1.-DEFINICIÓN

La energía geotérmica es la energía calorífica situada por debajo de la superficie sólida de la Tierra. Como su nombre indica geos quiere decir Tierra en griego y thermos calor. Se transmite por conducción y por radiación hacia la superficie desde donde podemos sacar provecho de ella y los métodos utilizados para la extracción de esta energía así como al conjunto de procesos industriales que intentan explotarla se conocen como geotermia. Esta energía proviene de la descomposición radioactiva de uranio 235, uranio 238, torio 282, potasio 40 y de otros elementos dispersos en la corteza terrestre, del calor residual de su formación y de los movimientos diferenciales entre manto y núcleo.

2.-TIPOS DE YACIMIENTOS SEGÚN SU COMPOSICIÓN

Hidrotérmicos: Los sistemas hidrotérmicos disponen de agua en su interior, procedente de deshielos o de la lluvia. Suelen encontrase entre 1 km y 11 km de profundidad. En función de la fase en que se encuentre el agua se clasifican en: sistemas con vapor de agua y sistemas con agua líquida. Las temperaturas suelen ser uniformes y estar comprendidas entre 40 y 200 grados. Debido a la gran presión cuando se fractura la roca se puede originar un géiser. Estos yacimientos son muy abundantes en EEUU, Japón e Islandia. Sistemas de roca seca caliente: están constituidos por rocas impermeables temperaturas entre 150 y 300 grados. La impermeabilidad del sistema, su baja conductividad térmica y la carencia de un fluido que lo recorra constituyen el problema principal para su explotación a pesar de representar estos sistemas un 85% de los recursos geotérmicos mundiales. Aún se encuentran en la etapa de investigación. En las Montañas de Fuego de Lanzarote se han encontrado yacimientos de este tipo a 485 ºC a tres metros de profundidad.

Sistemas geopresurizados: generalmente agua líquida, se encuentra sometido a presiones que pueden alcanzar hasta 100 MPa. Sin embargo, las temperaturas no suelen ser excesivamente altas, entre 150 y 200 grados. El agua suele coexistir con gases naturales (metano, etano, butano y propano), lo que dificulta su explotación en la actualidad. Sin embargo, hay que señalar que, en el futuro, cuando se desarrolle una tecnología apropiada para su

explotación comercial rentable, será posible utilizar tres fuentes de energía: la hidráulica del fluido (presión), la térmica del fluido (calor) y la energía química de los gases naturales.

3.-TIPOS DE YACIMIENTO SEGÚN LA TEMPERATURA

Alta temperatura: yacimientos a más de 150 ºC de temperatura. Se encuentran en zonas geográficas con gradiente geotérmico extraordinariamente elevado, hasta 30 ºC cada 100 m. Se suelen explotar a profundidades comprendidas entre 1.500 y 3.000 m y debe reunir tres condiciones geológicas básicas: Fuente de calor: un magma, que puede estar a 700 – 1.000 ºC, situado a 5-10 km de la superficie.Acuífero: una capa de rocas calientes permeables de las que el agua en circulación pueda extraer calor.Capa impermeable: situada sobre el acuífero para que mantenga el agua atrapada y la presión del mismo.

Media temperatura: yacimientos entre 90 y 150 ºC de temperatura. A profundidades comprendidas entre 2.000 y 4.000 m. En zonas de adelgazamiento litosférico, en zonas con elevada concentración de isótopos radiactivos o en los mismos ámbitos geológicos que los yacimientos de alta temperatura, pero a menos profundidad, menos de 1.000 m.

Baja temperatura: yacimientos entre 30 y 90 ºC de temperatura. Pueden encontrarse en cuencas sedimentarias en las que el gradiente geotérmico sea el normal o ligeramente superior. La única condición geológica requerida es la existencia a profundidad adecuada, entre 1.500 y 2.500 m, de formaciones geológicas permeables, capaces de contener y dejar circular fluidos que extraigan el calor de las rocas.

Muy baja temperatura: yacimientos a menos de 30 ºC. En cualquier punto de la superficie del

planeta se puede captar y aprovechar el calor almacenado en las capas superficiales del subsuelo (entre 10-20 m), en acuíferos poco profundos, para climatización de casas individuales y edificios por intermedio de bombas de calor geotérmicas.

4.-USOS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

Las aplicaciones que se le pueden dar a un fluido geotermal dependen de su entalpía. La entalpía es la cantidad de energía térmica que un fluido, o un objeto, puede intercambiar con su entorno. Se expresa en kJ/kg o en kcal/kg.Generación eléctrica: Para aprovechar la energía geotérmica se recurre a sistemas similares a los empleados en energía solar con turbina, calentamiento de un líquido que puede tener distintas aplicaciones, pero que normalmente se utiliza para producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico.Los sistemas geotérmicos producen un rendimiento mayor con respecto a otros sistemas, y además tienen un costo de mantenimiento menor. Además, la energía utilizada está siempre presente, lo cual apenas implica variaciones, como sucedería en otros sistemas que dependen, por ejemplo, del caudal de un río o de la constante de radiación solar.El funcionamiento de una central geotérmica es bastante simple: consta de una perforación a gran profundidad sobre la corteza terrestre (unos 5 km), con el fin de conseguir una temperatura de 150 grados, y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor. Se introduce agua fría a través de uno de los extremos del tubo, la cual se calienta al llegar al fondo formando vapor de agua y regresando a chorro a la superficie a través del otro tubo. En el extremo de éste está acoplada una turbina-generador que suministra la energía eléctrica para su distribución. El agua enfriada es devuelta de nuevo al interior por el primer tubo para repetir el ciclo. El principal problema es la corrosión de las tuberías que transportan el agua caliente y que de vez en cuando hay que realizar paradas en la central para que el foco no se enfríe porque es roca, que es mala conductora y por eso le cuesta recuperar el calor que cede. Por eso las centrales geotérmicas no se utilizan para suministrar energía a grandes cantidades de población.

Aprovechamiento del calor: se utiliza a nivel industrial, para la agricultura y para vivienda, ocio y salud. Según la temperatura del yacimiento el agua caliente que sale a presión o que se encuentra ya en la superficie y se va renovando se puede utilizar sanitariamente (ACS agua caliente sanitaria) en balnearios, manantiales, calefacción o en calefacción de invernaderos, acuicultura, fusión de nieve, crianza de animales y secado de madera o de alimentos. Se realiza mediante un sistema de tuberías idéntico al de la central pero sin generador y a menor temperatura y en muchos casos se utiliza una bomba de calor para aumentar la diferencia de temperatura ya sea para calentar o para refrigerar la casa ya que consiste en un sistema extrae la energía y permite invertir su flujo por lo que en invierno se extrae el calor del subsuelo y se dirige a la casa y en verano se envía el calor de la casa al subsuelo.

5.-CENTRAL GEOTÉRMICA

Una central geotérmica es una instalación donde se obtiene energía eléctrica a partir del calor interno de la Tierra. Estas centrales son muy similares a las térmicas del tema 1 que estudiamos en energías no renovables, la única diferencia es que no queman nada para calentar el agua. El vapor de agua a altas temperaturas (hasta 600º C) se canaliza desde el interior de la Tierra hasta la central permitiendo la evaporación del agua presente en las numerosas tuberías que se encuentran alrededor de la caldera. El vapor de agua adquiere mucha presión, por lo cual se utiliza para mover una turbina conectada al generador. Al girar la turbina se produce la electricidad, que viaja del generador hasta los transformadores, que elevan la tensión para transportar esta energía

Condensador

Bomba caliente

Torre de refrigeración

T urbina de vaporT ransformador y

Conmutador

Línea de t ransmisión

Generador

Línea de purgaBomba de

reinyección

Filt ro

Silenciador

Foco Caliente

por la red eléctrica hasta los centros de consumo. Por otro lado está funcionando el sistema de refrigeración que permite empezar de nuevo el ciclo, es decir, condensa el vapor de agua para que pueda volver a ser utilizado. El agua es condensada en una parte de la central que se mantiene a baja temperatura gracias a un sistema cerrado de tuberías que lo refrigeran, el condensador. Las tuberías contienen agua fría que reduce la temperatura del agua usada para mover la turbina, permitiendo su condensación. Cuando el agua del sistema de refrigeración se calienta, se dirige hacia las torres de refrigeración, donde se vuelve a enfriar en contacto con el aire. Y así se realiza continuamente el mismo ciclo. Partes: Las partes son las mismas que en una central térmica. La única diferencia es la caldera y las chimeneas. La caldera es sustituida por un foco caliente que eleva la temperatura del fluido y las chimeneas se suprimen porque al ser una energía limpia no contamina el aire.

6.-LA ENERGÍA GEOTÉRMICA EN ESPAÑA

El número de bombas de calor geotérmicas instaladas en el país en el año 2006, según fuentes del sector, era de alrededor de 300. La mayoría se encontraban en Cataluña, principalmente en viviendas residenciales construidas recientemente. La potencia instalada para utilización de calor geotérmico en el año 2005, era de 22,28 MWt, ascendiendo la energía empleada a 347,24 TJ. La potencia instalada para producción de energía eléctrica de origen geotérmico es nula aunque se va a construir una central geotérmica de alta temperatura en Granada.Los yacimientos de baja y media temperatura son los más utilizados en España, junto con otros invernaderos situados en Cartagena y Mazarrón (Murcia), y en Zujar (Granada), reúnen una capacidad de 14,93 MWt, que dan calefacción a 10 ha de invernaderos. El resto de usos comprende balnearios en Lugo, Arnedillo (La Rioja), Fitero (Navarra), Montbrió del Camp que es la más alta (78º C) , Archena (Murcia) y Sierra Alamilla (Granada); y calefacción de hogares y colegios en Orense y en Lérida.El poco uso de esta energía se debe a la situación geográfica de España y económicas así como la poca propaganda y difusión que se hace de esta energía.

7.-VENTAJAS

✔ Al ritmo actual de consumo se estima que durarán 944 años para producción de electricidad y 1737 para uso directo.

✔ La energía geotérmica es muy abundante✔ Funciona las 24h✔ Limpia y barata✔ No produce ruido

✔ El precio no depende del ámbito internacional

8.-INCONVENIENTES

✗ No se puede transportar✗ Las centrales son muy grandes y costosas✗ Gran impacto visual✗ Puede contaminar tanto el agua como el aire con sustancias químicas✗ Depende del gradiente geotérmico de la zona

Rogelio Hernández LoriteTI 1 1ºE-B