Energías alternativas
Energía geotérmica - El calor de la tierra como fuente

La energía geotérmica es aquella que se obtiene del calor natural interno de la Tierra y que puede ser extraída y utilizada a partir del agua, gases y vapores calientes, (excluidos los hidrocarburos), o a través de fluidos inyectados artificialmente para este fin.
La fuente de calor que produce esta energía, se encuentra naturalmente al interior de la Tierra. De manera muy simplificada, se puede decir que su estructura se compone de tres partes: núcleo, manto y corteza:

a) núcleo, con un diámetro de aproximadamente de 3.400 km, formado fundamentalmente por hierro fundido; su temperatura superaría los 4.000° C,
b) manto, correspondiente a la zona intermedia, de aproximadamente 2.900 km de espesor, formado principalmente por hierro y magnesio, con una temperatura que varía entre los 800 y 1.000° C, en su parte exterior, y 4.000° C. en la zona de contacto con el núcleo, y
c) la corteza, tiene como espesor que varía entre 5 Km., bajo los océanos, y de 30 a 65 Km. en la parte continental. Está constituida, fundamentalmente por silicatos de aluminio (SiAl), en las zonas continentes, y por silicatos de magnesio (SiMa), bajo los océanos. Su temperatura varía de 15 a 20° C., en la superficie, hasta los 600° a 800° C., en torno al contacto con el manto.

La energía geotérmica es aquella que se obtiene del calor natural interno de la Tierra y que puede ser extraída y utilizada a partir del agua, gases y vapores calientes

El calor proveniente del interior de la tierra se propaga hacia la corteza terrestre, donde existen amplias zonas tectónicamente estables con determinadas gradientes geotérmicos, entendida como el sostenido aumento de la temperatura con la profundidad, con un promedio de 1° C por cada 33 metros de profundidad. En torno a las zonas volcánicas, debido a fenómenos geológicos relacionados con la tectónica de placas, el flujo calórico alcanza valores muy superiores, esto es, gradientes geotérmicas superan los 20 a 30° C por cada 100 m de profundidad.
En determinadas zonas, el calor acumulado en el interior de la tierra, puede alcanzar terrenos permeables de la corteza terrestre albergando gran contenido hídrico; ello crea ambientes muy favorables para producir transferencias calóricas hacia la masa de agua, dando origen a reservorios naturales o yacimientos geotérmicos de vapor o agua caliente. Recurriendo a determinadas modalidades de diseño, construcción y operación, es posible materializar eficientes aprovechamientos comerciales de este tipo de energía calórica.

Un yacimiento geotérmico es, fundamentalmente, un sistema natural que permite la extracción y aprovechamiento, para diverso destino, de un fluido a alta temperatura.

Los elementos que controlan su desarrollo son:

Presencia de una fuente de calor;
Existencia de formaciones geológicas permeables, en situación de favorecer el desarrollo de reservorios;
La existencia de una zona de efectiva recarga hídrica, vía infiltración de aguas meteóricas. pluviales, nivales o mixtas.
Presencia de unidades o estructuras geológicas que actúen de cubierta impermeable y/ cierren el sistema, en situación de provocar la concentración del calor.

En determinadas zonas, el calor acumulado en el interior de la tierra, puede alcanzar terrenos permeables de la corteza terrestre albergando gran contenido hídrico; ello crea ambientes muy favorables para producir transferencias calóricas hacia la masa de agua, dando origen a reservorios naturales o yacimientos geotérmicos de vapor o agua caliente

Tal y como se encuentra en la Tierra, el recurso geotérmico no es factible de ser utilizado directamente por el hombre. Para hacerlo, es necesario convertirlo en un tipo de energía utilizable, en función de las respectivas características termodinámicas del recurso.

El primer paso en esta conversión, consiste en localizar el recurso en la corteza terrestre, generalmente ubicado a profundidades medias de 1 a 2 Km. El acceso del recurso a la superficie, (agua caliente o vapores), se materializa mediante sondeos o perforaciones, utilizando equipos especiales. Normalmente, la temperatura del reservorio está directamente relacionada con la profundidad del pozo.

Desde el punto de vista de la energía interna del Planeta, la geotérmica de baja temperatura, o baja entalpía (T<100°C.), adquiere, cuantitativamente, gran importancia. Esta singularidad se vincula al hecho que está presente en numerosos sectores, aún aquellos exentos de actividad volcánica actual.


Tipos de fuentes geotérmicas

Se obtiene energía geotérmica por extracción del calor interno de la Tierra. En áreas de aguas termales muy calientes a poca profundidad, se perfora por fracturas naturales de las rocas basales o dentro de rocas sedimentarios. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor (flashing). El método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente rentable. Un ejemplo, en Inglaterra, fue el "Proyecto de Piedras Calientes HDR" (sigla en inglés: HDR, Hot Dry Rocks), abandonado después de comprobar su inviabilidad económica en 1989. Los programas HDR se están desarrollando en Australia, Francia, Suiza, Alemania. Los recursos de magma (rocas fundidas) 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 (o un número par de pozos), de modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a reinyectar 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.

Se produjo energía eléctrica geotérmica por vez primera en Larderello, Italia, en 1904. Desde ese tiempo, el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8.000 megawatt de los cuales EEUU genera 2.700 MW

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 ºC, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varios 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 ºC. 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 ºC. 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 (mediante máquinas de absorción)
Energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 ºC.
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 ºC. 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 ºC, pero las fuentes de temepratura más baja son muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana.


Ventajas e Inconvenientes

Ventajas

-Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.
-Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón...

Inconvenientes

-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.
-En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.
-Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.
-Contaminación térmica.
-Deterioro del paisaje.
-No se puede transportar (como energía primaria).
-No está disponible más que en determinados lugares.

Generación de electricidad

Se produjo energía eléctrica geotérmica por vez primera en Larderello, Italia, en 1904. Desde ese tiempo, el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8.000 megawatt de los cuales EEUU genera 2.700 MW

Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del Gran Reykjavík

Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del Gran Reykjavík


Tipos de plantas eléctricas

Tres tipos se usan para generar potencia de la energía geotérmica:

-Vapor seco
-Flash
-Binario.

En las plantas a vapor seco se toma el vapor de las fracturas en el suelo y se pasa directamente por una turbina, para mover un generador.
En las plantas flash se obtiene agua muy caliente, generalmente a más de 200 °C, y se separa la fase vapor en separadores vapor/agua, y se mueve una turbina con el vapor.
En las plantas binarias, el agua caliente fluye a través de intercambiadores de calor, haciendo hervir un fluido orgánico que luego hace girar la turbina. El vapor condensado y el fluido remanente geotérmico de los tres tipos de plantas se vuelve a inyectar en la roca caliente para hacer más vapor.


El calor de la tierra es considerado como una energía sostenible. El calor de la Tierra es tan vasto que solo se puede extraer una fracción, por lo que el futuro es relevante para las necesidades de energía mundial.

Esquema de una planta geotérmica

Generación de electricidad

1-Perforación de extracción de vapor
2-Inyección de agua fría hasta roca caliente
3-Perforación de extracción de vapor
4-Intercambiador de calor
5-Edificio de la turbina
6-Enfriamiento
7-Depósito de calor subterráneo, para exceso de temperatura
8-Medición de perforación
9-Conexión a red eléctrica.

Copyright: 2007 - Afinidadelectrica.com. Contacto: . Diseño y Desarrollo Web: Centraldev. Alojado en Dreamhost.