Energía geotérmica.

El interior de la Tierra es una fuente continua de calor. En algunas zonas, este calor aflora a la superficie y puede ser aprovechado para calentar agua, producir energía eléctrica, etc.

La energía del interior terrestre se llama energía geotérmica. Esta fuente de energía es aprovechable sobre todo en zonas volcánicas, donde la diferencia de temperatura del interior terrestre y de la superficie es mayor.

INSTALACIÓN: Geotérmica.

IMPACTO ATMOSFÉRICO: Vapores geotérmicos contaminantes: CO2 y ácido sulfúrico.

IMPACTO ACUÁTICO: Contamina aguas próximas con sustancias como arsénico, boro y amoniaco, que se encuentran en el interior terrestre.

IMPACTO TERRESTRE: Riesgo de hundimiento de instalaciones.

En Lanzarote usan el calor procedente de una grieta volcánica (donde se alcanzan 400ºC a pocos centímetros del suelo) para cocinar.

En Islandia, la calefacción de muchas casas aprovecha la energía geotérmica. Desgraciadamente, la energía geotérmica solo se puede aprovechar de manera rentable en algunas regiones.

Energía Geotérmica. Cuestiones de repaso

A continuación, en el siguiente pdf, podéis encontrar todas las cuestiones para repasar y reforzar los conocimientos del tema de Energía Geotérmica de tecnología de 3º E.S.O.

Energía Geotérmica. 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

 

 

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.

Generación de electricidad mediante una central geotérmica

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.

La siguiente infografía nos aclara los conceptos básicos sobre la generación de electricidad mediante una central geotérmica.

Los vídeos de Vodpod ya no están disponibles.

Si quieres ver esta infografía a mayor tamaño haz clic en el este enlace.

Energía Geotérmica. Usos

Utilizaciones

• Aprovechamiento directo del calor: para fines industriales o en las conocidas aguas termales.
• Calefacción y calentamiento del agua: Con el establecimiento de redes de agua.
• Refrigeración por absorción: Requieren un equipo específico.
• Generación de electricidad: Captando el calor y utilizando generadores se pueden alimentar ciudades enteras, aunque para ello requieren una gran inversión.

Energía Geotérmica. Ventajas y desventajas

Ventajas

• Luego de realizada una inversión inicial para la infraestructura, suponen un gran ahorro económico como energético.
• Su explotación no emite sonido alguno (no produce contaminación acústica)
• Al explotar un yacimiento geotérmico, el costo siempre es local o regional
• Al no utilizar depósitos ni represas, ocupa un menor terreno
• Menor emisión de CO2 respecto a la obtención de energía por combustión

Desventajas

• En algunos yacimientos se desprende ácido sulfhídrico, nocivo para la salud y hasta causante de muerte (en grandes cantidades)
• Contaminación de yacimientos acuíferos
• Deterioro del paisaje por contaminación térmica
• No permite ser transportada
• Poca disponibilidad

Yacimientos geotérmicos según su temperatura

 

• 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.

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.

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.

Energía Geotérmica. La fuente de calor

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.

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.

Energía Geotérmica

Una de las fuentes energéticas que es muy poco aprovechada es la Energía Geotérmica, que tal como su nombre nos está indicando, es aquella que tiende a aprovechar el calor proveniente del centro de La Tierra, el cual tiene diferentes orígenes, entre los que se destacan:

• Gradiente geotérmico: Una proporción en la que a cierta distancia desde la superficie a nivel del mar, hacia el interior, se aumenta 1ºC
• Calor radiogénico: Relativo a la energía interna de la materia, generando calor por el decaimiento de distintos isótopos.
• Yacimientos geotérmicos: Son simplemente puntos en el mapa donde encontramos una mayor concentración de esta energía, por cuestiones absolutamente naturales y variables en un lapso de tiempo.