Escrito por Si es un entusiasta de las energías renovables, debe haberse topado con empresas que crean conciencia sobre los sistemas de calefacción y refrigeración geotérmicos y se ha preguntado qué es la energía geotérmica y por qué debería dedicar un tiempo de calidad a saber más sobre ella. Bueno, hoy te vamos a ahorrar la molestia de tener que buscar en Internet para aprender qué es la energía geotérmica y sus grandes beneficios.
El término geotérmica se origina de las palabras griegas; Geo, que significa tierra y Thermal, que significa calor. Esta derivación apunta rápidamente a la definición de energía geotérmica, que es el calor que emana de debajo de la superficie de la tierra. La energía dentro de la tierra se formó por la descomposición de los minerales y los bosques hace varios años. Tradicionalmente, se usaba para bañarse y calentarse, pero hoy en día también se usa para generar electricidad.
Es una fuente de energía renovable, lo que significa que es inagotable para los humanos. También es una fuente de energía verde, lo que significa que no emite gases de efecto invernadero que son peligrosos para la salud humana y ambiental.
Fuentes de calor de energía geotérmica
Los científicos se han separado constantemente de la fuente real de calor para la generación de energía geotérmica. Pero sucesivas investigaciones rigurosas han convergido a esta explicación. Aproximadamente 4000 millas debajo de la superficie de la tierra, este fenómeno llamado energía geotérmica se produce en el interior del núcleo de la tierra.
El núcleo de la tierra está compuesto por tres capas; la corteza exterior sólida y de silicato, un manto muy viscoso y un núcleo exterior líquido. El núcleo externo consiste en magma extremadamente caliente o roca derretida que envuelve un centro de hierro sólido conocido como núcleo interno. La lenta descomposición del material radiactivo genera continuamente temperaturas extremadamente altas en el interior de la tierra.
Este es un proceso natural en todas las rocas. Envolviendo el núcleo externo hay una capa llamada manto. El manto tiene aproximadamente 1800 millas de espesor y está compuesto principalmente de magma y roca. La corteza es la capa más externa del núcleo de la tierra. La corteza forma la mayor parte de los continentes y los fondos oceánicos que se extienden aproximadamente de tres a cinco millas de espesor debajo de los océanos y de 15 a 35 millas de espesor en los continentes.
La corteza terrestre se divide en numerosas partes conocidas como placas. Es en los bordes de estas placas donde el magma se abre paso cerca de la superficie de la tierra. Es en estas áreas donde prevalecen los volcanes. Cuando se produce un volcán, la lava entra en erupción desde abajo. Esta lava es en parte magma. Debajo de la superficie terrestre, el agua y las rocas absorben el calor del magma.
A medida que aumenta la profundidad, también aumentan las temperaturas del agua subterránea y las rocas. Personas de todo el mundo aprovechan la energía subterránea para calentar sus hogares y generar electricidad excavando pozos profundos y posteriormente bombeando el agua subterránea caliente o el vapor a la superficie de la tierra.
La energía geotérmica se remonta a la antigüedad, cuando se utilizaba para calentar y bañarse. Hoy en día, las aguas termales de todo el mundo todavía se utilizan para bañarse.
¿Cómo se convierte la energía geotérmica en electricidad?
La utilización de energía geotérmica para generar electricidad es una industria considerablemente nueva, que se manifestó en 1904 en Italia. Los italianos primero impulsaron un generador de turbina utilizando vapor natural que brotaba de debajo de la tierra. El año 1960 anunció la primera operación exitosa de la planta de generación de electricidad geotérmica a gran escala en Geysers, California del Norte. Muchas plantas de energía geotérmica estadounidenses se encuentran repartidas por California, mientras que el resto se encuentra en Hawái, Nevada, Utah, Idaho y Montana.
La conversión de la energía geotérmica en electricidad se produce a través de una planta de energía geotérmica. La planta de energía aprovecha el vapor del agua caliente debajo de la superficie de la tierra para hacer girar las turbinas, que luego activan un generador para producir electricidad. Algunas plantas de energía geotérmica utilizan vapor para hacer girar directamente la turbina. Otros utilizan el vapor para calentar un líquido que se usa para hacer girar la turbina.
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.
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Centrales eléctricas de vapor seco
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.
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Plantas de energía de vapor flash
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.
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Centrales eléctricas de ciclo binario
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.
Futuro de la energía geotérmica
El futuro de la energía geotérmica depende de tres factores: su demanda, oferta y su competitividad entre otros recursos renovables en términos de costo, disponibilidad, confiabilidad, etc. La demanda de energía geotérmica va a aumentar y aumentar con el aumento de la población y la extinción. de otras fuentes no renovables. Además, hoy el gobierno también apoya los recursos que son más limpios y no estropean el medio ambiente.
El suministro de energía geotérmica es limitado y está confinado solo a ciertas áreas. Todo el recurso de la energía geotérmica es bastante mayor que el del carbón, el petróleo y el gas. La energía geotérmica puede estar más disponible si se mejoran los métodos y tecnologías utilizados para extraerla. La energía geotérmica aún no se explora completamente. Varias millas debajo de la superficie de la tierra hay roca seca y caliente que es calentada por el magma fundido directamente debajo de ella.
