¿Qué es la energía geotérmica y cómo funciona la energía geotérmica?

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:

  1. Energía geotérmica directa

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.

  1. Bomba de calor geotérmica

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.

  1. Planta de energía geotérmica

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.

Referencias: ucsusa , howstuffworks
Crédito de la imagen: pixabay

Author: poweb

Diseñador web, siempre he querido poner mi granito de arena para la conservación del planeta. Lo intento con esta web y algunas otras.

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