Energía geotérmica

qué es la energía geotérmica

Definición: ¿Qué es la energía geotérmica?

La geotermia es la energía renovable que procede del calor generado en el interior de la Tierra. Energía almacenada en forma de calor en rocas, suelos y aguas subterráneas.

Se caracteriza la geotérmica por:

  • Es una fuente de energía renovable e infinita porque el calor acumulado en el subsuelo se renueva constantemente.
  • Es una energía que aprovecha la fuente energética almacenada en el subsuelo para generar electricidad, calor, refrigeración y ACS (Agua caliente).
  • Es una fuente de energía sostenible, autóctona, sostenible, segura, poco invasora con respecto a un impacto ambiental en el suelo.
  • Una de las mayores ventajas de la geotermia es que genera energía de forma constante y continua, sea de día o de noche y aunque la climatología cambie.
  • Se puede utilizar tanto para alimentar a pequeñas casas como para grandes edificaciones, para la red eléctrica o sector industrial.

La palabra geotérmica tiene su origen en el griego, donde «geos» es tierra y «thermos» significa calor; El calor de la Tierra. La primera planta para la producción de energía se instalo en Italia alrededor de 1904.

¿De dónde viene la energía geotérmica?

La energía geotérmica deriva del flujo de calor ascendente desde el interior de la corteza terrestre hasta el exterior del suelo. Está en las rocas, el subsuelo y aguas subterráneas (No ríos superficiales) en sus diferentes capas y, en menor cantidad, de la radiación solar que recae en la superficie del suelo.

De dónde viene la energía geotérmica

Puntos destacados sobre la relación del terreno, profundidad y temperatura

  • La temperatura interior del terreno durante todo el año es constante. A 10 metros de profundidad se suele alcanzar los 15ºC para el territorio español.
  • Aunque en el exterior sea invierno y estamos a 10ºC o en verano estamos a 30ºC. En el interior del subsuelo, a cierta profundidad, ronda los 15º a 20º m.
  • La temperatura aumenta de 2,5 – 3ºC por cada 100 metros de profundidad debido al gradiente geotérmico.

qué es el gradiente geotérmico o geoterma

El gradiente geotérmico (Variación de temperatura según aumentamos profundidad de excavación) determina que a medida que profundizamos en el suelo, más calor encontraremos y, por lo tanto, más energía podemos extraer.

🟧 La energía geotérmica se manifiesta de forma natural como géiseres, fuentes termales o incluso volcanes.

En las zonas con actividad volcánica y aguas termales, las temperaturas son altas cerca de la superficie de la Tierra, por lo que el calor puede aprovecharse con relativa facilidad para el sector energético.

Geotermia en estado natural

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Tipos de energía geotérmica

Aunque se puede realizar diferentes clasificaciones. Lo más común es determinar los tipos de geotermia según el nivel de temperatura que se alcanza en su yacimiento geotérmico:

tipos energía geotérmica

1.- Geotermia de alta temperatura:

  • Es el yacimiento geotérmico con temperatura mayor 150 ºC donde la perforación es muy profunda. Denominada también de alta entalpía.
  • Cuando la temperatura es superior a 150 ºC permite una transformación directa del vapor de agua en energía eléctrica. Aquí, las centrales geotérmicas se emplazan habitualmente sobre los yacimientos.
  • Finalidad energética: Producción eléctrica renovable

2.- Geotermia de media temperatura

  • Es el yacimiento geotérmico con temperatura entre 100 y 150 º donde la perforación es profunda. Llamada también de media entalpía.
  • Se utiliza un fluido volátil de intercambio para producir electricidad, que es el que alimenta las centrales.
  • Finalidad energética: Producción eléctrica renovable con ciclos binarios. Sistemas de calefacción urbanos y en procesos industriales.

3.- Geotermia de baja temperatura

  • Yacimiento geotérmico donde la temperatura está entre 30 y los 100º con perforación profunda. También denominada de baja entalpía.
  • El contenido del calor en el subsuelo es insuficiente para producir energía eléctrica. Con presencia de acuíferos profundos donde se aprovecha directamente el agua caliente.
  • Finalidad energética: Aplicaciones térmicas directas (Ejemplo; uso directo del agua caliente para edificios), climatización, ACS (Agua caliente) y calefacción (Puede necesitar Bomba de calor) para colegios, hospitales, piscinas, etc.

4.- Geotermia de muy baja temperatura

  • Es el yacimiento geotérmico cuando la temperatura es menor de 30º con perforación somera o superficial. Llamada también de muy baja entalpía.
  • Se utiliza principalmente para calefacción y climatización de viviendas y casas. Se necesita combinarlo y utilizar una bomba de calor geotérmica.
  • Finalidad energética: Aplicaciones térmicas indirectas (Uso principal en viviendas y casas). Se necesita una bomba de calor para climatización, ACS (Agua caliente) y Calefacción.

Notas de interés:

  • El Yacimiento geotérmico es la zona del subsuelo que cumple las condiciones geológicas para que la energía térmica pueda ser aprovechada y explotada económicamente por el hombre.
  • Es importante mencionar que en algunos casos se sustituye el término «Temperatura» por «Entalpia» que es el calor contenido en una sustancia o un objeto, por unidad de masa que puede intercambiar en su entorno.

¿Cómo funciona la energía geotérmica?

Dependiendo del yacimiento geotérmico y las necesidades; usos domésticos, para edificios, uso industrial, urbano, producir electricidad, etc, la geotermia varia, al igual que el tipo de instalaciones que se precisan.

En un sentido práctico, se suele dividir en dos grandes grupos: geotermia profunda (Producir electricidad y usos térmicos directos) y, por otra parte, la superficial o somera (Aplicaciones térmicas indirectas). En ambos casos, van en concordancia con la temperatura que se puede alcanzar: 

uso instalación geotermica

Geotermia profunda

Para la generación de electricidad o uso térmico directo se necesita alcanzar una profundidad de perforación considerable y engloba los recursos energéticos de baja temperatura (30 – 100 ºC), de media (100 – 150 ºC) y alta temperatura (>150 ºC).

El proceso para conocer cómo funciona la energía geotérmica profunda sería:

geotermia para producir electricidad

1.- Perforación. Primero, realizar ensayos previos de perforación para localizar la zona adecuada y proceder a perforaciones.

Se necesita un estudio excautivo del terreno que incluye un análisis de perforaciones y la certificación de la geomorfología del emplazamiento para identificar los yacimientos geotérmicos.

2.- Instalación del sistema geotérmico. Después de perforar los pozos, es necesario introducir una o varias sondas geotérmicas. La función de la sonda es realizar la transferencia de calor desde la temperatura del subsuelo hasta el exterior, donde se recoge el calor. Los proyectos geotérmicos con caros

3.- Producción eléctrica. Para obtenerla, es necesaria una planta externa – central geotérmica – que recoja el vapor y lo convierte en electricidad. Existen 3 tipos de plantas:

  • Plantas de vapor seco. Estas instalaciones producen directamente electricidad mediante turbinas al extraer vapor seco a más de 150 grados centígrados.
  • Plantas flash. Mezcla de vapor – agua. Estas instalaciones producen electricidad con el vapor de agua, donde previamente se tiene que separar el vapor de la parte acuosa.
  • Plantas de ciclo binario. En estas instalaciones cuando el fluido geotermal tiene una baja temperatura o una elevada salinidad, por medio de un fluido, con buen comportamiento termodinámico, se intercambia el calor.

Pero… ¿Qué usos tiene? Producir energía renovable. Calefacción y refrigeración urbana para edificios residenciales, invernaderos, piscinas, industrias, balnearios y muchos otros.

Geotermia superficial 

Abarca los recursos energéticos situados en el subsuelo, a poca profundidad, y con muy baja temperatura (< 30 ºC). No permite una explotación directa de los recursos. Por tanto, se utiliza una bomba de calor geotérmica para controlar el calor, el frío o la refrigeración al nivel de temperatura deseado.

La geotermia de muy baja temperatura es la utilizada para uso doméstico, es decir, para una vivienda o casa de forma individual. Pero… ¿Cómo funciona?

geotermia vivienda y como funciona

Las bombas de calor geotérmicas son la clave para conseguir un confort térmico en verano e invierno:

  • Cuando es invierno: Transfieren el calor captado en el subsuelo al entorno que se desea calentar (Ejemplo, dentro vivienda)
  • Cuando es verano (Modelo reversible): Trasfiere el calor de un espacio – por tanto, lo enfría – y lo libera a un medio exterior (el subsuelo en este caso).

*También pueden funcionar en modo simultáneo, por ejemplo, producir agua caliente sanitaria y refrigeración.

Nota: las bombas de calor geotérmicas, captan el calor del subsuelo, y las bombas aerotérmicas, captan el calor del aire.

Pero… ¿Qué usos tiene? Se utiliza en el ámbito doméstico para producir climatización, ACS (Agua caliente) y Calefacción por medio de bomba de calor geotérmica.

Ventajas y desventajas de la energía geotérmica

¿Qué beneficios e inconvenientes tiene?

Ventajas geotermia

  • Es una energía renovable. La vida útil de un pozo es de unos 30 años, después de los cuales se necesita parar entre 10-15 años antes de poder volver a utilizarse. No se agota nunca, sólo necesita algunas pausas para que la temperatura vuelva a ser lo suficientemente alta.
  • Respetuoso con el medio ambiente. El impacto medioambiental del uso del calor por medio del suelo es normalmente pequeño. Tiene mínimas emisiones de óxidos de nitrógeno que agotan la capa de ozono.
  • Disponible en todas partes. Es un tipo de energía que está disponible en todo el mundo, incluso en los países en desarrollo.
  • Puede sustituir a la energía nuclear: lo óptimo es poder perforar a 10-15 km en profundidad. Se puede utilizar la misma tecnología de las centrales eléctricas que utilizan también las nucleares ¡pero sin el peligro!
  • Es ilimitada. Es un recurso ilimitado, sólo necesitamos la tecnología y los conocimientos para utilizarla de forma más eficiente. 
  • Es segura. Las plantas geotérmicas son una de las inversiones más seguras. Una vez que el pozo está en funcionamiento, sólo pueden surgir dos problemas: que el pozo se derrumbe o que las aguas subterráneas se contaminen.
  • Una de las grandes ventajas es que, a diferencia de otras fuentes de energía renovables como la eólica y la solar, es constante durante todo el año.
  • Genera empleo y un nuevo sector empresarial con mucho futuro.

Desventajas geotermia

  • Las centrales geotérmicas son relativamente caras. Los proyectos geotérmicos principalmente tienen un coste elevado por ensayos en pozos y perforaciones a realizar.
  • Contaminan poco, pero afectan al medio ambiente. Las centrales emiten CO2 porque el agua del subsuelo volcánico contiene varios gases, entre ellos el CO2 y el metano. Sin embargo, la media de las emisiones de CO2 es sólo el 5% si comparamos con las centrales de carbón convencionales.
  • Polvo indeseable: Las turbinas pueden generar altos niveles de polvo.
  • Producen lodos de perforación tóxicos: Puede ser necesario tratar los lodos de perforación como residuos especiales porque el agua caliente puede contener sustancias tóxicas como mercurio, arsénico y antimonio.
  • Requiere una adaptación para la calefacción, el edificio debe estar preparado para el calor generado por agua. La conversión de la calefacción eléctrica a la calefacción por agua es costosa.

Potencial geotérmico en España

El potencial geotérmico en España de explotar los recursos es elevado, sin embargo, poco se ha realizado al respecto cuando hablamos desde la perspectiva de generar electricidad a gran escala (Alta temperatura).

Dejamos el siguiente mapa que diferencia los recursos para los posibles aprovechamientos de los consumidores y los recursos geotérmicos de alta temperatura.

mapa potencial geotérmico España

En la práctica en el uso doméstico está mucho más extendida centrándose en instalaciones destinadas a viviendas unifamiliares para cubrir sus necesidades energéticas.