Tipos de yacimientos geotérmicos
Esquema de las fuentes de energía geotérmicas.
Puede considerarse que hay tres tipos de yacimientos geotérmicos, que se podrían llamar:
- De agua caliente
- Secos
- Géiseres
Yacimientos de agua caliente
Planta de energía geotérmica en las Filipinas.
Estos yacimientos pueden formar una fuente o ser subterráneos, contenidos en un
acuífero.
Los que forman fuentes, se aprovechan desde tiempos muy antiguos como
baños termales. En principio podrían aprovecharse enfriando el agua
antes de utilizarla, pero suelen tener caudales relativamente reducidos.
En cuanto a los subterráneos, yacimientos de aguas termales muy
calientes a poca o media profundidad, sirven para aprovechar el calor
del interior de la tierra. El agua caliente o el vapor pueden fluir
naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor. El
método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente
rentable.
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 inyectar 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.
Finalmente hay otros yacimientos en los que el agua sale en forma de
vapor. En estos, el aprovechamiento es directo para obtener energía
mecánica mediante una turbina, pero tienen el problema de que es más
complicado reinyectar el agua después de condensada, y en el camino
habrán difundido en la atmósfera una parte de los gases que acompañan al
vapor.
Clasificación según la temperatura del agua
- 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 °C, se produce vapor en la
superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren
varias condiciones para que se dé la posibilidad de existencia de un
campo geotérmico: una capa superior compuesta por una cobertura de rocas
impermeables;3
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 °C. 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 °C. 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 de 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 °C.
- 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 °C. Esta energía se
utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas, como la climatización geotérmica (bomba de calor geotérmica).
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 °C, pero las
fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas de
calefacción urbana y rural.
Yacimientos secos
En
este caso, hay una zona bajo la tierra, a profundidad no excesiva, con
materiales o piedras calientes, en seco. Se inyecta agua por una
perforación y se recupera, caliente por otra, se aprovecha el calor, por
medio de un
intercambiador y se vuelve a reinyectar como en el caso anterior.
Un ejemplo, en Inglaterra, fue el «Proyecto de Piedras Calientes» (en
inglés,
Hot Dry Rocks, abreviado como
HDR), abandonado después de comprobar su inviabilidad económica en
1989. Los programas HDR se están desarrollando en
Australia,
Francia,
Suiza,
Alemania. Los recursos de
magma
(rocas fundidas) ofrecen energía geotérmica de altísima temperatura,
pero con la tecnología existente no se pueden aprovechar económicamente
esas fuentes.
Planta geotérmica de Nesjavellir en
Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del
Gran Reikiavik.
Ventajas y desventajas
Ventajas
- Es una fuente que disminuye la dependencia energética de los combustibles fósiles y de otros recursos no renovables.
- Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón.
- Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético.
- No genera ruidos exteriores.
- Los recursos geotérmicos son prácticamente inagotables a escala humana.4567
- No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales.
- El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por
megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de
represas, ni tala de bosques.
- La emisión de CO2, con aumento del efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión, y puede llegar a ser nula cuando se reinyecta el agua, haciéndola circular en circuito cerrado por el exterior.
Desventajas
- En yacimientos secos se han producido a veces microsismos como resultado del enfriamiento brusco de las piedras calientes, y su consiguiente fisuración.
Las desventajas que vienen a continuación hacen referencia
exclusivamente a la energía geotérmica que no se utiliza con
reinyección, y la que no es de baja entalpía doméstica (
climatización geotérmica).
- En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
- Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.
- Contaminación térmica.
- Deterioro del paisaje.
- No se puede transportar (como energía primaria), salvo que se haga con un intercambiador y un caloportador distinto del de las aguas del acuífero.
- No está disponible más que en determinados lugares, salvo la que se emplea en la bomba de climatización geotérmica, que se puede utilizar en cualquier lugar de la Tierra.
Usos
Generación eléctrica
Se produjo energía eléctrica geotérmica por primera vez en
Larderello,
Italia, en 1904. Desde ese tiempo, el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8000
MW, de los cuales
Estados Unidos genera 2700 MW.
Desalinización
Douglas Firestone comenzó en la
desalinización con el sistema
evaporación /
condensación
con aire caliente en 1998, probando que el agua geotermal se puede usar
económicamente para producir agua desalinizada, en 2001.
En 2005 se ajustó el 5.º prototipo desalinizador “Delta T” que usa un
ciclo de aire forzado caliente, presión atmosférica, ciclo geotermal de
evaporación condensación. El aparato se surte de agua de mar filtrada
en el Instituto Scripps de Oceanografía, reduciendo la concentración de
sal de 35 000 ppm a 51 ppm
a/
a.
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Extinción
Inyección de agua
En varios sitios, ha ocurrido que los depósitos de
magma
se agotaron, cesando de dar energía geotérmica, quizás ayudado por la
inyección del agua residual fría, en la recarga del acuífero caliente.
[cita requerida]
O sea que la recarga por reinyección, puede enfriar el recurso, a menos
que se haga un cuidadoso manejo. En al menos una localidad, el
enfriamiento fue resultado de pequeños pero frecuentes
terremotos
(ver enlace externo abajo). Esto ha traído una discusión sobre si los
dueños de una planta son responsables del daño que un temblor causa.
Extinción del calor
Así como hay yacimientos geotérmicos capaces de proporcionar energía durante muchas décadas, otros pueden agotarse y enfriarse.
9 En un informe, el gobierno de
Islandia dice: «debe entenderse que la energía geotérmica no es estrictamente renovable en el mismo sentido que la hidráulica».
Se estima que la energía geotérmica de Islandia podría proporcionar 1700
MW
durante más de 100 años, en comparación con la producción actual de
140 MW. El problema consiste en conocer si el flujo de calor natural de
la tierra es capaz de reponer la pérdida de calor en la minería de calor
geotérmica.
Costes
La energía geotérmica es más competitiva que la combustión (
hidrocarburos), sobre todo en países como
Islandia,
Nueva Zelanda e
Italia. Durante el período de precios bajos de energía en la década de 1980 hasta la reciente subida de los precios de los
combustibles fósiles,
petróleo y
gas, pocas zonas con recursos geotérmicos en los
Estados Unidos fueron capaces de generar electricidad a un coste competitivo con otras fuentes de energía.
Salvo para las
bombas de calor geotérmicas,
no todas las áreas del mundo tienen un recurso geotérmico utilizable,
aunque si posean. Además, algunas fuentes geotérmicas no tiene una
temperatura lo suficientemente alta como para producir vapor. En esas
zonas, la energía geotérmica se puede generar mediante un proceso
llamado
tecnología de ciclo binario,
aunque la eficacia es menor. En cualquier caso, en lugar de la
producción de electricidad, las zonas de más baja temperatura pueden
proporcionar
climatización de edificios (calefacción, refrigeración). Desde 1998, Estados Unidos cuenta con 18 sistemas de
calefacción urbana, 28 granjas de
acuicultura, 12 plantas industriales, 218
balnearios y 38 invernaderos que utilizan calor geotérmico.
Otras áreas no tienen el agua para producir vapor, que es necesaria
para los diseños actuales de la planta. A las áreas geotérmicas sin
vapor se las denomina áreas de rocas calientes secas zonas calientes y
se están investigando métodos para su explotación.
