Escrito por Tan pronto como se consideren las numerosas fuentes de energía renovable que podrían ayudar a reducir la dependencia mundial de los combustibles fósiles, se debe prestar mucha atención a la energía geotérmica. La geotermia es una forma de energía completamente limpia que no presenta los mismos riesgos para la salud asociados con la recolección, uso y quema de combustibles fósiles. Además, la geotermia es una opción económica y sostenible y, por lo tanto, se le debe dar una gran consideración como fuente de energía alternativa viable.
En términos simples, la energía geotérmica es la energía térmica que emite la tierra. El núcleo de la Tierra contiene numerosas capas de magma que produce calor de forma persistente. Este calor interno se produce por la desintegración de sustancias radiactivas como el uranio. Se puede encontrar más de 50 000 veces más energía en un radio de 33 000 pies de la superficie terrestre que la que contienen todos los recursos de petróleo y gas natural del planeta.
En la actualidad, la técnica más utilizada para recolectar energía geotérmica es el aprovechamiento de manantiales geotérmicos. Dentro de estos manantiales geotérmicos, el agua fría se filtra al suelo, solo para sobrecalentarse por convección y subir a la superficie en forma de vapor. Luego, el vapor resultante se recolecta y se emplea para alimentar generadores de electricidad. Muchas plantas de energía están tratando de perforar más profundamente la tierra para capturar vapor geotérmico de manera más efectiva y en grandes cantidades.
Se han encontrado numerosos reservorios geotérmicos en todo el planeta, cada uno con el potencial de producir tanta energía como 1000 centrales eléctricas convencionales, sin contaminación involucrada. En la actualidad, se están realizando muchas investigaciones para encontrar la forma más eficaz y segura de aprovechar esta fuente de energía inagotable. El mayor obstáculo con el uso de energía geotérmica es la acumulación de sílice dentro de los pozos geotérmicos. Dado que los científicos encontraron recientemente formas de controlar este problema perjudicial, hay muchas esperanzas de que esta forma de energía finalmente reciba la atención que merece.
Con un método para controlar la acumulación de sílice, surge la posibilidad de que los comités de energía inviertan más dinero e investiguen en energía geotérmica. Esto debería proporcionar inevitablemente una fuente de energía limpia y económica. Actualmente, más de 60 millones de personas en todo el mundo obtienen su electricidad de plantas de energía geotérmica. Los entusiastas de la industria geotérmica esperan ver que este número aumente significativamente en los próximos años, a medida que el proceso de recolección se vuelva más eficiente.
Para ir al grano, aprovechar nuestro planeta para recolectar energía geotérmica es, con mucho, el método más sostenible para obtener energía verde. El manto terrestre es un suministro inagotable de energía, sin riesgo de agotamiento o emisiones nocivas. Se debe realizar una investigación considerable sobre la energía geotérmica para encontrar el mejor método posible para llevar esta extraordinaria tecnología al mayor número de personas. Esto crearía independencia energética y eliminaría la necesidad mundial de combustibles fósiles.
Planta de energía geotérmica – Conservar el futuro de la energía
La corteza terrestre es una rica fuente de energía y los combustibles fósiles son solo una parte de la historia. La energía térmica o calor se almacena en las profundidades de la tierra. Para ponerlo en perspectiva, ¡el calor en los diez kilómetros superiores de la corteza terrestre es 50000 veces la energía de todas las reservas de petróleo y gas del mundo!
La palabra «geotérmica» significa literalmente «Tierra» más «calor». Los recursos geotérmicos son la mayor fuente de energía en todo el mundo y han sido utilizados por personas durante siglos.
Este es un recurso renovable y se puede producir una y otra vez en los próximos años, ya que la tierra tiene una gran cantidad de energía térmica almacenada en su interior, por lo que no alterará el equilibrio ecológico de nuestro planeta.
Las plantas de energía geotérmica que operan en todo el mundo son una prueba de que el calor dentro de la tierra se convierte fácilmente en electricidad en áreas geológicamente activas.
Muchos municipios, empresas, universidades y agencias gubernamentales en el oeste de los Estados Unidos obtienen directamente el agua caliente de depósitos subterráneos. Para los propietarios de una casa o edificio en cualquier parte de los Estados Unidos, la aparición de las bombas de calor geotérmicas trae los beneficios de la energía geotérmica a la puerta de su casa.
En las profundidades subterráneas hay ríos al igual que en la superficie. Son realmente calientes, ya que el magma está cerca del río o alrededor de ellos, calentando la superficie de la roca.
La energía geotérmica funciona mediante la perforación de agujeros en el río subterráneo y la extracción de agua subterránea a la superficie. Una vez en la superficie, esta agua caliente circula a través de tuberías sobre una tubería adicional que contiene un fluido que tiene un punto de ebullición más bajo.
Este bajo punto de ebullición significa que el vapor podrá impulsar turbinas para producir electricidad. Después de que la pareja solía impulsar turbinas, se condensaba y se reciclaba de nuevo en el sistema.
La recirculación de agua líquida significa que la energía geotérmica es una fuente de energía renovable y produce bajas emisiones. La energía geotérmica produce pocas emisiones de gases nocivos ya que el agua contiene pequeñas cantidades de ácido nítrico, azufre y otros contaminantes que provocan una baja contaminación.
Sin embargo, la cantidad liberada es menos del 1% del carbono emitido u otras fuentes de energía convencionales.
Son muchas las ventajas de la energía geotérmica. Es puro: las plantas de energía geotérmica no tienen que quemar combustible para producir turbinas de vapor, lo que ayudará a conservar y reducir el consumo de combustibles fósiles no renovables, lo que a su vez reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
Además, las plantas geotérmicas usan menos tierra por megavatio que casi cualquier otro tipo de energía que no dañe el medio ambiente a través de represas y minería.
Las plantas geotérmicas son confiables y se pueden utilizar las 24 horas del día, todos los días del año. Debido a que la planta de energía geotérmica se encuentra sobre la fuente de combustible, son menos propensas a las intervenciones en la producción de electricidad debido al clima, desastres naturales o problemas de transporte; por lo tanto, es ideal para los países en desarrollo.
Historia de la energía geotérmica (y aparición a lo largo de los años)
La energía geotérmica existe desde hace miles de millones de años. Sin embargo, la historia dice que la energía geotérmica ha estado en uso durante unos 10.000 años, comenzando con los paleoindios que usaban las aguas termales y las piscinas naturales para cocinar, bañarse y calentarse. Según Britannica, el primer sistema de calefacción urbana del mundo se instaló en Chaudes-Aigues, Francia, en el 14el siglo, pero no fue hasta finales del 19el siglo que otras ciudades e industrias se dieron cuenta del potencial económico de los recursos geotérmicos.
El primer uso industrial de la energía geotérmica comenzó cerca de Pisa, Italia, a fines del siglo XVIII. El vapor proveniente de respiraderos naturales (y de pozos perforados) se utilizó para extraer ácido bórico de las piscinas calientes que ahora se conocen como campos de Larderello.
Las primeras residencias en recibir calor geotérmico fueron en Warm Springs Avenue en Boise, Idaho en 1892 y la primera generación de energía eléctrica geotérmica tuvo lugar en Larderello Italia en 1904 por el científico italiano Piero Ginori Conti.
También ofrece que las plantas estadounidense e italiana eran instalaciones de vapor seco, donde los depósitos de baja permeabilidad producían solo vapor. Sin embargo, Nueva Zelanda pudo producir un 80 % de agua sobrecalentada y un 20 % de vapor debido a su agua a alta temperatura y alta presión, que emerge naturalmente.
Las plantas de energía geotérmica en Nueva Zelanda se pusieron en marcha en 1958 y los géiseres en el norte de California se pusieron en marcha en 1960. El vapor del suelo genera energía de inmediato y se envía a las plantas de energía a través de tuberías. Por el contrario, el agua sobrecalentada del suelo se separa de la mezcla y se convierte en vapor. La mayoría de las plantas geotérmicas en la actualidad son de este último tipo de “vapor húmedo”.
Desarrollo de tecnologías de energía geotérmica
1. Plantas geotérmicas de vapor seco
Estos son los sistemas originales de plantas de energía geotérmica. Usaron y usan el vapor proporcionado por un reservorio hidrotermal directamente para hacer girar las turbinas del generador.
2. Plantas de energía de vapor flash
Estos son los tipos de plantas de energía geotérmica más comunes en el mundo y son más eficientes energéticamente que las plantas de vapor seco. La tecnología utilizada se basa en depósitos altamente presurizados donde el agua supera los 360 °F (182 °C).
La presión empuja el agua sobrecalentada hacia la superficie, donde ingresa a un tanque a una presión mucho más baja que la que existe bajo tierra. Una vez en el tanque, la presión más baja hace que parte del agua se “flashee” o vaporice, generando vapor que hace girar una turbina. El exceso de agua, que no se flashea, se inyecta nuevamente en el reservorio hidrotermal para su uso posterior.
3. Centrales eléctricas de ciclo binario
Esta es la tecnología más nueva en la generación de energía geotérmica y representa la gran mayoría del crecimiento geotérmico en los EE. UU. y en todo el mundo durante las últimas décadas. Se necesita agua de reservorio hidrotermal para calentar otro fluido de trabajo con un punto de ebullición mucho más bajo. El agua caliente se vuelve a inyectar en el depósito y el fluido de trabajo calentado se vaporiza, lo que genera vapor que hace girar una turbina generadora.
El geofluido, o el fluido extraído del subsuelo, puede contener dióxido de carbono disuelto. Mientras que otros sistemas usan geofluido directamente y permiten que el dióxido de carbono escape del fluido, los sistemas de ciclo binario no lo hacen, ya que el geofluido y el fluido de trabajo nunca entran en contacto directo, el dióxido de carbono en el geofluido no se libera y en su lugar se vuelve a generar. secuestrado bajo tierra. Por lo tanto, los sistemas de ciclo binario dan como resultado pocas o ninguna emisión de gases de efecto invernadero, sobre la base del ciclo de vida, y de partículas.
4. Sistemas geotérmicos mejorados (EGS)
Los EGS utilizan recursos geotérmicos provenientes de reservorios mucho más profundos que los sistemas ya discutidos. Estos recursos generalmente no son económicos para los desarrolladores por una variedad de razones, la más común de las cuales es que los depósitos profundos a menudo no son lo suficientemente permeables para que el agua caliente o el vapor fluyan hacia la superficie.
Para superar esto, los sistemas geotérmicos mejorados inyectan fluidos en el suelo a altas velocidades para fracturar la roca profunda, lo que permite que se formen canales y que el agua alcance profundidades y depósitos más accesibles. Los sistemas geotérmicos mejorados generalmente se configuran como modelos binarios de plantas de vapor y son especialmente útiles para situaciones de roca seca y caliente.
El surgimiento de la energía geotérmica a lo largo de los años
1. 1807: Un colono europeo, John Colter, mientras visitaba el área de Yellowstone, encontró aguas termales, lo que llevó a la designación de «Infierno de Colter». Hot Springs, Arkansas también fue fundada en 1807.
2. 1830: Asa Thompson cobró un dólar cada uno por el uso de tres baños alimentados por un manantial en una tina de madera, lo que convierte a este en el primer uso comercial conocido de la energía geotérmica.
3. 1847: William Bell Elliot, tropieza con un valle humeante, justo al norte de lo que ahora es San Francisco, California. Llamó al área ‘Los Géiseres’, que es un nombre inapropiado, y pensó que había encontrado las puertas del Infierno. The Geysers se convirtió en un spa, The Geysers Resort Hotel en 1852, albergando, entre otros, a los futuros presidentes Ulysses S. Grant y Theodore Roosevelt.
4. 1892: El primer sistema de calefacción de distrito del mundo se introdujo en Boise, Idaho, con agua que se canaliza desde las fuentes termales hasta los edificios de la ciudad. Hoy en día, hay cuatro sistemas de calefacción de distrito en Boise, que proporcionan calor a más de 5 millones de pies cuadrados de espacios residenciales, comerciales y gubernamentales. Al mismo tiempo, hay 17 distritos en los EE. UU. y docenas más en todo el mundo que usan el mismo sistema.
5. 1904: La primera planta de energía geotérmica fue inventada por el príncipe Piero Ginori Conti en el campo de vapor seco de Larderello en Toscana, Italia.
6. 1948: El profesor Carl Nielsen de la Universidad Estatal de Ohio desarrolló la primera bomba de calor de fuente terrestre para su uso en su residencia, mientras que JD Krocker, un ingeniero de Portland, Oregón, fue pionero en el uso de una bomba de calor de agua subterránea en un edificio comercial.
7. 1970: Se formó el Consejo de Recursos Geotérmicos para fomentar el desarrollo de los recursos geotérmicos en todo el mundo. La Ley de Vapor Geotérmico también se promulgó en los EE. UU., otorgando al Secretario del Interior la autoridad para arrendar tierras públicas y otras tierras federales para la exploración geotérmica. Fuente: Canva
8. 1972: Se estableció la Asociación de Energía Geotérmica (GEA). El organismo desarrolla recursos geotérmicos en todo el mundo para la generación de electricidad y usos de calor directo.
9. 1977: Se formó el Departamento de Energía de EE.UU.
10. 1984: Una planta de 20MW comenzó a generar energía en Roosevelt Hot Springs de Utah. En Nevada, una planta de energía binaria de 1.3MW comenzó a operar y una planta de energía de 50MW entra en funcionamiento en Imperial Valley, California. La generación eléctrica comenzó en Hawái con una planta geotérmica de 25MW en 1992 y una planta binaria de 23MW en Steamboat Springs Nevada en 1993
11. 1994: El Departamento de Energía creó dos iniciativas de colaboración entre la industria y el gobierno para promover el uso de la energía geotérmica y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Un esfuerzo se dirigió hacia el desarrollo acelerado de recursos geotérmicos para la generación de energía eléctrica y el otro se dirigió hacia el uso acelerado de bombas de calor geotérmicas.
12. La década de 2000: Se promulgaron más leyes. La Ley de Política Energética se promulgó en 2005 y proporciona incentivos fiscales y garantías de préstamos para diferentes tipos de producción de energía. En el mismo año se generaron 14.800 GWh de electricidad, suficiente para atender las necesidades anuales de cerca de 1,3 millones de hogares. En 2007, se introdujo la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007, que autoriza y dirige las actividades relacionadas con la investigación geotérmica del Departamento de Energía.
13. 2009: En 38 estados de EE. UU. y el Distrito de Colombia, la Oficina de Tecnologías Geotérmicas otorgó premios por $368,2 millones a 149 proyectos geotérmicos
14. 2011/2012: La industria geotérmica en los EE. UU. creció de manera constante en 2011 y el primer trimestre de 2012, y las empresas geotérmicas aumentaron su capacidad de 3102 MW a 3187 MW.
15. 2013: El Departamento de Energía invirtió en un proyecto que le permitió aprovechar los generadores de electricidad geotérmica de circuito cerrado, generando electricidad sin emisiones por menos de 6 centavos/kWh.
16. 2015: Más de 80 países usaban energía geotérmica, encabezados por China, Turquía, Islandia, Japón, Hungría y, por supuesto, Estados Unidos. Según Britannica, la capacidad total instalada en todo el mundo para uso directo se situó en unos 73.290 megavatios térmicos (MWt), utilizando unos 163.273 gigavatios-hora al año (587.786 terajulios al año).
17. 2016: La capacidad instalada mundial total para la generación de energía eléctrica se situó en unos 13.400 MW, produciendo aproximadamente 75.000 gigavatios-hora al año para un factor de utilización del 71%, lo que equivale a 6.220 horas de funcionamiento a plena carga al año.
18. 2019: Siete estados de EE. UU. tenían instalaciones geotérmicas que, en última instancia, generaban energía de carga base que representaba el 4% de toda la generación a escala de servicios públicos de EE. UU. o 16 mil millones de kilovatios-hora.
Futuro de la energía geotérmica
1. Perforación de pozos
Con los años, hemos mejorado en la generación de energía geotérmica. En el futuro, solo mejoraremos en la perforación de pozos geotérmicos con mayor eficiencia, lo que permitirá capturar más energía en cada planta.
2. Plantas de ‘ciclo binario’ mejoradas
Tradicionalmente, las plantas geotérmicas de ‘vapor seco’ solían emitir gases de efecto invernadero, incluso si era aproximadamente una octava parte de la de las plantas de carbón. Sin embargo, eran emisiones, no obstante. Hoy y en el futuro, los ingenieros han ideado y seguirán mejorando las plantas de ‘ciclo binario’, que no liberan emisiones a la atmósfera, excepto vapor de agua.
Las plantas de ciclo binario crean un sistema de circuito cerrado que hace pasar agua caliente a través de un intercambiador de calor, calentando otro líquido, como el isobutano, que hierve a una temperatura más baja que el agua. El agua caliente, a su vez, se devuelve bajo tierra, con el isobutano haciendo funcionar el generador.
3. Superar otras formas de energía
La energía geotérmica se considera la tercera o cuarta fuente más importante de energía renovable, detrás de la solar, la eólica y la hidráulica. Representa una pequeña parte de la capacidad de energía renovable del mundo y una parte aún más pequeña de la capacidad de energía total del mundo, que también incluye la energía de combustibles fósiles.
De cara al futuro, donde se aboga por las energías renovables y sostenibles, la capacidad energética de la energía geotérmica seguirá creciendo, superando a otras formas de energía, como los combustibles fósiles y la biomasa tradicional.
4. Un potencial creciente
La energía geotérmica sigue siendo una forma de energía competitiva en la combinación actual de energías renovables. Representa un poco más del 1% de la demanda mundial de energía y alrededor del 3% de la demanda de calor. El potencial de la energía geotérmica es enorme y seguirá creciendo, viendo la cantidad fenomenal de calor almacenado en nuestros pies.
5. Desarrollo de recursos geotérmicos de otras fuentes
Los puntos calientes no son las únicas áreas donde se puede aprovechar la energía geotérmica, dando buenas noticias a los países que no están situados en la cima de un volcán. Los recursos geotérmicos ahora se pueden desarrollar a partir de rocas de basamento, como los granitos en Soultz, Francia (Electricité de Strasbourg) y Espoo, Finlandia (ST1) y cuencas sedimentarias profundamente enterradas (Triásico) a varias profundidades entre 3 y 6,4 km, como se ha hecho. realizado en los Países Bajos, Francia y Finlandia.
Estos reservorios profundamente enterrados podrían en algunos casos ser hidrotermales (reservorios que contienen agua) o petrotérmicos (llamados Hot Dry Rock), pero ambos necesitan técnicas de estimulación y mejora para crear flujo en los pozos, ya que generalmente son estrechos y tienen poca permeabilidad.
Energía geotérmica en climas fríos
La energía geotérmica se puede utilizar en áreas donde la temperatura exterior está por debajo del punto de congelación. Puede extraer energía fácilmente ya que la temperatura dentro del suelo permanece casi constante durante todo el año. Entonces, incluso donde hay temperaturas bajo cero afuera, aún puede usar esta energía para la cual se excavan bombas subterráneas y se usan para extraer energía para calentar sus hogares. Cuanto más calor hace afuera, más energía obtienes, pero también pueden ser aplicables en zonas de baja temperatura.
Dificultades en Zonas de Baja Temperatura
La ley de la energía geotérmica también se puede emplear en zonas de baja temperatura donde el suelo se congela de vez en cuando o en algunas partes del año. Pero el problema es que cuando el suelo se congela, las bombas subterráneas no alcanzan una profundidad de tres o cuatro pies. Como sabemos, las tuberías se excavan más para llegar a la fuente de energía, por lo que en los inviernos, debido a la menor excavación, no podemos extraer gran parte del calor en comparación con los veranos.
Una solución para el clima frío
Para áreas más frías donde el suelo se congela durante la mayor parte del año, se prefiere la instalación vertical. La razón es que, cuanto más caven bajo tierra, más lejos estarán de la capa congelada del suelo. Entonces, con una instalación vertical, aún puede disfrutar de la energía geotérmica en climas fríos.
Energía geotérmica en Islandia
En lo que respecta a la región fría como Islandia, se muestra que la energía se puede obtener de la tierra incluso en la temperatura cuando el suelo se congela. En Islandia actualmente la energía geotérmica se utiliza para calentar el 79% de las casas y edificios. Casi el 54% de la energía primaria proviene de la energía geotérmica. Islandia había estado usando aguas termales para lavarse y bañarse durante muchos siglos. Pero la energía geotérmica para calentar los hogares comenzó en 1907 cuando un agricultor la inventó. La energía geotérmica se utiliza en muchos departamentos de Islandia, como la calefacción de espacios, la producción de electricidad, los invernaderos, las piscinas y la piscicultura.
El gobierno de Islandia ha jugado un papel vital en el establecimiento de este recurso renovable. A principios del siglo XX, se inició una organización para aumentar la utilización y la investigación de esta fuente de energía. Esta organización fue todo un éxito y ahora se utiliza una gran cantidad de energía geotérmica para calentar muchos hogares y producir electricidad.
Hay cinco plantas principales de energía geotérmica en Islandia. El gobierno todavía cree que hay muchos volcanes de energía geotérmica sin descubrir que, combinados con la energía ya producida, alcanzan los 50 TWh por año.
¿Se puede utilizar la energía geotérmica en la Antártida?
Como sabemos, no es posible la vida humana en la Antártida debido a su temperatura extremadamente fría y su ambiente helado. Es el lugar más frío del mundo con la temperatura más baja registrada de -89,2 grados. Entonces, ¿puede la energía geotérmica seguir siendo aplicable en un lugar tan frío? ¡La respuesta es sí! Puede ser. Todo lo que necesitamos es un buen sistema para excavar tuberías y establecer un sistema de tuberías verticales.
Si alguna vez hubiéramos colonizado la Antártida; entonces esto serviría como una buena fuente de energía y también para calentar los hogares. Pero tiene inconvenientes como el costo, ya que este sistema sería muy costoso y se gastaría mucho dinero para su instalación y la segunda desventaja es su capacidad de escalar. Pero las ventajas no pueden pasarse por alto. Por lo tanto, se debe investigar y considerar como una opción futura.
Entonces, la justificación anterior demuestra la universalidad y los beneficios de un sistema geotérmico. Esto demuestra que la investigación debe hacerse sobre este proceso; debido a su naturaleza rentable y ecológica.
