energía geotérmica a partir de modelos teóricos para exploración y desarrollo
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ENERGÍA GEOTÉRMICA
A Partir de Modelos Teóricos para Exploración y Desarrollo
Estructura Térmica de la Tierra
ENERGÍAS RENOVABLES, ASPECTOS
GLOBALES
El término "energía renovable" se utiliza para una fuente de
energía a partir de un depósito que se puede restaurar en
una "escala de tiempo corto" (en escalas de tiempo
humanas).
La energía geotérmica tiene el potencial de
convertirse en una importante fuente de energía en el
futuro, ya que está disponible en todas partes y las
extracciones se reponen continuamente.
ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA
La energía geotérmica es la energía térmica almacenada en
el cuerpo de la Tierra, la energía geotérmica es el calor
subterráneo. 99% de la Tierra está más caliente que 1000 °
C y sólo el 1% es más frío que 100 ° C. La temperatura
media en la superficie de la Tierra es de 14 ° C.
A 6.000 km de
profundidad la
temperatura del
núcleo interno
están por encima de 5000 ° C y la
presión es de
aproximadamente
400 GPa.
TRANSPORTE DE CALOR Y PARÁMETROS
TÉRMICOS
Un requisito previo para el diseño de instalaciones
geotérmicas es la disponibilidad de los datos y la
información sobre las propiedades físicas de las rocas.
Las propiedades térmicas incluyen
conductividad térmica, calor específico y la
producción de calor; las propiedades hidráulicas
abarcan, por ejemplo, la porosidad y
permeabilidad. Las propiedades importantes de
los fluidos profundos son su densidad y
compresibilidad.
El calor geotérmico puede ser transportado por dos
mecanismos básicos: (1) por la conducción de calor a
través de las rocas y (2) por un fluido en movimiento
(agua subterránea, gases), un mecanismo referido
como advección.
Historia del Uso de la Energía Geotérmica
La energía geotérmica, el calor desde el interior del planeta Tierra, ha
sido utilizada por la humanidad desde su existencia.
Aguas termales y piscinas de agua caliente se han utilizado para el
baño y el tratamiento de la salud, también para cocinar o calentar.
RECURSOS Y YACIMIENTOS GEOTÉRMICOS
CONVENCIONALES
Se denomina recurso geotérmico a la porción de calor
desprendido desde el interior de la Tierra que puede ser
aprovechado por el hombre en condiciones técnicas y
económicas.
De este modo, las condiciones clásicas para la existencia de un
yacimiento geotérmico son la presencia de:
Un foco de calor activo
Un material permeable con su base impermeable (el almacén
geotérmico) por el que circula un fluido (en general agua de origen
meteórica, en fase líquida o vapor),
Y una cobertera o sello que impida (o al menos limite) el escape del
fluido.
CLASIFICACIÓN DE YACIMIENTOS GEOTÉRMICOS
Los yacimientos geotérmicos convencionales se clasifican
de acuerdo con los niveles energéticos de los recursos que
albergan, es decir, de los fluidos en ellos contenidos.
Por lo tanto se pueden clasificar en:
• Yacimientos de alta entalpía en los que se cumplen las condiciones
clásicas de existencia de un yacimiento y el foco de calor permite
que el fluido se encuentre en condiciones de presión y alta
temperatura (superior al menos a los 150°C).
• Yacimientos de media entalphía en los que los fluidos se encuentran
a temperaturas situadas entre los 100 y los 150°C, lo que permite su
uso para producción de electricidad mediante ciclos binarios que,
en general, tienen rendimientos algo inferiores.
• Yacimientos de baja entalpía, cuando la temperatura del fluido es
inferior a los 100°C y su aplicación son los usos directos del calor
(calefacción, procesos industriales y usos en balneoterapia).
TÉCNICAS DE EXPLORACIÓN E INVESTIGACIÓNLa localización y evaluación de yacimientos geotérmicos
requiere la aplicación de diversas técnicas, gran parte de
ellas adaptadas de la investigación de hidrocarburos,
aunque también de la investigación hidrogeológica y de
recursos minerales.
Durante las distintas fases de la etapa investigadora se
utilizan diferentes técnicas de prospección que permiten
alcanzar el mayor grado de fiabilidad de las posteriores
actuaciones.
SITUACIÓN ACTUAL
CONTEXTO MUNDIAL
El actual sistema energético a nivel mundial está basado en
la generación de energía a partir de combustibles fósiles
como el petróleo, el carbón vegetal y mineral, y el gas.
La población está cada vez más concienciada sobre la
necesidad de proteger el medio ambiente y emplear métodos
no contaminantes de producción de energía. Esto se debe en
parte al amplio consenso alcanzado en la comunidad
científica internacional sobre la existencia del cambio
climático.
GEOTERMIA, LA ENERGÍA RENOVABLE DEL FUTURO
A diferencia de otras fuentes de energía renovables, la
geotérmica no tiene su origen en la radiación solar sino en la
diferencia de altas temperaturas que existen en el interior de la Tierra y que van desde los 15°C de la superficie a los
4.000°C que rigen en el núcleo.
Muchas regiones tienen recursos geotérmicos
accesibles, especialmente aquellos países en el
“Anillo de Fuego” alrededor del océano Pacífico, en
zonas de expansión oceánica, en zonas de ruptura
cortical y puntos calientes.
En la siguiente tabla se presenta la evolución, desde el año 1980, de la
potencia mundial instalada de origen geotérmico para producción de
electricidad y el incremento evolutivo a lo largo de estos años.
Estados Unidos es el país líder en producción de electricidad
a partir de energía geotérmica, con una potencia total
instalada de 2.687 MWe en el año 2007, a pesar de cierta
tendencia descendente a finales de los años noventa
provocada por el agotamiento de algunos acuíferos.
USOS
Los yacimientos geotérmicos podrán ser explotados
tanto para la generación de energía eléctrica como
con fines térmicos, en función de la temperatura del
fluido geotermal.
GENERACIÓN DE ELECTRICIDADExisten tres tipos de plantas para generar energía eléctrica
procedente de los recursos geotérmicos, en función de las
características y naturaleza del fluido geotermal disponible y
la profundidad del mismo:
USOS TÉRMICOSEl uso directo del calor es una de las aplicaciones más
antiguas y comunes de la energía geotérmica para
balnearios, calefacción residencial, agricultura, acuicultura
y usos industriales.
SECTOR INDUSTRIAL
El vapor, calor o agua caliente de las reservas geotérmicas, puede ser
empleado en aplicaciones industriales donde las instalaciones son
grandes y requieren un gran consumo de energía.
Procesos Industriales
Invernaderos
Acuicultura
SECTOR RESIDENCIAL Y SERVICIOSEl uso de sistemas geotérmicos de baja entalpía para el
sector residencial y de servicios permite prescindir del
gasóleo, gas natural o gases licuados derivados del petróleo
(propano y butano), todas ellas energías caras y no
renovables.
TECNOLOGÍAS Y APLICACIONESse pueden establecer dos tipos de aplicación principales: la
producción de electricidad para los recursos geotérmicos
de alta y media entalpía (incluyendo los sistemas
geotérmicos estimulados) y los usos directos del calor
(suministro de calefacción a viviendas, ACS, locales y
aplicaciones industriales) para los recursos de baja entalpía
(incluyendo los de muy baja entalpía).
TECNOLOGÍAS PARA CENTRALES DE GENERACIÓN
DE ELECTRICIDAD
TIPOS DE CENTRALES GEOTÉRMICAS
Ciclo directo sin condensación:
Ciclo directo con condensación
FACTORES ECONÓMICOS Y MEDIOAMBIENTALES
ASPECTOS ECONÓMICOSA diferencia de otras energías renovables como la eólica, la solar o la biomasa,
los elementos a considerar en cualquier estimación de costes, ya sea de planta,
costes de operación y del precio de los productos de la energía geotérmica, son
más numerosos y complicados.
Las características del recurso nos permiten definir el tipo de
proyecto a realizar son:
La profundidad a la que se encuentra el recurso nos permite
calcular el coste del pozo.
El caudal y temperatura del recurso nos aportan la potencia útil
estimada que puede proporcionar.
La composición del fluido geotermal determina el equipo de
preparación y acondiciona- miento del fluido e influye directamente
en los costes de operación.
ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES
Los procesos de generación de electricidad, en sus diversas
formas, constituyen una de las actividades de mayor impacto
ambiental.
Problemas que se pueden encontrar:
Es habitual que el fluido geotérmico lleve gases disueltos como el
dióxido de carbono CO2 y sulfuro de hidrógeno.
Es fundamental conocer la composición salina del recurso antes
de diseñar la instalación geotérmica.
Hay yacimientos geotérmicos capaces de proporcionar energía
durante muchas décadas, pero otros pueden llegar a agotarse y
enfriarse, motivado en muchos casos por la inyección del agua fría
en el acuífero.
VENTAJAS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
BENEFICIOS MEDIOAMBIENTALESLa geotermia está considerada como una energía renovable,
pues constituye una fuente inagotable de recursos
energéticos.
BENEFICIOS SOCIOECONÓMICOS
Numerosos estudios han demostrado que las instalaciones
de producción de energía de fuentes renovables generan
significativamente más puestos de trabajo que las
tecnologías de generación convencionales.
PERSPECTIVAS FUTURASLa geotermia, por su carácter renovable y como energía de
base por su capacidad de suministro permanente y su
elevado potencial, se plantea como una opción con fuerte
impulso y elevadas garantías.
FIN