Escrito por 4000 millas debajo de la superficie de la tierra es increíblemente caliente. De hecho, los científicos estiman que está por encima de los 7.000 grados Fahrenheit. Si bien esta temperatura es extremadamente alta, peligrosa y debe evitarse a cualquier costo, si tomó la iniciativa de perforar aproximadamente de 3 a 4 millas debajo de la superficie de la tierra, se encontrará con una roca caliente que es mucho menos peligrosa con un temperatura de aproximadamente 300 a 400 grados Fahrenheit. Esta roca caliente se puede utilizar como una fuente constante de calor, pero su aprovechamiento sería muy costoso.
Ahora, si bien aprovechar el calor de esta roca puede ser demasiado costoso, existen otras opciones. En otros lugares, a solo unos pocos cientos de pies debajo de la superficie de la tierra, existen áreas que se han juntado el agua subterránea y esta roca caliente para generar corrientes de agua caliente. Esta corriente de agua es la fuente de calor más económica (energía geotérmica) debajo de la tierra y se puede utilizar en una amplia gama de formas, incluida la calefacción de hogares, empresas y para alimentar grandes granjas o generar energía para invernaderos. El agua caliente también se puede convertir en vapor y dirigir para hacer girar una turbina, que alimenta un generador para producir electricidad.
La energía geotérmica es la energía que se aprovecha del calor interno de la tierra debajo de la superficie terrestre. Para extraer la energía, se perforan pozos geotérmicos en la corteza terrestre a una profundidad de aproximadamente 3 a 10 km. El calor se extrae del interior de la corteza terrestre utilizando diferentes métodos, pero el más popular es el agua y el vapor. El agua caliente del depósito de agua caliente que se encuentra debajo se puede extraer y canalizar directamente para calentar casas y edificios. Esto se logra haciendo circular el agua caliente por todo el edificio o bombeando el agua caliente a través de un intercambiador de calor, que emite el calor dentro del edificio. El agua caliente también se puede convertir en vapor y dirigir una turbina, que alimenta un generador para producir electricidad en una planta de energía geotérmica.
¿Cuál es la fuente del calor interno de la tierra?
Formación inicial de la Tierra
En el curso de la formación inicial de la Tierra, se generó energía cinética, que está en forma de energía gravitacional y calorífica. El lento proceso de asentamiento o enfriamiento de la tierra, más su transmisión superficial de calor por conducción y convección consistió en una pequeña fuente de calor térmico de la tierra. Las tecnologías de energía geotérmica aprovechan este calor para diversos fines.
Procesos quimicos
Naturalmente, el calor convierte las plantas en energía química a través de la fotosíntesis. Cuando estas plantas mueren, pasan por un proceso llamado biodegradación, introduciendo energía química en la tierra como combustibles fósiles como el carbón y el petróleo.
Radioactividad
Además de la convección y la conducción, la radiación también emite esta energía térmica. Los isótopos radiactivos de potasio, uranio y torio se desintegran y finalmente emiten energía.
Magnetismo
A medida que el núcleo de la tierra se enfría mediante un proceso conocido como cristalización, se emite calor y energía potencial gravitacional, que produce el campo magnético terrestre.
Varios tipos de plantas de energía geotérmica
Las plantas de energía geotérmica utilizan recursos hidrotermales que contienen tanto calor (térmico) como agua (hidro). Las plantas de energía geotérmica necesitan recursos geotérmicos de alta temperatura (300 ° F a 700 ° F) que se originan en pozos de agua caliente o pozos de vapor seco. Las personas utilizan estos recursos perforando pozos debajo de la tierra y bombeando agua caliente o vapor a la superficie, que se utiliza para calentar y generar electricidad. Algunos inversores perforan pozos geotérmicos de hasta dos millas de profundidad. Dicho esto, aquí están los principales tipos de plantas de energía geotérmica.
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Vapor seco directo
Este fue el primer tipo de planta de energía geotérmica que se construyó. El primer lugar que se utilizó fue Lardarello en 1904 en la antigua Italia. La planta de energía geotérmica de vapor seco directo utiliza fluido hidrotermal, que es básicamente vapor. El vapor se canaliza directamente a una turbina, que está conectada a un electroimán (generador). El giro de la turbina activa un generador para producir electricidad.
El vapor aliena la necesidad de quemar combustibles fósiles para calentar agua (vapor) para generar electricidad. También alivia la necesidad de transporte y almacenamiento de combustibles. Estas plantas son ecológicas ya que solo emiten un exceso de vapor y pequeñas cantidades de gases. A pesar de su vejez, la tecnología de vapor todavía se usa en estos días, particularmente en Geysers en el norte de California, que se erige como la planta de energía geotérmica más grande del mundo.
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Ciclo de flash y doble flash
Estas son las plantas de energía geotérmica más predominantes que operan en la actualidad. El fluido de mayor temperatura (temperaturas superiores a 360 ° F (182 ° C) se bombea a una presión extremadamente alta en un tanque ajustado a una presión relativamente más baja. El tanque de menor presión hace que parte del fluido se vaporice o se evapore instantáneamente. A continuación, el vapor se dirige para hacer girar una turbina, que alimenta un generador para producir electricidad. En caso de que quede algún líquido en el tanque de baja presión, se puede vaporizar nuevamente en el segundo tanque para aprovechar energía adicional.
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Ciclo binario
Las plantas geotérmicas de ciclo binario difieren en gran medida de sus contrapartes de vapor seco directo y flash. ¿Cómo? El agua o el vapor extraído del depósito caliente debajo de la superficie de la tierra no entra en contacto con la turbina.
El agua caliente se extrae del depósito de agua caliente que se encuentra debajo y se envía a la planta de energía mediante tuberías. Luego, el agua caliente se distribuye a cada una de la red de unidades de generación de energía en paralelo a través de las grandes tuberías que alimentan cada fila de unidades múltiples. Cada unidad de generación de energía produce su propia energía al mismo tiempo desde el depósito de agua caliente.
En este sistema de ciclo binario, el agua o el vapor no entran en contacto con una turbina. En cambio, su calor se transfiere a un segundo fluido de trabajo a medida que se desliza a través de las bobinas en el tanque de intercambio de calor. Dado que el fluido de trabajo tiene un punto de ebullición mucho más bajo que el agua, el fluido se vaporiza (parpadea) rápidamente a una temperatura más baja de tan solo 14 grados Celsius y se mueve hacia arriba pasando a través de la turbina.
La presión que emana del vapor hace girar las turbinas. Las turbinas activan el generador para producir energía. Cada unidad es capaz de producir aproximadamente 280 KW de potencia. Al sincronizar la energía de todas las unidades, esta planta produce aproximadamente 11 megavatios de energía.
El agua de pozo usada, que es aproximadamente 21 grados Celsius más fría, se transfiere a pozos de inyección, donde se bombea de regreso al depósito de agua caliente. Allí, es calentado nuevamente por las rocas calientes y succionado nuevamente para continuar el ciclo de producción de energía.
Después de girar la turbina, el vapor se dirige hacia el tanque del condensador. Aquí, se permite que el agua de enfriamiento ingrese al condensador desde las torres de enfriamiento a través de bobinas en el tanque del condensador y finalmente enfría el vapor, lo que le permite condensarse nuevamente en líquido, que se acumula en el fondo del tanque. El agua de enfriamiento generalmente ingresa al tanque de enfriamiento a una temperatura de aproximadamente 19 grados Celsius, pero después de realizar su función de enfriar el fluido de trabajo, se deja salir del tanque a una temperatura de aproximadamente 30 grados Celsius.
Ahora se permite que el fluido de trabajo fluya por la salida del tanque hacia la bomba. En la bomba, el fluido de trabajo se vuelve a presurizar y se bombea de nuevo al tanque del intercambiador para repetir el ciclo. Para que el agua se vuelva a utilizar, se permite que fluya de regreso a la torre de enfriamiento, donde se enfría de nuevo a 19 grados Celsius.
Es imperativo tener en cuenta que los tres sistemas de fluido del fluido de trabajo, el agua caliente del depósito y el agua de enfriamiento que proviene de la torre de enfriamiento permanecen en sus circuitos individuales y nunca entran en contacto para garantizar que no haya contaminación ni emisiones.
