Energía Geotérmica

Actualizado septiembre 11, 2019

Una de las fuentes de energía renovables utilizadas y extendidas en Europa y el mundo es la energía geotérmica. Se define como «la energía generada por fuentes geológicas de calor». Una forma de aprovechar el calor natural del interior de la Tierra. Es una forma ecológica de aprovechar la energía natural.

Energía geotérmica

El término «geotérmico» proviene del griego geo ( tierra) y Thermos ( calor)

La energía geotérmica también se puede considerar como una forma de energía alternativa y renovable, si se evalúa con relativa rapidez. Esto se debe a que la explotación continua de una fuente geotérmica puede inducir localmente, alrededor de los sitios de explotación, una reducción en el valor de la anomalía térmica anómala, haciendo que la fuente de energía ya no sea renovable. Esta anomalía es local y depende del tiempo de explotación del recurso altamente variable según el sitio.

¿Cómo funciona la energía geotérmica?

Este tipo de energía se basa en los principios de la energía geotérmica, o en la explotación calor natural de la tierra (término geotérmica tiene su etimología del griego «GE» y «termos», que literalmente significa «calor de la Tierra»). Este calor es liberado naturalmente por los procesos de descomposición nuclear de los elementos radiactivos dentro del núcleo, el manto y la corteza terrestre. Algunos de estos elementos son uranio, torio y potasio que están genuinamente contenidos en las áreas más internas de nuestro planeta.

Se realizan diferentes pozos en la tierra , de unos se obtiene agua caliente y en otros el agua vuelve al acuífero.

Planta de energía geotérmica Larderello

El uso de las fuentes geotérmicas tiene orígenes muy antiguos, especialmente como fuente de agua caliente natural. Innumerables fuentes termales en Europa ya son famosas en el Imperio Romano, y su explotación continúa en la actualidad.

El uso industrial comenzó en Italia en la fuente geotérmica de Larderello en Toscana. En 1827, aquí se comenzó a explotar las fuentes para extraer ácido bórico de los géiseres. Más tarde, el ejemplo americano (que en 1892 el primer distrito calentado con agua caliente a partir de fuentes geotérmicas), mientras que en Italia se utilizó como medio de calefacción geotérmica y en 1904 como una fuente para la producción de electricidad. Los primeros años de la década de 1900 fueron el auge de la explotación geotérmica mundial, especialmente en los Estados Unidos, Italia e Islandia.

Muy pocos países porque claramente la explotación de este recurso depende en gran medida de la disponibilidad natural de fuentes de energía térmica. Hoy la producción de energía geotérmica constituye menos del 1% de la producción mundial. Esto se debe a la disponibilidad de energía, técnica y métodos de extracción.

Un estudio realizado por el MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) establece que la energía geotérmica potencial contenida en nuestro planeta es de alrededor de 12,600,000 ZJ y que con las tecnologías actuales sería posible usar «solo» 2000 ZJ. Sin embargo, como el consumo de energía del mundo asciende a 0,5 ZJ por año, con la única geotérmica, de acuerdo con el estudio del MIT, podría satisfacer la fuerte demanda global de energía limpia solamente para los próximos 4000 años por lo que es por lo inútil cualquier otra fuente no renovable o renovable actualmente utilizada.

Claramente, no se considera que los altos costos económicos apliquen las tecnologías actuales que pueden explotar estas energías al máximo. Costos que ninguna nación o agencia puede soportar.

Italia tiene un pequeño récord en la producción de energía a partir de fuentes geotérmicas. El productor mundial más importante es Estados Unidos, con 3086 MW producidos (solo el 0.3% del consumo nacional de electricidad). Seguido en el podio Filipinas (1904 MW producidos) e Indonesia (1197 MW producidos). Italia ocupa el quinto lugar (después de México) con 843 MW producidos (todos los datos se refieren a 2010).

Tipos de Yacimientos geotérmicos

Hay tres tipos de Yacimientos Geotérmicos:

• De agua caliente: Se explotan por un sistema de doble pozo donde se reinyecta el agua para que no se agote el yacimiento.

• Secos: Poseen gas pero no agua.

• Géiseres: Son yacimientos termales que emiten vpor y agua caliente hacia el exterior por la presión que juntan.

Tipos de energía Geotérmica

Hay tres tipos diferentes de fuentes de energía geotérmica y son:

• Fuentes hidrotermales
• Fuentes geopresurizadas
• Fuentes petrotermales

Las fuentes hidrotermales no son demasiado profundas (1000-2000 m) y se caracterizan por la presencia de agua dentro de las bolsas subterráneas. El agua es calentada por rocas ígneas a alta temperatura. Dependiendo de la presión y el estado del agua, puede clasificarse como una fuente geotérmica predominante de vapor o fuente de agua dominante. Estos sistemas constituyen casi todas las fuentes explotadas industrialmente.

Las fuentes geopresurizadas, por otro lado, se encuentran a profundidades mucho mayores (2500-9000 m). Consisten en temperaturas relativamente bajas, pero a presiones muy altas. Estas bolsas suelen ser ricas en gas natural y, a menudo, también agentes químicos potencialmente dañinos, incluso si están naturalmente contenidos en el suelo.

Finalmente, las fuentes petrotermicas (también conocidos como Hot Rock seco – HDR) se forman a partir bajíos rocosos en decididamente mayor profundidad, pero también caracterizan por la ausencia de agua. Más del 80% de las fuentes de nuestro planeta son de este tipo, incluso  la explotación de los mismos es muy compleja debido a la falta de agua.

La baja conductividad térmica combinada con las modernas técnicas de perforación y trituración de rocas (para aumentar la superficie de intercambio) no justifica los costos económicos que suelen ser demasiado altos para áreas con profundidades superiores a 5 km.

Ejemplos de Energía Geotérmica y uso

Podemos nombrar:

• Los volcanes

• Los geysers

• Las Bombas de calor geotérmicas

• Las plantas desalinizadoras.

• Invernaderos climatizados geotérmicamente.

• Secado agrícola aprovechando el calor de la geotermia.

¿Cómo funciona un sistema geotérmico?

Se debe diferenciar la energía geotérmica y la de baja entalpía.

 La planta de energía geotérmica usualmente explota fuentes de calor profundas traídas a la superficie (géiseres) o mediante perforación. El flujo de vapor proveniente del subsuelo tiene suficiente energía para alimentar una turbina que, a través de la transformación de energía mecánica a energía eléctrica de un alternador, permite alimentar la red eléctrica. Usualmente se usa un intercambiador de calor para no hacer circular la misma agua dentro del sistema que está en contacto con rocas y posibles agentes corrosivos, para no comprometer el estado de la turbina. Por lo general, las bombas y los compresores se utilizan para empujar el agua fría en profundidad y garantizar un flujo constante. Dependiendo de la temperatura de la fuente, los sistemas pueden ser de vapor o agua dominante. En el primer caso, es posible alimentar una turbina.

En el segundo, el agua caliente se usa exclusivamente en calefacción urbana. Los sistemas de baja entalpía se utilizan como un sistema de acondicionamiento de aire de edificios, explotando el intercambio de calor con el subsuelo de la superficie por medio de una bomba de calor. Dado que el calor en el subsuelo proviene en gran parte del interior de la Tierra, la energía geotérmica de baja entalpía se clasifica como una fuente de energía renovable, aunque la propia bomba de calor consume electricidad, generalmente producida a partir de otras fuentes de energía. Por lo tanto, estas plantas no generan electricidad, sino que simplemente aprovechan la temperatura constante que tiende a tener la superficie subsuperficial (entre 16 y 18 grados), que es más cálida que en invierno y más fresca en verano. Renovabilidad y efectos sobre el medioambiente .

Usos de la energía geotérmica

La energía geotérmica puede ser usada para:

• Generar electricidad

• Aprovechamiento del calor

• Refrigeración: Por absorción y bomba de frío geotérmica

Utilización de energía Geotérmica para calefaccionar viviendas

Son muchos los países, ascienden a más de 70 en el mundo, que utilizan la energía geotérmica para calefaccionar viviendas. Se utiliza para calefaccionar viviendas o piscinas disfrutando el calor de forma directa, ya sea utilizando el agua directamente de zonas volcánicas o termales o a través de cogeneración de energía conjugando electricidad y calor.

La utilización directa se usa en países como Islandia, Japón, EE.UU., Suecia,  México, Chile, Argentina, Italia y muchos otros países ya que la temperatura se mantiene constante en diferentes épocas del año, característica común en cualquier parte del planeta.

Electricidad a partir de fuentes geotérmicas

La electricidad a partir de fuentes geotérmicas se considra renovable y sostenible.

La electricidad generada a partir de fuentes geotérmicas se considera renovable porque el calor extraído localmente es mínimo en comparación con el calor contenido y generado por todo el planeta, por lo que no penaliza en términos de equilibrio y sostenibilidad. La tierra tiene un contenido de energía térmica estimado de alrededor de 1031 Joules (3 × 10 ^ 15 TW / h). Para dar una idea del tamaño, alrededor de 100 mil millones de veces el consumo de energía anual del mundo. El 20% de este calor es atribuible al fenómeno de acreción, mientras que el resto está relacionado con la descomposición de componentes radiactivos histórica y naturalmente presentes dentro del manto y el núcleo. Los flujos termales naturales no están en completo equilibrio, y el planeta se está enfriando (en tiempos para ser distribuidos en diferentes épocas geológicas). Está demostrado que la extracción humana es una fracción tan pequeña de la disminución natural de la temperatura que no acelera este proceso, y sin duda es un método más limpio de generar energía que muchos otros. Esta fuente de energía también es sostenible ya que respeta completamente los ecosistemas del planeta tierra. De ninguna manera la explotación de la energía geotérmica pone en riesgo la posibilidad de que el hombre tenga disponible la misma cantidad de recursos geotérmicos actualmente disponibles (si se usa correctamente y con las precauciones adecuadas). También es uno de los recursos renovables con menor impacto ambiental también desde el punto de vista de todo el proceso energético en comparación con otros métodos. Sin embargo, la extracción debe ser monitoreada de cerca para evitar el agotamiento local, a pesar de la sostenibilidad global.

Durante algunas décadas, las temperaturas locales de algunas fuentes pueden experimentar una disminución, con la consecuente pérdida de eficiencia. El sitio naturalmente alcanza un nuevo equilibrio a veces a temperaturas más bajas. Tres de los sitios mineros más antiguos (Lardello (ITA), Wairakei (NZE) y The Geysers (EE. UU.) Han experimentado este ligero fenómeno de agotamiento. Se atribuye a la extracción de agua y calor desproporcionadamente a lo que se suministró al sistema. Desafortunadamente, las mediciones en algunos períodos son inciertas y poco confiables, y es precisamente después de estos períodos de datos poco confiables que ha habido fenómenos de temperatura decreciente y el suministro de calor. Sin embargo, varios estudios muestran que existen métodos para reducir la explotación y la reinyección de agua en el sistema para recuperar todo el potencial de un sitio. Estas técnicas han demostrado ser útiles y fundamentarse en las tres áreas ya mencionadas, que por lo tanto se convierten en un ejemplo de sostenibilidad geotérmica a largo plazo. 

Ventajas de la energía geotérmica

• Es un tipo de energía renovable y sustentable. Aunque se sabe que a veces hay establecimientos geotérmicos que pueden agotarse y enfriarse.

• Produce pocos residuos

• Puede decirse que es inagotable

• No generan ruidos

• No está sujeta a precios internacionales.

•  Poca emisión o nula de CO2.

Desventajas de la energía geotérmica

• Puede haber contaminación de aguas cercanas con amoníaco, arsénico, etc.

• Deterioro del paisaje.

• Hay presencia de ácido sulfíhídrico que puede ser letal y se detecta por el olor desagradable.

• Contaminación térmica.

• No es trasportable.

• Solo está disponible en determinados lugares.