Qué Es La Energía Geotérmica. Usos, Tipos, Ventajas

Dentro de la crisis generada por el cambio climático, la transición hacia el uso de energías renovables es primordial, y dentro de este proceso, la energía geotérmica es una de las opciones más viables.

En este artículo te brindaremos información sobre este tipo de energía renovable, qué es la energía geotérmica, sus tipos, cómo se obtiene, sus usos, sus ventajas y desventajas.

Energía Geotérmica
Energía Geotérmica

¿Qué Es La Energía Geotérmica?

La energía geotérmica es un tipo de energía renovable que se extrae de la tierra. El calor interno de la Tierra genera fenómenos tales como los flujos de lava, fumarolas, géiseres, ollas de barro y fuentes de aguas termales.

Este calor origina fuentes que posteriormente se utilizan para la producción de energía, ya sea aprovechándolo directamente o a través de fluidos, generalmente agua.

La diferencia de temperatura entre el núcleo de la tierra y su superficie estimula la conducción térmica desde el centro hacia el exterior, dando origen a las fuentes que se emplean para generar energía.

La energía térmica contenida en el interior de la Tierra, ya sea en las rocas o en fuentes hidrotermales, se puede encontrar a poca profundidad o hasta varios kilómetros por debajo de la superficie.

¿La energía geotérmica es realmente renovable?

Los sistemas geotérmicos operan con el calor interno de la Tierra, donde se acumula este en depósitos subterráneos y es transferido a la superficie mediante agua caliente.

Una vez que a esta agua se le ha extraído el calor, puede ser devuelta al depósito de donde se extrajo, para volver a recalentarse de manera natural y usarse de nuevo en la misma aplicación.

Esto significa que la energía geotérmica es renovable, limpia y sostenible, lo que ayuda a reducir las emisiones de dióxido de carbono, gas de efecto invernadero.

Como el núcleo de la Tierra genera calor constantemente, los sistemas de energía basados en la geotermia pueden funcionar las 24 horas los 365 días al año, generando calefacción y electricidad de manera constante y fiable.

Tipos De Energía Geotérmica

En la actualidad hay 4 tipos de recursos geotérmicos:

  • Hidrotermales.
  • Geopresionados.
  • Roca seca caliente.
  • Magma.

De todas estas, los recursos hidrotermales son los únicos que son utilizados ampliamente, mientras los otros 3 tipos están en la etapa inicial del desarrollo de la tecnología para aprovecharla.

Los recursos hidrotermales son depósitos geotérmicos de vapor o agua caliente que se producen naturalmente, allí donde el magma está lo suficientemente cerca de la superficie como para calentar el agua subterránea atrapada en rocas fracturadas o porosas.

También se encuentran estos recursos donde el agua circula a gran profundidad a lo largo de las fallas. Los recursos hidrotermales se usan para diferentes propósitos energéticos dependiendo de su temperatura y su profundidad.

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Cuando la temperatura de un recurso hidrotermal es de alrededor de 50 °C o más, se puede utilizar directamente para calentar edificios, cultivar, calentar estanques de peces, en spas o para otros usos. También se usa para secar cerámica, madera, vegetales y otros productos.

Ahora, cuando la temperatura es de alrededor de 150 °C o más, se puede emplear en generación de electricidad. 

La mayoría de los recursos geotérmicos que producen electricidad tienen temperaturas de 150 a 370 °C, pero los depósitos geotérmicos pueden alcanzar los 500 °C.

Tipos De Plantas De Energía Geotérmica

Hay tres tipos principales de plantas de energía geotérmica:

  • Planta de energía de vapor seco.
  • Planta de energía de vapor instantáneo.
  • Planta de energía de ciclo binario.

Planta de energía de vapor seco

En un depósito de vapor seco, el vapor natural se canaliza directamente desde un pozo geotérmico para alimentar un generador de turbina. 

El vapor utilizado se convierte en agua condensada, la cual puede emplearse en el sistema de enfriamiento de la planta e inyectarse nuevamente en el depósito para mantener los niveles de agua y presión.

Planta de energía de vapor instantáneo

Esta es la planta de energía geotérmica más utilizada por amplio margen, donde la electricidad se produce tomando agua caliente a presiones muy elevadas de las profundidades de la Tierra para convertirla en vapor.

Este vapor será el que mueva las paletas que harán girar las turbinas de los generadores eléctricos, y una vez enfriado este vapor, se condensa para ser reinyectado a la fuente para ser utilizado nuevamente.

Planta de energía de ciclo binario

En este tipo de plantas se utiliza un agua de depósito caliente que no está a la temperatura suficiente como para convertirse en vapor, pero que se puede utilizar para expandir un fluido que si puede utilizarse como el vapor que motorice a las turbinas de un generador.

Posteriormente, este fluido se enfría y se recicla para calentarse una y otra vez.

Usos De La Energía Geotérmica

Existen varias formas de usar la energía geotérmica de nuestro planeta:

1. Uso directo

Esto es cuando el agua caliente o el vapor de una fuente geotérmica se emplea de manera directa sin ningún equipamiento especializado fuera de un intercambiador de calor.

Esta agua y vapor geotérmicos de baja temperatura se han utilizado para calentar edificios individuales, así como zonas completas, donde numerosas edificaciones son calentadas desde una fuente de suministro central.

Además, muchas piscinas, balnearios, bañeras terapéuticas en spas, invernaderos y estanques de acuicultura en todo el mundo se han calentado con recursos geotérmicos.

Otros usos directos de la energía geotérmica incluyen las aplicaciones industriales, la pasteurización de la leche, la cocina y el derretimiento de nieve a gran escala.

Para muchas de esas aplicaciones, el agua caliente se usa directamente en el sistema de calefacción, o se emplea con un intercambiador de calor, que lo transfiere cuando hay minerales y gases diluidos en el agua, como el sulfuro de hidrógeno.

Empresas y hogares emplean calor geotérmico o vapor para calentar sus espacios internos durante el invierno. Usando un intercambiador de calor se maximiza la eficiencia térmica y se filtran los gases y humos.

Todas las aplicaciones de uso directo utilizan recursos geotérmicos de baja temperatura, que oscilan entre 50 y 150 °C.

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2. Bomba de calor geotérmica

Las bombas de calor geotérmica son sistemas que aprovechan las condiciones de temperatura relativamente estables y moderadas que ocurren en los primeros 300 metros de profundidad, aprovechándolas para calentar viviendas y otros edificios en invierno y enfriarlos en verano.

Este sistema consta de un intercambiador de calor, formado por un bucle de tuberías enterradas en el suelo, y una bomba de recirculación.

El intercambiador transfiere energía térmica entre el suelo y el aire en la superficie mediante un fluido que circula por las mencionadas tuberías. Este fluido puede ser agua o agua combinada con anticongelante.

Durante el verano, el calor del aire caliente se transfiere al fluido, y a medida que se mueve a través de las tuberías, el calor se libera hacia las rocas, el suelo y las aguas subterráneas.

En cambio, durante el invierno, la bomba invierte el sentido de flujo. La energía térmica almacenada en el suelo relativamente cálido eleva la temperatura del fluido, el cual transfiere esta energía a la bomba de calor, que calienta el aire dentro del edificio.

En su mayoría, las bombas de calor geotérmicas se combinan con un intercambiador de calor, pudiendo enfriar y calentar una edificación empleando entre el 25 y 50 % menos de energía que un sistema de climatización convencional.

3. Generación de energía eléctrica

Mediante el uso de agua caliente del suelo, que eventualmente se convertirá en vapor, o vapor geotérmico en sí, se hacen girar las turbinas de un generador eléctrico ubicado dentro de una planta de energía geotérmica.

Según la temperatura y el flujo de vapor, la energía geotérmica se puede utilizar para generar electricidad de tres maneras distintas. A pesar de las diferencias en su diseño, las tres controlan el comportamiento del vapor y lo utilizan para impulsar los generadores.

Dado que el exceso de vapor de agua, al final de cada proceso, se condensa y se devuelve al suelo, donde es recalentado para reutilizarlo, la energía geotérmica se considera una forma de energía renovable.

Esquema de aprovechamiento de energía geotérmica
Esquema de aprovechamiento de energía geotérmica

Algunas plantas de energía geotérmica recolectan el vapor ascendente del suelo. Estas operaciones de vapor seco, canalizan el vapor de agua calentado directamente hacia una turbina que impulsa un generador eléctrico.

En otras plantas de energía, construidas alrededor de los diseños de ciclo binario y vapor instantáneo, usan una mezcla de vapor y agua calentada llamado vapor húmedo, extraído del suelo para iniciar el proceso de producción de electricidad.

En las plantas de energía de vapor flash, el agua presurizada a alta temperatura se extrae de debajo de la superficie hacia contenedores llamados tanques instantáneos, donde la disminución repentina de la presión hace que el agua líquida se vaporice y se convierta en vapor.

Luego, este vapor se utiliza para alimentar las turbinas de los generadores eléctricos.

Ventajas De La Geotermia

1. Respeta el medio ambiente

Este tipo de energía respeta al medio ambiente en mayor medida que las fuentes convencionales provenientes de combustibles fósiles, tales como el carbón y el petróleo.

Adicionalmente, las emisiones de carbono de una planta de energía geotérmica son bajas, aunque existe una contaminación asociada en su funcionamiento, es mínima en comparación con las que operan con combustibles fósiles.

2. Es renovable

Como ya lo mencionamos, se puede reinyectar agua en las fuentes hidrotermales para aumentar tanto la presión como el nivel de agua de estas, haciendo que se renueve la generación de energía.

Además, el núcleo del planeta seguirá siendo una fuente principal de calor para los recursos geotérmicos, mientras el planeta siga existiendo.

3. Tiene gran potencial

La energía potencial total disponible de recursos geotérmicos está muy por encima de los 15 Teravatios que se consumen en forma de energía, actualmente en el mundo.

Aunque hoy en día no se puedan emplear la mayoría de estos recursos geotérmicos, en un futuro, mediante la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías, aumentará la explotación de los mismos.

4. Es sostenible y estable

La energía geotérmica brinda una fuente de energía confiable, comparándola con otros tipos de energías renovables como la eólica y la solar. Esto se debe a que el recurso siempre está disponible para ser aprovechado, a diferencia de esas energías.

5. Válida para calefacción y refrigeración

El uso eficiente de la energía geotérmica para la generación de electricidad requiere temperaturas del agua de más de 150 °C para impulsar las turbinas. Por otro lado, se puede usar la diferencia de temperatura entre la superficie y una fuente subterránea, esto debido a que el suelo resiste más a los cambios de calor que el aire.

Esto hace que el suelo actúe como un disipador o fuente de calor con una bomba de calor geotérmica a solo dos metros de profundidad.

6. Es confiable

La energía generada a partir de este recurso es fácil de calcular, ya que no fluctúa de la misma manera que otras fuentes de energía, como la solar y la eólica. Esto implica que se puede predecir la producción de energía de una planta geotérmica con mucha precisión.

7. No requiere combustible

Como la energía geotérmica es un recurso natural, no se requiere combustible para producirla, caso contrario a como ocurre con los combustibles fósiles, que son un recurso no renovable que necesita minería o extracción de la Tierra.

8. Evoluciona rápidamente

Actualmente, se están explorando nuevas fuentes de energía geotérmica. Hay un número creciente de proyectos para mejorar y hacer crecer esta área de la industria. Con esta rápida evolución, se mitigarán muchos de los inconvenientes actuales de la energía geotérmica.

Desventajas De La Energía Geotérmica

1. Ubicación restringida

La energía geotérmica es específica en su ubicación. Las plantas geotérmicas se deben construir en lugares donde la energía sea accesible, lo cual implica que algunas zonas no pueden explotar este recurso. 

Esto no es un problema si se requiere energía geotérmica en un sitio donde sea fácilmente accesible, como en Islandia, por ejemplo, donde es muy utilizada.

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2. Efectos secundarios ambientales

Aunque no suele liberar gases de efecto invernadero, en la energía geotérmica hay muchos de estos gases almacenados bajo la superficie de la Tierra que se pueden liberar a la atmósfera durante la producción. 

Si bien estos gases también se liberan a la atmósfera de forma natural, la cantidad de estos aumenta alrededor de las plantas geotérmicas. A pesar de esto, estas emisiones siguen siendo muy inferiores a las asociadas con los combustibles fósiles.

3. Sismos

La energía geotérmica también corre el riesgo de desencadenar sismos. Esto se debe a alteraciones en la estructura de la Tierra como resultado de las excavaciones para encontrar las fuentes geotérmicas. 

Este problema es más común en las plantas de energía geotérmica mejorada, que fuerzan el agua hacia la corteza terrestre para abrir fisuras para una mayor explotación del recurso. Sin embargo, como la mayoría de las plantas geotérmicas están lejos de los centros poblados, las consecuencias de estos sismos son relativamente menores.

4. Costos elevados

La energía geotérmica es un recurso costoso de aprovechar, ya que la inversión inicial es muy alta. Sin embargo, esta cuantiosa inversión puede recuperarse a largo plazo.

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5. Sostenibilidad

La sostenibilidad de la energía geotérmica, depende del fluido que debe ser bombeado de vuelta a los depósitos subterráneos más rápido de lo que se agota, por lo que la energía geotérmica debe gestionarse adecuadamente para mantener esa sostenibilidad.

Conclusión: El Potencial De La Energía Geotérmica

La energía geotérmica es una de las energías renovables que tienen gran potencial de desarrollo en el planeta, esto en vista de la reducción de las emisiones de carbono para ralentizar el avance del cambio climático.

El conocimiento de esta energía y de sus detalles más relevantes, te dará el criterio para apoyar cualquier iniciativa en pro del desarrollo de este tipo de tecnologías y su empleo en tu vida diaria, ya sea como fuente de energía o como medio de climatización.

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