Al abrigo de la Tierra
Por definición, la energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor debajo de la superficie de la tierra. Se ha utilizado des-de tiempos antiguos para calefacción y, des-desdes-de hace casi 100 años, también para la generación de electricidad. Su potencial es inagotable en términos humanos, comparable al del sol. Ade-más de la generación de energía eléctrica, la energía geotérmica es utilizada actualmente para la calefacción de edificios, oficinas, loca-les, pequeñas viviendas, etc.Sus ventajas son varias. Puede ser extraída sin quemar combustibles fósiles, por lo que los niveles de emisión de CO2 de las centrales son muy bajos. Y a diferencia de la energía solar y eólica, la energía geotérmica está siempre
dis-Contenidos
Viaje al centro de la TierraNuestro planeta, una máquina térmica Electricidad a partir del calor terrestre Historia de la electricidad geotérmica Actualidad de la electricidad geotérmica Ventajas e inconvenientes Futuro de la geotermoelectricidad 4 7 8 10 12 13 14
Estructura interna de nuestro planeta
En forma esquemática y simple, se puede considerar que nuestro planeta está conformado por tres capas concén-tricas desde la superficie hasta su centro, ubicado a una profundidad de 6.357,78 km.
La superficial, denominada corteza terrestre, está consti-tuida por rocas sólidas que podemos observar en forma directa. Su espesor rara vez supera los 70 km.
La segunda capa, denominada manto, se halla inmedia-tamente debajo de la anterior. Su composición mineraló-gica es completamente distinta de las de las rocas de la parte superficial y su densidad mucho mayor. Debido a las altas temperaturas existentes a esas profundidades esos materiales se hallan en estado semifundido. A partir de allí nos internamos en la tercera capa deno-minada núcleo caracterizada porque los componentes minerales que la constituyen poseen una densidad muy superior a las de las capas anteriores.
Erupción nocturna del volcán Strómboli, en Italia. Sus explosiones de fuego y lava se repiten rítmica-mente, cada 20 minutos aproximadamente.
Viaje al centro
de la Tierra
Corteza (rocas de silicatos)
Manto (rocas silícias viscosas)
Núcleo exterior (material fundido)
Mayor profundidad, mayor calor
A diferencia de la mayoría de las fuentes de energía renovables, la geotérmica no tiene su origen en la radiación solar sino en la enorme diferencia de temperaturas que existen en el interior del planeta y que van desde los 15 °C de la corteza a los 4.000 °C que rigen en el núcleo.
Esta diferencia de temperaturas, conocida como gradiente térmico, origina un continuo flujo de calor desde el interior de la Tierra a la superficie. Pero la corteza de la Tierra no es un envoltorio homogéneo. Está fragmentada en varios bloques o placas tectónicas, cada una de las cuales se mueve a una velocidad de varios centímetros por año. Ese movimiento produce roces, choques y deformaciones en los bordes de las placas.
A su vez, esos impactos ocasionan grietas, pliegues (montañas), terremotos y erupciones volcánicas que dan lugar a flujos de calor anor-malmente elevados. Así, si lo normal es que la temperatura de la Tierra aumente entre 2 y 4 °C cada cien metros de profundidad, en esas zonas de choque se pueden registrar aumentos de más de 30 °C/100 m. Desde el punto de vis-ta de su aprovechamiento energético, esvis-tas áreas térmicas son las que presentan el mayor interés.
Calderas subterráneas
Parte del agua que se escurre por la superficie de la tierra (producto de lluvia, de deshielo, de cursos de agua, etc.) se infiltra en el terreno y, a través de grietas y fracturas, puede alcanzar profundidades de hasta miles de metros. Al encontrar en profundidad lechos de rocas suficientemente porosas, el agua circula a tra-vés de los poros de dichas rocas. Esos estratos por los cuales circula agua se conocen como acuíferos o reservorios. Por un principio físico elemental, esa masa acuosa tiende a elevar su temperatura hasta igualarla con la de la roca que la contiene.
Si la corriente de agua del acuífero se encuen-tra con una zona de grietas y fisuras, puede alcanzar la superficie del terreno en forma de aguas termales o géiseres.
El calor de las entrañas de la Tierra permite que en lugares tan fríos como Islandia los baños al aire libre sean posibles.
Calor al servicio de la Humanidad
El uso más antiguo de los recursos geotérmi-cos, más precisamente de las aguas termales, tiene que ver con sus propiedades curativas (griegos, romanos, babilonios, etc.) No obstan-te, el aprovechamiento más importante del calor del subsuelo consiste en su utilización con fines energéticos.
Un aprovechamiento de la energía geotérmica persigue fines térmicos y se aplica para cale-faccionar viviendas, invernaderos y establos; para procesos industriales que utilizan calor (como por ejemplo las fábricas de celulosa); para el secado de frutas y vegetales; para pisci-cultura, para calentamiento de suelos de culti-vos en zonas frías y para derretir la nieve de los caminos.
Un segundo uso del calor de la Tierra consiste en la generación de electricidad mediante ins-talaciones similares a las usinas térmicas con-vencionales.
Nuestro planeta, una máquina térmica
Energía renovable bajo nuestros pies
La energía térmica de la Tierra es inmensa pero, por limitaciones técnicas, sólo una frac-ción de ella puede ser utilizada por la Humani-dad. En términos generales, explotar un yaci-miento geotérmico demanda perforaciones de exploración y pozos de producción que alcan-cen el acuífero, a fin de permitir que el agua caliente o el vapor suban a la superficie. Es muy importante tener en cuenta que esta explotación debe efectuarse de manera tal que el volumen de agua caliente o vapor que de él se extrae no sea mayor que la recarga natural de agua del acuífero. Sólo bajo estas condicio-nes el recurso energético puede ser considera-do como una fuente de carácter renovable.
La civilización romana contaba con recintos públicos llamados ter-mas que ofrecían baños de vapor y piscinas frías, templadas y calientes.
Agua. Vapor. Electricidad
Hemos dicho que la electricidad de origen geo-térmico se genera en usinas similares a las centrales térmicas usuales. La diferencia radica en el origen del vapor que mueve las turbinas que alimentan el generador eléctrico. Mientras que en una usina térmica convencional el vapor se obtiene quemando combustibles fósi-les, en una central geotérmica el vapor es pro-visto directamente por la naturaleza.
Tipos de centrales
Los sistemas geotérmicos se encuentran en la naturaleza en una variedad de combinaciones de características geológicas, físicas y quími-cas, dando así origen a diferentes métodos de generación eléctrica.
En la actualidad son tres las tecnologías que pueden ser usadas para generar electricidad a partir de los fluidos hidrotermales: vapor seco, flash y ciclo binario. En los tres casos el vapor, luego de mover las turbinas, se condensa para ser reutilizado o inyectado en el subsuelo.
Electricidad a partir del calor terrestre
Centrales de vapor seco
Cuando los fluidos hidroter-males se presentan total o parcialmente en forma de
Centrales flash
Cuando el fluido hidrotermal es principalmente agua a alta temperatura, se lo extrae e
vapor del
acuífero agua del
acuífero agua reinyectada vaporizador vapor al condensador vapor al condensador eje del generador
eje del generador
La central geotérmica
Las centrales de ciclo binario ya han alcanzado,al decir de los expertos,un buen grado de madurez, lo que se ha traducido en la posibilidad de generar electricidad en yacimientos en los que el recurso no se halla a tan alta temperatura como era pre-ciso antes. Actualmente es la solución más demandada a la hora de generar elec-tricidad.
Centrales de ciclo binario
Hacen posible la generación eléctrica en yacimientos cuyo recurso se halla a menor temperatura. En estos sistemas, el fluido geotérmico transfiere su calor mediante
agua del acuífero fluido orgánico
vapor al condensador intercambiador de calor
eje del generador
Vapor El vapor se eleva desde el reservorio. Generación Al entrar a la central el vapor mueve una turbina que activa un generador.
Transporte La electricidad obtenida se eleva de voltaje y se transmite a la red. Reciclado El vapor utiliza-do se condensa y reinyecta en el reservorio. Corteza Su profundi-dad varía de 5 a 70 km. Reservorio o acuífero
Agua caliente o vapor acumulados en grie-tas o rocas porosas.
Fisuras
El magma del manto sube por ellas a la corteza, calentando las rocas. Manto
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Historia de la electricidad geotérmica
Antecedentes mundiales
La energía geotérmica viene siendo utilizada desde hace siglos con fines térmicos, pero la producción de electrici-dad a partir del calor de la tierra es mucho más reciente. El primero en hacerlo fue Piero Ginori Conti (foto supe-rior) en Larderello, Italia, en 1904. Un siglo después, esa tierra de la Toscana sigue obteniendo calor y electricidad con energía renovable.
La generación de electricidad en Larderello fue un suce-so comercial y pronto, varios países siguieron el ejemplo italiano. En 1919 los primeros pozos geotermales de Japón fueron perforados en Beppu, seguidos en 1921 por pozos perforados en The Geyser, USA; y en el Tatio, Chile. Después de 1950, otros países como Nueva Zelan-da, México, URSS, Islandia, El Salvador, Filipinas, Nicara-gua, Indonesia y Kenya instalaron centrales que produ-cen electricidad empleando esta fuente energética.
Desarrollos locales
De acuerdo con los rasgos geológicos de Argentina es válido suponer que en nuestro país existe un interesante recurso geotérmico. Partiendo de esa presunción, desde 1972 se programaron estudios de prospección para conocer la potencialidad existente en el territorio nacio-nal. Como consecuencia de distintos estudios y del Pro-grama de Exploración Geotérmica (1979), se identifica-ron más de veinte áreas de probable interés. Sin embar-go, los aprovechamientos efectuados hasta la fecha son muy pocos en comparación con las posibilidades técni-cas que ofrece esta fuente de energía.
Desde el punto de vista de la producción eléctrica, la úni-ca instalación que existe en el país se encuentra en el yacimiento de Capahue (Prov. de Neuquén). Se trata de una planta de ciclo binario de 670 kW de potencia que contribuye a alimentar las localidades termales y turísti-cas de Copahue y Caviahue.
Es de aclarar que se eligió el sistema binario para pro-ducción eléctrica por razón de costo-oportunidad de la central y no por motivos técnicos.
Consideraciones generales
La energía geotérmica provee aproximada-mente el 0,4% de la generación eléctrica mun-dial, con una tasa de crecimiento a largo plazo del 5%. En el presente, los mayores mercados se encuentran en Estados Unidos, Filipinas, México, Indonesia, Italia e Islandia. La actual capacidad instalada de 9 GW llegará a 11 GW en 2010. En cuanto a los costos, a pesar de sus relativamente altas inversiones iniciales, esta energía es muy competitiva debido a su alta disponibilidad y a la estabilidad de su genera-ción. El perfeccionamiento de la tecnología y la implementación de Sistemas Geotermales
Actualidad de la electricidad geotérmica
Ventajas e inconvenientes
A favor
Las principales ventajas de la energía geotérmica son de carácter económico y ambiental. El calor de la tierra está disponible las 24 horas del día, todo el año y reduce la dependencia energética del exterior. Además, su utiliza-ción es una medida de conservautiliza-ción de la naturaleza en sí misma, ya que un MW producido con el calor de la Tie-rra es un MW que no va a ser generado mediante la que-ma de combustibles fósiles.
En contra
En cuanto a inconvenientes, el principal radica en que los yacimientos hidrotermales contienen disueltos gases y otras sustancias químicas (mercurio y compuestos de
Es evidente que las fuentes de energía no están distribuidas equitativamente entre los países.
Por motivos económicos, para muchas nacio-nes la compra de combustibles fósiles no es una opción viable y requieren una fuente ener-gética autóctona. La energía geotérmica puede representar una solución local, factible y ecoló-gica para muchos de estos pueblos.
Estimar el potencial mundial de la electricidad de origen geotérmico es un ejercicio delicado. Según EGEC (European Geothermal Energy Council), la tecnología actual permitiría una generación de electricidad muy superior a la obtenida en el presente. Y con la incorporación de nuevas tecnologías y mejoras de los siste-mas de perforación se podría duplicar el actual potencial de generación eléctrica.
La central geotérmica Blue Mountain Faulkner 1 en Nevada, EE.UU. Su cons-trucción comenzó en otoño de 2008 y se prevee que al finalizar la misma, su capa-cidad instalada será de 49,5 MW.
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