Sue Butler decidiu que estava na hora de deixar de depender dos combustíveis fósseis. Por isso, quando a sua antiga caldeira a gás precisou de ser substituída, ela recorreu à Terra em busca de uma solução.
Ela instalou um sistema geotérmico — também conhecido como bomba de calor geotérmica, bomba de calor de água ou sistema de troca geotérmica — que começou recentemente a aquecer e a arrefecer a sua casa em Cambridge, Massachusetts. Butler afirmou que a sua decisão foi motivada por razões ambientais e por preocupações com o monóxido de carbono resultante da queima de gás natural.
“Não é assim tão mais caro e eu conseguiria arcar com os custos. Além disso, significa o fim da combustão e a transição do edifício para uma economia sem carbono, o que é urgente”, afirmou ela.
As bombas de calor geotérmicas já existem há décadas, mas parecem atrair, a cada ano que passa, mais proprietários e organizações que procuram alternativas ao aquecimento e arrefecimento tradicionais. Podem ser ligadas a sistemas existentes de ar quente forçado e de água quente, mas não a sistemas de aquecimento a vapor.
Starting in 2006, nearby Harvard University installed six ground-source bombas de calor as part of its Green Campus initiative. Administration buildings and athletic facilities are already online and two more buildings planned.
A sala das bombas num edifício de apartamentos em Fitchburg, Massachusetts.
(Fonte: MassInnovation)
Uma promotora imobiliária, a MassInnovation, tornou a energia geotérmica parte integrante dos seus edifícios residenciais e de escritórios com temática ecológica. Depois de ter equipado um lar para idosos com energia geotérmica, a empresa planeia agora converter o que outrora foi uma gigantesca fábrica do século XIX numa das maiores instalações geotérmicas da Nova Inglaterra, segundo o diretor executivo Robert Ansin.
As pessoas que optam pela energia geotérmica costumam estar interessadas nesta tecnologia porque se trata de uma fonte de energia limpa ou porque pretendem escapar aos preços dos combustíveis fósseis, afirmou Diona Roberg, diretora de operações da Water Energy Distributors, empresa que distribui sistemas geotérmicos da ClimateMaster.
“O negócio está fora de controlo — mal conseguimos acompanhar o ritmo”, afirmou Roberg. Cerca de metade dos clientes opta pela energia geotérmica para reduzir os custos de aquecimento e arrefecimento. Mas a outra metade “não se importa com o custo, só quer ser ecológica”, disse Roberg. A empresa familiar duplicou de tamanho nos últimos quatro anos.
Circuito aberto e circuito fechado<br/ >Strictly speaking, what’s often called a “geothermal system” is a misnomer because it implies tapping the heat in the Earth, something already done at large scale to supply electricity to utilities. This geothermal energy–and its offshoot enhanced geothermal–works only works in certain geographies and uses different technology.
Em vez de utilizarem o calor subterrâneo, as bombas de calor geotérmicas instaladas nos edifícios tiram partido da temperatura constante do solo ou de poços de água profundos. Na prática, tratam a Terra como um gigantesco banco de poupança de energia, depositando ou retirando calor consoante a época do ano.
Duas unidades de bomba de calor geotérmica empilhadas uma em cima da outra. O calor é extraído ou adicionado à água que é bombeada para o subsolo.
(Credit:Martin LaMonica/china-heatpump Networks)
Durante o verão, os sistemas bombeiam o calor do interior para o subsolo e aproveitam as temperaturas mais baixas do solo para arrefecer um edifício. Nos meses mais frios, o mesmo processo funciona ao contrário, sendo o calor do solo utilizado para aquecer o ar interior.
No interior, encontram-se bombas de calor em forma de caixa que aspiram e impulsionam água ou um fluido de trabalho, como o anticongelante, para dentro e para fora do solo. Utilizando o mesmo mecanismo de circuito de compressão que um frigorífico possui, um permutador de calor retira energia do líquido em circulação para aquecer ou arrefecer um edifício.
Existem várias configurações diferentes para os circuitos de transferência de líquido – quer se trate de poços de água com várias centenas de pés de profundidade, que se dizem ser os mais eficientes, quer de serpentinas que podem ser enterradas a apenas alguns metros de profundidade. Outros utilizam um corpo de água, como um lago, como dissipador de calor.
Independentemente do tipo, porém, as bombas de calor geotérmicas são consideradas uma das formas mais eficientes de aquecimento e refrigeração.
A Associação Internacional de Bombas de Calor Geotérmicas, com sede em Stillwater, Oklahoma, afirmou que a energia geotérmica é 50% a 70% mais eficiente para aquecimento do que outros sistemas. O Departamento de Energia dos EUA afirma que uma bomba de calor geotérmica consome 25% a 50% menos eletricidade do que os sistemas convencionais de aquecimento e arrefecimento.
Roberg afirmou que os custos de manutenção dos sistemas geotérmicos correspondem a metade do custo dos sistemas tradicionais de aquecimento e refrigeração. O período de retorno do investimento nos sistemas geotérmicos, que costumava ser de cerca de sete anos, é agora, normalmente, de quatro anos, afirmou ela. Os incentivos federais às energias renováveis, recentemente aprovados, incluem agora um crédito fiscal de $2,000 por ano.
Green Edge<br/ >But even with these benefits, geothermal heating and cooling still remains a relatively niche product, with about 50,000 units installed a year in the U.S., according to the Department of Energy.
Uma das razões é o custo inicial. No total, uma instalação de aquecimento e arrefecimento geotérmico, incluindo a rede de condutas, será cerca de 50 por cento mais cara do que um sistema baseado em combustíveis fósseis, afirmou Roberg.
A perfuração é normalmente a parte mais onerosa da fatura, uma vez que, por si só, pode custar dezenas de milhares de dólares. As próprias bombas de geotermia para habitações podem custar entre $17 000 e $30 000, segundo Butler.
A “vertical” loop of a ground-based, or an open-loop ground-source heat pump.
(Crédito: WaterFurnace International)
Os especialistas alertam que a instalação destes sistemas depende muito das características específicas do local – uma instalação inadequada das condutas, por exemplo, pode resultar num mau desempenho do aparelho.
Além disso, certas regiões parecem ser mais adequadas para a tecnologia de troca geotérmica; alguns promotores referiram que as bombas que passam a maior parte do ano a bombear calor para o subsolo e pouco tempo a extrair calor não apresentam um desempenho tão bom a longo prazo.
Na sua análise dos primeiros seis sistemas geotérmicos (clique para ver o PDF), a Universidade de Harvard identificou uma série de desafios de instalação relacionados com a conceção dos poços e com a compreensão dos recursos hídricos subterrâneos.
Um desafio mais subtil é o status quo. Os proprietários que não conhecem os sistemas geotérmicos irão instalar o que os empreiteiros — que também não estão familiarizados com a tecnologia — lhes recomendarem.
Ansin, da empresa de desenvolvimento MassInnovation, deparou-se em primeira mão com este cepticismo institucional enquanto renovava uma fábrica de calçado abandonada em Fitchburg, Massachusetts.
Ele estava a pensar gastar uma parte significativa do seu orçamento total — cerca de $500 000 — num forno industrial padrão e num refrigerador, quando teve um encontro casual com um amigo perfurador que lhe sugeriu que as bombas de calor geotérmicas poderiam ser mais económicas.
Ansin nunca tinha ouvido falar de energia geotérmica, mas assim que se informou sobre o assunto, percebeu que esta solução poderia ser economicamente vantajosa e permitir-lhe-ia diferenciar os seus edifícios para além da simples localização. O complexo, denominado Anwelt Heritage Apartments, é promovido como um edifício ecológico que utiliza uma bomba de calor geotérmica e um painel solar.
O sistema custa cerca de metade do preço da instalação tradicional, afirmou Ansin, que é agora coproprietário de uma empresa de perfuração. Ele repassa a redução nos custos dos serviços públicos aos moradores das 86 residências, que pagam menos de metade do que pagavam anteriormente nas contas de serviços públicos.
Ele está muito entusiasmado com a tecnologia, mas admite que o setor da energia geotérmica ainda está numa fase inicial, em comparação com o setor tradicional do aquecimento e arrefecimento.
“Embora as bombas de calor e a climatização geotérmica já existam há algum tempo, este mercado ainda é considerado bastante novo e, como tal, não há, de longe, um número suficiente de empreiteiros e engenheiros”, afirmou, acrescentando que uma instalação pode exigir a coordenação de diferentes empreiteiros. “Infelizmente, enquanto não houver uma solução que ofereça tudo num só local, esta tecnologia não se tornará tão generalizada como poderia ser.”
