Viabilidade dos sistemas geotérmicos estimulados para a produção de energia eléctrica em Portugal

Abstract

Tradicionalmente, o aproveitamento da energia geotérmica para produção de energia eléctrica limitava-se a locais onde o vapor e/ou as águas muito quentes emergiam à superfície. Recentemente, com o avanço da tecnologia começaram-se a desenvolver-se novos sistemas de captação desta energia tendo surgido os sistemas geotérmicos estimulados (SGE) que permitem produzir energia eléctrica em qualquer parte do mundo, mesmo em locais com baixas entalpias. A aplicação de um SGE torna-se assim numa excelente oportunidade para produção de energia eléctrica, na Região Centro de Portugal, local dominado por baixas entalpias. Ao longo desta dissertação, procura-se analisar os custos associados a estes sistemas e avaliar a influência das variáveis chave, como a profundidade, o gradiente de temperatura do solo em profundidade e o caudal na viabilidade económica da instalação de um SGE nesta região. Neste estudo é testada a viabilidade de cinco profundidades (3,0; 3,5; 4,0; 4,5 e 5,0 km) para implantação de um SGE. Para cada uma das profundidades são assumidas quatro variações de temperatura por quilómetro de profundidade (30; 35; 40 e 45 ºC/km) e um caudal de 30 L/s. Através de pressupostos técnicos, económicos e financeiros, é determinada a viabilidade da aplicação de um sistema geotérmico estimulado na Região Centro de Portugal. Concluiu-se que as situações com maior rentabilidade económica estão associadas aos maiores aumentos da temperatura com a profundidade. Assumindo uma tarifa líquida de 0,25 €/kWh e que são rentáveis os investimentos com um Período de Retorno (PR) inferior a 15 anos, afiguram-se como viáveis as situações com gradientes de temperatura superiores a 35 ºC/km para uma profundidade de 5,0 km, com gradientes a partir dos 40 ºC/km para furos de 4,5 km e acima de 45 ºC/km para profundidades iguais ou superiores a 3,5 km. Não é viável instalar um SGE em locais com gradientes de temperatura inferiores a 35 ºC/km. O recurso a profundidades inferiores a 3,5 km só será eventualmente viável para gradientes de temperatura superiores a 50 ºC/km, mas este caso não foi analisado no decurso deste trabalho.

Traditionally, the exploitation of geothermal energy for electrical energy production was limited to areas where steam and/or hot water emerged to the surface. Recently, with the technological advancements new systems of energy collection started to appear, having emerged the enhanced geothermal systems (EGS), which allow the production of electrical energy in any part of the world, even in areas with low enthalpy. The application of an EGS becomes an excellent opportunity for production of electrical energy, in Central Region of Portugal, an area dominated by low enthalpy. This dissertation aims to analyze the costs associated with these systems and evaluate the influence of the key variables, such as depth, gradient of soil temperature in depth and flow rate on the economic feasibility of installing an EGS in this region. This study tests the feasibility of five different depths (3,0; 3,5; 4,0; 4,5 e 5,0 km) for the implementation of an EGS. For each of the different depths are assumed four in-depth temperature gradients (30; 35; 40 e 45 ºC/km) and a flow rate of 30 L/s. Through technical, economic and financial assumptions, the feasibility of the application of an EGS in the central region of Portugal is assessed. It was concluded that situations with higher economical profitability are associated to the largest increases of temperature with depth. Assuming a net rate of 0,25 €/kWh and that investments with a Return Period (RP) under 15 years are profitable, it is predicted to be feasible in situations with temperature gradients above at 35 ºC/km to a depth 5,0 km, with gradients from 40 ºC/km and holes of 4,5 km, and greater than or equal gradients at 45 ºC/km to depth 3,5 km. It is not feasible to install an EGS in places with temperature gradients of less than 35 °C/km. The use of less than 3,5 km of depth is eventually viable for gradients exceeding 50 °C/km temperature, although this case was not examined during this study.