Historia de la energía geotérmica (y aparición a lo largo de los años)

Hay muchas fuentes de energía hoy en día, algunas son renovables y otras no. Una excelente fuente de energía no renovable es la quema de combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural, mientras que algunas de las fuentes renovables de energía incluyen la energía solar, eólica, hidroeléctrica y geotérmica.

La energía geotérmica se deriva del calor que proviene del subsuelo de la tierra. Está contenido en las rocas y fluidos debajo de la corteza terrestre y se puede encontrar hasta en la roca fundida caliente de la tierra, el magma. Este artículo hablará sobre la energía geotérmica, su pasado, presente y futuro.

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.

bomba de energía 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.

Author: poweb

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