade. Sustentabilidade: A energia geotérmica é renovável e tem baixo impacto ambiental, contribuindo para práticas de aquacultura mais sustentáveis. 2.2.2.2. Funcionamento Sistemas de aquecimento geotérmico são instalados em tanques ou viveiros de aquacultura. Isso pode incluir bombas de calor geotérmicas que transferem calor para a água. Sensores são utilizados para monitorar a temperatura da água, garantindo que esteja sempre dentro da faixa ideal para as espécies cultivadas. A água é aquecida de forma contínua ou conforme a necessidade, permitindo ajustes rápidos às mudanças de temperatura externa. 2.2.2.3. Instalação Sistema de Tubulação: Tubos são enterrados em um padrão horizontal ou vertical, dependendo da disponibilidade de espaço e das características do solo. Bomba de Calor : A bomba de calor é conectada aos tubos e é responsável por transferir o calor do solo para a água do tanque. Monitoramento e Controle Sensores de Temperatura : Instalação de sensores para monitorar continuamente a temperatura da água e do solo, permitindo ajustes automáticos.
Automação: Sistemas automatizados podem ser implementados para otimizar o aquecimento, garantindo que a temperatura da água permaneça dentro da faixa ideal. 2.2.3. Estufas A energia geotérmica de baixa temperatura é uma solução eficaz para o aquecimento de estufas, proporcionando um ambiente controlado para o cultivo de plantas. O aquecimento adequado é crucial para manter temperaturas ideais para o crescimento de plantas, especialmente em climas frios ou durante o inverno. Temperaturas estáveis promovem um crescimento mais rápido e saudável das plantas, aumentando a produtividade, com o aquecimento, é possível cultivar durante períodos em que normalmente não seria viável, como no inverno. Figura 4: Ilustração de uma estufa Durante o planejamento desse tipo de infra-estrutura, é necessário levar em consideração: Avaliação do Local Determinar a viabilidade do recurso geotérmico na área, considerando a temperatura do solo e a profundidade necessária para a instalação dos sistemas.
Sistemas de baixa temperatura geralmente requerem menos infraestrutura complexa e são mais acessíveis em termos de custo inicial. Podem ser instalados em áreas onde não há necessidade de perfuração profunda, o que reduz os custos e o tempo de instalação. Sustentabilidade : Recursos de baixa temperatura têm um impacto ambiental menor, pois geralmente não envolvem a extração de grandes quantidades de água ou vapor, como é comum em sistemas de alta temperatura. Versatilidade de Aplicação : Adequados para aplicações em aquecimento de edifícios, aquacultura e estufas, permitindo uma ampla gama de usos em setores diversos. Eficiência Energética : Sistemas de bomba de calor geotérmica podem oferecer alta eficiência, gerando mais energia térmica do que a energia elétrica consumida. 2.3.2. Desafios dos Recursos Geotérmicos de Baixa Temperatura Limitações de Temperatura Recursos de baixa temperatura podem não ser adequados para processos que exigem temperaturas mais altas, limitando sua aplicação em indústrias que necessitam de calor intenso. Dependência das Condições Locais A eficiência depende da temperatura do solo, que pode variar significativamente de uma região para outra, limitando a viabilidade em algumas áreas. Ciclo de aquecimento: Sistemas de baixa temperatura podem ter uma resposta mais lenta a mudanças nas demandas de aquecimento, o que pode ser um desafio em aplicações que exigem ajustes rápidos. Eficiência Energética : A eficiência na conversão de calor em eletricidade é geralmente menor em sistemas de baixa temperatura em comparação com sistemas de alta temperatura.
3. Conclusão Em conclusão, os recursos geotérmicos de baixa temperatura representam uma alternativa promissora e sustentável para a geração de energia e aquecimento em diversas aplicações. A análise das características físico-químicas desses recursos é fundamental para otimizar sua exploração e garantir a eficiência dos sistemas geotérmicos. Com temperaturas adequadas e a presença de aquíferos quentes, esses recursos oferecem soluções viáveis para atender à demanda energética, especialmente em regiões com condições geológicas favoráveis. Além de sua contribuição para a diversificação da matriz energética, a utilização da energia geotérmica de baixa temperatura pode desempenhar um papel significativo na redução das emissões de gases de efeito estufa e na mitigação das mudanças climáticas. Portanto, investir em pesquisa, desenvolvimento e implementação de tecnologias geotérmicas é essencial para promover um futuro mais sustentável, onde a energia limpa e renovável se torne a norma, beneficiando tanto o meio ambiente quanto as economias locais. A adoção dessas práticas pode não apenas melhorar a segurança energética, mas também fomentar o desenvolvimento econômico e social nas comunidades que dependem dessa fonte de energia.
