Os acordos de energia nuclear dos gigantes tecnológicos Amazon, Microsoft e Google despertaram a atenção da mídia em todo o mundo nos últimos meses. Mas várias empresas, incluindo a Meta e a Google, também estão a investir noutra fonte de energia com baixo teor de carbono – a energia geotérmica da próxima geração. Os acordos mostram que esta tecnologia está “à beira” de um sucesso comercial generalizado, afirma Lauren Boyd, geóloga que dirige o Gabinete de Tecnologias Geotérmicas do Departamento de Energia dos EUA (DoE), em Washington, DC.
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Em 17 de outubro, a Fervo Energy, uma start-up com sede em Houston, Texas, recebeu um grande impulso quando o governo dos EUA deu luz verde à expansão de uma usina geotérmica que a Fervo está construindo no condado de Beaver, Utah. O projecto poderá eventualmente gerar até 2.000 megawatts – uma capacidade comparável à de dois grandes reactores nucleares. Embora possa demorar um pouco para chegar a esse ponto, a usina já tem 400 MW de capacidade em desenvolvimento e estará pronta para fornecer energia 24 horas por dia aos data centers do Google, que consomem muita energia, e a outros clientes, até 2028. Em agosto, outra start-up, a Sage Geosystems, anunciou uma parceria com a empresa-mãe do Facebook, Meta, para fornecer até 150 MW de energia geotérmica aos data centers da Meta até 2027.
Não é a geotérmica da sua avó
A Sage, a Fervo e outras empresas em todo o mundo estão correndo para aproveitar o calor que flui constantemente das profundezas da Terra. Ao contrário da energia geotérmica convencional, que existe há quase um século, estes projetos não dependem de fontes termais naturais; em vez disso, eles criam os seus próprios.
O processo envolve a perfuração de um poço com vários quilômetros de profundidade, onde as rochas ficam a uma temperatura em torno de 200°C, e a injeção de água e areia em alta pressão. Isto provoca fraturas nas rochas, aumentando a sua permeabilidade e criando um reservatório de água aquecida que pode ser continuamente extraída através de um segundo furo. A água quente e pressurizada é então usada para gerar eletricidade (ver ‘Geotérmica aprimorada’).
Esta abordagem — conhecida como sistemas geotérmicos melhorados (EGS) — tem sido tentada desde a década de 1970, mas a maioria dos projetos não conseguiu extrair quantidades notáveis de energia.
As melhorias na última década resultaram da adoção de técnicas utilizadas na indústria de petróleo e gás, incluindo melhores formas de fraturar a rocha e perfurar horizontalmente. Os pesquisadores tiveram que adaptar esses métodos para perfurar rochas em altas temperaturas ou encontrar suas próprias soluções. Boyd esteve diretamente envolvida no Utah FORGE, um projeto do DoE para promover a tecnologia EGS, que, segundo ela, introduziu uma série de inovações que reduziram quase pela metade os custos de perfuração.
Túnel lateral
A perfuração horizontal, em particular, tem sido crucial para o sucesso da EGS, diz Joseph Moore, geólogo da Universidade de Utah, em Salt Lake City, porque as fissuras causadas pelo fracking “tendem a ir verticalmente”. Um poço horizontal atravessará muitas fraturas e injetará água – ou a extrairá – de um grande volume de rocha, diz Moore, que dirige o Utah FORGE.
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Embora o Utah FORGE tenha ultrapassado os limites do EGS e tenha desenvolvido técnicas para perfurar rochas mais profundas e mais quentes do que era possível anteriormente, a planta próxima da Fervo em Utah e dois projetos piloto anteriores mostraram que o conceito EGS pode funcionar usando soluções prontas para uso. ferramentas, diz a geóloga sênior da Fervo, Emma McConville, que mora em Reno, Nevada, “Podemos fornecer grandes quantidades de energia geotérmica ao mercado em taxas extremamente rápidas”, diz ela.
Os executivos das empresas geotérmicas da próxima geração afirmam que a vasta força de trabalho de pessoas com experiência na perfuração de petróleo e gás é um recurso prontamente disponível que deverá ajudar os seus negócios a crescer rapidamente. Há também uma sobreposição substancial com a indústria do petróleo e do gás em termos de equipamento: as torres de 30 metros de altura para perfuração de poços são as mesmas que de outra forma seriam utilizadas para a extracção de hidrocarbonetos, diz McConville. “Ser capaz de manter isso funcionando – mas trabalhar por energia livre de carbono – é uma das minhas partes favoritas desta indústria.”
Reduzindo os riscos de terremoto
O desenvolvimento do EGS foi retardado em parte porque os processos de fraturamento hidráulico (fracking) envolvidos podem causar atividade sísmica. Alguns projetos, incluindo um em Basileia, na Suíça, e outro em Pohang, na Coreia do Sul, tiveram de encerrar porque o fracking estava ligado a uma considerável atividade sísmica.
Utah FORGE, Fervo e outras empresas estão seguindo as diretrizes do DoE para limitar a sismicidade induzida e monitoram continuamente seus locais com sismógrafos. “Se ultrapassarmos um determinado limite, fechamos”, diz McConville. Embora o fracking produza terremotos, estes normalmente foram de magnitude inferior a 2, acrescenta ela. “Se tivermos cuidado e não perfurarmos falhas que possam escorregar, não deveremos obter eventos que possam ser sentidos”, diz Moore.
Fonte: Análise aprimorada de disparo geotérmico para o Escritório de Tecnologias Geotérmicas.
Outra empresa adotou uma abordagem ainda mais avessa ao risco. A Eavor, com sede em Calgary, Canadá, chama a sua tecnologia geotérmica de “avançada” em vez de “aprimorada”, e renuncia completamente ao fracking. Em vez disso, a empresa desenvolveu um sofisticado sistema de orientação magnética, no qual as cabeças de perfuração dos dois furos se guiam mutuamente e formam circuitos fechados no subsolo. “Não há GPS quando você está a quatro quilômetros e meio de profundidade”, diz Matt Toews, diretor de tecnologia da empresa.
Num projecto Eavor, cada furo ramifica-se numa grelha de tubos horizontais paralelos, que depois se reconectam no outro furo. Isto também significa que a água nunca entra em contacto direto com a rocha, mas tem de absorver calor através dos invólucros dos tubos. “A vantagem é que não precisamos de fraturamento hidráulico”, diz Carsten Reinhold, geólogo-chefe do braço alemão da Eavor em Düsseldorf.
A Eavor está construindo sua primeira usina geotérmica comercial perto de Geretsried, na Alemanha, e deverá começar a explorar água a 160°C a partir de uma profundidade de 4.500 m no próximo ano. A central fornecerá principalmente aquecimento aos edifícios da cidade vizinha, mas também gerará cerca de 8 MW de electricidade.
Mercados futuros
Perfurar até quilómetros de profundidade é um negócio muito caro e cada furo pode custar milhões para ser feito. Embora se espere que os custos diminuam, prevê-se que a energia geotérmica da próxima geração ainda seja mais cara do que muitas outras formas de energia. Mas, como pode estar disponível a qualquer momento, poderá complementar os recursos de baixo carbono que são inerentemente variáveis, como a energia solar e a eólica. “Ele preenche um nicho onde não há muitas opções”, diz o pesquisador de sistemas energéticos Wilson Ricks, da Universidade de Princeton, em Nova Jersey. Os seus principais concorrentes seriam então outras fontes de energia dispendiosas, como a nuclear, a biomassa e o hidrogénio.
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Se a geotérmica será ou não uma solução económica também dependerá, em grande parte, da geografia. Em geral, quanto mais fundo se perfura, mais quente fica a rocha, mas os caprichos da geologia significam que as profundidades a que as rochas atingem temperaturas suficientemente elevadas para permitir a geração de eletricidade – cerca de 200 °C – variam muito em todo o mundo. As altas temperaturas tendem a ser encontradas mais próximas da superfície em regiões com vulcanismo ativo ou onde a crosta continental é mais fina que a média. Um inquérito realizado pelo DoE, por exemplo, mostra que o lado ocidental dos Estados Unidos tem um potencial muito maior do que o lado oriental para extrair esta energia com lucro (ver “Potencial irregular”).
Em um estudo publicado no início deste ano em Energia da Natureza1Ricks e colaboradores, incluindo o cofundador da Fervo, Jack Norbeck, simularam os mercados de energia dos EUA. Ricks diz que descobriram que a energia geotérmica poderia ser mais barata que a nuclear em grande parte do oeste dos Estados Unidos. Mas um pressuposto crucial do estudo foi que as centrais podem aumentar ou diminuir a sua produção de electricidade em resposta às oscilações da procura. Se isso pode ser feito sem causar desgaste excessivo será um grande teste para as próximas instalações.
