Escrito por En la actualidad, la mayoría de las personas priorizan la comodidad y la eficiencia en sus hogares. La forma en que las personas calientan y enfrían sus hogares determina la realización eficiente de esas prioridades. Una casa de 5600 pies cuadrados, por ejemplo, puede disparar sus facturas de energía si los sistemas de refrigeración y calefacción no son eficientes. El uso de electricidad convencional para calefacción y refrigeración contribuye en gran medida al aumento de las facturas de energía. La electricidad convencional se genera utilizando combustibles fósiles como el carbón y el petróleo. Con estas fuentes de combustibles fósiles funcionando peligrosamente bajas, una fuente que los humanos apenas han explotado, llamada energía geotérmica, podría brindar posibilidades atractivas para cerrar esa brecha y ahorrarle costos masivos de energía. Los sistemas geotérmicos aprovechan el calor natural de la tierra para calentar y enfriar tu hogar.
La energía geotérmica es energía cosechada del calor que se encuentra en las profundidades de la superficie de la tierra. El calor interno de la tierra se forma como resultado de la descomposición radiactiva de los minerales y la constante pérdida de calor de la formación original de la tierra. Es una forma de energía limpia y renovable porque es infinita y no contribuye a ninguna emisión de gases de efecto invernadero.
La energía dentro de la tierra nunca se agotará y seguirá siendo una fuente de calor durante millones y millones de años y podemos aprovechar esa energía que será más barata y puede ayudarnos a reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y el calentamiento global. y problemas de salud pública que resultan de su uso.
¿Cómo funciona la energía geotérmica?
El núcleo que se encuentra debajo de la corteza terrestre alberga mucho calor. Cuanto más se profundiza debajo de la superficie de la tierra, más caliente se vuelve. El núcleo, que se encuentra aproximadamente a 6.437 kilómetros o 4.000 millas por debajo de la superficie de la tierra, puede alcanzar temperaturas de unos 4.200 grados Celsius o 7.600 grados Fahrenheit. Una porción de ese calor emanó del proceso de formación de la tierra hace aproximadamente 4 mil millones de años.
El calor restante proviene de la descomposición continua de materiales radiactivos debajo de la tierra. El calor que se encuentra dentro del núcleo de la tierra es tan extremo que derrite las rocas que se encuentran cerca. La roca derretida se llama magma. Dado que el magma es menos denso que las rocas que lo envuelven, es empujado hacia la superficie de la tierra. En algunos casos, la presión dentro del núcleo obliga al magma a salir a través de los conductos de ventilación y sale a la superficie, un fenómeno conocido como erupción volcánica. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el magma no sale de la corteza terrestre. En cambio, calienta las rocas cercanas, además del agua atrapada dentro de estas rocas.
En algunos casos, el calentamiento del agua hace que se acumule presión en el interior y obliga al agua a escapar a través de conductos de ventilación en la tierra que culminan en piscinas de agua caliente comúnmente conocidas como fuentes termales o rupturas de vapor y agua caliente, comúnmente conocidas como géiseres. El agua caliente que permanece bajo la superficie de la tierra forma piscinas conocidas como depósitos geotérmicos.
Para obtener ese calor, el agua se bombea a un «pozo de inyección». Luego se filtra por las grietas de las rocas donde se encuentran a alta temperatura. Luego, el agua regresa a través del «pozo de recuperación» bajo presión en forma de vapor. Ese vapor se captura y se utiliza para impulsar generadores eléctricos.
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Para producir energía geotérmica, se debe aprovechar el agua caliente del depósito geotérmico. Hay tres técnicas utilizadas para aprovechar esta agua caliente:
Esta técnica se utiliza en lugares donde los depósitos geotérmicos y las fuentes termales están cerca de la superficie de la tierra. Los conductos de ventilación se perforan desde el suelo hasta el depósito geotérmico y el agua caliente se bombea directamente a las casas y edificios para fines de calefacción. El agua caliente se bombea a través de un intercambiador de calor que transmite el calor del agua caliente al sistema de calefacción de la casa. Luego, se permite que el agua usada fluya de regreso al depósito geotérmico para ser recalentada, y el ciclo continúa.
Una bomba de calor geotérmica a veces se denomina bomba de calor de fuente terrestre. Es un sistema central de refrigeración y calefacción, que transporta el calor hacia y desde el suelo. Aprovecha la tierra como fuente de calor durante los meses de invierno y disipador de calor durante los meses de verano.
Idealmente, la bomba de calor geotérmica funciona de manera muy similar a la bomba de calor tradicional. Utiliza refrigerante de alta presión para aprovechar y transferir calor dentro y fuera de la casa. La única diferencia es que una bomba de calor tradicional capta el calor y lo libera a la atmósfera. Una bomba de calor geotérmica transporta el calor dentro y fuera del edificio a través de largos bucles de tubería llenos de líquido enterrados bajo tierra. Un compresor eléctrico y un intercambiador de calor instalados en el edificio absorben el calor de las tuberías y lo distribuyen por todo el edificio a través de un sistema de conductos. La bomba de calor geotérmica funciona exactamente al revés durante el verano. Las tuberías absorben el calor del edificio y lo transfieren al suelo para su absorción.
Las plantas de energía geotérmica generalmente aprovechan el calor debajo de la corteza terrestre y lo utilizan para generar electricidad. Hay tres tipos de plantas de energía geotérmica:
Aquí, el vapor caliente se aprovecha directamente de los depósitos geotérmicos y se transmite a la planta de energía geotérmica donde hace girar una turbina. Luego, la turbina activa un generador para producir electricidad.
Aquí, el agua a una temperatura de 148 a 371 grados centígrados se extrae del depósito geotérmico a través de tuberías perforadas. Parte del agua se convierte en vapor y se dirige a turbinas giratorias que activan un generador para producir electricidad. Luego se permite que el vapor se enfríe y finalmente se convierte en agua. El agua se dirige de regreso al depósito geotérmico para calentarse y continuar el ciclo.
Las plantas de ciclo binario usan agua moderadamente caliente. El agua se transfiere a través de un intercambiador de calor. En el intercambiador, el calor del agua se transmite a un líquido, como el isobuteno, que hierve a una temperatura comparativamente más baja que el agua. Cuando el líquido se somete al calor, se convierte en vapor. El vapor se dirige para hacer girar una turbina, lo que hace que un generador produzca electricidad.
La cantidad de energía geotérmica que puede ser útil depende de varios factores, por ejemplo: ubicación, qué tan caliente se pone el agua, las rocas dentro de la tierra y la cantidad de agua bombeada en el área. Si las rocas no están lo suficientemente calientes o no se enfrían naturalmente, esto presenta un problema para las centrales eléctricas geotérmicas.
Ejemplos de energía geotérmica
Géiseres
Un géiser es una fuente termal donde el agua hierve esporádicamente, enviando una larga columna de vapor y agua a la atmósfera. Es un espectáculo bastante asombroso. No obstante, algunos géiseres provocan erupciones que hacen estallar miles, si no cientos, de litros de agua caliente a cientos de pies en la atmósfera. El géiser más famoso del mundo es el Old Faithful situado en el Parque Nacional de Yellowstone en los Estados Unidos. Se sabe que entra en erupción cada 60 a 90 minutos. Para que se produzca un géiser, deben darse las siguientes condiciones:
- Rocas abrasadoras debajo de la superficie de la tierra
- Fuente de agua subterránea
- Un depósito de agua subterráneo
- Respiraderos que permiten que el agua sea transportada a la superficie.
Los géiseres son un fenómeno extremadamente raro. Estados Unidos, Rusia, Chile, Nueva Zelanda e Islandia son países que albergan géiseres activos.
Aguas termales
Las aguas termales son manantiales que se producen por la aparición de aguas subterráneas calentadas geotérmicamente que brotan de la corteza terrestre. Las aguas termales geotérmicas se encuentran en diferentes lugares de la corteza terrestre. Algunas fuentes termales contienen agua a una temperatura perfecta para bañarse. Otros son tan calientes que cualquiera que intente bañarse en ellos puede sufrir quemaduras graves o morir.
Fumarolas
Una fumarola es un respiradero por el que se escapan vapor y gases a la atmósfera. El respiradero se puede utilizar para aprovechar la energía geotérmica. Las fumarolas pueden formarse a lo largo de pequeñas grietas o fisuras largas, en campos o grupos caóticos. También pueden formarse en superficies de flujo de lava y enormes depósitos de flujos piroclásticos. Pueden ocurrir durante décadas o incluso siglos si se forman encima de una fuente de calor constante como el magma activo. Bien podrían desaparecer en semanas o meses si se forman sobre un depósito volcánico fresco que se enfría rápidamente. Su temperatura oscila entre los 70 y los 100 grados centígrados.
La única preocupación sobre la energía geotérmica es que libera sulfuro de hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno es un tipo de gas que huele mucho a huevo podrido. De lo contrario, las ventajas de la energía geotérmica son simplemente abrumadoras. Es limpio, verde, renovable, relativamente económico y reduce el uso de combustibles fósiles, que contribuyen a la contaminación masiva y al calentamiento global.
Principales tipos de plantas de energía geotérmica
Las plantas de energía geotérmica vienen en 3 tipos principales:
- Centrales eléctricas de ciclo binario
- Centrales eléctricas de vapor seco
- Plantas de energía de vapor flash
Estos tres tipos de plantas de energía geotérmica tienen una cosa en común; utilizan turbinas de vapor para producir electricidad. Este concepto es bastante comparable a otras centrales térmicas que utilizan fuentes de energía alternativas a la geotérmica.
Como sugiere el nombre, estas plantas de energía geotérmica utilizan “vapor seco” para generar electricidad. El vapor seco es, esencialmente, vapor de agua o agua en estado gaseoso. Las empresas de plantas de energía geotérmica perforan dos pozos separados hasta el depósito de agua extremadamente caliente debajo de la superficie de la tierra; el pozo de producción y el pozo de inyección. El pozo de producción extrae vapor con una temperatura de al menos 150 °C (300 °F) del depósito de agua caliente debajo y lo dirige a la turbina.
El vapor hace girar la turbina, que hace girar un eje conectado a un generador. Con el giro, el generador convierte la energía en electricidad, que pasa a través de líneas eléctricas a una red eléctrica y finalmente se suministra a hogares, instituciones e industrias. El vapor usado llega al condensador, donde se convierte en agua y se envía de regreso al depósito de agua caliente a través del pozo de inyección y el ciclo continúa.
La planta de energía de vapor seco es el tipo antiguo de planta de energía geotérmica. La primera central eléctrica de vapor seco se instaló en 1904 en Larderello, Italia. En los EE. UU., este tipo de generación de energía geotérmica solo se utiliza en áreas de alta montaña volcánica en California.
Este tipo de planta de energía geotérmica utiliza agua a temperaturas de al menos 182°C (360°F). Como sugiere su nombre, utiliza vapor flash para generar electricidad. La vaporización instantánea es el proceso mediante el cual se vaporiza agua caliente a una presión extremadamente alta o se vaporiza en vapor en un tanque de expansión mediante la reducción de la presión. Luego, el vapor se dirige para hacer girar las turbinas, que hacen girar un eje conectado a un generador que conduce a la producción de electricidad.
Las plantas de energía de vapor flash son los tipos más comunes de plantas de energía geotérmica en el mundo moderno. La central eléctrica de Wairakei, construida en 1958 en Nueva Zelanda, fue la primera planta de energía geotérmica que utilizó vapor flash.
Esta planta de energía geotérmica es ventajosa en comparación con las plantas de energía de vapor instantáneo y vapor seco porque requiere agua ligeramente más fría (tan baja como 57 °C (135 °F)) para calentar un fluido separado (fluido binario) que tiene un punto de ebullición más bajo.
La planta de energía permite que se utilicen depósitos geotérmicos más fríos que los necesarios para las plantas de energía de vapor flash y vapor seco. Hemos aprendido que el vapor flash y el vapor seco usan agua a temperaturas superiores a 182 °C (455 K; 360 °F), que se bombea a una presión extremadamente alta a la planta de generación de electricidad en la superficie.
Sin embargo, con las plantas de energía de ciclo binario, las empresas usan bombas para bombear agua caliente desde el depósito de agua caliente a través del pozo de producción, y se permite que el agua ligeramente más fría regrese al depósito de abajo. Un fluido separado con un punto de ebullición más bajo conocido como fluido binario, normalmente un hidrocarburo de pentano o butano, se bombea a una presión considerablemente alta a través del intercambiador de calor.
En el intercambiador de calor, el fluido binario se vaporiza y se dirige para hacer girar una turbina, que hace girar un eje conectado a un generador y se genera electricidad. El vapor utilizado para hacer girar la turbina se convierte luego en agua mediante radiadores de aire frío y se le permite volver al depósito de abajo a través del pozo de inyección.
En pocas palabras, las centrales eléctricas de ciclo binario permiten que las personas obtengan energía geotérmica de depósitos de agua caliente que emiten vapor instantáneo y las plantas de vapor seco no lo permitirían. Sin embargo, las centrales eléctricas de ciclo binario tienen una tasa de eficiencia de solo 10-13%. Rusia está acreditada con la creación de un exitoso proyecto de energía de ciclo binario en 1967.
La producción de electricidad geotérmica soporta la peor parte de las bajas tasas de eficiencia térmica. Sin embargo, el agua tibia, el calor de escape y los subproductos tienen numerosos usos. El transporte de electricidad geotérmica es la pregunta que persiste en la mente de la mayoría de las personas.
El modo de transporte de la electricidad geotérmica tiene mucho en común con otras fuentes de energía como la solar y la eólica. El voltaje normalmente se mejora para reducir las pérdidas y la energía se transmite a la red eléctrica. El transporte de energía a largas distancias necesita un sistema de tuberías altamente aislado, lo que agrega costos iniciales a la generación general de electricidad geotérmica.
Ventajas de la energía geotérmica
1. La energía geotérmica es ecológica
A diferencia de las plantas de combustibles fósiles, las plantas de energía geotérmica no involucran ninguna forma de combustión. Esto significa que emiten una cantidad significativa de gases de efecto invernadero. Las plantas de energía geotérmica binaria, que son las más comunes del mundo juntas, junto con sus contrapartes binarias flash, emiten casi cero gases de efecto invernadero. Incluso las centrales eléctricas geotérmicas de vapor seco son más ecológicas que las centrales eléctricas basadas en combustibles fósiles.
Las bombas de calor geotérmicas utilizadas para calentar y enfriar edificios también se encuentran entre los sistemas de enfriamiento y calefacción más eficientes que se pueden obtener en la actualidad. Esto se debe a su relativamente bajo requerimiento de electricidad. Su uso minimiza enormemente las emisiones provenientes de la producción de energía.
Además de eso, la energía geotérmica se jacta de una pequeña huella de uso de la tierra. De hecho, se encuentra entre las más pequeñas por kilovatio de todas las tecnologías de producción de electricidad, incluidas la energía nuclear, el carbón y otras energías renovables.
2. Fuente de energía renovable
La generación de energía geotérmica inyecta una sensación de confiabilidad al sistema eléctrico nacional. La energía geotérmica se puede generar como un recurso de energía renovable de carga base, lo que significa que la producción ocurre las 24 horas del día, los 7 días de la semana, a pesar de los patrones climáticos cambiantes, lo que ofrece una fuente excepcionalmente confiable y constante de energía verde. Como fuente de energía de carga base, la energía geotérmica está preparada para ocupar el lugar del carbón en el sistema de servicios públicos tradicional.
La energía geotérmica también es lo suficientemente flexible como para cerrar la brecha creada por los recursos de energía renovable intermitentes como la solar y la eólica. Dado que la producción de energía geotérmica se puede aumentar o disminuir fácilmente dependiendo de la demanda actual, se puede utilizar para mantener la integridad de la red eléctrica nacional y, por lo tanto, aumentar la eficiencia general de todo el sistema de generación de electricidad, al mismo tiempo que se ofrece confiabilidad. y energía limpia.
La energía geotérmica también es altamente escalable. Esto significa que las plantas de energía pequeñas (unas pocas decenas de KWS) pueden configurarse económicamente y adaptarse a las aplicaciones existentes en las comunidades.
3. La energía geotérmica ayuda a crear nuevos puestos de trabajo
El inicio de proyectos geotérmicos estimula la economía de las zonas rurales, que se caracterizan típicamente por el desempleo, creando así nuevos puestos de trabajo. Un buen ejemplo es un plan iniciado en 2012 para establecer un nuevo complejo eléctrico en Imperial Valley, California, un estado que experimentaba las tasas de desempleo más bajas de los Estados Unidos.
La inversión prevista implicó la inyección de cerca de $1.000 millones, que se proyectó para impulsar la economía de la zona. El proyecto se materializó y tardó unos 4 años en completarse.
En promedio, 323 trabajadores participaron en el proyecto. Cuando el proyecto estaba en marcha, se crearon más de 57 puestos de trabajo en las áreas de mantenimiento, operaciones, ingeniería y administración. Este proyecto subraya el gran tamaño de las oportunidades de empleo que puede crear una sola planta de energía geotérmica.
4. La energía geotérmica está ampliamente disponible
El calor interno de la tierra está disponible en todo el mundo. La única limitación es la capacidad de extraer energía. Sin embargo, con los avances tecnológicos (bombas de calor geotérmicas), las personas han podido recolectar esta agua caliente del depósito debajo de la tierra para calentar hogares y negocios.
Aun así, se necesitan recursos avanzados para convertir este calor en electricidad a nivel individual. Con el rápido crecimiento de la tecnología, se desarrollarán sistemas económicos para convertir este calor abundante en electricidad por parte de las personas en un futuro próximo.
5. Ahorros significativos en sus facturas de servicios públicos
La instalación de sistemas de energía geotérmica requiere grandes inversiones de capital inicial en comparación con los sistemas tradicionales debido al sistema de bucle enterrado. Algunos propietarios evitan instalar sistemas geotérmicos debido a este costo inicial, pero no logran ver el panorama general.
Cuando el sistema geotérmico esté en pleno funcionamiento, verá una reducción significativa en su factura de servicios públicos (hasta en un 50 %), además de que requieren bajos costos de mantenimiento. La mayoría de las instituciones vinculan el costo inicial de instalar un sistema geotérmico a sus remesas hipotecarias mensuales u otras alternativas de financiamiento de intereses. Los ahorros acumulados de sus facturas de servicios públicos podrían ser suficientes para compensar el aumento en el pago de su préstamo, ofreciéndole un flujo de efectivo adicional.
En general, los sistemas geotérmicos utilizan pequeñas cantidades de electricidad para transmitir calor hacia y desde el suelo hasta su casa. En promedio, es capaz de generar 4 unidades de energía por cada unidad de electricidad utilizada para impulsar el sistema. Incluso los sistemas tradicionales de primer nivel transmiten menos de 1 unidad por cada unidad que consumen. En estos días, puede usar calculadoras en línea para ver la cantidad exacta que puede ahorrar por mes al instalar un sistema de energía geotérmica.
6. Promueve la unidad nacional
La energía geotérmica está completamente disponible y se produce localmente, y no necesita combustibles fósiles para funcionar. Esto significa que puede minimizar cómodamente la dependencia excesiva de las fuentes de energía de combustibles fósiles. Además, dado que la electricidad se utiliza cada vez más en el sector del transporte, puede reemplazar por completo al petróleo importado.
La utilización directa del calor geotérmico para fines industriales, comerciales y agrícolas específicos ofrece una opción impecable a otras fuentes térmicas de energía como el petróleo, la electricidad, el gas natural y el propano.
Al aumentar la disponibilidad de combustibles locales en todo el mundo, la energía geotérmica puede aumentar nuestra capacidad para hacernos cargo de nuestro futuro económico y reforzar nuestra seguridad nacional, mientras que al mismo tiempo preserva los recursos de gas natural y petróleo disponibles para los más importantes. utiliza, por ejemplo, productos farmacéuticos, combustibles líquidos para el transporte y materias primas químicas.
7. Casi sin contaminación acústica
Un sistema geotérmico utiliza exactamente los mismos principios que un congelador o un refrigerador. Funciona en silencio. Es un buen sistema para mantener una buena relación con tus vecinos. Los sistemas tradicionales de calefacción y aire acondicionado producen mucho ruido que puede irritarlo a usted y a sus vecinos y causar desacuerdos innecesarios.
8. Producción de agua caliente gratis
Como ventaja adicional, los sistemas geotérmicos pueden generar parte, si no toda, de su agua caliente con mayor eficiencia que las técnicas convencionales. Se realiza una modificación simple en su sistema geotérmico para permitirle entregar agua caliente que se puede almacenar en su calentador de agua para su uso posterior.
Además, durante el ciclo de enfriamiento, el calor extraído del edificio se envía al calentador de agua en lugar de transferirse al suelo. Esto le garantiza agua caliente gratis mientras el sistema geotérmico esté funcionando.
9. Alta eficiencia junto con bajo mantenimiento
Las bombas de calor geotérmicas se caracterizan por su alta eficiencia. En promedio, utilizan entre un 25 % y un 50 % de energía eléctrica para refrigeración y calefacción. Y el hecho de que vengan con diseños flexibles, significa que pueden ser hechos a medida para diversas situaciones, necesitando un espacio mucho menor en comparación con los sistemas tradicionales. Además, debido a que los sistemas geotérmicos están diseñados con menos partes móviles, y estas partes están alojadas en un edificio, hace que su expectativa de vida sea significativamente alta.
Estos sistemas también son ventajosos ya que las tuberías vienen con una impresionante garantía de hasta 25 años, teniendo en cuenta que el sistema puede durar hasta 20 años. Esto es, esencialmente, una garantía de por vida. Además de que los sistemas geotérmicos tienen un atributo de larga duración, son absolutamente fáciles de usar y convenientes. La durabilidad significa que requieren poco mantenimiento, lo que le ahorra muchos costos de mantenimiento extraordinarios.
Aunque la energía geotérmica no goza de la popularidad de otros recursos renovables como la eólica y la solar, es una alternativa increíble, renovable y relativamente barata que merece un gran apoyo. De hecho, los gobiernos están publicando informes que indican las razones por las que los ciudadanos deberían apoyar los desarrollos de energía geotérmica para garantizar que más personas aprovechen este abundante recurso para cerrar la brecha de electricidad.
Desventajas de la energía geotérmica
1. Adecuado para una región en particular
Todo lo relacionado con la energía geotérmica parece estar muy lejos de todo lo que se encuentra dentro y alrededor del área. Los destinos principales son excepcionalmente específicos de la zona, por lo que realmente no puede encontrar energía geotérmica fuera de esas áreas. Además, los principales destinos suelen estar muy lejos de las zonas urbanas, lo que significa que son prácticamente inútiles cuando se trata de ciudades y demás.
2. La energía geotérmica tiene altos costos iniciales
Para aquellos propietarios residenciales que están pensando en usar energía geotérmica, los altos costos iniciales son algo que resulta ser un gran revés para ellos. Para una casa de tamaño promedio, la instalación de bombas de calor geotérmicas cuesta entre $ 10,000 y $ 20,000 que pueden amortizarse en otros 5 a 10 años a través de ahorros significativos en los costos.
3. Costo de alimentar la bomba
Las bombas de calor geotérmicas todavía necesitan una fuente de energía que pueda hacerlas funcionar. Las bombas necesitan electricidad para funcionar que pueda transferir energía desde el centro de la tierra hasta el hogar. Para un propietario que planea ser ecológico, puede usar algunos paneles solares que pueden alimentar la bomba de calor para extraer energía del depósito de la tierra.
4. La energía geotérmica puede causar inestabilidad en la superficie
La energía geotérmica se ha vuelto famosa por causar terremotos, ya que la instalación de plantas de energía geotérmica puede alterar la estructura de la tierra. Un proceso llamado fracturación hidráulica es una parte integral de la construcción de una planta de energía geotérmica eficiente a gran escala que puede desencadenar terremotos.
5. Preocupaciones ambientales
Hay algunas preocupaciones ambientales. El uso del agua es una de las grandes preocupaciones porque la energía geotérmica usa mucha agua en sus procesos y demás. También hay una serie de compuestos diferentes que pasan al aire, el agua y el suelo como resultado del proceso, incluidas las descargas de dióxido de azufre y sílice, que pueden dañar el medio ambiente si no se tiene cuidado al respecto.
A veces, debe lidiar con algunas dificultades técnicas como resultado de la forma en que se utiliza la energía geotérmica. Pueden ocurrir desgracias debido a lo lejos que tiene que viajar la energía, y a veces pueden ocurrir errores que dificultan que la energía llegue a las personas de manera eficiente.
6. Se necesitan altas temperaturas
El proceso no es exactamente fácil de ejecutar para usted. Perforar la roca calentada es extremadamente problemático. Para que comiencen los procesos geotérmicos, también necesita que el área en cuestión tenga al menos 350 grados Fahrenheit, de lo contrario, es posible que los procesos no ocurran como usted desea.
7. Puede quedarse sin vapor
El calor geotérmico que proviene del depósito de abajo puede apagarse o quedarse sin vapor incluso después de años de actividad. La sequía puede durar décadas, por lo que se recomienda utilizar el calor con prudencia y no abusar. El uso inadecuado también puede resultar en una mala distribución del calor.
8. Cuestiones de sostenibilidad
Aunque la mayoría de los estudios de investigación sugieren que los depósitos geotérmicos son permanentes, algunos estudios indican que pueden agotarse si el agua se extrae más rápido de lo que puede reponerse. Esto puede ser un problema para la calefacción y la refrigeración residenciales, ya que la energía geotérmica se utiliza de manera diferente para calentar y refrigerar los hogares que en las plantas de energía geotérmica.
9. Costos de distribución
En algunas situaciones, los sitios de energía geotérmica están ubicados más lejos de la población, por lo que requieren una amplia red de sistemas de distribución. Esto solo suma el costo total de establecer un sistema geotérmico.
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.
Más de 30 datos sorprendentes sobre la energía geotérmica:
- La geotermia es un recurso de energía renovable. La energía renovable es aquella que puede reponerse y funcionará hasta el final de los tiempos. La energía geotérmica califica como un recurso renovable ya que se origina del calor interno de la tierra y el agua se repone continuamente por la lluvia. El calor interno de la tierra y la lluvia son fenómenos naturales y continuarán ocurriendo por el resto del tiempo.
- Se proyecta que sea una industria con un valor asombroso de $ 30 mil millones para 2020. La energía geotérmica está acelerando rápidamente debido al cambio hacia fuentes de energía ecológicas. En los últimos años, la mayoría de los gobiernos han invertido fuertemente en energía geotérmica para reducir los impactos del calentamiento global. Solo en 2011, los subsidios a las energías renovables ascendieron a 88.000 millones de dólares en todo el mundo.
- Los sistemas de bomba de calor geotérmica tienen garantías impresionantes. Casi todos los sistemas de bombas de calor geotérmicas vienen con garantías de más de 25 años. La vida útil de los componentes internos de las bombas de calor geotérmicas es de unos 25 años. El bucle de tierra tiene una vida útil más increíble de más de 50 años.
- La energía geotérmica representa el 25% de la producción eléctrica de Europa. El Consejo Europeo de Energía Geotérmica publicó un informe en mayo de 2014 que indica que actualmente existen 4174 sistemas geotérmicos de calefacción de distrito que operan en 3731 ciudades de toda Europa. La energía geotérmica ha sido muy bien acogida en países como Francia, Alemania, Holanda, Hungría y muchos más.
- La energía geotérmica se ha aprovechado en el Reino Unido desde la época de los romanos a través de las fuentes termales de Bath y otras áreas. Desde entonces, se han producido explotaciones exitosas con ciudades como Southampton, Newcastle, Cornwall y Eastgate que se han beneficiado enormemente del proyecto.
- Aunque la mayoría de las personas aprovechan el calor geotérmico para diversas funciones, como bañarse, proporcionar agua caliente para piscinas y funciones terapéuticas, el mayor porcentaje de la energía se aprovecha para generar electricidad y calentar y enfriar los hogares.
- La energía geotérmica es la principal fuente de electricidad en Islandia. Islandia tiene vastos lugares naturales de energía geotérmica. De hecho, el 26% de la producción de electricidad del país proviene de la energía geotérmica y el 87% de los hogares en Islandia se calientan con energía geotérmica. Islandia está estratégicamente ubicada donde prevalecen los volcanes, lo que la convierte en un destino principal para el aprovechamiento de la energía geotérmica.
- Estados Unidos ocupa un lugar destacado entre los países con la mayoría de las instalaciones de bombas de calor geotérmicas. En los EE. UU., se han instalado casi un millón de bombas de calor geotérmicas residenciales. Cada año, se instalan más de 60 000 nuevas bombas de calor geotérmicas.
- Geotérmica se deriva de dos palabras griegas; Geo, que significa tierra y therme, que significa calor. Entonces, la energía geotérmica es calor derivado del interior de la tierra.
- La energía geotérmica se produce en más de 20 países de todo el mundo, como EE. UU., Reino Unido, Islandia, Francia, Países Bajos, Italia, Nueva Zelanda, China, Japón, Rusia, Lituania, Nicaragua, Indonesia, Filipinas, solo por nombrar algunos.
- Hace aproximadamente 10 000 años, los paleoindios utilizaban las aguas termales que se encuentran en el norte de África para cocinar. Las áreas alrededor de las aguas termales fueron marcadas como zonas neutrales. Los guerreros de tribus preocupadas se bañarían juntos en la primavera sin alboroto.
- La planta de energía geotérmica más grande del mundo es el Complejo Geysers, situado en las Montañas Mayacamas, 72 millas al norte de San Francisco, California. El complejo geotérmico consta de 22 plantas de energía geotérmica con una capacidad instalada total de 1520 MW.
- En la actualidad, la energía geotérmica se utiliza en 3 áreas tecnológicas; calentar y enfriar edificios a través de bombas de calor geotérmicas, generar electricidad a través de plantas de energía geotérmica y calentar estructuras a través de aplicaciones directas de uso directo.
- Los geólogos utilizan una amplia gama de técnicas para identificar las ubicaciones exactas de los depósitos geotérmicos. Pero la forma más segura es perforar un pozo y determinar la temperatura debajo.
- Aproximadamente 2.850 megavatios de capacidad de producción geotérmica se pueden obtener de plantas de energía en el oeste de los Estados Unidos. La producción de energía geotérmica en Utah representa alrededor del 2 % de la generación de electricidad, California representa el 6 %, mientras que el norte de Nevada representa el 10 %.
- Se considera que el balneario más antiguo que extrae sus aguas de una fuente termal es una piscina de piedra ubicada en la montaña Lisan en China. Se cree que se construyó en el siglo III a.
- Algunas áreas de Islandia utilizan corrientes de agua caliente de plantas de energía geotérmica debajo de carreteras y aceras para ayudar a derretir el hielo.
- Los científicos proyectan que la energía geotérmica de EE. UU. contribuirá con el 10% de la energía del país para 2050.
- El sistema geotérmico más famoso del mundo es el Parque Nacional de Yellowstone, ubicado en los Estados Unidos. Las características geotérmicas en el parque son alrededor de 10,000, incluidas alrededor de 250 erupciones de géiseres cada año. El géiser más grande de Yellowstone se conoce como Old Faithful. Es capaz de disparar de 14.000 a 32.000 litros de agua hirviendo a una altura estimada de 106 a 185 pies con una duración de hasta 5 minutos.
- El calor aprovechado para la producción de energía geotérmica ocurre a 4000 millas dentro del núcleo de la tierra y la temperatura allí puede alcanzar los 5000 grados Celsius (9000 grados Fahrenheit). Esa temperatura es mucho más caliente que el agua hirviendo.
- Aunque algunos estudios sostienen que la energía geotérmica es un recurso limitado, la actividad geotérmica normalmente puede oscilar entre 5.000 y 1.000.000 de años, lo que la califica como un recurso renovable.
- El gigante tecnológico Google ingresó recientemente al dominio de la energía geotérmica al financiar una investigación en la Universidad Metodista del Sur para explorar formas de aprovechar su energía utilizando tecnología moderna.
- La primera planta geotérmica se instaló en 1904 en Larderello, Italia. Esta planta geotérmica todavía produce energía a partir de este escrito.
- Según una encuesta del gobierno de EE. UU., la base mundial de recursos geotérmicos es mayor que el gas, el petróleo, el carbón y el uranio combinados. Cuando esté utilizando energía geotérmica para su calefacción y refrigeración, tenga la seguridad de que disfrutará del recurso durante muchos años.
- El estado de Nevada hace el mayor uso de la energía geotérmica en los Estados Unidos. Alrededor del 10% de la electricidad producida en este estado proviene de la energía geotérmica.
- El uso de energía geotérmica para calentar y enfriar los hogares es la técnica más segura para ofrecer un alto nivel de confort ya que no implica ningún tipo de combustión.
- Las estadísticas según la Asociación Geotérmica Internacional indican que actualmente se generan 10.715 megavatios en 24 países de todo el mundo.
- En 2010, Estados Unidos superó al mundo entero en generación de electricidad geotérmica con la instalación de 3086 megavatios de capacidad de 77 plantas geotérmicas.
- La mitad del costo de establecer una planta de energía geotérmica se incurre en el proceso de perforación.
- La perforación de un pozo geotérmico convencional capaz de generar cuatro megavatios y medio de energía cuesta unos 10 millones de dólares.
- Las personas pueden producir su propia energía geotérmica utilizando áreas que tienen muchas rocas calientes, pero fluidos insuficientes para provocar una reacción. Al permitir que los fluidos ingresen a las fracturas cercanas, las personas pueden desarrollar su propia permeabilidad. Esta técnica se conoce como sistema geotérmico mejorado.
- Hoy existen tres tipos de plantas de energía geotérmica; vapor seco, flash y binario. El vapor seco es el tipo más antiguo de planta de energía geotérmica. El binario, por otro lado, es el más popular.
- No se puede confiar completamente en los sitios de energía geotérmica. Existe la posibilidad de que el sitio se enfríe incluso después de haber producido energía durante décadas.
