Si eres un entusiasta de las energías renovables, seguro te has topado con compañías que crean consciencia sobre sistemas de calentamiento y de enfriamiento geotérmicos. Quizás te preguntas qué es la energía geotérmica y si deberías investigar más sobre el tema. Pues hoy te vamos a evitar tener que revisar todo el Internet para investigar qué es la energía geotérmica y cuáles son sus beneficios.
El término “geotérmico” viene de las palabras griegas “geo” que significa tierra y “termal” que significa calor. Podemos deducir entonces la definición de energía geotérmica: la energía creada por el calor que está debajo de la superficie terrestre. La energía dentro de la Tierra fue creada hace muchos años por el deterioro de minerales y bosques. Tradicionalmente se utilizaba para baños y para calentar. Actualmente también se utiliza para generar electricidad.
Es una fuente de energía renovable, lo cual quiere decir que es imposible agotarla. También es una fuente de energía verde, porque no emite gases de efecto invernadero, que son peligrosos para la salud de los humanos y para el ambiente.
Fuentes de energía geotérmica
Durante mucho tiempo los científicos han diferido sobre el origen de la energía geotérmica. Pero varias investigaciones convergen en esta explicación: aproximadamente a 4000 millas bajo la superficie terrestre, el fenómeno llamado energía geotérmica es producido en el núcleo del planeta.
El núcleo de la Tierra esta compuesto por tres capas: una costra sólida de silicatos, un manto altamente viscoso y un centro externo líquido. La última capa está hecha de magma extremamente caliente o rocas líquidas alrededor de un centro de hierro conocido como el centro interno. La lenta degeneración del material radioactivo genera continuamente altas temperaturas dentro del planeta.
Este es un proceso natural de todas las rocas. Alrededor del centro externo está la capa llamada manto. El manto tiene un grosor de 1800 millas y está formado principalmente de magma y rocas. La costra es la capa externa del núcleo del planeta, forma los relieves de los continentes y el fondo de los océanos.
La costra tiene un grosor de 3 a 4 millas debajo de los océanos y de 15 a 35 millas debajo de los continentes.
La costra del planeta está dividida en varias partes llamadas placas. En las orillas de estas placas el magma emerge a la superficie y en estas zonas predominan los volcanes. Cuando un volcán hace erupción, lanza lava que viene del fondo de la Tierra. Esta lava es en parte magma. Debajo de la superficie terrestre el agua y las rocas absorben el calor de este magma.
Entre más aumenta la profundidad, más aumenta la temperatura del agua y de las rocas subterráneas. Individuos en todo el mundo aprovechan esta energía subterránea para calentar sus hogares y generar electricidad, al cavar pozos profundos y bombear el agua caliente y el vapor hacia la superficie.
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La energía geotérmica data de tiempos antiguos, cuando se usaba para calentar y para los baños. Hoy en día, las aguas termales aún se utilizan con este propósito.
¿Cómo se convierte la energía geotérmica en electricidad?
La utilización de energía geotérmica para generar electricidad es una industria considerablemente nueva que inició en 1904 en Italia. Los italianos hicieron funcionar el generador de una turbina gracias el vapor proveniente de las capas inferiores de la Tierra. En 1960 se llevó a cabo la primera operación exitosa a gran escala de generación de electricidad geotérmica en California. Muchas plantas de electricidad geotérmica estadounidenses se ubican en California, mientras que otras están en Hawai, Nevada, Utah, Idaho y Montana.
La conversión de energía geotérmica en electricidad ocurre en una planta de electricidad geotérmica. Se utiliza el vapor situado bajo la superficie terrestre para hacer girar unas turbinas. Luego las turbinas activan un generador para producir electricidad. Algunas plantas geotérmicas utilizan vapor para hacer funcionar directamente la turbina. Otras utilizan el vapor para calentar un líquido que se usa para hacer girar la turbina.
Principales tipos de plantas geotérmicas
Existen 3 tipos de plantas geotérmicas:
– Plantas de ciclo binario
– De vapor seco
– Plantas de vapor en chorro
Estos tres tipos de plantas geotérmicas tienen una cosa en común: todos utilizan vapor para hacer funcionar turbinas y producir electricidad. Este concepto es comparable al de otras plantas térmicas de electricidad que usan otras fuentes de energía.
1.- Plantas de vapor seco
Como podemos deducir del nombre, estas plantas geotérmicas usan “vapor seco” para generar electricidad. El vapor seco es esencialmente vapor de agua o agua en estado gaseoso. Las compañías de energía geotérmica construyen dos pozos separados que llegan a las reservas de agua hirviendo bajo de la superficie de la Tierra: el pozo de producción y el pozo de inyección. El pozo de producción extrae vapor con temperatura de al menos 150°C (300°F) de la reserva de agua caliente y lo dirige hacia la turbina.
El vapor hace girar la turbina, que a su vez hace girar una barra conectada al generador. Al girar, el generador convierte esa energía en electricidad. Esta electricidad pasa por unos cables y llega hasta una red eléctrica que provee hogares, instituciones e industrias. El vapor usado llega al condensador donde se convierte en agua. Esta agua es enviada por el pozo de inyección a las reservas de agua caliente bajo la superficie. De esta manera el ciclo recomienza.
Este tipo de planta es el más antiguo. La primera planta de vapor seco se construyó en Larderello en Italia. En Estados Unidos, este tipo de planta geotérmica sólo se utiliza en zonas montañosas altamente volcánicas en California.
2.- Plantas de vapor en chorro
Este tipo de planta geotérmica utiliza agua con temperatura de al menos 182°C (360°F) y vapor en chorro para generar electricidad. El proceso consiste en enviar chorros de alta presión de agua muy caliente hacia un tanque donde se vaporiza al reducir la presión. Después el vapor es dirigido a unas turbinas para hacerlas girar, lo que hace girar una barra conectada al generador para poder producir electricidad.
Este tipo de plantas es el más común en el mundo moderno. La estación de electricidad de Wairakei construida en 1958 en Nueva Zelanda, fue la primera planta de electricidad geotérmica en utilizar este proceso.
3.- Plantas de ciclo binario
Esta planta de electricidad geotérmica es ventajosa comparada a los otros tipos de plantas, pues funciona con agua menos caliente (57°C o 135°F) que calienta un fluido (fluido binario) con un punto de ebullición menos alto.
Esta planta permite la utilización de reservas geotérmicas menos calientes que las utilizadas por los otros tipos de plantas. Sabemos que las otras plantas utilizan agua a una temperatura superior a 182°C (360°F), que es bombeada a alta presión hasta la planta de electricidad en la superficie.
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Sin embargo, en las plantas de ciclo binario, las compañías bombean el agua caliente desde la reserva subterránea a través del pozo de producción y el agua menos caliente es devuelta a la reserva. También se bombea a muy alta presión a través de un conmutador de calor un fluido separado, conocido como fluido binario (generalmente un hidrocarburo como pentano o butano), que tiene un punto de ebullición menos alto.
En el conmutador de calor, el fluido binario se vaporiza y envía a una turbina que hace girar una barra conectada a un generador para producir electricidad.
El vapor usado para girar la turbina se convierte en agua gracias a radiadores de aire frío y se envía de regreso a la reserva subterránea a través del pozo de inyección.
En resumen, las plantas de ciclo binario permiten a la gente utilizar la energía geotérmica de reservas de agua caliente que no pueden ser utilizadas por las plantas de vapor en chorro y de vapor seco. Sin embargo las plantas de ciclo binario tienen una tasa de eficiencia de entre el 10 y el 13 por ciento. En 1967 Rusia se acreditó el primer proyecto exitoso de una planta de ciclo binario.
La energía geotérmica se ve limitada por las bajas tasas de eficiencia térmica. Sin embargo, el agua caliente, el calor de escape y los subproductos tienen múltiples usos. El transporte de la energía geotérmica es una pregunta presente en la mente de muchos.
El modo de transporte de la electricidad geotérmica tiene mucho en común con otras fuentes de energía, como la solar o la eólica. El voltaje se eleva para minimizar las pérdidas y la electricidad se envía a redes eléctricas. Transportar la electricidad a largas distancias requiere un sistema altamente aislado, lo que aumenta el costo de generación de electricidad geotérmica.
Futuro de la energía geotérmica
El futuro de la energía geotérmica depende de tres factores: su demanda, su producción y la competitividad contra otras fuentes de energía renovables en cuanto a costo, disponibilidad y confianza, entre otros. La demanda de energía geotérmica va a ir subiendo conforme la población aumente y conforme desaparezcan las energías no renovables. Además, los gobiernos de hoy apoyan energías que son limpias y no dañan el ambiente.
El suministro de energía geotérmica está limitado a ciertas áreas. Las fuentes de energía geotérmica son bastante mayores que las del carbón, el petróleo y el gas; además, esta energía puede hacerse más accesible si mejoran los métodos y las tecnologías de su extracción. La energía geotérmica aún no se ha explorado por completo. Muy por debajo de la superficie de la Tierra hay rocas calentadas por el magma fundido justo debajo de ellas y pueden ser utilizadas.
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