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Sistemas de energia geotérmica rasos: um caminho verde a seguir

Jordi Albacete, oficial de comunicações do projeto GEOCOND da UE, explica o que precisamos saber sobre os sistemas de energia geotérmica rasos em direção a um futuro mais sustentável

A pandemia global COVID-19 nos afetou na forma como olhamos para o nosso futuro. Um conjunto de soluções coordenadas é necessário para abraçar um futuro mais sustentável. Um dos planos mais ambiciosos é o Acordo Verde Europeu, que visa tornar a Europa o primeiro continente neutro do mundo até 2050. A transição para sistemas de energia mais limpos é fundamental para atingir esse objetivo; especialmente, considerando que a Comissão Europeia estimou em 2018 que 75% do parque imobiliário da União Europeia (UE) era ineficiente do ponto de vista energético, pelo que a integração de novas fontes de energia renováveis ​​nos edifícios é crítica.

A energia geotérmica, em diferentes formas e formas de aproveitamento, está em destaque já que o solo possui uma excelente capacidade de armazenamento de energia que pode resfriar e aquecer nossos edifícios. No entanto, o setor de Shallow Geothermal Energy Systems (SGE) precisa de algumas atualizações em sua tecnologia para torná-la mais investível para os usuários finais. As melhorias nos diferentes elementos que conformam os campos de sondagem irão provavelmente aumentar a eficiência e a atratividade dessas tecnologias em novos mercados, como os países mediterrâneos.

Neste contexto, o projeto EU GEOCOND, financiado pelo Programa HORIZON 2020, está produzindo resultados de alto impacto para aumentar a eficiência dos sistemas SGE. Universidades e empresas de sete países participam do projeto.

As vantagens dos SGEs tornam essa tecnologia bastante atrativa para os pesquisadores. Como afirma Javier Urchueguía, Professor da Universidade Politécnica de Valência, Coordenador do GEOCOND: “Estes sistemas são elétricos, usando bombas de calor, podem ser altamente eficazes quando se utiliza a fonte térmica mais adequada e podem fornecer aquecimento, refrigeração água quente ao mesmo tempo.

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“Além disso, esses sistemas podem ser integrados em edifícios e usados ​​com outras fontes térmicas ou elétricas de FER. A manutenção é muito baixa ”, acrescenta Urchueguía.

Há um grande potencial de inovação nesses SGEs. A pesquisa do GEOCOND cobre os elementos-chave no coração dos SGESs: tubos de plástico com condutividade aprimorada, rejuntes com características aprimoradas em diferentes tamanhos e novos materiais para aumentar a capacidade de armazenamento de calor.

Tubos altamente condutores

Os resultados de P&D de vários projetos que lidam com sistemas geotérmicos rasos irão desencadear uma forte renovação do setor, aumentando o potencial de novas instalações em todo o mundo; esta é a razão pela qual GEOCOND existe.

“Os grandes fornecedores de plásticos não estavam interessados ​​em produzir novos compostos para tubos, pois, provavelmente, a indústria geotérmica era muito nicho. Materiais como PE-100 foram usados ​​nesta aplicação e não se tratava de uma aplicação SGE ”, observa o professor Urchueguía.

O projeto alcançou com sucesso seu último ano, e sua lista de resultados já se mostra promissora. Alguns desses resultados incluem um novo algoritmo para otimização de materiais considerando variáveis ​​térmicas, energéticas e econômicas. Os novos compostos plásticos do projeto multiplicam a condutividade do PE-100 por um fator de três, tudo isso enquanto mantém as propriedades mecânicas e outras especificações críticas relacionadas à soldabilidade e gerenciabilidade. Além disso, novas configurações geométricas foram desenvolvidas, incluindo configurações com diferentes tipos de plásticos.

Betume condutivo e trocadores de calor de poço

Outro componente dos SGEs onde os ganhos podem ser obtidos é o rejuntamento: as características dos materiais que seguram os tubos no local do poço influenciam muito no desempenho desses sistemas. Pesquisadores do GEOCOND têm trabalhado de perto para avançar a tecnologia de grauteamento, portanto, aumentando as principais propriedades térmicas envolvidas no desempenho.

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Um dos objetivos para reduzir o custo do sistema é tornar o rejunte mais condutivo. Conforme explica Ayten Çaputçu, que lidera a pesquisa contribuída para o GEOCOND pela fabricante turca de cimento Çimsa, quanto mais condutiva for a argamassa, mais eficientemente ela transmitirá o calor da Terra para a água que corre no circuito fechado e quanto menor o comprimento do tubo (e a profundidade do furo) necessária para atingir as temperaturas esperadas, explica ela. O Consórcio está trabalhando no aprimoramento das propriedades térmicas dos materiais envolvidos na construção dos trocadores de sondagem, tornando-os mais eficazes, atendendo a outros requisitos como propriedades de vedação e resistência mecânica.

A porosidade da argamassa, a proporção de areia de sílica e as proporções relativas de água e cimento envolvidos são componentes-chave para tornar a argamassa mais condutiva, destaca Çaputçu. GEOCOND testou várias fórmulas para melhorar as propriedades dos rejuntes, mais especificamente, a condutividade térmica e as propriedades reológicas – relacionadas ao fluxo e à deformação – dos rejuntes. O aprimoramento da argamassa foi alcançado graças à inclusão de aditivos inovadores que também podem melhorar a condutividade. Uma estrutura híbrida combinando carbono e sílica pode tornar o rejunte mais condutivo, como explica Burcu Saner Okan, coordenador do trabalho realizado pela Universidade Sabanci para o GEOCOND. Esta nova família de compostos para juntas com especificações aprimoradas foi testada em condições de escala real com excelente controle de suas propriedades.

O incremento da capacidade de armazenamento térmico da argamassa e do subsolo tem sido outra área de pesquisa em nosso projeto. A equipe do GEOCOND desenvolveu um sistema aprimorado de argamassa e misturas de materiais de mudança de fase para permitir o armazenamento térmico subterrâneo em diferentes níveis de temperatura. Esta aplicação, que é uma verdadeira novidade no setor, tem um interesse especial para o aquecimento urbano e campos BTES

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Testando em capacidade real

A equipe do projeto está agora se concentrando em suas três plantas piloto, que validarão os resultados do nosso projeto. O objetivo dos sites de teste é a validação real de nossas melhorias por meio de comparações com instalações padrão para decifrar os ganhos reais produzidos por nossas atividades de pesquisa. Durante os próximos meses, acreditamos que esses locais de teste produzirão resultados frutíferos.

O trabalho de quatro anos do GEOCOND está valendo a pena. As tecnologias, especialmente as rejuntes e os plásticos, estão em um nível de TRL bastante alto e as empresas da GEOCOND estão interessadas em explorar essas tecnologias. O professor Urchueguía destaca que somente com um a um ano e meio de acompanhamento e aprimoramento do projeto esses produtos podem atingir a maturidade de mercado. O impacto do projeto do GEOCOND em superar a barreira de custo-efetividade do mercado que afeta a SGES é crucial. Esse resultado bem-sucedido, somado aos resultados positivos de outros projetos, na criação de legislação e treinamento apropriados, ao mesmo tempo em que resolve algumas limitações tecnológicas, pode colocar o SGES na agenda política viável.

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