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¿Cómo se mantenían estas fuentes termales? La respuesta es mediante la energía geotérmica. El término procede de las palabras griegas "geo", que significa Tierra, y "thermos", que significa calor. Si juntamos ambas palabras, ¿qué significa?
- Aquí aprenderemos sobre la energía geotérmica.
- Primero hablaremos de por qué la geotermia es una fuente de energía renovable.
- Después, describiremos cómo funcionan las centrales geotérmicas.
- Seguiremos analizando la eficacia de la energía geotérmica.
- También veremos algunos ejemplos de utilización de la energía geotérmica.
- Terminaremos comparando las desventajas y ventajas de la energía geotérmica.
Energías Renovables: La energía geotérmica
Un método de generar energía renovable consiste en aprovechar la energía geotérmica. ¿En qué consiste?
La energíageotérmica es el calor que proviene del interior de la Tierra.
La energía geotérmica procede de la desintegración radiactiva de las rocas del núcleo de la Tierra. Los científicos han calculado que el núcleo de la Tierra tiene aproximadamente 5500ºC, lo que equivale a la superficie del Sol. Mientras haya desintegración radiactiva en el núcleo, la energía geotérmica es renovable y nunca se agotará.
Desintegración radiactiva y energía
Algunos elementos tienen isótopos inestables.
Los isótopos son formas de un elemento con el mismo número de protones pero distinto número de neutrones.
Límites de las placas tectónicas
La energía viaja desde el núcleo hasta el manto, la capa de roca semifundida situada bajo la corteza. El calentamiento del manto impulsa las corrientes de convección (movimientos circulares en el manto). Por encima del manto, la corteza terrestre está dividida en trozos conocidos como placas tectónicas. Las corrientes de convección arrastran las placas en distintas direcciones.
Debido a las corrientes de convección, las placas tectónicas se mueven constantemente (muy lentamente), y a menudo chocan o se atascan en los límites entre placas. Cuando esto ocurre, la presión se acumula hasta que se libera en forma de terremoto o erupción volcánica.
Los volcanes se producen en dos tipos de margen (límite) de placas.
Margen de placadestructivo: una placa más densa subduce (se hunde) bajo otra placa y se funde
Margen deplaca constructivo: dos placas se separan y el magma se eleva para tapar la brecha
Figura 1 - Debido a su posición en un margen de placa constructivo, Islandia alberga 130 volcanes. Unsplash
En las zonas volcánicas, el magma sube a la superficie, transfiriendo energía térmica a las rocas y el agua subterráneas.
Energía geotérmica: Definición
¿Cuál es la definición de energía geotérmica?
La energíageotérmica es la electricidad o el calor generados a partir de la energía geotérmica.
Más de 72 países han utilizado la energía geotérmica de alguna forma, y aún son más los que tienen acceso a recursos geotérmicos.
Centrales geotérmicas
La mayoría de las centrales geotérmicas se encuentran en zonas volcánicas, donde la energía geotérmica es más accesible.
Hay centrales geotérmicas en lugares como Islandia, Italia, Hawai y California.
La actividad volcánica calienta las rocas subterráneas, que a su vez calientan el agua subterránea. Ésta sube de forma natural a la superficie en forma de agua caliente y vapor. En la superficie, el vapor puede utilizarse para mover turbinas que alimentan generadores de electricidad.
En algunos lugares, la actividad volcánica calienta las rocas, pero no sale agua caliente ni vapor a la superficie. Para aprovechar la energía geotérmica, se perforan pozos profundos hasta las rocas calientes y se bombea agua fría. El agua corre por las rocas, absorbiendo energía térmica. Vuelve a la superficie en forma de vapor, donde se utiliza para accionar turbinas y generadores.
Energía geotérmica: eficiencia
Laeficiencia de las centrales geotérmicas se basa en una conversión inferior a la de otros tipos de centrales térmicas (como las de combustibles fósiles y las nucleares), con una media del 12%.
La eficienciade conversión es la salida de energía útil dividida por la entrada.
Sin embargo, la energía geotérmica tiene una mayor disponibilidad en comparación con otros tipos de centrales térmicas. La energía geotérmica está disponible a todas horas del día, independientemente de la época del año. En general, las centrales geotérmicas tienen una disponibilidad media del 90%, superior al 75% de disponibilidad media de las centrales de carbón.
La energía geotérmica va en aumento. En 2019, 27 países produjeron aproximadamente 88.000 millones de kWh (kilovatios hora) de electricidad a partir de fuentes geotérmicas. EE.UU. es líder mundial en producción de energía geotérmica; muchos estados del oeste albergan volcanes. Sólo el estado de California produce el 70,5% de la energía del país.
Energía geotérmica: ejemplos
Comparada con otros recursos energéticos, la energía geotérmica es una industria relativamente nueva, que está experimentando nuevos y emocionantes avances. Veamos algunos ejemplos de cómo se utiliza la energía geotérmica.
Fluidos de baja temperatura
Los sistemas geotérmicos de baja temperatura son un método rentable y sin emisiones de carbono de calentar viviendas y generar energía. ¿Qué es la geotermia de baja temperatura?
La energíageotérmica de baja temperatura es el calor obtenido del fluido geotérmico del subsuelo a temperaturas de 150ºC o inferiores.
En cambio, la energía geotérmica tradicional de alta temperatura se obtiene del fluido a más de 150ºC. Suele obtenerse en zonas de gran actividad tectónica.
Tecnología de baja temperatura
El ciclo orgánico de Rankine (ORC) es una tecnología que permite obtener energía geotérmica a baja temperatura. Utiliza salmuera geotérmica a 93-150ºC. La salmuera se mezcla con un fluido de trabajo que tiene un punto de ebullición inferior al del agua.
El fluido de trabajo suele ser un refrigerante derivado del petróleo o un hidrocarburo.
El fluido se comprime en vapor, que genera energía.
Las centrales geotérmicas binarias utilizan la tecnología ORC en un circuito cerrado. La salmuera se extrae de la tierra y se introduce en una cámara que contiene fluido de trabajo, que se evapora en vapor cuando la salmuera entra en la cámara. El vapor del fluido-salmuera se transporta a las turbinas, que alimentan un generador eléctrico.
Usos de la energía geotérmica de baja temperatura
La energía de baja temperatura se suele utilizar en aplicaciones directas de baja intensidad, como:
Calefacción urbana
Balnearios
Acuicultura
Invernaderos
Pesca
Derretimiento de la nieve (especialmente en Islandia)
Sistemas de calefacción urbana
Un uso de la energía geotérmica de baja temperatura es la calefacción urbana.
La calefacciónurbana es el uso de la energía geotérmica para calentar edificios individuales, comerciales e industriales a través de una red de distribución.
El fluido geotérmico caliente se transporta por una línea de distribución de una sola tubería. Los consumidores se conectan a la línea en sus casas, donde se utiliza para calefacción o agua caliente sanitaria. El agua caliente sanitaria se calienta mediante un intercambiador de calor, que transfiere la energía térmica del fluido geotérmico al agua de los grifos.
La ciudad de Pompeya se calentaba y enfriaba utilizando energía geotérmica.
La calefacción urbana es uno de los métodos más baratos de reducir las emisiones de carbono. Además, es cómodo y fácil para los consumidores.
Reikiavik, la capital de Islandia, implantó por primera vez la calefacción urbana en 1930. Ahora, el 95% de los edificios de la ciudad se calientan mediante sistemas geotérmicos de calefacción urbana.
Figura 3 - La energía geotérmica calienta más del 90% de los hogares de Islandia y genera el 25% de la electricidad del país. Unsplash
Ventajas de la energía geotérmica
¿Cuáles son las ventajas de la energía geotérmica?
Renovable: el núcleo de la Tierra genera constantemente energía térmica mediante desintegración radiactiva, por lo que la energía geotérmica no se agota.
- Fiable: la disponibilidad de la energía geotérmica no fluctúa según el tiempo o la estación, a diferencia de otras fuentes de energía renovables como la energía solar y la eólica.
- No requiere combustible: a diferencia de otras formas de generación de energía, la geotérmica no requiere combustible y, por tanto, no tiene costes de combustible.
Fuente de energía limpia: el aprovechamiento de la energía geotérmica no emite gases de efecto invernadero ni otros contaminantes nocivos.
Excelente potencial: aunque no toda la energía geotérmica puede aprovecharse, se calcula que las centrales geotérmicas podrían proporcionar hasta 2 teravatios de potencia, el 13% del consumo mundial de energía.
Desventajas de la energía geotérmica
¿Cuáles son las desventajas de la energía geotérmica?
Depende de la ubicación: la principal desventaja de la energía geotérmica es que no todas las regiones pueden explotarla. Lejos de los límites de las placas tectónicas o de los focos volcánicos, no se puede utilizar la energía geotérmica.
Riesgos sísmicos: excavar pozos profundos y bombear agua bajo tierra cerca de los límites de las placas puede alterar la estructura de la Tierra y correr el riesgo de desencadenar terremotos. Sin embargo, como la mayoría de las centrales geotérmicas están alejadas de zonas densamente pobladas, los efectos de los terremotos son menores.
Caro: la energía geotérmica es un recurso energético caro. Construir una central con una capacidad de 1 MW (megavatio) puede costar hasta 7 millones de dólares.
- Gestión: para garantizar que la energía geotérmica siga siendo una fuente de energía sostenible, el fluido geotérmico debe volver a bombearse a los depósitos subterráneos más rápido de lo que se agota. En consecuencia, la energía geotérmica debe gestionarse adecuadamente para mantener su sostenibilidad.
Espero que este artículo te haya explicado la energía geotérmica. La energía geotérmica es la electricidad generada a partir de la energía geotérmica. Los focos volcánicos calientan las rocas subterráneas, que calientan el agua hasta que sube a la superficie en forma de vapor. En la superficie, el vapor se utiliza para mover turbinas y generadores eléctricos.
Energía geotérmica - Puntos clave
- La energía geotérmica es calor que procede del interior de la Tierra. Cuando esta energía se aprovecha para proporcionar electricidad y calor, se conoce como energía geotérmica.
- La mayoría de las centrales geotérmicas se encuentran en zonas volcánicas. Las rocas calientes calientan el agua, que sube a la superficie en forma de vapor. En la superficie, se utiliza para alimentar turbinas y generadores.
- Las centrales geotérmicas son menos eficientes que otras formas de centrales térmicas, pero tienen una mayor disponibilidad.
- La tecnología ORC permite aprovechar la energía geotérmica a temperaturas más bajas que las centrales geotérmicas tradicionales. Un uso común de la energía geotérmica a baja temperatura es la calefacción urbana, habitual en Islandia.
- La energía geotérmica es fiable y renovable. No necesita combustible y no emite gases de efecto invernadero ni contaminantes. Sin embargo, la principal desventaja de la energía geotérmica es que depende del lugar. No todas las naciones pueden acceder a la energía geotérmica.
Referencias
- Charlotte Helston, Energía geotérmica de baja temperatura, Energy British Columbia, 2012
- Green City Times, Calefacción geotérmica urbana en Islandia, 2022
- Meg Cichon, Geotermia de baja temperatura: Excavando en busca de su inmensa oportunidad, Renewable Energy World, 2012
- Nanna Gunnarsdóttir, Los volcanes de Islandia: La Guía Completa, Guía de Islandia, 2022
- Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables, Oficina de Tecnologías Geotérmicas, 2022
- Sadiq J. Zarrouk, Eficiencia de las centrales geotérmicas: A worldwide review, Geothermics, 2014
- Administración de Información Energética de EE.UU., Uso de la energía geotérmica, 2022
- The Welding Institute, ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la energía geotérmica?, 2022
- Fig. 2: Volcán en erupción en Islandia (https://unsplash.com/photos/_xmAPHUXXiU) de Ása Steinarsdóttir (https://unsplash.com/@asast), de uso libre bajo la licencia Unsplash (https://unsplash.com/license).
- Fig. 3: Reikiavik, Islandia (https://unsplash.com/photos/gKeeUxw3Vlw) de Rose Breen (https://unsplash.com/@rose_breen), de uso gratuito bajo la Licencia Unsplash (https://unsplash.com/license).
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