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1. Introdução

A primeira revolução industrial, deu início a uma nova era social, no qual processos antes realizados somente pelo seres humanos passaram a serem feitos por grandes máquinas movidas a vapor, que utilizam a energia obtida por meio da queima do carvão mineral. Esse foi sem dúvidas o maior acontecimento do século XVIII e a partir dessa revolução a produção das fábricas cresceram de maneira exponencial.

A energia se tornou, então, o principal propulsor que move o sistema econômico e os países consolidados economicamente são os que a dominam. O consumo de energia a partir do século XX aumentou de forma exorbitante e diante desse fato algumas consequências negativas surgiram, principalmente, no que tange ao ecossistema, pois a emissão de poluentes diários principalmente de derivados de carvão mineral ocasionam uma degradação na camada de ozônio que cobre o planeta e consequentemente o efeito estufa, fenômeno responsável por manter a Terra aquecida está retendo muito calor e causando grandes mudanças climáticas.

O sistema energético brasileiro passou por graves problemas nos últimos anos devido à falta de chuvas. As usinas hidrelétricas brasileiras, em função da escassez de chuvas dos últimos anos estavam com um nível muito baixo de água nos reservatórios, o que impossibilitou a produção da quantidade de energia elétrica necessária para suprir as necessidades do país e diante da alta demanda, os outros meios de geração de energia começaram a ser utilizadas como a termoelétrica e a nuclear. Porém, esses meios possuem alto valor agregado à sua produção tendo em vista que são utilizados combustíveis fósseis, em sua grande maioria importados, que elevam os preços do produto final sendo repassado integralmente o custo para o consumidor. Além do problema do custo, a energia nuclear é uma alternativa que pode trazer muitos riscos, tanto ao meio ambiente, quanto à população devido ao resíduo tóxico que gera.

O Centro-Oeste brasileiro se situa em uma posição muito propícia considerando a placa tectônica que abriga o continente da América do Sul. Os mapas geotérmicos sinalizam a incidência de reservas de fluido geotermal favoráveis à exploração. Os estímulos para aproximar a produção em um panorama comercial de larga escala, embate nas ameaças referentes ao acesso das fontes e extração. Entretanto, como consequência da exploração, as áreas de menor fluxo térmico apresentam risco sísmico associado a fraturas da crosta.

Tendo em vista a premência de se produzir energia elétrica livre de poluentes em quantidades cada vez mais elevadas, foi concebida uma nova forma de usufruir o calor oriundo do interior da terra. Analogamente com outras formas de geração de energia renovável, o calor geotérmico tem vantagem por não ser intermitente, visto que possui disponibilidade independente de estações climáticas. Essa característica intrínseca faz a energia geotérmica ser uma escolha atraente para o fornecimento de energia agregado ao sistema elétrico nacional, que tem em sua matriz o fornecimento proveniente de hidrelétricas.

Em virtude da evolução da tecnologia proveniente da extração do petróleo em águas profundas e do Pré-Sal, o Brasil agregou diversos avanços tecnológicos e otimização em perfuração de poços. As perfurações conseguem atingir a profundidade de 7.000 metros abrangendo os campos geotérmicos mais profundos. O custo de uma sonda de perfuração é um dos tópicos relevantes ao se considerar a construção das usinas elétricas geotérmicas, já que altas temperaturas, materiais com rigidez elevada e ações corrosivas, requerem componentes específicos.

Segundo Calheiros et al (2009, p.1) a geografia do estado do Mato Grosso apresenta grandes áreas aplainadas e é constituída por mais de 50% de seu território coberto pela vegetação da Floresta Amazônica, Cerrado e transições com o Pantanal dificultando implantação de hidrelétricas. Também possui uma rica quantidade de águas superficiais provenientes do Pantanal, que é a maior área alagável natural do planeta. Sua extensão territorial está localizada sobre o Aquífero Guarani. Esses fatores que propiciam a implantação das usinas geotérmicas de forma a complementar a matriz energética do estado compensando as bruscas oscilações no fornecimento e na confiabilidade do sistema.

No presente estudo busca-se analisar a viabilidade da implementação da matriz energética do estado do Mato Grosso por meio da implantação de usinas Geotérmicas, evitando bruscas oscilações no fornecimento. A implantação de campos de energia geotérmica se deve pelo fato de que essa fonte energética não é variável. O que torna a energia geotérmica, diferente das outras fontes renováveis, pois sua potência pode ser fixada, porque como não depende fatores climáticos, sua produção não será comprometida por eventos desse cunho. Então com o projeto implementado será possível determinar o quanto de energia esse campo pode fornecer a matriz sem alterações ao longo dos períodos do ano e com isso pode-se ter uma segurança a respeito de suspensão de energia, por fatores externos.

2. O consumo energético no planeta

As economias dos países crescem de acordo com o consumo energético. Países que são mais desenvolvidos nesse quesito tem grandes economias e influências nos grandes mercados globais como destaca Tolmasquim (2007, p.1) as economias que melhor se posicionam quanto ao acesso a recursos energéticos de baixo custo e de baixo impacto ambiental obtêm importantes vantagens comparativas. Por isso é evidente a busca por meios energéticos mais eficientes que supram a uma demanda cada vez maior podendo se confirmar por Glassley (2010, p.6) que em um de seus estudos afirma que a demanda por energia em pode crescerá de exponencialmente até 2050.

O aumento do consumo energético tem um grave alarmante que vem sendo discutido ano após ano pelos governantes das nações que procuram uma forma de produzir energia sem degradar o meio ambiente. Os principais geradores de energia utilizados na presente momento são grandes emissores de poluente como o carvão mineral que libera no ambiente dióxido de carbono, monóxido de carbono e enxofre que são os principais poluentes que degradam a camada de ozônio e contribuem para o efeito estufa.

Além do carvão mineral, outra fonte utilizada é o enriquecimento de urânio que já causou grandes catástrofes ambientais como em Chernobyl na Ucrânia em 1986 e recentemente em Fukushima no Japão, em 2011. Diante desses fatos uma busca por meios que sejam eficazes e que degradem menos o meio ambiente é uma preocupação dos governantes como expressa Castro (2007, p.1) Por um lado, a necessidade de assegurar a diversidade e segurança no fornecimento de energia e, por outro lado, a obrigação de proteger o ambiente, cuja degradação é acentuada pelo uso de combustíveis fósseis, motivaram o renovado interesse pelas renováveis.

As fontes de energias renováveis estão sendo introduzidas para complementar a matriz energéticas tanto pelo fato de que as não renováveis podem entrar em escassez, quanto principalmente pela grande emissão de poluentes que são liberados no ambiente. O uso de fontes renováveis, entram no mercado não somente com uma solução sustentável para um problema ambiental, mais também como uma solução para uma escassez futura e então se busca por meio do seu uso a priori complementar a matriz energética já existente e diminuir o consumo de fontes não renováveis como resume muito bem Lee (2008) durante as últimas décadas, grande quantidade de recursos naturais da terra tem sido ilimitadamente consumido, e nosso ambiente de vida tem sido severamente destruído e poluído, sendo assim as fontes renováveis são uma solução notável para esses dois impasses.

No núcleo da Terra há várias substâncias químicas como ferro, enxofre, silício e oxigênio que são as mais abundantes. Em grandes profundidades a temperatura da Terra tem um alto valor, isso se comprova pela existência de vulcões, gêiseres, fontes termais, e mesmo em lugares que como a Nova Zelândia que fica em uma região polar e em todo o seu território é possível se observar a presença desses elementos naturais, como afirma Tester (2006, p.9) que refere- se à energia geotérmica como a energia provinda das rochas que estão em contato com as substâncias no núcleo terrestre.

3. O uso da energia geotérmica

A energia geotérmica foi desenvolvida a partir de estudos relacionados com as alturas temperaturas no núcleo terrestre. Essa energia inicialmente era estudada apenas em lugares como é o caso da Nova Zelândia: por causa de que o magma da terra fica em uma distância menor em relação ao solo mais depois de alguns anos esse paradigma foi quebrado, muito em função também do avanço da tecnologia que possibilitou a criação do GPS, perfuratrizes, e brocas maiores e resistentes a altas temperaturas e com isso é possível se obter essa tecnologia em outros lugares como resume Tabak (2009) apontando as novas tecnologias como um triunfo para poder se obter energia geotérmica em qualquer lugar e em grande escala podendo substituir alguma outra fonte futuramente.

Anjos (2018) estuda a utilização da energia geotérmica considerando 11 regiões promissoras e aplicações do uso em um ciclo de refrigeração por absorção e em um pré-aquecimento de um ciclo Rankine e também considera ser interessante a avaliação do potencial de geração de eletricidade utilizando o ciclo binário e, do potencial do uso direto dos recursos e este estudo ajuda a estruturar o emprego de energia geotérmica no mundo.

No modo mais simples, considera-se que um conjunto de geração geotérmico é constituído por três elementos: a fonte de calor, reservatório isolado e o líquido. Dentre estes, a fonte de calor deve ser natural. O líquido é inserido nos poços através do sistema de bombas. Em conformidade com Tester et al. (2006, p.7) o conceito de sistemas geotérmicos melhorados é aplicado no conjunto para convertê-lo em um sistema de alta capacidade. As tecnologias que são mais usuais nesta aplicação são: o espectro de maiores profundezas com sistemas e equipamentos especiais. A aplicação de água como líquido principal no reservatório com calor, rompimento do leito rochoso, e o conjunto termomecânico da usina de geração para conversão em energia elétrica.

Na Geração de energia elétrica são utilizados componentes básicos de um sistema que opera com vapor de líquido, ou sistemas binários, em conformidade com especificação do sistema geotérmico. Os geradores padrões de vapor, necessita de um sistema líquido/Vapor como no mínimo 150ºC. Os sistemas binários promovem o benefício de recursos de entalpia escassa, ou, o emprego de um líquido secundário com ebulição abaixo ao da água (Ibidem).

A energia geotérmica é bastante utilizada no mundo e a tecnologia não é uma novidade. Segundo o Portal Energia (2017) em 2015, a indústria geotérmica gerou para a rede elétrica 313 MW de capacidade instalada e esse valor foi até mesmo inferior ao que foi gerado em anos anteriores. A Figura 1 apresenta as capacidades atualizadas no final de 2015 para os diversos países.

Observa-se pelo gráfico que a Indonésia é um país que tem investido neste tipo de energia e que vários países têm feito investimentos porém o Brasil nem aparece na estatística uma vez que a produção é muito pequena em nosso território verde-amarelo. Existe ainda a previsão, Ibidem, de que o mercado mundial, dessa energia, alcance uma produção de 18,4 GW em 2021.

Dentre os países que utilizam a energia geotérmica, segundo Temmuz (2018) a produção da Turquia continua aumentando sua produção e recentemente aumentou em 35% a geração desta modalidade energética. Este país continua liderando o mundo na quantidade de produção deste tipo de energia.

Verifica-se que existe uma tendência de crescimento no setor e torna-se interessante que o Brasil não fique de fora, uma vez que existem condições no país e apesar ser de uma energia relativamente cara devido aos investimentos em instalações, ao longo do tempo, pode se mostrar estratégica uma vez que a fonte de calor está sempre disponível.

4. Metodologia

O presente artigo trata-se de uma pesquisa documental de fonte indireta. Como consideram Ludke e André (2013) os documentos são os materiais escritos que são usados como fonte de informação. Faz-se uso do método teórico conceitual.

Para Berto (1999) esse método consiste em análises bibliográficas e discussões conceituais acerca de um determinado tema abordado e sendo assim o trabalho teve como foco discorrer sobre uma problemática a partir da utilização de referências teóricas já publicadas e com a análise dessas bibliografia apontar um resultado sendo favorável ou não o desenvolvimento do projeto proposto.

O estudo foi realizado de maneira teórica somente analisando os seguintes itens:

1. • a demanda, pois para se construir uma usina dessa magnitude deve-se ter a

   necessidade da sua produção,

2. • a fonte hídrica, porque a água é que vai desempenhar o papel de girar as pás das turbinas então esse recurso de maneira alguma pode faltar, e a disponibilidade calorífica do local que demonstra se é possível se obter energia ou não.

5. Resultados, discussão e considerações finais

O presente artigo contribui com o saber sobre a possibilidade de geração de energia na região Centro Oeste brasileira por meio do uso de fontes de energia alternativa.

O emprego de energias geotérmicas tem grandes possibilidades de se tornar uma grande fonte de exploração apesar dos altos investimentos em instalações. As usinas geotérmicas trazem a segurança de na produção constante de energia uma vez que seu funcionamento não depende com fatores climáticos e com isso pode se prever o quanto de energia se obterá a longo prazo, levando a uma situação confortável, pois não ocorrerão falhas na distribuição a não ser por fatores externos.

A Figura 2 ilustra os recursos disponíveis por meio do mapa geotermal recuperável publicado no Atlas 2010 do IBGE, também apresentado por Arboit et al. (2013).

Por meio das imagens pode-se se ter uma ideia dos recursos geotermais presentes nas diversas regiões do pais e aqueles com potencial de utilizçaão nas regiões em foco neste estudo.

Os recursos hídricos disponíveis no centro oeste do país fornecem uma gama de possibilidades para implantação de usinas de geração. O mato grosso do sul conta conta com o Aquífero do Guarani que é um reservatório subterrâneo de água que possui grandes proporções de acordo com Melo (2015) o Mato Grosso possui (213,200 km²) contemplados com o aquífero do guarani, que é um reservatório natural de água que pode ser utilizado para a usina e além de fornecer a principal ferramenta para o projeto ainda gera uma economia pois essa água já encontra-se em um reservatório construído pela natureza evitando assim gastos com a construção de um mega reservatório.

A implantação de usinas e perfuração do solo em local incorreto podem provocar consequências catastróficas ao meio ambiente, como: redução do nível do lençol freático e contaminação do solo e fontes hídricas da região. Sendo assim, avaliação do local se faz necessária como método de elaboração de análise de prevenção e conservação do ecossistema. A escolha pelo local foi principalmente baseada nesses aspectos, pois tem que se fazer uma análise de um ecossistema que será afetado pela usina, então o estado selecionado encaixa-se no projeto, pois como seu relevo é tem um relevo menos acidentado como de alguns outros estados facilitam a perfuração e implantação do sistema que levará a água até o local de alta temperatura.

Considera-se que a através da verificação da viabilidade de complementar a matriz energética do estado do Mato Grosso com energia geotérmica, será possível suprir a demanda de fornecimento de energia elétrica do estado proveniente de usinas hidrelétricas, pois este sistema energético quando estiver funcionando com máxima potência não sofrerá queda de produção pois fatores que afetam as outras fontes como falta de chuva para usina hidrelétrica, o excesso de raios solares para usinas fotovoltaicas, a falta de ventos para eólica, não afetará o sistema proposto pois o calor da Terra é constante e o aproveitando as bacias hidrográficas abundantes os campos geotérmicos implantados da região trará uma confiabilidade no fornecimento de energia.

O ciclo de obtenção de energia devolve ao sistema praticamente toda a água que foi usado, devido a ela evaporar e depois voltar ao estado líquido novamente como explica muito bem Dickson (2004, p.10) em seu manual quando conceitua o processo como sendo um ciclo contínuo em que há sim a necessidade de haver um reservatório que no caso do que foi proposto nesse estudo que seria utilizado um natural que é a reserva do Aquífero do Guarani, mais que o reservatório seria uma parte desse processo em que a água entraria em um duto e quando entrasse em contato com as rochas quentes subiria por outro duto e giraria as turbinas e ao resfriar-se essa água cairia no solo descendo até ao lençol freático e voltando ao ciclo novamente .

A obtenção de energia contribuirá de forma notável para o abastecimento da da região quando estiver em pleno funcionamento. A usina geotérmica tem grandes possibilidades de atender a grandes demandas, pois pode ser aumentada a produção de acordo com a demanda, somente dando mais vazão ao fluido no duto e assim elevando a produção principalmente nos períodos de seca em que as hidrelétricas são muito castigadas ou de menos incidência de sol em que as fotovoltaicas produzem menos e assim fazendo com que todo um sistema esteja sempre em equilíbrio como afirma Gupta(2006) em que refere-se a energia geotérmica como sendo uma grande alternativa para resolver o problema energético no século 21.

Um arranjo de materiais, preferencialmente utilizados para perfuração de rochas rígidas, é especificado como, sistema de perfuração, pois constituem uma combinação de uma ferramenta defletora perfurante e um eixo mecânico ajustado conforme o controle da trajetória da sonda no poço.

Segundo Amaro et al (2012) para que alcance o ápice do desempenho, o sistema deve possuir uma integração elevada no acoplamento de componentes, de forma que, não aconteça dissipação de energia mecânica, transferindo toda potência para broca. Para um arranjo torna-se interessante contemplar a tecnologia capaz de mitigar a ação da vibração produzida durante o processo, que contribuem desfavoravelmente ao intensificar a fadiga do mecanismo, também, reduz a vida útil dos equipamentos induzindo o surgimento de falhas precoces. Essa escolha permite que a rocha seja perfurada evitando quebra do sistema, que é o maior insumo nas perfurações de poços profundos.

O aquífero do Guarani é um reservatório natural de água que se caso fosse implantada a usina poderia com certeza seria utilizado uma vez que se estende por uma grande faixa do estado com isso no sistema não ocorreria a falta desse fluido e como a água que passa pelo sistema pode ser inserida novamente esse ciclo contribui para o ambiente. De acordo com essa análise pode-se comprovar que o local escolhido oferece as condições ideais para implementar essa usina.

O reservatório natural de água do aquífero Guarani que se caso fosse implantada a usina poderia com certeza seria utilizado uma vez que se estende por uma grande faixa do estado por completa e com isso tiraria uma parcela significativa de energia que vai das hidrelétricas para essa região pois a usina geotérmica poderia ser usada também para abastecer os outros estados como o Goiás, Tocantins e também o Mato Grosso do Sul.

Diante da definição do local para se implantar o projeto, outros fatores de suma importância também foram considerados. A região escolhida para implantação da usina foi a Centro Oeste pelo fato de que nessa área não se observa a existências de grandes hidrelétricas principalmente pelo fato de que o relevo da região não propicia a implementação delas, pois os estados que constituem essa região fazem parte de uma planície.

Levando-se em conta o exposto nos argumentos anteriores, considera-se que a região Centro Oeste seria um local bom para perfurações. Também como não se trata de uma região com muito ferro no solo, como é o caso de Minas Gerais, se evitaria a quebra das brocas que são utilizadas para perfurar o solo e então seria muito mais rápido perfurar esse local e o gasto com a perfuração seria muito menor do que em outras regiões.

Sugere-se para estudos futuros que se realizem levantamentos “in loco” considerando aspectos qualitativos e quantitativos e também estudos sobre a possibilidade de redução dos custos de instalação para este tipo de energia de modo a possibilitar a sua popularização.

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