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Conceptos básicos de la Energía Geotérmica: formas de utilizarlas, ventajas y desventajas

la energía geotérmica

Para entender la energía geotérmica, imagine tener una chimenea cerca, una que nunca se apaga.

El fuego del que hablamos existe en el núcleo de nuestro planeta. Pero echemos un vistazo a las ventajas y desventajas de este tipo de energía renovable

Conceptos básicos de la Energía Geotérmica de la Tierra

La temperatura en el núcleo de la Tierra mide cerca de 7200 grados Fahrenheit.

Como se puede imaginar, una temperatura tan alta puede producir cantidades extraordinarias de energía sostenible e innumerables gigavatios de electricidad.

Técnicamente hablando, la energía geotérmica se considera una fuente de energía renovable que puede producir energía durante el tiempo que exista nuestro planeta.

Según la Asociación de Energía Geotérmica (GEA) , la industria de energía geotérmica alcanzó alrededor de 3,442 MW a fines de 2013.

Agregue a esto aproximadamente 1,000 MW de adiciones de capacidad planificadas en desarrollo y aproximadamente 3,100 MW de recursos de energía geotérmica en desarrollo.

El Informe Anual de Producción de Energía Geotérmica de GEA de 2017  afirma: “El mercado internacional de energía geotérmica está en auge, creciendo a una tasa sostenida de 4% a 5%. Casi 700 proyectos geotérmicos están en desarrollo en 76 países.

Muchos países que anticipan las amenazas causadas por el cambio climático.

Se dan cuenta de los valores de la energía geotérmica como carga base y, a veces, fuente flexible de energía renovable “.

Sin embargo, las estimaciones superiores muestran un notable potencial de energía geotérmica en todo el mundo de:

*2 teravatios (TW), mucho más de lo que estamos en camino de aprovechar.

Entonces, ¿por qué no estamos produciendo tal energía?

Echemos un vistazo más de cerca a algunas de las ventajas y desventajas cuando se trata de producir energía geotérmica para el hogar, los negocios o la ciudad.

Hoy en día existen dos formas de utilizar la Energía Geotérmica:

Primero, el calor de la superficie de la Tierra se puede usar con sistemas de bomba de calor geotérmicos.

Un sistema de suministro de aire que utiliza conductos, junto con un intercambiador de calor enterrado en el suelo, puede bombear calor a una casa o edificio.

La bomba de calor también puede funcionar en el verano, eliminando el calor del interior del edificio hacia el intercambiador de calor.

Ese aire caliente también se puede usar para proporcionar agua caliente.

En segundo lugar, existe la opción de la electricidad.

Las plantas generadoras de electricidad convierten los fluidos hidrotermales en electricidad, dependiendo del estado del fluido y su temperatura, de tres maneras:

  • vapor seco,
  • vapor instantáneo
  • ciclo binario.

Los sistemas de vapor seco extraen el vapor de las fracturas en el suelo, recolectando agua caliente y vapor que pueden impulsar las turbinas en los generadores de electricidad.

No importa cuán bueno pueda sonar todo esto, una serie de ventajas y desventajas entran en juego cuando se considera el desarrollo de plantas de energía geotérmica:

Ventajas de energía geotérmica

  • Respetuoso con el medio ambiente:

hay algunos aspectos contaminantes para aprovechar la energía geotérmica, y la huella de carbono de una planta de energía geotérmica se considera mínima.

Una planta de energía geotérmica promedio libera el equivalente de 122 kg de CO2 por cada megavatio-hora (MWh) de electricidad que genera: una octava parte de las emisiones de CO2 asociadas con las centrales de carbón típicas.

  • Un recurso renovable:

Es un recurso renovable, porque los depósitos geotérmicos se reponen naturalmente.

Según algunos científicos, la energía en nuestros depósitos geotérmicos durará miles de millones de años.

Si bien los combustibles fósiles tienen una fecha de vencimiento, las fuentes renovables como la energía geotérmica no van a caducar en el corto plazo.

  • Capacidad potencial:

Las estimaciones del potencial de las plantas de energía geotérmica varían entre 0.035 y 2 TW.

  • Un recurso estable:

La potencia de salida de una planta geotérmica puede predecirse con precisión.

No está sujeto a las mismas fluctuaciones de baja energía que con la energía solar o eólica.

  • Ideal para calefacción / refrigeración:

Hay un crecimiento significativo en el número de propietarios que utilizan calefacción / refrigeración geotérmica en los últimos años.

  • No requiere combustible:

Después de la instalación, no es necesaria ninguna actividad de minería o transporte.

  • Huella de tierra pequeña:

La huella de tierra más pequeña de cualquier fuente de energía principal.

  • Recurso estable:

Puede proporcionar carga base o potencia máxima.

  • Factores económicos: costo competitivo en algunas áreas.

  • Accesibilidad:

Algún nivel de energía geotérmica disponible en la mayoría de los lugares.

  • Renovable:

La energía geotérmica se extrae del núcleo de la tierra y estará disponible mientras exista la tierra.

Por lo tanto, es renovable y se puede utilizar durante aproximadamente otros 4-5 mil millones de años.

  • Abundante oferta:

Con la energía geotérmica, no hay escasez u otro tipo de problemas que a veces ocurren con otros tipos de energía.

  • Ahorros significativos para los propietarios:

Ha habido un gran aumento en el número de propietarios que desean utilizar la energía geotérmica para calefacción y refrigeración.

El resultado es que se utiliza menos energía para calentar casas y oficinas, lo que resulta en ahorros significativos para los propietarios de viviendas.

Después del gasto inicial, un ahorro del 30-60% en calefacción y un ahorro del 25-50% en refrigeración puede cubrir ese costo en pocos años.

Desventajas de la Energía Geotérmica

  • Emisiones potenciales:

El gas de efecto invernadero debajo de la superficie de la Tierra puede migrar potencialmente a la superficie y a la atmósfera.

Tales emisiones tienden a ser más altas cerca de las plantas de energía geotérmica, que están asociadas con las emisiones de dióxido de azufre y sílice.

Además, y los depósitos pueden contener trazas de metales pesados ​​tóxicos como mercurio, arsénico y boro.

  • Inestabilidad de la superficie:

La construcción de plantas de energía geotérmica puede afectar la estabilidad de la tierra.

En enero de 1997, la construcción de una planta de energía geotérmica en Suiza desencadenó un terremoto de magnitud 3.4 en la escala de Richter.

  • Alto costo de la electricidad:

Los costos totales generalmente oscilan entre  2 y  7 millones de Euros para una planta de energía geotérmica de 1 MW.

  • Costos iniciales altos para los sistemas de calefacción y refrigeración:

Si bien existe un ROI predecible, no ocurrirá rápidamente.

Para un hogar de tamaño promedio, la instalación de bombas de calor geotérmicas cuesta entre 10,000 y 40,000 euros, lo cual puede amortizarse en otros 5-10 años en la línea

  • Ubicación específica:

Buenos depósitos geotérmicos son difíciles de conseguir.

Islandia y Filipinas cubren casi un tercio de su demanda de electricidad con esta energía.

Los sitios principales a menudo están lejos de los centros de población.

  • Costos de distribución:

Si la energía  se transporta a grandes distancias, el costo puede ser prohibitivo.

  • Preguntas de sostenibilidad:

Algunos estudios muestran que los depósitos pueden agotarse si el líquido se elimina más rápido que si se reemplaza.

Este no es un problema para la calefacción y refrigeración geotérmica residencial, donde la energía geotérmica se usa de forma diferente que en las plantas de energía geotérmica.

  • Costo de alimentar la bomba:

Las bombas de calor geotérmicas necesitan una fuente de alimentación.

Puede quedarse sin Steam: tienes que ser increíblemente cuidadoso cuando tratas de verificar todo lo que está relacionado con la energía geotérmica.

Se debe tener cuidado de vigilar el calor y no abusar de él.

Ya que si no se atiende adecuadamente el calor, puede producirse un colapso u otros problemas en los que la energía no se distribuye o usa adecuadamente.

Ya sea que la energía geotérmica vaya a ser utilizada para calentar una casa o generar electricidad en una planta de energía, hay mucho que mirar y considerar.

Aunque la huella para esta forma de energía es considerablemente menor que la de los combustibles fósiles, todavía tiene posibles impactos negativos.

Además, está la disyuntiva del costo.

Las plantas de energía geotérmica son caras de crear y no siempre es tan fácil de encontrar.

Y el costo inicial para edificios o casas que usan un sistema de calefacción y enfriamiento geotérmico es costoso y sin una recuperación rápida.

¿Como actúa la energía geotérmica?

Este modelo de energía esta basado en los principios de la energía geotérmica, o  también en la explotación del calor natural de la tierra término geotérmica posee su etimología del griego (GE) y termos, que fielmente tiene por significado calor de la Tierra.

Este calor es liberado de forma natural por los métodos de descomposición nuclear de los componentes radiactivos dentro del núcleo, el manto y la superficie terrestre. Varios de estos componentes son el uranio, torio y potasio que están genuinamente reprimidos en las áreas más internas de nuestro planeta.

En lo profundo de la tierra, el núcleo es una masa candente que esta irradia calor desde lo mas profundo hacia el exterior, causa por la cual según profundicemos en la tierra la temperatura irá incrementando en una progresión de los 2 a 4 ºC de temperatura por cada 100 metros.

Pero en lo profundo de la tierra está formada por diferentes capas, estas consiguen la profundidad suficiente y el agua se calienta, ésta experimenta una transformación de estado pasando a vapor de agua que saldrá a gran presión hacia la superficie terrestre, bien en forma de chorro o fuentes termales.

El potencial de fabricación de energía geotérmica 60 mW/m² es bastante baja a la del sol que es 340 W/m², con una aproximación. Sin duda, este potencial asciende, en algunos sitios, a 200 mW/m² y realiza una almacenamiento de calor en los acuíferos que puede ser explotado de manera industrial.

El ritmo de la explotación es siempre mayor a la contribución del flujo de calor, y se debe tener las previsiones de no densificar tanto las zonas de explotación que cargarían decenas o centenas de años para su restauración. El precio de la perforación está aumentando muy rápidamente con la profundidad.

La energía geotérmica a menor temperatura 50 a 100°C se aprovecha principalmente para la calefacción, a través de redes de calor, y de forma más marginal para la calefacción de invernaderos o para lo llamado acuicultura.

Ya en en el año 1995, la capacidad instaurada internacionalmente fue de 4,1 GW térmicos. Igualmente se puede referir como el empleo de bombas de calor geotérmicas que, aprovechando las napas subterráneas de pequeña profundidad o lo que son las “sondas geotérmicas”, tienen perforaciones de 50 a 100 metros permiten restaurar las calorías del suelo idóneas para calefaccionar una habitación.

Con la dificultad del petróleo, el atractivo por la energía geotérmica ha sido alto en todo la tierra, y su practica para su empleo como fuente de energía eléctrica crece cerca de a un 9% cada año.

Las Fuentes de Energía Geotérmica

El Agua Caliente

Los depósitos de agua caliente pueden ser en forma de fuente, éstos depósitos ya fueron aprovechados en todo el Imperio Romano en edificación de baños y termas. A través de diferentes tuberías el agua caliente era guiada hasta las termas, donde por medio de agua fría se buscaba la calefacción idónea para los baños.

Otro modelo de yacimiento de agua caliente son los acuíferos subterráneos, es especialmente trata del agua subterránea a grandes temperaturas mientras que se hallan a baja profundidad.

Para nosotros poder sacar el agua de un acuífero subterráneo será obligatorio realizar un par de pozos. Por uno de los pozos se sacara el agua caliente subterránea y una vez empleado su poder calorífico y tras haberse enfriado será reintegrada al acuífero a través del segundo pozo.

De esta manera obtendremos que el acuífero jamás se seque ya que continuamente estaremos reintegrando el agua al mismo donde se volverá a tornar para calentarse y a repetirse el ciclo.

El Yacimiento Seco

Los yacimientos evaporados como su mismo nombre lo dice no requiere de agua para producir energía geotérmica, esto se debe a que efectivamente es un modelo de producción artificial.

Estos son en objetividad fuentes petrotermales igualmente renombradas como roca seca caliente – HDR que se conforman por bancos de rocas a profundidades decididamente las mas altas pero también se determinan por la ausencia de agua.

Se dice que más del 80% de las fuentes en nuestro planeta son de este modelo, inclusive si su explotación es muy engorrosa: esto se debe a la ausencia de agua, inicialmente es obligatorio insertarla , y luego incrementar la superficie de intercambio mediante la fracturación de la roca.

La baja conductividad térmica compuesta con las modernas practicas de perforación y trituración de rocas para incrementar la superficie de intercambio no justifica los precios económicos que suelen ser muy altos para zonas con profundidades superiores a 5 km.

Básicamente se trata de hallar a no mucha profundidad, un lecho de roca caliente, evaporada pero con elevada temperatura. Estas circunstancias pueden darse cuando por culpa de la fractura de alguna capa el magma que esta en el interior rellena esos huecos, quedando las piedras superiores totalmente expuestas al calor.

Ya una vez descubierto el lecho de roca caliente, se comenzara a realizar una perforación hasta obtenerlo, por otro extremo se ejecutara un segundo pozo que obtendrá también la roca caliente.

Por una de las extracciones se introduce el agua fría que al entrar en contacto con la roca caliente, la convierte en vapor de agua que saldrá a una gran presión por el segundo pozo perforado.

Géiser

Las fuentes geopresurizadas, por otro lado, se hallan a profundidades que son mayores de 2500-9000 m. Constan en temperaturas que son relativamente bajas, pero a presiones muy elevadas.

Esta es la forma que más nos llama la atención  y que no son tan habituales como la gente imagina, estando la mayor parte de ellos dividos ente el Parque Nacional de Yellowstone en  los EE.UU  y el país Islandia.

Los géisers son un manantial de agua termal con la singularidad de lanzar columnas de vapor y chorros de agua caliente.

Cuando una parte cantidad de agua subterránea se vaporiza, ésta es impulsada fuertemente hacia el exterior por lo que podríamos determinar un géiser como un surtidor de agua hirviendo.

Este fenómenos se originan en sectores únicamente volcánicos donde a través de un orificio cada cierto lapso de tiempo, impulsa de manera violenta una columna o chorro de agua y vapor, este hace que se provoque  un gran estruendo.

Orígenes de la energía geotérmica

La Energía Geotérmica es aquella que utiliza el calor que es proveniente de La Tierra, el cual posee distintos orígenes, entre los que se destacan:

  • El Gradiente geotérmico: Una dimensión en la que a una cierta distancia desde la superficie a nivel del océano, hacia el interior, se incrementa 1ºC

 

  • El Calor radiogénico: Relativo a la energía interior de la materia, fabricando calor por la de decadencia de isótopos.

 

  • Los Yacimientos geotérmicos: Son puntos en el mapa donde hallamos una gran temperatura, por cuestiones absolutamente naturales. Pueden ser sectores de grietas o roturas en las placas tectónicas de la tierra, o lugares con actividad que causan terremotos, erupciones. 

Países donde se usa la energía geotérmica

En la tierra donde se busca ampliar la búsqueda de vías que reduzcan la dependencia del petróleo y las emisiones de los gases con efecto invernadero, el aprovechamiento de energía limpia y duradera pretende erupcionar en las economías que más lo requieren.

La explotación de este modelo de energía inicio en Larderello (Italia) en el año 1904, pero hoy está presente en multitud de países volcánicamente activos como lo son Islandia, Nueva Zelanda, Japón, Filipinas y el oeste de Estados Unidos.

 

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