Energía geotérmica
Por Cremón, Santiago; Maistrello, Agustín; Rojas Camila y Vazquez, Tobías
La Energía geotérmica es aquella energía que
puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de
la Tierra. Este calor interno calienta hasta las capas de agua más
profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones,
como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para calefacción desde la
época de los romanos. Hoy en día, los progresos en los métodos de perforación y
bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo.
La Tierra posee una importante actividad geológica. Esta es la responsable de
la topografía actual de nuestro mundo, desde la configuración de tierras altas
y bajas hasta la formación de montañas. Las manifestaciones más instantáneas de
esta actividad son el vulcanismo y los fenómenos sísmicos.
Tipos de yacimientos geotérmicos según la
temperatura del agua
·
Energía geotérmica de alta
temperatura. La energía geotérmica de
alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura
está comprendida entre 150 y 400 °C, se produce vapor en la superficie y
mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varias condiciones para
que se dé la posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa
superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables; un acuífero, o
depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo
fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo
tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de
calor magmático, entre 3 y 15 km de profundidad, a 500-600 °C. La
explotación de un campo de estas características se hace por medio de
perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del
petróleo.
·
Energía geotérmica de
temperaturas medias. La energía geotérmica de
temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a
temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por
consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento
menor, y debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten
explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento
puede hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso en
calefacción y en refrigeración.
·
Energía geotérmica de baja
temperatura. La energía geotérmica de
temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores. Es
debido al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a
70 °C.
·
Energía geotérmica de muy baja
temperatura. La energía geotérmica de muy
baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas
comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza para necesidades
domésticas, urbanas o agrícolas.
Las fronteras entre los diferentes tipos de
energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de producir electricidad con un
rendimiento aceptable la temperatura mínima está entre 120 y 180 °C, pero
las fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas de calefacción
urbana y rural.
Conversión
de la energía geotérmica en energía eléctrica:
Como hemos visto,
la obtención de la energía se hace a través de la succión de vapor u otro tipo
de gas caliente de las profundidades haciéndolo llevar hasta la superficie
donde se encuentra la central geotérmica. Aquí, se utiliza una turbina térmica
que transforma directamente la energía calorífica en energía eléctrica. El
proceso exacto de transformación de la energía es el siguiente:
En
la caldera tenemos conservado el vapor extraído directamente del interior
terrestre. Con este calor haremos funcionar la turbina. La turbina, a través de
un sistema de paletas o álabes, se hará girar mediante el calor transmitido de
la caldera, produciendo así un trabajo útil que hará funcionar un generador
eléctrico. El sistema se mantiene gracias al condensador y a la bomba. El
condensador condensa el vapor que sale de
turbina, y esta agua líquida lo usa la bomba para alimentar la caldera. De esta
forma conseguimos un sistema continuo en el que generaremos electricidad
constantemente.
Una forma interesante de aprovechar al
máximo la obtención de calor es mediante la inyección de agua líquida en la
zona interior terrestre para que eleve su temperatura, se vuelva a convertir en
vapor, y vuelva a subir a la central llena de energía preparada para ser
transformada en electricidad.
En la imagen
podemos observar de una manera sencilla el proceso de realimentación en las
plantas geotérmicas. De color rojo observamos el agua calentada (en forma de
vapor) que de forma natural aparece a una profundidad de 4.5 km a una temperatura
de entre 150ºC y 300ºC. El vapor se sustrae mediante uno o dos tubos de
aproximadamente 5 km, y otro tubo idéntico es utilizado para suministrar agua
en forma líquida desde la planta para cerrar el circuito de flujo.
Tipos de fuentes geotérmicas
En áreas de aguas termales muy calientes a poca
profundidad, se aprovecha el calor desprendido por el interior de la tierra. El
agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos
de flujos de agua y de vapor. El método a elegir depende del que en cada caso
sea económicamente rentable. Los recursos de magma ofrecen energía geotérmica de altísima
temperatura, pero con la tecnología existente no se pueden aprovechar
económicamente esas fuentes. En la
mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos pozos, de modo que por
uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a inyectar en el acuífero,
tras haber enfriado el caudal obtenido. Las ventajas de este sistema son
múltiples:
·
Hay menos probabilidades de
agotar el yacimiento térmico, puesto que el agua reinyectada contiene todavía
una importante cantidad de energía térmica.
·
Tampoco se agota el agua del
yacimiento, puesto que la cantidad total se mantiene.
·
Las posibles sales o emisiones
de gases disueltos en el agua no se manifiestan al circular en circuito cerrado
por las conducciones, lo que evita contaminaciones.
Desventajas y ventajas
Desventajas
Estas desventajas hacen referencia exclusivamente a
la energía geotérmica que no es de baja entalpía doméstica.
1.
En ciertos casos emisión de ácido
sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en
grandes cantidades no se percibe y es letal.
2.
Contaminación de aguas
próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.
3.
Contaminación térmica.
4.
Deterioro del paisaje.
5.
No se puede transportar como energía
primaria.
6.
No está disponible más que en
determinados lugares, salvo la que se emplea en la bomba de climatización
geotérmica, que se puede utilizar en cualquier lugar de la Tierra.
Ventajas
1.
Es una fuente que evitaría la
dependencia energética de los combustibles fósiles y de otros recursos no
renovables.
2.
Los residuos que produce son
mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y
el carbón.
3.
Sistema de gran ahorro, tanto
económico como energético.
4.
No genera ruidos exteriores.
5.
Los recursos geotérmicos son
mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados.
6.
No está sujeta a precios
internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o
locales.
7.
El área de terreno requerido
por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No
requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de
conducciones ni de depósitos de almacenamiento de combustibles.
8.
La emisión de CO2,
con aumento del efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para
obtener la misma energía por combustión.
Usos
·
Generación eléctrica.
·
Aprovechamiento directo del
calor.
·
Refrigeración: por absorción y
bomba de frío geotérmica.
Generación eléctrica
Se produjo energía eléctrica geotérmica por primera
vez en Larderello, Italia, en 1904. Desde ese tiempo, el uso de
la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de
8.000 mega watt de los cuales EE. UU. Genera 2.700 MW.
Desalinización
Douglas Firestone comenzó en la desalinización con
el sistema evaporación / condensación con aire caliente en 1998,
probando que el agua geotermal se puede usar económicamente para producir agua
desalinizada, en 2001.
En 2005 se ajustó el 5º prototipo desalinizador
“Delta T” que usa un ciclo de aire forzado caliente, presión atmosférica, ciclo
geotermal de evaporación condensación. El aparato se surte de agua de mar
filtrada en el Instituto Scripps de Oceanografía, reduciendo la concentración
de sal de 35.000 ppm a 51 ppm a/a.
Extinción
Inyección de agua
En varios sitios, ha ocurrido que los depósitos de magma]
se agotaron, cesando de dar energía geotérmica, quizás ayudado por la inyección
del agua residual fría, en la recarga del acuífero caliente. O sea que la
recarga por reinyección, puede enfriar el recurso, a menos que se haga un
cuidadoso manejo. En al menos una localidad, el enfriamiento fue resultado de
pequeños pero frecuentes terremotos. Esto ha traído una discusión sobre si
los dueños de una planta son responsables del daño que un temblor causa.
Extinción del calor
Así como hay yacimientos geotérmicos capaces de
proporcionar energía durante muchas décadas, otros pueden agotarse y enfriarse. En
un informe, el gobierno de Islandia dice: debe entenderse que
la energía geotérmica no es estrictamente renovable en el mismo sentido que la
hidráulica.
.
Coste
La energía geotérmica es más competitiva que la
combustión, sobre todo en países como Islandia, Nueva Zelanda e Italia.
Durante el período de precios bajos de energía en la década de 1980 hasta la
reciente subida de los precios de los combustibles
fósiles petróleo y gas, pocas áreas de recursos geotérmicos en
los Estados Unidos fueron capaces de generar electricidad a un coste
competitivo con otras fuentes de energía.
Salvo para las bombas de calor geotérmicas, no
todas las áreas del mundo tienen un recurso geotérmico utilizable, aunque si lo
poseen. Además, algunas áreas geotérmicas no tiene una temperatura lo
suficientemente alta como para producir vapor. En esas zonas, la energía
geotérmica se puede generar mediante un proceso llamado tecnología de
ciclo binario, aunque la eficacia es menor. Otras áreas no tienen el agua para
producir vapor, que es necesaria para los diseños actuales de la planta. A las
áreas geotérmicas sin vapor se las denomina áreas de rocas calientes secas
zonas calientes y se están investigando métodos para su explotación. Además, en
lugar de la producción de electricidad, las zonas de más baja temperatura
pueden proporcionar climatización de espacios.
Bibliografía
