Entradas

Sistema de Estimulación Geotérmica Mejorada

sistema de estimulación geotérmica mejorada

El Sistema de Estimulación Geotérmica Mejorada (EGS) es un proceso también llamado “rocas calientes fracturadas geotérmicas profundas”.

Todavía en experimentación, su principio es crear artificialmente un depósito geotérmico en un macizo cristalino, que lo diferencia de las plantas de energía geotérmica actuales.

A una profundidad de más de 3 km, el agua inyectada en la roca de presión se calienta en contacto con la roca fracturada y luego se utiliza para producir electricidad.

El calor geotérmico explotado aquí se origina (en un 90%) a partir de la desintegración radiactiva de las rocas profundas. Este calor emitido varía con  la composición química de las rocas  (por ejemplo, es aproximadamente tres veces mayor para granitos como basaltos) y de acuerdo con  la edad de las rocas, que es el más alto gradiente geotérmico en plataformas juveniles, tales como en Francia o en el sur de Europa. En estos sitios, las rocas cristalinas alcanzan temperaturas de aproximadamente 200 °C a profundidades de entre 4 y 6 kilómetros.

Funcionamiento técnico o científico del Sistema de Estimulación Geotérmica Mejorada

Producción de agua geotérmica

  • Primero se hace un pozo para alcanzar la profundidad objetivo.
  • Luego, las inyecciones hidráulicas presurizadas, también llamadas “estimulaciones”, se realizan en rocas secas calientes o en rocas que contienen agua. Éstas, permiten crear fracturas o ampliar discontinuidades preexistentes, lo que mejora la permeabilidad de la masa cristalina
  • Una segunda perforación (o varias) permite establecer un flujo continuo de agua entre el pozo de inyección y el pozo de producción. El agua inyectada se calienta a través de las fracturas para luego recuperarse a la superficie mediante termosifón o bombeo.
  • Como esta circulación de agua está bajo presión, el agua sobrecalentada permanece en la fase líquida y no se vaporiza.

Generación de electricidad

En la superficie, el agua geotérmica alimenta una planta de ciclo de fluido binario:

  • El agua geotérmica, a través de un intercambiador, cede su calor a un fluido (llamado fluido de trabajo) que se convierte en vapor. Bajo presión, impulsa la turbina (vapor) para producir electricidad.
  • El fluido de trabajo se condensa luego que está en contacto con un circuito de agua. El líquido así obtenido se devuelve al intercambiador de calor por bombeo, para realizar un nuevo ciclo. Se dice que el fluido de trabajo evoluciona en un circuito cerrado.
  • El agua geotérmica enfriada se reinyecta profundamente después de pasar a través del intercambiador de calor.

 

Factores importantes:

La ventaja del sistema de estimulación geotérmica mejorada es que puede implementarse en áreas geográficas menos limitadas que las actuales plantas geotérmicas de alta temperatura, generalmente ubicadas en regiones volcánicas.

Sus puntos fuertes son permitir la producción de electricidad sin emisiones de CO2, con una fuente de energía renovable que no depende de las condiciones atmosféricas y climáticas.

Sin embargo, para garantizar la rentabilidad de una instalación de este tipo de sistema de estimulación geotérmica mejorada, es necesaria la venta de exceso de calor, además de la producción de electricidad (es entonces la cogeneración).

Por lo tanto, es necesario tener cerca de un gran consumidor de calor, como una red de calefacción urbana. Especialmente para producir electricidad con un rendimiento aceptable (altas temperaturas), la perforación profunda es esencial. En consecuencia, son costosos.

Además, la operación de una planta de energía geotérmica por la técnica EGS puede generar molestias ambientales. De hecho, las operaciones de estimulación (inyección de masas de agua a alta presión) van acompañadas de una actividad microsísmica.

Los estudios científicos deben aclarar y comprender mejor esta sismicidad inducida, este fenómeno va en detrimento del desarrollo.

De hecho, la actividad micro-sísmica puede provocar un rechazo del dispositivo por la población local.

A largo plazo, las tecnologías de energía geotérmica estimulada podrían utilizarse para desencadenar una actividad sísmica.

Instalaciones

Éste tipo de energía se podría aprovechar como energía eléctrica gracias a las nuevas tecnologías. En efecto existen unas 500 centrales en todo el mundo que actualmente aprovechan dichos sistemas. Sin embargo, a pesar del enorme potencial que tiene España no tiene ninguna instalada.

Actualmente solo existe una estación de sistema de estimulación geotérmica mejorada conectada a la red, la de Soultz-sous-Forêts en Francia.

La planta de energía geotérmica en Soultz-sous-Forêts (Francia) es el programa de investigación de tecnología EGS más avanzado del mundo. Este piloto científico, entró en operación desde junio de 2008, incluye 3 pozos profundos de 5.000 metros y una planta de energía fluida binaria con una capacidad de 5 a 6 MW.

El resto de estaciones EGS son experimentales y se encuentran en países como EE. UU., Australia y Japón, el resto de las centrales geotérmicas actuales se ubican en zonas específicas donde la Tierra  produce anomalías térmicas y presencia de agua caliente a poca profundidad.

Zona de presencia o aplicación

En Europa, habría 125 000 km² con características geológicas y térmicas favorables para la implementación de esta tecnología.

Varios proyectos de sistema de estimulación geotérmica mejorada están bajo estudio:

  • Petraterm, una empresa australiana que desarrolla esta tecnología en Australia, está interesada en Cataluña y la región de Madrid.
  • En Toscana, los últimos pozos en Larderello, el sitio de la planta geotérmica más antigua del mundo (1904), se beneficiaron de la tecnología EGS.
  • Se llevó a cabo un proyecto de EGS en Landau (Alemania), a pocos kilómetros de Soultz-sous-Forêts y en la cuenca de Eger en la frontera con la República Checa.
  • En Hungría, los pozos petroleros viejos se están reabriendo para estimularlos.

España y el Sistema Geotérmico Estimulado

España en este tipo de energía tiene un gran potencial, según un estudio publicado recientemente por la revista Renewable Energy donde pone de manifiesto, una vez más, la capacidad de España para disminuir la producción de las energías fósiles y diversificar sus fuentes energéticas de forma limpia.

De acuerdo a la información suministrada por especialistas, si sumamos las energías producidas por los combustibles fósiles, la nuclear y la renovable, los 700 GW eléctricos que indica el estudio representan unas cinco veces la actual potencia eléctrica instalada en España.

Incluso si se limita el cálculo para el aprovechamiento hasta los 7 primeros kilómetros de profundidad, el potencial sería de 190 GW; y entre los 3 y 5 km sería 30 GW.

Y aunque este valor es menor, en España sería aproximadamente de 3,2 GW, parece poco, pero es el equivalente a tres centrales nucleares.

Pero son cálculos estimados con mucho positivismo considerando las profundidades de las que estamos hablando. 

Si solamente se contabiliza la energía que se podría obtener si se aprovechara el flujo que llega hasta la corteza, se consideraría como otro potencial, conocido como sostenible.

En España las zonas con un mayor potencial geotérmico serían:

  • Galicia,
  • el Sistema Central (cordillera)
  • el noroeste de Castilla y León,
  • Cataluña y Andalucía, debido a la fricción entre las placas del zócalo y la cantidad de materiales graníticos.

 

El futuro del desarrollo de la energía geotérmica de alta temperatura por estimulación estará condicionado por su rentabilidad económica. Actualmente, el sistema es costoso y requiere perforación a gran profundidad en un entorno aún poco conocido.

Según las previsiones pasadas, para el año 2015, el precio del kWh eléctrico producido por ésta tecnología era de aproximadamente 8 céntimos de euro, sin embargo, el despliegue industrial de esta tecnología, no está planificado sino hasta 2020-2030.

Tipos de reservorios geotérmicos

La producción de electricidad por energía geotérmica profunda se puede hacer explotando el calor del agua caliente naturalmente presente en el subsuelo: es la energía geotérmica hidrotérmica donde se dice que los recursos energéticos son convencionales.

Sin embargo, existe información  sobre que el incandescencia también se puede arrancar de rocas en profundidad fracturadas hidráulicamente por la inyección de agua a alta tensión, los recursos energéticos geotérmicos petrotérmicos se denominan no convencionales y el sistema geotérmico se denomina sistema geotérmico mejorado.

La producción de electricidad a partir de fuentes geotérmicas se desarrolló hace cien años. Las primeras pruebas de producción de vapor tuvieron lugar en Lardarello, Italia, en 1904. Los desarrollos se concentraron en regiones volcánicas en todo el mundo.

Ofreciendo la posibilidad de alcanzar recursos calientes (> 200 ° C) a profundidad relativamente baja y producir electricidad directamente de vapor seco o húmedo (Guzović, Majcen y Cvetković, 2012).

La mayor parte de la generación de energía geotérmica se concentra actualmente en países con un entorno geológico favorable a la explotación de dichos sistemas.

Estación de energía geotérmica de vapor seco

El vapor del pozo geotérmico alimenta una turbina directamente para producir electricidad (Guzović, Majcen y Cvetković, 2012).

Utilizada en California, EE. UU., Italia, Indonesia, Japón y Nueva Zelanda, esta tecnología requiere que el fluido geotérmico sea vapor seco (Gehringer y Loksha, 2012).

Estación de energía geotérmica de flash único

En un depósito geotérmico, el fluido geotérmico puede ser una mezcla de líquido-vapor a temperaturas superiores a 200 ° C y se utiliza tecnología flash simple para generar electricidad (Gehringer y Loksha, 2012).

En este caso, se realiza una expansión parcial de la mezcla en un separador para evaporar una porción que se envía a la turbina; La parte líquida se reinyecta en el depósito a través de un pozo de inyección. Los componentes principales de este tipo de planta.

Estación de energía geotérmica de doble flash

En la planta geotérmica de doble flash, la mezcla líquido-vapor se expande en dos separadores sucesivos, a dos niveles de presión diferentes, para aumentar el rendimiento de la planta de energía geotérmica (Guzović, Majcen y Cvetković, 2012).

Esta tecnología optimiza el uso de los recursos geotérmicos y mejora la eficiencia energética de la planta.

Por otro lado, implica un aumento en el costo de explotación (Gehringer y Loksha, 2012). Por lo tanto, un estudio económico exhaustivo es esencial antes de la implementación de este tipo de tecnología.

Mas información

Estimulación hidráulica completada con éxito bajo la supervisión de las autoridades.
Durante la fase de estimulación, los expertos del proveedor de energía “St1” bombearon agua al pozo y monitorearon este proceso utilizando geófonos subterráneos instalados en el área municipal.

Además, el Instituto de Sismología de la Universidad de Helsinki utilizó sus propios geófonos para controlar la estimulación de forma independiente. Este instituto también es responsable del monitoreo regular del proyecto.

El microseismo más grande alcanzó una magnitud de 1.9. Las autoridades han establecido un valor umbral mucho más bajo para los microsismos que en el caso de las voladuras.

Dentro de estos límites fijos, la estimulación se ha controlado y llevado a cabo en condiciones de seguridad, es decir, sin peligro para los hombres y sin dañar las estructuras.

Los valores de umbral se han establecido tan bajos, que el proyecto está ubicado en la ciudad de Espoo, en las afueras de Helsinki.

Los valores de umbral bajos deberían minimizar los efectos perturbadores y la reacción inmediata cuando sea necesario.

Sonidos observados y grabados
Lo sorprendente fueron las emisiones de ruido que acompañaron las medidas de estimulación. El nacimiento de los microsismos fue audible en forma de rugidos y golpes lejanos, que la población sintió como disparos.

Los residentes y residentes han proporcionado información valiosa sobre el ruido causado. En medio del trabajo de estimulación, se realizaron mediciones acústicas en el área de Finlandia Laajalahti y Munkkiniemi.

En vista de las observaciones hechas por residentes locales y residentes, se colocaron instrumentos para medir el ruido y las oscilaciones en lugares como el sótano y el techo de una casa en Munkkiniemi.

Además, también se instalaron instrumentos de medición en la capa de arcilla en Pikku Huopalahti. Los niveles de vibración medidos en el suelo eran bajos.

Solo han alcanzado la centésima parte de la medida durante el trabajo con el explosivo. Hasta ahora están lejos del nivel real que puede dañar los edificios. A lo largo del proyecto, las mediciones de ruido también estuvieron significativamente por debajo de las pautas del Ministerio de Asuntos Sociales y Salud.

sistema de estimulación geotérmica mejorada

Bosquejo de la perforación del proyecto finlandés de sonda geotérmica en el subsuelo cristalino.

Importancia internacional
Durante los estímulos, un equipo internacional de 25 expertos trabajó en equipos las 24 horas del día en el sitio de perforación en Espoo. El proyecto aprovecha la mejor experiencia internacional y experiencia de proyectos anteriores.

Los resultados del proyecto geotérmico finlandés, por su parte, optimizarán aún más los futuros proyectos de sondas geotérmicas.

Por lo tanto, el progreso del proyecto se sigue con interés en todas partes del mundo. Geo-Energie Switzerland Ltd también está en contacto con los desarrolladores finlandeses del proyecto e incluso ha visitado los trabajos en el sitio.

En Finlandia, las medidas de estimulación hidráulica se llevaron a cabo por primera vez en etapas, un concepto correspondiente al sistema de estimulación multietapa de Geo-Energie Switzerland SA.

 

Si quieres recibir en tu celular esta y otras informaciones descarga Telegram, ingresa al link Telegram y dale click a +Unirme.
Además sigue nuestro perfil en
Facebook
Twitter
Linkedin
Instagram
Pinterest