Energía geotérmica: beneficios, usos y funcionamiento

Entre las fuentes renovables actuales, la geotérmica es de las más comunes. Es el calor derivado del subsuelo terrestre, llevado a la superficie por agua y/o vapor. Ampliamente usada para calefacción, refrigeración o generar electricidad limpia.

Conocerás definición, aplicaciones, diagrama, historia, funcionamiento, ventajas, desventajas, cómo se produce y cómo funciona.

¿Qué es la energía geotérmica?

Energía térmica generada y almacenada en la Tierra. "Geotérmica" viene del griego: γη (geo) = tierra, θερμος (thermos) = calor. Energía renovable del subsuelo, transportada con agua/vapor a la superficie. La energía térmica determina la temperatura de la materia, por eso se conoce como energía térmica.

La energía geotérmica de la corteza terrestre proviene de la formación original del planeta, desintegración radiactiva de materiales y pérdida continua de calor desde la formación. Es una forma de conversión energética: calor del interior de la Tierra se obtiene y aprovecha para cocinar, baños, calefacción, generación eléctrica, y más.

Breve historia: nativos americanos la usaron para cocinar hace 10.000 años. En la antigüedad, griegos y romanos usaron baños termales. Para calefacción, la ciudad romana de Pompeya (siglo I d.C.) la usó. Inicialmente limitada a sitios con agua caliente y vapor accesibles.

Aplicaciones de la energía geotérmica

Uso común en más de 20 países. EE. UU. es el mayor productor mundial. Alberga el mayor campo geotérmico: The Geysers en California, 117 km², 22 plantas, capacidad instalada >1,5 GW.

Islandia también la aprovecha desde 1907, se describe como "pionera". >25% de su energía de 5 plantas geotérmicas. Éxito por 600 manantiales termales y 200 volcanes. Aplicaciones en tres categorías: uso directo, bombas de calor geotérmicas, generación eléctrica.

Usos directos:

Uso de agua caliente del suelo sin otra fuente de calor. Temperatura baja: 50–150 °C (122–302 °F). Agua/vapor de baja temperatura calientan edificios individuales y distritos enteros (múltiples edificios desde suministro central). Piscinas, invernaderos, instalaciones balneológicas (terapéuticas) en spas, estanques de acuicultura. Otros: cocción, usos industriales (secado de frutas, verduras, madera), pasteurización de leche, derretimiento de nieve a gran escala.

Bombas de calor geotérmicas (GHPs):

Calientan edificios en invierno y enfrían en verano. Aprovechan temperatura estable moderada en los primeros 300 m (1000 pies) de la superficie. La mayoría a profundidades menores: 6 m (~20 pies). En invierno, aire exterior más frío que suelo: calor usado para calentar. En verano, aire caliente extraído del edificio, circulado bajo tierra, pierde calor y retorna.

Generación de energía eléctrica

Electricidad generada según temperatura y flujo de fluido (vapor). Tres formas en plantas geotérmicas: tres diseños controlan comportamiento para impulsar generadores. El exceso de vapor de agua al final de cada proceso se condensa y retorna al suelo, donde se recalienta para uso posterior. Por eso la geotermia es renovable.

Ver imagen abajo

Cómo funciona la energía geotérmica

Funcionamiento sencillo. Primero, cómo se produce: pozos de hasta 1,6 km o más perforados en yacimientos subterráneos para obtener recursos geotérmicos. Explotados de calor natural, roca, permeabilidad del agua. También sistemas geotérmicos mejorados (EGS), que mejoran/crean recursos mediante estimulación hidráulica. Estos recursos impulsan turbinas vinculadas a generadores eléctricos.

Mira el video sobre producción de energía geotérmica:

El funcionamiento varía según aplicación final. Explicaré generación eléctrica. Plantas geotérmicas en tres diseños: vapor seco, flash, binario.

Vapor seco:

Toma vapor directamente de fracturas en el suelo para impulsar turbina. Vapor de agua caliente canalizado directamente a turbina que impulsa generador eléctrico.

Plantas flash:

Extraen agua a alta presión y temperatura del subsuelo y la mezclan con agua más fría a baja presión. Crea vapor que impulsa turbina. Agua presurizada a alta temperatura extraída a contenedores en superficie (tanques flash). La caída brusca de presión hace que el agua líquida se convierta en vapor (flash). El vapor impulsa el conjunto turbina-generador.

Ciclo binario:

Emplean vapor de un fluido de trabajo secundario (amoniaco, hidrocarburo) en circuito cerrado de tuberías para impulsar turbina-generador. Agua geotérmica sube por otro juego de tuberías, y gran parte de su energía se transfiere al fluido de trabajo mediante intercambiador de calor. El fluido se vaporiza y pasa por la turbina para girarla. Luego se recondensa y retorna al intercambiador.

Ventajas y desventajas de la energía geotérmica

Ventajas:

• Más ecológica que combustibles convencionales (fósiles).
• Renovable, puede durar décadas.
• Ampliamente utilizada.
• Sostenible, estable, fuente fiable.
• Usable para calefacción y refrigeración en uso directo.
• No requiere combustible.
• Proceso de generación mejorado por nuevas tecnologías, evolución rápida.
• Potencia de salida fácil de predecir.

Desventajas:

• Ubicación restringida: plantas deben construirse donde la energía es accesible.
• Efectos ambientales por perforación: gases almacenados bajo tierra liberados a la atmósfera.
• Puede desencadenar terremotos por alteración de estructura terrestre al perforar.
• Alto coste de construcción de plantas.
• Alta sostenibilidad del fluido geotérmico requerido: bombear de vuelta a yacimientos subterráneos rápido.

Conclusión

La energía geotérmica es renovable del subsuelo terrestre, transportada con agua/vapor a la superficie. Es energía térmica. Aplicaciones: uso directo, bombas de calor, generación eléctrica. Se cubrieron definición, aplicación, diagrama, historia, funcionamiento, ventajas, desventajas, producción y funcionamiento. ¡Espero que lo hayas disfrutado! Compártelo con otros estudiantes. ¡Gracias por leer, nos vemos la próxima vez!