A energia do calor do ar exterior, mesmo a baixas temperaturas, é transferida em forma de calor para o sistema de aquecimento. As bombas de calor estão numa unidade termodinâmica instalada no exterior da habitação.

No interior da habitação, por sua vez, está instalado um módulo hidráulico (caldeira) capaz de dar ao circuito de aquecimento a energia recuperada pela unidade termodinâmica.

As bombas de calor são capazes de usar a energia do ar exterior mas requerem uma quantidade mínima de eletricidade, não para o aquecimento mas antes para ajudar a remover o calor do ar exterior e subsequente fazer a transferência para o ambiente interior.

O sistema de bombas de calor aerotérmicas pode ser usado por exemplo com um sistema de aquecimento por piso radiante, esta combinação surpreende em termos de poupança e eficiência energética.

As bombas de calor aerotérmicas tem inúmeras vantagens comparando com outros sistemas tradicionais como a biomassa ou gasóleo. Vamos dá-las a conhecer de forma pormenorizada.

Principais vantagens e desvantagens das bombas de calor aerotérmicas

Vantagens das bombas de calor aerotérmicas

• Usam energia renovável;
• O ar como energia renovável é gratuito;
• O ar é facilmente acessível e está disponível 24 horas por dia;
• O ar é praticamente ilimitado;
• Não há emissões contaminantes ou nocivas para a saúde;
• É seguro, uma vez que não possui nenhum depósito de armazenamento de combustível;
• A instalação das bombas de calor é relativamente fácil e simples e não necessita de nenhum depósito de armazenamento de combustível. Ocupa o mesmo espaço que uma caldeira montada na parede ou no chão;
• Custos de instalação mais baixos do que as bombas geotérmicas;
• Custos de manutenção insignificantes já que, não é necessário nenhum tipo de limpeza;
• Não necessita de chaminé, uma vez que, o módulo hidráulico está em comunicação com uma unidade termodinâmica instalada no exterior da habitação não necessitando de conduta de evacuação de gases de combustão;
• Caracterizam-se por uma maior autonomia, dado que necessitam apenas de uma ligação elétrica para funcionar. Já uma caldeira a gasóleo, por exemplo, requer uma frequência determinada de eletricidade;
• O rendimento instantâneo de uma bomba de calor é elevado.

Mas como é sabido, qualquer moeda tem duas faces e o mesmo acontece com as bombas de calor aerotérmicas. Estas tem também as suas desvantagens e ainda que possam ser em menor número não podemos deixar de as referir.

Desvantagens das bombas de calor aerotérmicas

• O investimento inicial é alto;
• Os ventiladores da unidade exterior causam ruído;
• Para temperaturas inferiores a 7 graus celsius, a eficiência é mais baixa.

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Desde os tempos primordiais que usamos a água geotérmica que fluiu livremente da superfície da terra como termas. O uso mais antigo e mais comum era, naturalmente, somente relaxar nas consoladoras águas quentes.

Mas, eventualmente, esta ‘água mágica’ foi usada (e ainda é) de outros modos criativos. Os Romanos, por exemplo, usaram a água geotérmica para tratar doença dos olhos e pele e, em Pompeia, aquecer edifícios.

Há 10 mil anos, os Americanos Indígenas usavam a água das termas para cozinha e e para medicina.

Durante séculos os maoris da Nova Zelândia cozinharam ‘geotermicamente’ e, desde a década de 1960, que a França aquece até 200 mil casas usando água geotérmica.

Hoje em dia perfuramos poços nos reservatórios geotérmicos para trazer a água quente à superfície. Os geólogos, geoquímicos, perfuradores e engenheiros fazem explorações e testes para localizar áreas subterrâneas que contêm esta água geotérmica, de forma a sabermos onde perfurar poços de produção geotérmicos.

Então, assim que a água quente e/ou vapor viaja dos poços até à superfície, podem ser usados para gerar a electricidade em centrais geotérmicas ou para a energia para usos não-eléctricos.

Existe uma grande quantidade de energia sob a forma térmica contida no interior do planeta. Esta é transmitida para a crosta terrestre sobretudo por condução.

Esta representa uma potência de 10.000 vezes da energia consumida por ano no mundo actualmente.

Conversão

Este recurso pode ser classificado em duas categorias:

O aproveitamento deste calor pode ser realizado directamente para aquecimento ambiente, de águas, piscicultura ou processos industriais.

Tecnologias

Nos processos geotérmicos existe uma transferência de energia por convecção tornando útil o calor produzido e contido no interior da terra. O aproveitamento também pode ser feito utilizando a tecnologia de injecção de água a partir da superfície em maciços rochosos quentes.

A utilização ideal da energia geotérmica é em cascata, a temperaturas progressivamente mais baixas, até cerca dos 20ºC (Diagrama de Lindal).

Actualmente existe também a utilização de ciclos binários na produção de energia eléctrica e de bombas de calor (BCG) no caso de utilizações directas.

O presente em Portugal

Em Portugal continental existem essencialmente aproveitamentos de baixa temperatura ou termais, que podem ser divididos em duas vias:

• Aproveitamento de pólos termais existentes (temperaturas entre 20 e 76 ºC): exemplos disso são os aproveitamentos em Chaves e S. Pedro do Sul com cerca de 3 MWt a temperaturas de cerca de 75 ºC a funcionar desde a década de oitenta.
• Aproveitamento de aquíferos profundos das bacias sedimentares: caso do projecto geotérmico do Hospital da Força Aérea do Lumiar, em Lisboa, obtida a partir de um furo com 1.500 m de profundidade com temperaturas superiores a 50 ºC, a funcionar desde 1992.

O futuro em Portugal

A energia geotérmica constitui um recurso endógeno muito importante para os Açores, podendo ser atingidos mais 30 MWe nos próximos dez anos. Existe também algum potencial de aproveitamento a baixa temperatura no Funchal, Ilha da Madeira.

Em Portugal continental, o aproveitamento de pólos termais já existentes e das aplicações directas nas orlas sedimentares podem representar um potencial de cerca de 20 MWt.

Uma outra aplicação futura poderá ser a aplicação de Bombas de Calor Geotérmicas (BCG) revertíveis, que aproveitam o calor a partir de aquíferos ou das formações geológicas através de permutadores instalados no sub-solo, permitido utilizações de aquecimento e climatização, que poderá representar um potencial de 12 MWt.

Apesar de apenas ter uma grande representatividade nos Açores, a energia geotérmica tem um potencial bastante interessante a nível nacional, sendo necessário no futuro uma série de acções de informação, regulamentação e apoio desta fonte renovável de energia.

Vantagens Energia Geotérmica

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Os recursos geotérmicos de elevada temperatura são aproveitados principalmente para a produção de energia elétrica (superiores a 100 – 150 graus). Quando a temperatura de vazamento não é suficiente para produzir energia elétrica as suas principais aplicações são térmicas nos sectores industriais e residenciais.

Até ao momento a utilização deste tipo de energia tem estado limitada ás áreas nas quais as condições geológicas eram mais favoráveis. Mas com os novos avanços tecnológicos é possível produzir eletricidade com recursos geotérmicos de temperaturas mais inferiores ás que eram necessárias há uns tempos atrás.

Em 2015, a indústria geotérmica gerou para a rede elétrica 313 MW de capacidade instalada, potencia inferior à gerada em anos anteriores, mas com um número idêntico de plantas, na sua maioria pequenas instalações binárias em países como a Turquia, Quénia, México, Japão, Alemanha e Estados Unidos.

No total, o mercado geotérmico mundial alcançou os 13,3 GW de potência instalada repartida entre 24 países.

Mas no final do ano havia 12,5 GW em projetos em desenvolvimento que se supõe uma adição de capacidade. Existe uma previsão que o mercado mundial chegue a uma produção de 18,4 GW em 2021.

O conservador prognóstico de 18,4 GW previsto é baseado nas plantas que vão ser terminadas nesse prazo e que já estão em construção. Como os projetos demoram a ser realizados entre 2 a 3 anos e o prazo é de cinco anos, é provável que nos próximos anos venham a ser anunciados novos projetos, que se vão somar a este prognóstico algo conservador.

O crescimento desta nova capacidade vai ter lugar nos mercados da Europa, África Oriental e no Pacífico Sul, que são as regiões que lideram na atualidade o crescimento da energia geotérmica e que registarão grandes aumentos de capacidade nos próximos cinco anos.

Mercado global

De acordo com a recompilação de dados da Associação da Energia Geotérmica (GEA), existem mais de 200 GW de potencial hidrotérmico convencional disponível a nível mundial com base no conhecimento e na tecnologia atual. Por isso, as comunidades e os governos de todo o mundo só aproveitaram 6-7% do potencial mundial total de energia geotérmica com base no conhecimento e tecnologia atual.

O gráfico seguinte representa a capacidade operativa global por países, que é liderada pelos Estados Unidos com mais de 3,5 GW, seguido das Filipinas (1,9 GW), Indonésia (1,4 GW) e México (mais de 1 GW).

Neste outro gráfico (em baixo) enumeram-se os projetos e as capacidades atualizadas no final de 2015. Tendo em conta a trajetória atual do mercado, é provável que na próxima década as Filipinas, Indonésia ou a Europa alcancem os Estados Unidos, país em que o desenvolvimento de energia geotérmica tem diminuído nos últimos tempos.

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Conheça as principais vantagens e desvantagens das bombas de calor geotérmicas e descubra se esta tecnologia é realmente a opção certa para o seu investimento.

Necessitam, portanto, de uma fonte de calor (o ar exterior), dois permutadores de calor (um usado para absorver calor e outro para o libertar) e uma quantidade pequena de energia motriz para manter o sistema a funcionar.

As bombas de calor geotérmico foram inicialmente desenvolvidas para uso residencial mas mais tarde alargaram-se à área comercial dadas as suas vantagens.

Até nos climas mais frios, o calor geotérmico está bem presente no solo traduzindo-se numa temperatura constante de 10 graus celsius a uma profundidade superior a 15 metros.

A eficiência das bombas de calor está dependente das temperaturas entre as quais se troca energia sob a forma de calor.

Saiba como funcionam as bombas de calor geotérmico.

As bombas de calor geotérmicas aproveitam as propriedades da geotermia e são mais eficientes que as bombas de calor convencionais. Consomem menos energia, proporcionam grande conforto, permitem uma poupança nos gastos e ajudam a diminuir as emissões de gases.

Se ficou curioso por conhecer melhor as bombas de calor geotérmicas apresentamos-lhe já de seguida todas as vantagens e desvantagens das bombas de calor geotérmicas.

Vantagens das bombas de calor geotérmicas

• A energia geotérmica é acessível, renovável e interminável;
• Baixo nível de ruído;
• Sem emissões;
• Tempo de vida útil muito prolongado (para os componentes interiores é de 20 anos e para os enterrados é de até 50 anos);
• As bombas de calor consomem muito menos energia do que os sistemas convencionais e a sua implementação em edifícios como hospitais permite poupanças muito elevadas;
• Garantem o mesmo nível de conforto;
• Não dependem da temperatura exterior mas antes da temperatura do subsolo;
• A estabilidade da temperatura do solo é uma vantagem importantíssima (já que durante todo o ano não há grandes oscilações) e traduz-se em bons desempenhos mesmo quando a temperatura exterior é muito fria;
• Grande eficiência energética – por exemplo, para aquecer uma mesma quantidade de água de uma piscina com uma bomba de calor gasta-se apenas 20% do que se gasta com resistências elétricas. As bombas de calor geotérmicas têm uma eficiência superior, até mais 50% (devido à estabilidade da temperatura).

Desvantagens das bombas de calor geotérmicas

• O investimento inicial é alto já que implica o equipamento e a escavação. No entanto, se houver uma boa proporção, os custos são rapidamente superados pela poupança energética que permitem;
• Não é adequado em solos rochosos;
• Para permutadores horizontais, a superfície onde estes são instalados tem que ficar livre.

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Sendo as energias renováveis consideradas uma nova tecnologia a discussão em torno deste assunto é polémico, com este artigo tentamos expor algumas das desvantagens e vantagens na utilização destas novas energias alternativas.

Não se deve considerar e debater as vantagens e desvantagens das energias renováveis como um todo, mas sim conhecer as ramificações de cada tipo de energia renovável, assim como as suas particularidades.

Diz-se que uma fonte de energia é renovável quando não é possível estabelecer um fim temporal para a sua utilização. É o caso do calor emitido pelo sol, da existência do vento, das marés ou dos cursos de água.

As energias renováveis são virtualmente inesgotáveis, mas limitadas em termos da quantidade de energia que é possível extrair em cada momento.

As energias renováveis caracterizam-se pela capacidade que têm de se regenerar e, como tal, serem virtualmente inesgotáveis e ainda por respeitarem o ambiente.

Ambas as propriedades constituem a sua principal diferença face às energias tradicionais.

Constituem energias renováveis, por exemplo, a solar, a eólica, as ondas e a hidráulica. Todas elas, para além da sua presença ilimitada sobre a Terra e da sua inocuidade face ao meio ambiente, têm uma origem comum: o sol.

Para além destas, são ainda renováveis a biomassa, energia geotérmica e a das marés, que não dependem directamente do sol.

O sol é o responsável directo pela energia solar (fotovoltaica e térmica), mas está também na origem da energia eólica, ao provocar as diferenças de pressão que dão origem ao vento e à energia das ondas.

O sol contribui também para o desenvolvimento da matéria orgânica de origem biológica (biomassa) e é o principal agente dos ciclos da água.

Estas podem ser classificadas em primárias e em secundárias.

As Fontes Primárias: – são aquelas que ocorrem na natureza, e que nessa forma são utilizadas pelo homem – Ex: Sol, água ( mar e rios); vento; petróleo; gás natural; urânio; etc.

As Fontes Secundárias: – são obtidas a partir de outras, após transformação – Ex: electricidade; gasolina; gasóleo; etc.

Vantagens das Energias Renováveis

• Podem ser consideradas inesgotáveis à escala humana comparando aos combustíveis fósseis;
• O seu impacto ambiental é menor do que o provocado pelas fontes de energia com origem nos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás), uma vez que não produzem dióxido de carbono ou outros gases com “efeito de estufa”;
• Oferecem menos riscos do que a energia nuclear;
• Permitem a criação de novos postos de emprego (investimentos em zonas desfavorecidas);
• Permitem reduzir as emissões de CO2, melhor a qualidade de Vida (um Ar mais limpo);
• Reduzem a dependência energética da nossa sociedade face aos combustíveis fósseis;
• Conferem autonomia energética a um país, uma vez que a sua utilização não depende da importação de combustíveis fósseis;
• Conduzem à investigação em novas tecnologias que permitam melhor eficiência energética.

Desvantagens das Energias Renováveis

• Custos elevados de investimento e infra-estruturas apropriadas;
• Impactos visuais negativos no meio ambiente;
• Energia da Biomassa – o método de combustão da biomassa não é limpo;
• Energia Hidroeléctrica – causa erosão de solos que pode ter impacto na vegetação do local;
• Energia Solar – os custos iniciais muito elevados;
• Energia das Ondas – depende muito da localização e é bastante dispendiosa;
• Energia Eólica – o custo inicial das turbinas é muito elevado. Existência muito barulho produzido.

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Vantagens e desvantagens da Energia Solar

Vantagens e desvantagens da Energia Eólica

Vantagens e desvantagens das Células de Combustível

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O calor terrestre existe nas camadas inferiores do nosso planeta, mas em algumas partes do globo está mais perto da superfície do que em outras, nesses locais em que está mais perto da superfície torna mais fácil a sua utilização.

O calor é trazido para perto da superfície, devido a movimentos da crosta terrestre, por intrusão de magma fundido e pela circulação de águas subterrâneas formando reservatórios de água quente sob grande pressão.

Como é utilizada a energia geotérmica

Devido a necessidade de adquirir energia eléctrica de uma forma mais limpa e em quantidades cada vez maiores, foram desenvolvidos modos de usufruir desse calor para a geração de electricidade. No entanto esta energia sob a forma de calor pode também ser utilizada de forma directa.

Há portanto três formas de utilizar a energia geotérmica:

1. Utilização directa:  reservatórios geotérmicos de temperaturas baixas moderadas (20ºC – 150ºC) podem ser aproveitados directamente para fornecer calor para a indústria, aquecimento ambiente, termas e outros aproveitamentos comerciais

2. Centrais Geotérmicas: aproveitamento directo de fluidos geotérmicos em centrais a altas temperaturas (> 150 ºC), para movimentar uma turbina e produzir energia eléctrica.

A utilização da energia geotérmica é conseguida através da perfuração de poços de modo a alcançar os reservatórios, trazendo para a superfície o vapor da água quente de alta pressão, dirigindo o vapor e água quente a unidades distintas nas turbinas das centrais geotérmicas.

A energia térmica é, assim, convertida em energia eléctrica. O fluido geotérmico arrefecido é injectado de volta ao reservatório onde é reaquecido, preservando o equilíbrio e a sustentabilidade do recurso.

3. Bombas de calor geotérmicas (BCG): Os sistemas geotérmicos de aquecimento e arrefecimento funcionam pelo bombeamento da água através de um tubo inserido no solo, que através da diferença de temperatura do subsolo aquecem ou arrefecem água e, em seguida, o ar dentro dos edifícios.

Além de utilizar as energias renováveis em vez de um combustível fóssil para aquecer os edifícios, um sistema de energia geotérmica usa 70% menos energia para executar o mesmo que um sistema convencional de aquecimento e refrigeração e 30% a 50% menos energia do que um novo sistema de aquecimento e refrigeração. Saiba mais sobre o funcionamento das bombas de calor.

Vantagens da energia geotérmica

• Menos poluição, proporcionando um ambiente energético alternativo, que evite a queima de combustíveis fósseis
• Pequena quantidade de solo necessário para construir centrais geotérmicas
• Contra outros tipos de fontes de energia renováveis, como energia eólica ou da energia solar, a energia geotérmica pode ser utilizada para a produção de electricidade 24h/dia.
• Baixos preços de electricidade, uma vez que as centrais de energia geotérmica têm baixos custos de administração.
• A energia geotérmica é praticamente inesgotável
• Como todos os outros tipos de fontes renováveis, a energia geotérmica fornece a segurança do abastecimento de energia necessária para reduzir as importações de combustíveis convencionais.

A energia geotérmica possui vantagens muito importantes, mas por outro lado existem também algumas desvantagens na utilização deste tipo de tecnologia, saiba mais sobre as vantagens e desvantagens da energia geotérmica.

Energia Geotérmica em Portugal

É no arquipélago dos Açores, devido à sua localização na fronteira de placas, que a exploração de energia geotérmica se encontra mais desenvolvida. Existem centrais instaladas nas diversas ilhas e contabilizam uma potência anual de 235,5 MW.

Uma vez que a rede eléctrica deste arquipélago é autónoma, não se encontrando ligado à rede europeia de electricidade, estas centrais assumem um papel fundamental no desenvolvimento de toda a região. A entidade governamental responsável pela gestão dos recursos geotérmicos dos Açores é a EDA – Eletricidade dos Açores.

Ao contrário no continente, o aproveitamento deste tipo de energia ainda se limita ao seu aproveitamento para aquecimento de alguns edifícios.

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