INTRODUCCIÓN
En estos tiempos cambiantes donde el hombre busca nuevas formas de obtener energías cada vez mas limpias y baratas, en España, como país puntero en energías renovables, empiezan a verse las primeras instalaciones geotérmicas; y ya se conocen las futuras, como por ejemplo la que se realizará para alimentar el IKEA que se construirá en los alrededores de Valladolid por la empresa Cenit Solar en los próximos años.
El calor es una forma de energía y la energía geotérmica es el calor contenido en el interior de la Tierra que genera fenómenos geológicos a escala planetaria; el termino energía geotérmica es a menudo utilizado para indicar aquella porción del calor de la Tierra que puede o podría ser recuperado y explotado por el hombre; en este sentido utilizaremos dicho termino.
Se entiende por energía geotérmica a aquella que, aprovechando el calor que se puede extraer de la corteza terrestre, se transforma en energía eléctrica o en calor para uso humano o procesos industriales o agrícolas. La Tierra almacena en forma de calor gran cantidad de energía. Diferentes hipótesis tratan de explicar a que se deben estas altas temperaturas existentes sobre el origen y posterior evolución del planeta.
Las explicaciones más convincentes atribuyen a la acción combinada de varios fenómenos naturales, entre los que adquieren especial importancia los efectos residuales de la materia incandescente que constituyó las etapas iniciales y la contribución calórica proveniente de la desintegración de elementos radiactivos de vida prolongada.
Imagen: Registro anual de la temperatura del selo.
LA UTILIZACIÓN DEL RECURSO
El uso más antiguo de los recursos geotérmicos, más precisamente de las aguas termales, tiene que ver con sus propiedades curativas (griegos, romanos, babilonios, etc.) Son famosas las termas de Vichy en Francia, Carslbad en Checoslovaquia, Carcalla en Italia.
También son aprovechables desde el punto de vista minero, recuperándose mediante diversos procesos las sales que contienen disueltas y que en algunos casos son de alto valor comercial, como por ejemplo sales de Boro, Litio, Cadmio. No obstante, el aprovechamiento más importante de los recursos hidrotermales consiste en su utilización con fines energéticos.
· Extracción de calor de la tierra
Además de las perforaciones de exploración, la explotación de un yacimiento geotérmico, al igual que uno petrolero, requiere de un cierto número de pozos de producción que, llegando hasta el acuífero, también denominado "reservorio", permitan que el agua caliente o vapor suban a la superficie.
Para calefactar viviendas u otros tipos de edificios; para procesos industriales que utilizan calor, como por ejemplo las fábricas de celulosa, papel, conservas, harinas de pescado; para el secado de frutas y vegetales en general; para calefacción de invernaderos, establos y criaderos, para piscicultura, para calentamiento de suelos de cultivos en zonas frías, para derretir la nieve de los caminos. Para cada una de estas aplicaciones es necesario que la temperatura del agua sea adecuada.
Con este calor también es posible la generación de electricidad mediante instalaciones similares a las usinas térmicas convencionales. La diferencia radica en el origen del vapor que mueve las turbinas que alimentan el generador eléctrico. En una usina térmica convencional el vapor "se fabrica" quemando derivados de petróleo, gas o carbón, mientras que en la usina o planta geotérmica no es necesario gastar combustible pues es provisto directamente por la naturaleza.
- Geotermia de alta y baja entalpia
La energía geotérmica con usos domésticos para generar calefacción, refrigeración o agua caliente sanitaria es la denominada geotermia de baja entalpía. En este caso, el calor que se aprovecha para la climatización se encuentra a muy poca profundidad, justo por debajo de la corteza terrestre.
La energía geotérmica de alta entalpía es, en cambio, aquella que normalmente se extrae de grandes profundidades. A diferencias de la de uso doméstico, esta variante de la geotermia no se usa para la climatización, sino para la generación de electricidad y calefacción de edificios.
APROVECHAMIENTO
Las centrales geotérmicas o el uso de alta potencia a nivel industrial, realmente sólo puede instalarse en zonas volcánicas o con abundancia de geiséres, pues es ahí donde realmente el subsuelo tiene una temperatura muy elevada, de hasta 450ºC. Desafortunadamente, estos territorios afortunados no son muy frecuentes y fuera de ellos sólo puede aprovecharse la energía del subsuelo para la generación de calefacción doméstica.
· Transmisión de calor, la bomba de calor
Lo que se hace en ese caso es aprovechar la temperatura homogénea del subsuelo a lo largo del año, usándolo como intercambiador de calor mediante una bomba de calor.
El subsuelo se encuentra siempre a 15ºC, independientemente de las condiciones meteorológicas del exterior.
La bomba de calor mueve calor de un sitio a otro, normalmente absorbe o expulsa el calor al aire de la calle, pero en el caso de la calefacción geotérmica, realiza ese intercambio con el subsuelo, que ofrece mejores temperaturas que el aire, más dependiente del tiempo meteorológico.
Las bombas de calor son un gran desconocido para el público general, pero son máquinas de alto rendimiento que sirven tanto para refrigerar como para calefactar una casa. El aire acondicionado o las neveras son bombas de calor.
El subsuelo se encuentra siempre a 15ºC, independientemente de las condiciones meteorológicas del exterior.
La bomba de calor mueve calor de un sitio a otro, normalmente absorbe o expulsa el calor al aire de la calle, pero en el caso de la calefacción geotérmica, realiza ese intercambio con el subsuelo, que ofrece mejores temperaturas que el aire, más dependiente del tiempo meteorológico.
Las bombas de calor son un gran desconocido para el público general, pero son máquinas de alto rendimiento que sirven tanto para refrigerar como para calefactar una casa. El aire acondicionado o las neveras son bombas de calor.
Imagen: Ciclo bomba de calor.
La bomba mueve el calor de un sitio a otro. Basándose en este principio, podemos 'sacar' el calor de la nevera o de nuestro piso (aire acondicionado). También podemos 'meter' dentro de la casa el calor que absorbemos de la calle, con lo que estaríamos generando calefacción.
Los técnicos miden la eficiencia mediante el denominado COP, Coeficiente de Rendimiento "en castellano".
Un COP 1 significa que por cada unidad de energía utilizada, se produce una unidad de energía. Un calentador de agua para el té es un ejemplo de COP 1, pues la resistencia eléctrica aprovecha la misma energía que consume de la red eléctrica, sin añadir ni perder nada por el camino.
Un COP 1 significa que por cada unidad de energía utilizada, se produce una unidad de energía. Un calentador de agua para el té es un ejemplo de COP 1, pues la resistencia eléctrica aprovecha la misma energía que consume de la red eléctrica, sin añadir ni perder nada por el camino.
· Transmisión de calor, generación de energía eléctrica
Uno de los usos más importantes de los fluidos geotérmicos es la producción de Energía Eléctrica.
La elección del ciclo para la conversión de la energía contenida en el agua y vapor en energía eléctrica depende de sus condiciones físico-químicas, de las características del campo y de la potencia eléctrica generable.
La eficiencia de las plantas geotérmicas, esto es, la fracción del calor contenido en el fluido que es transformado en electricidad, oscila entre 10 y 17 %. La baja eficiencia se debe al hecho de que los fluidos geotérmicos tienen temperaturas relativamente bajas si se compara con el vapor producido en las calderas de las plantas de energía térmica convencional.
No obstante, el costo del calor es competitivo comparado con otros combustibles, pero debe considerarse como una ventaja la mínima contaminación que asociada a su explotación.
El costo del kW instalado disminuye al aumentar las dimensiones de la instalación, pero se debe tener en cuenta que una central más grande requiere de un número más elevado de pozos, mayores gastos, fundamentalmente para la construcción de las líneas de vapor, y mantenimiento de la central más dificultoso.
Existen centrales geotérmicas de poca potencia (2-3,5 MW), de costo relativamente bajo y de rápida instalación que se adaptan particularmente a las fases iniciales de la explotación de un campo.
El tamaño apropiado de la planta dependerá de la productividad de los pozos y de la potencia total estimada del recurso. Es usual la construcción de plantas en módulos de 40-50 MW cuando la producción por pozo es de 4-5 MW.
Existen diversos ciclos de generación de energía geotérmica, pero se pueden clasificar en dos grandes grupos, ciclos a contrapresión y ciclos con condensador. Fuera de esta clasificación se hallan los denominados ciclos binarios.
EFICIENCIA ENERGÉTICA Y AHORRO ECONÓMICO
La geotermia es la energía más eficiente tanto desde un punto de vista de consumo energético como de ahorro económico.
Representa un ahorro energético y económico de entre un 60 y un 80% respecto a los sistemas de climatización tradicionales como el gas o el gasoil.
Representa un ahorro energético y económico de entre un 60 y un 80% respecto a los sistemas de climatización tradicionales como el gas o el gasoil.
También es más eficiente que otras energías renovables, como la biomasa o la solar, frente a las cuales representa ahorros económicos y de consumo energético superiores al 50%.
