Pré-viabilidade de usinas geotérmicas em poços de petróleo terrestres abandonados no Brasil

Abstract

Muitos recursos são implementados na indústria e acabam sem valor ao final de seu ciclo de vida. Na indústria petrolífera por exemplo, milhares de poços de petróleo terrestres são abandonados anualmente ao redor do mundo, perfurações que durante execução utilizaram recursos humanos, energéticos e materiais que custam milhares de dólares. Todo esse valor agregado é descartado completamente no abandono e desativação do poço. Esse contexto, associado às atuais diretrizes de desenvolvimento sustentável e diversificação da matriz energética, evidencia a oportunidade de reciclar essas perfurações, estendendo a vida útil desses recursos em potenciais usinas geotérmicas. Dessa maneira, o presente trabalho visa a análise de pré-viabilidade de usinas geotérmicas que utilizam poços de petróleo terrestres abandonados no Brasil. Para isso são simuladas a extração de calor da crosta-terrestre através de um sistema do tipo double-pipe e a conversão desse calor em eletricidade num Ciclo Rankine Orgânico. Estima-se o investimento inicial necessário e custos para operar o empreendimento e por fim calcula-se o Custo Ponderado de Geração de Energia (LCOE). Para os quatro casos selecionados, atinge-se viabilidade técnica, com potencias nominais entre 10,69 e 13,66 kW elétrico e eficiências térmicas no ciclo de potência de 3,46% a 5,33%. Na avaliação econômica, obtiveram-se valores de LCOE nominal maiores que 15,43 R$/kWh, incompatíveis com os preços praticados por outras fontes de energia em 2018 no mercado energético brasileiro.

Abstract: Thousands of oil wells are annually abandoned around the world, drillings that during execution use human, energy and material resources that cost thousands of dollars. However, all this economic value added is completely discarded once the well is abandoned. This context, coupled with the current guidelines for sustainable development and diversification of the energy mix, has highlighted the opportunity to recycle these wells, extending their life cycle, in potential geothermal power plants. Therefore, the present work aimed to study the pre-feasibility to deploy geothermal powerplants in Brazilian abandoned onshore oil wells. The process for heat recovery from lithosphere is simulated through a double-pipe type system and the conversion of this heat into electricity is done in an Organic Rankine Cycle. The initial investment and O&M costs are estimated to calculate the Levelized Cost of Electricity. For the four selected cases, the technical feasibility is archived. The power plants would have design points between 10.69 and 13.66 kW electric and thermal efficiencies from 3.46% to 5.33%. Moreover, LCOE nominal is estimated to be greater than 15.43 BRL/kWh, incompatible with those practiced by other energy sources in the Brazilian energy market.