Energia Geotermica

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015

INTRODUCCIÓN

Se entiende por energía geotérmica a aquella que, aprovechando el calor que se puede extraer de la corteza terrestre, se transforma en energía eléctrica o en calor para uso humano o procesos industriales o agrícolas. La Tierra almacena en forma de calor gran cantidad de energía. Diferentes hipótesis tratan de explicar a que se deben estas altas temperaturas existentes sobre el origen y posterior evolución del planeta.

Las explicaciones más convincentes atribuyen a la acción combinada de varios fenómenos naturales, entre los que adquieren especial importancia los efectos residuales de la materia incandescente que constituyó las etapas iniciales y la contribución calórica proveniente de la desintegración de elementos radiactivos de vida prolongada.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015

OBJETIVOS



Determinar la importancia de la energía geotérmica como una fuente de energía y calor renovable.



Su utilidad en los diversos campos de estudio como es la agricultura y la industria.



El impacto ambiental que tiene y su costo de aplicación para obtener una energía geotérmica más eficiente.



El aporte que tiene hacia los diversos países que tienen a energía geotérmica como una fuente fundamental de energía.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015

ESQUEMA

Introducción………………………………………………………………………………………… Objetivos……………………………………………………………………………………………. 1. Definición de energía geotérmica…………………………………………………………………... 2. Potencial…………………………………………………………………………………………….. 3. Tecnología y aplicaciones…………………………………………………………………………… 4. Costos……………………………………………………………………………………………….. 5. Impacto ambiental…………………………………………………………………………………… 6. Situación actual………………………………………………………………………………………

1. ENERGÍA GEOTÉRMICA. La Tierra, además de disponer de energía procedente del exterior, fundamentalmente del Sol, que da origen, directa o indirectamente, a diversas tipos de energías renovables (solar, eólica, oleaje, maremotérmica, etc.), también dispone de energías endógenas. Un tipo de energía endógena es la energía térmica, la cual proviene de la importante cantidad de calor que la Tierra almacena en su interior. Por su procedencia, a esta

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015 energía térmica interna de la Tierra se le denomina energía geotérmica y se la incluye dentro del grupo de energías renovables, ya que la disipación del calor almacenado requeriría el transcurso de millones de años. La geotermia es una importante fuente de energía. Caracteriza las zonas activas de la corteza terrestre y está ligada a una fuente de calor magmática, que se encuentra a varios kilómetros de profundidad en tierras volcánicas. Los geólogos han encontrado cámaras magmáticas, con roca a varios cientos de grados centígrados. La producción de vapor a partir de los acuíferos, está a temperaturas que oscilan entre 100 y 4.000 º C. Bajo la corteza terrestre, la capa superior del manto está compuesta por magma, roca líquida a muy altas temperaturas. En algunas zonas, los depósitos o corrientes de agua subterránea son calentados por el magma, hasta temperaturas a veces superiores a los 140 grados Celsius. Cuando el agua, o el vapor, emergen a la superficie a través de fisuras en la corteza, aparecen los géiseres, fumarolas y fuentes termales. (https://villalbageotermica.wordpress.com/origen-de-la-energia-geotermica/) La energía geotérmica es la que produce el calor interno de la Tierra y que se ha concentrado en el subsuelo en lugares conocidos como reservorios geotermales, que si son bien manejados, pueden producir energía limpia de forma indefinida. (http://www.cega.ing.uchile.cl/cega/index.php/es/informacion-deinteres-/ique-es-la-energia-geotermica)

2. POTENCIAL

A pesar de las bajas emisiones y costos de la energía, el potencial de la energía geotérmica es muy grande, pero sigue siendo poco utilizada, debido a altos costos iniciales: Aún está en un proceso "experimental", de exploración. Según un nuevo informe de investigación Pike, la energía geotérmica "gana terreno" a la energía eólica y solar en términos de cuota de mercado de las energías renovables en general, pero todavía representan una pequeña fracción del mercado global de energía. En concreto, las estimaciones de Pike entre 3,6 gigavatios y 14,4 gigavatios de nueva capacidad geotérmica estarán en línea para el año 2020, manteniendo a una constante tasa de 3% de crecimiento anual. Eso es un valor de mercado U$ 6.800.000.000 en 2020.

Algunos datos del informe: En la actualidad, 26 países utilizan la energía geotérmica para la producción de electricidad. En 2010, la capacidad mundial total fue de 10.715 megavatios.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015    

Los EE.UU. es líder mundial en energía geotérmica, con 3.074 megavatios. (En concreto, California, con 2.565 megavatios) detrás de los EE.UU le sigue las Filipinas (1.904 MW) e Indonesia (1.179 MW). La exploración geotérmica es cada vez mayor, sobre todo debido a las mejoras tecnológicas y técnicas de generación. Al menos 350 proyectos están en marcha en todo el mundo, pero la inversión es muy alta, principalmente la plataforma de perforación y la escasez de mano de obra calificada. "Estos factores impiden el desarrollo en la próxima década", escriben los autores. A pesar de ello, las previsiones de Pike "alto crecimiento" y un "fuerte aumento" de la capacidad geotérmica en la próxima década, por una suma de 25,1 gigavatios en 2020, un incremento del 134%. Esa predicción está a la altura de las estimaciones globales, pero tiene en cuenta la disminución de los costos de perforación y un aumento de los datos y puntos de vista de los proyectos piloto a lo largo del tiempo.

Más allá de las plantas de energía geotérmica, las bombas de calor geotérmico están siendo ampliamente utilizadas tanto para la calefacción como la refrigeración. El sistema aprovecha la notable estabilidad de la temperatura de la tierra cerca de la superficie, para utilizarla como fuente de calor en el invierno cuando la temperatura del aire es baja y como fuente de refrigeración en el verano cuando la temperatura es alta. La gran atracción de esta tecnología es que puede proporcionar la calefacción y refrigeración, con un 25-50% menos de la electricidad que sería necesaria con los sistemas convencionales. En Alemania, por ejemplo, en la actualidad hay 178.000 bombas de calor geotérmicas que operan en edificios residenciales y comerciales. Esta base está creciendo de manera constante, ya que al menos 25.000 nuevas bombas se instalan cada año.

En el uso directo de calor geotérmico, Islandia y Francia están entre los líderes. Islandia utiliza la energía geotérmica para calentar casi el 90 por ciento de sus viviendas y ha eliminado en gran medida el carbón para este uso. La energía geotérmica representa más de un tercio del consumo total de energía en Islandia. Después de las dos alzas del precio del petróleo en la década de 1970, unos 70 sistemas de calefacción geotérmica se construyeron en Francia, que proporcionaron calefacción y agua caliente a unas 200.000 viviendas. Otros países que cuentan con amplios sistemas de calefacción urbana basada en geotérmica son China, Japón y Turquía. La geotermia es ideal para los invernaderos en los países del norte. Rusia, Hungría, Islandia y los Estados Unidos se encuentran entre los muchos países que lo utilizan para producir verduras frescas en el invierno. Con el aumento de los precios del petróleo que incrementa a su vez los costes del transporte de los productos frescos, esta práctica probablemente se convertirá en mucho más habitual en los próximos años. Entre los 22 países que utilizan la energía geotérmica para la acuicultura se hallan China, Israel y los Estados Unidos. En California, por ejemplo, 15 granjas de peces producen anualmente unos 10 millones de libras de tilapia, róbalo rayado y el pez gato usando el agua caliente del subsuelo. El agua caliente subterránea es ampliamente utilizada para bañarse y nadar. Japón tiene 2.800 balnearios, 5.500 casas de baños públicos, y 15.600 hoteles y alojamientos que usan agua caliente geotérmica. Islandia utiliza la energía geotérmica para calentar 135 piscinas públicas, la mayoría de ellas piscinas al aire libre durante todo el año. Hungría calienta 1.200 piscinas con energía geotérmica. Si los cuatro países más poblados ubicados en el Anillo de Fuego del Pacífico, los Estados Unidos, Japón, China e Indonesia, invirtieran seriamente en el desarrollo de sus recursos geotérmicos, fácilmente podrían convertirlos en fuente líder mundial de energía. Con una estimación moderada, sólo el potencial de los Estados Unidos y Japón de 240.000 megavatios de generación, es fácil imaginar un mundo con miles de plantas de generación de energía geotérmica que produzcan 200.000 megavatios de electricidad para el año 2020. Para el uso directo de calor geotérmico, la meta 2020 del Plan B es de 500.000 megavatios térmicos.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015 En conjunto, el potencial geotérmico es enorme. http://www.ecogaia.com/el-gran-potencial-de-laenergia-geotermica.html

3. TECNOLOGÍA Y APLICACIONES Cuanto más se penetra en la Tierra, más aumenta la temperatura. En Alemania la temperatura aumenta en un promedio de tres grados (Kelvin) cada 100 m. El incremento de la temperatura por sección de profundidad de una perforación se denomina «gradiente geotérmico» y se mide en mK/m. Este gradiente es fruto del flujo de calor procedente de las profundidades hacia la capa superficial terrestre. Además, la temperatura en los primeros metros por debajo de la superficie terrestre se ve influenciada por la radiación solar y las precipitaciones. Dependiendo de la profundidad de la perforación, se distingue entre geotermia profunda (>400 m) y geotermia próxima a la superficie (<400 m). Geotermia profunda La geotermia profunda permite generar tanto electricidad en centrales térmicas como calor en grandes redes de calor para la producción industrial o la calefacción de edificios. Una ventaja frente a otras fuentes de energía renovables es que la geotermia profunda no fluctúa en función de la época del año o del momento del día, sino que su disponibilidad es constante. Las centrales geotérmicas permiten generar electricidad renovable y cuentan con una capacidad de generación ininterrumpida y sin depender de la época del año, del tiempo o de las condiciones climáticas. Para aprovechar la energía geotérmica profunda es necesario poder acceder a reservas de calor a altas temperaturas. En especial, este tipo de energía es muy apreciada en regiones de alta entalpía, entre las que se incluyen países volcánicos como Islandia, Indonesia, Nueva Zelanda o la región del este de África. A pocos metros de profundidad la temperatura ya alcanza los 100 °C. La geotermia también se puede utilizar mediante perforaciones profundas en zonas de bajas entalpías. En función de la disponibilidad de las aguas profundas, la permeabilidad al agua y la configuración del sistema se distingue entre geotermia hidrotermal o petrotermal y sondas geotérmicas profundas: Geotermia hidrotermal La geotermia hidrotermal emplea las capas que llevan agua caliente a grandes profundidades para la generación directa de energía. En función de los niveles de extracción y la temperatura del agua termal, la geotermia hidrotermal se puede utilizar para crear calor y/o electricidad, si bien en el último caso la temperatura del agua debe ser superior 100 °C. El vapor de agua propulsa una turbina de vapor y puede utilizarse para otros consumidores de calor, como viviendas o actividades industriales. A continuación, el

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015 agua termal refrigerada vuelve al subsuelo a través de una segunda perforación denominada perforación de reinyección. Para garantizar un uso a largo plazo, la capa de roca conductora de agua debe tener la máxima extensión vertical y lateral posible. Geotermia petrotermal La geotermia petrotermal se sirve de rocas calientes a gran profundidad por las que, por norma general, no discurren aguas termales. Las capas rocosas calientes y secas a una profundidad de entre tres y seis kilómetros, con sus correspondientes de temperaturas de más de 150 °C, pueden servir como reservas. Para acceder a las reservas, se realizan dos o más perforaciones. Mediante procesos de estimulación hidráulica y química (Enhanced Geothermal Systems, EGS) se abren grietas y brechas en la roca. Con la ayuda de una perforación de inyección se inyecta agua en la roca a alta presión, donde se calienta y, a continuación, regresa a la superficie a través de la perforación de extracción. El agua caliente o el medio del circuito de las instalaciones en la superficie para generar vapor que alimenta una turbina. Además, el calor se puede almacenar en un intercambiador de calor conectado a la red de calefacción urbana. Sondas geotérmicas profundas Por sondas geotérmicas profundas se entiende un sistema cerrado con el fin de obtener energía geotérmica formada por una única perforación con una profundidad de entre 400 y varios miles de metros. La energía obtenida se utiliza directamente en forma de calor: desde calefacción para invernaderos a bajas temperaturas, hasta calor para procesos industriales y empresariales a altas temperaturas. Por el agujero de la perforación se introducen las llamadas sondas de doble tubo. El agua circula por las sondas en un circuito cerrado. El agua calentada en las profundidades se conduce hacia la superficie y se agrega al circuito de calefacción.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015

Distribución natural de la temperatura en la capa cercana a la superficie a más profundidad. Fuente: www.solarpraxis.de. Geotermia próxima a la superficie La geotermia próxima a la superficie precisa perforaciones de hasta unos 400 metros de profundidad y unas temperaturas de hasta 25 °C para calentar y refrigerar edificios, instalaciones técnicas o infraestructuras, así como para la producción de agua caliente. Este tipo de energía se puede emplear en múltiples regiones del mundo y es especialmente recomendable para casas uní o plurifamiliares, bloques de viviendas, edificios públicos, administraciones, hospitales, escuelas o edificios empresariales, así como para la calefacción radiante de las vías públicas con miras a evitar la formación de hielo e incrementar la seguridad de la circulación. El calor se obtiene del subsuelo más próximo a la superficie (capa de tierra superior o aguas freáticas). La energía que contienen estas capas resulta de la radiación solar y del flujo calorífico que va del interior a la superficie de la Tierra. Hasta 20 m de profundidad o, dependiendo de las particularidades geológicas hasta 40 m, la temperatura de las capas de la Tierra más superiores está sujeta a oscilaciones en función de la época del año. Más abajo, la temperatura no depende de las oscilaciones de la temperatura estacionales del aire exterior. La temperatura media anual varía en función del lugar. En Alemania, la temperatura a una profundidad de entre 10 y 20 es de unos 8-12 °C. A medida que la profundidad aumenta en franjas de 100 m, la temperatura aumenta en unos 3 °C de promedio. A 400 m de profundidad se alcanzan los 20-25 °C. El calor que se puede extraer del suelo también depende, además, de la accesibilidad del suelo y de la roca.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015 Aprovechamiento térmico del subsuelo Para poder aprovechar el calor térmico de la tierra se emplean, normalmente, sondas geotérmicas, colectores geotérmicos o pilones energéticos: Sondas geotérmicas

Las sondas geotérmicas se utilizan a una profundidad de entre 50 y 250 m y su uso está muy extendido en el centro y el norte de Europa. No necesitan superficies muy grandes y utilizan una temperatura constante. Las sondas suelen colocarse en forma de perforación horizontal donde se instalan tubos de plástico (HDPE) a través de los cuales circula un líquido conductor del calor que absorbe el calor de la tierra que le rodea y lo transmite a una bomba de calor. Esta técnica permite abastecer con calor y frío instalaciones de distintos tamaños, desde pequeñas viviendas hasta zonas residenciales y complejos de oficinas completos. Colectores geotérmicos Los colectores geotérmicos se colocan horizontalmente a una profundidad de entre 80 y 160 cm y se acoplan fuertemente a nivel térmico a las influencias climatológicas predominantes en la superficie. Para una vivienda unifamiliar se necesitan unos 200-250 m². El medio conductor que circula por los meandros del tubo transporta la energía obtenida del subsuelo hacia la bomba de calor. Los colectores geotérmicos conforman una inversión más económica que las sondas, si bien resultan menos eficientes ya que se instalan a menor profundidad. Pilones geotérmicos Los pilones geotérmicos son pilones de hormigón de gran profundidad, pantallas ranuradas u otros componentes estáticos de hormigón necesarios instalados en el subsuelo con tubos de plástico. El agua se utiliza como medio conductor para poder aprovechar la energía geotérmica. El calor geotérmico calienta el agua fría en los pilones de hormigón, mientras que el agua caliente calienta el edificio gracias a la conmutación intermedia de una bomba de calor. Tanto las sondas geotérmicas como los colectores geotérmicos y los pilones de energía se pueden utilizar en verano para proporcionar una refrigeración suave. Aguas subterráneas Las aguas subterráneas también pueden utilizarse como fuente de calor en determinadas condiciones. En Alemania, la temperatura de las aguas subterráneas oscila entre los 7 y 14 °C en función de la región, la profundidad y la época del año. A partir de los 20 - 30 m se mantiene constante a unos 10 °C. De este modo, las aguas subterráneas proporcionan calor suficiente para abastecer una vivienda incluso en invierno.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015 Para ello, se requieren dos pozos. En el pozo de extracción se transporta el agua subterránea a la superficie terrestre, donde parte del calor pasa a un intercambiador de calor. Después, el agua enfriada regresa al subsuelo a través de un pozo sumidero, donde se vuelve a calentar. Algunos sistemas alternativos funcionan con un solo pozo transportando el agua subterránea a una capa superior respecto a su capa de origen. Utilización de la geotermia próxima a la superficie y el aire de la atmósfera mediante bombas de calor Las bombas de calor, en combinación con pilones geotérmicos, colectores geotérmicos, sondas geotérmicas u otros componentes de hormigón en contacto con el suelo permiten utilizar la energía geotérmica próxima a la superficie. Las bombas de calor utilizan electricidad (en raras ocasiones, también gas) como energía de accionamiento. La eficiencia de los sistemas de bombas de calor resulta de la relación entre la temperatura útil del suelo y la temperatura de entrada requerida por el sistema de calefacción. Por esta razón se recomienda hacer un análisis energético previo. Una bomba de calor con una configuración óptima permite mejorar el clima en espacios cerrados y reducir los costes energéticos derivados de la calefacción y la climatización de edificios. En general, los costes anuales pueden llegar a ser hasta un 50 por ciento inferiores en comparación con la calefacción de gasoil o gas. Principios de funcionamiento de una bomba de calor En función de la energía de accionamiento empleada se distingue entre bombas de calor por compresión y bombas de calor por sorción: Las bombas de calor por compresión son las más habituales. Estas bombas utilizan el calor derivado de la evaporación de un líquido. Un refrigerante circula por el circuito de la bomba de calor por compresión y accionado por un compresor, pasa de líquido a gas y viceversa. El principio básico de este sistema es parecido al de una nevera: Se extrae calor del suelo para evaporar un refrigerante. El vapor resultante se calienta a altas temperaturas en un compresor y transmite su energía calorífica a un sistema de calefacción, proceso durante el cual se enfría y recupera su condición líquida. Las bombas de calor por sorción utilizan la energía de alimentación térmica. Se pueden emplear con gas, gasoil, calor residual o energía solar y en comparación con las fuentes de energía primarias, son más eficientes. Hay dos tipos de procesos físico-químicos: la absorción y la adsorción. En la absorción, un líquido absorbe otro líquido o un gas, mientras que en la adsorción se mantiene otro líquido en la superficie de un sólido, en función de la presión y la temperatura.

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015 Una bomba de agua salina/agua-calor es ideal para la calefacción y para calentar agua potable en viviendas unifamiliares. La bomba de calor que aparece en la imagen proporciona un suministro de calor agradable durante todo el año en modo de servicio monovalente con un rango de potencia de entre 5,8 y 17,2 kW. Fuente: Viessmann Werke Utilización de distintas fuentes de energía mediante bombas de calor Las bombas de calor pueden utilizar distintas fuentes de calor para generar calor o frío:   

El calor de la tierra: bombas de calor de agua salina-agua El calor de las aguas subterráneas: bombas de calor agua-agua El calor del aire de la atmósfera: bombas de calor aire-agua.

El calor de la tierra se puede obtener mediante una bomba de calor agua salina-agua. En la tierra, la temperatura prácticamente no varía durante todo el año. Un colector de tierra situado a 1,5 m de profundidad y colocado como un serpentín extrae el calor de la tierra. La alternativa de los colectores de tierra son las sondas terrestres, que permiten obtener el calor ocupando menos espacio. El calor de la tierra se extrae mediante sondas de tierra especiales que pueden llegar hasta los 100 m de profundidad. La temperatura se mantiene constante durante todo el año en torno a los 10 °C. El calor almacenado en aguas subterráneas está disponible en todo momento, independientemente de la época del año y de la temperatura exterior. La bomba de calor agua-agua extrae de las aguas subterráneas el calor requerido y lo transmite al sistema de calefacción. Las bombas de calor-aire utilizan el aire ambiental calentado por el sol como fuente de calor. Sin embargo, en invierno es cuando el aire ambiental que se utiliza para cubrir la elevada demanda de calor es más frío, por lo que el rendimiento de las bombas aire-calor disminuye. Refrigeración con bombas de calor Para la refrigeración activa se invierte el funcionamiento de la bomba de calor y para obtener frío basta con emplear el sistema de forma reversible. Es decir, el circuito de refrigeración se invierte a nivel interno o mediante la conmutación de las conexiones primaria y secundaria. La bomba de calor genera frío activamente como una nevera. Este proceso se denomina «active cooling». En la refrigeración pasiva el líquido salino, es decir, las aguas subterráneas, absorben el calor a través de un intercambiador en un circuito de calor y lo conducen hacia el exterior. Durante este proceso, el aire ambiental en los edificios se refrigera. Esta función se conoce como «natural cooling», ya que se utiliza la temperatura ambiental natural para refrigerar. A lo largo del proceso, la bomba de calor permanece apagada, salvo en la fase de regulación y la bomba de circulación. http://www.renewables-made-in-germany.com/es/renewables-made-ingermany/tecnologias/geotermia/geotermia/tecnologias-y-aplicaciones.html

UNIVERCIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2015

4. COSTOS La viabilidad comercial de las plantas geotérmicas de generación eléctrica depende de los costos del terreno, de los costes de las perforaciones, de los costes de las instalaciones, de los costos de operación y mantenimiento, de la cantidad de energía generada y del valor de mercado de la energía. Sin embargo, debido a que las plantas geotérmicas requieren de grandes inversiones de capital al comienzo del proyecto, normalmente están en desventaja frente a las plantas térmicas convencionales. Las plantas térmicas alimentadas de combustibles fósiles tienen menores costes de capital, pero, a diferencia de las plantas geotérmicas, los costes del combustible se mantienen durante toda la vida de la planta.

Los costos de capital son costos fijos originados por la construcción de la planta. Los costos de capital de las plantas geotérmicas incluyen los costes del terreno, los costes de las perforaciones para llevar a cabo las exploraciones en el terreno, los costes de la propia planta, incluyendo los edificios y las turbinas y generadores de potencia. Las plantas geotérmicas requieren de relativamente grandes inversiones de capital, sin embargo, los costos variables son bajos y nulos los costes del combustible. Los costos de capital de una planta geotérmica de generación eléctrica se encuentra en el rango de 1.150€ a 3.000€ por kW instalado, dependiendo de las temperaturas y composición del yacimiento y de la tecnología empleada. Estos costes pueden decrecer con el tiempo según la tecnología se va desarrollando. La vida de las plantas geotérmicas se encuentra, normalmente, entre 30 y 45 años. La financiación del proyecto se estructura a menudo de tal forma que el Pay Back (tiempo de recuperación de la inversión) sea de 15 años. Entonces, los costos se reducen hasta un 50–70%, ya que solo se precisan cubrir los costes de operación y mantenimiento de los 15 a 30 años restantes de operación del sistema.

Los

costos

de

operación

y

mantenimiento de una planta geotérmica

de

generación

eléctrica

se encuentra en el rango de

0,0155€

a

0,045€

por

KWh,

dependiendo de cómo opere la planta.

Las

plantas

geotérmicas

normalmente operan un 90% del tiempo. Sin embargo, podrían funcionar hasta un 97% a un 98% del tiempo, pero se incrementarían los costos de mantenimiento. Los altos porcentajes de operación solo se consideran cuando la energía generada se paga a un alto precio. Los altos precios de venta de la energía producida justifican que la planta opere con factores de capacidad más altos, ya que se pueden recuperar los mayores costes de mantenimiento que se producen. En la tabla 21.3 se indican los costos de operación y mantenimiento en función del tamaño de la planta. La economía de escala es la que origina que las plantas grandes tiendan a generar más bajos costos de operación y mantenimiento que las plantas pequeñas.mm.

Tabla 21.3. Costos de operación y mantenimiento Como se muestra en la tabla 21.4, los costos de operación, de 0,4–1,4 céntimos de €/kWh, están dentro del rango de los costos de operación y mantenimiento de las plantas convencionales. Tabla 21.4. Costos de operación Costos de operación y mantenimiento Recurso (Céntimos de €/kWh) Geotérmica

0,4–1,4

Hidráulica

0,7

Carbón

0,46

Nuclear

1,9

Los costos de generación por kWh de energía han disminuido desde 10 céntimos de euros, en 1980, hasta los costos medios actuales de 4 a 8 céntimos de €/kWh. Estos costes dependen del tipo de planta. Por ejemplo, las plantas de conversión directa generan costes alrededor de 4 a 6 céntimos de €/kWh, mientras las plantas de ciclo binario producen la

energía a costes más altos, del orden de 5 a 8 céntimos de €/kWh. Estos costes pueden competir con las plantas térmicas de carbón que son contaminantes.

5. IMPACTO AMBIENTAL Las principales ventajas del aprovechamiento de la energía geotérmica son económicas y ambientales; ahorro en el uso de los combustibles tradicionales para la generación de energía, mínima generación de residuos en relación a los producidos por otras energías convencionales y utilización de un recurso renovable. Sin embargo, este tipo de energía presenta un cierto impacto medioambiental en el entorno, causado por las emisiones gaseosas y líquidas y por el impacto visual. Durante la fase de exploración, perforación y construcción se pueden producir impactos. La construcción de caminos de acceso pueden ocasionar la destrucción de bosques o áreas naturales, mientras que la perforación de pozos y la construcción de la planta pueden producir perturbaciones en el ecosistema: ruidos, polvos, humos y posible erosión del suelo. El ruido puede ser ocasionado durante la fase de exploración, construcción y producción. Muchas veces los niveles sonoros pueden traspasar el umbral del dolor (120dBa). En el mismo emplazamiento, los trabajadores deben estar protegidos con elementos personales de protección auditiva. También se pueden instalar silenciadores adecuados en las maquinarias. Los ruidos en los alrededores del emplazamiento pueden ser reducidos restringiendo las operaciones ruidosas a las horas diurnas, también se pueden construir barreras absorbentes de sonido, como son las barreras de árboles. Por lo general, las áreas geotérmicas se encuentran alejadas de los centros urbanos, pero se puede contemplar esta medida si los sonidos perjudican a la fauna local. Durante la fase de operación se suelen generar vertidos gaseosos a la atmósfera. Estos suelen tener de baja incidencia en el entorno y están formados por gases no condensables arrastrados por el vapor. Están compuestos, principalmente, por dióxido de carbono y sulfuros de hidrógeno, con trazas de amoníaco, hidrógeno, nitrógeno, metano, radón y algunas especies volátiles como boro, arsénico y mercurio, las cuales deberán ser tratadas antes de su vertido. La contaminación de las aguas superficiales puede producirse por el vertido o acumulación de fluidos geotérmicos, que contienen elementos como sodio, potasio, calcio, flúor, magnesio, silicatos, antimonio, estroncio, bicarbonato, boro, litio, arsénico, sulfuro de hidrógeno, mercurio, rubidio, amoníaco, etc., contaminantes que aparecen en distinto grado en os ecosistemas acuáticos. En algunos casos, se aplican tratamientos físico-químicos de depuración, aunque lo habitual es la reinyección en el subsuelo. Asimismo, existe el riego de contaminar las aguas subterráneas debido a diversas causas: utilización de determinados líquidos en la etapa de perforación; infiltraciones a través de orificios de las paredes del pozo en la etapa de reinyección, que hacen que el líquido contaminado escurra hacia las primeras capas de agua subterránea; fallos en la impermeabilidad de las piletas de evaporación, y sus consecuentes infiltraciones.

Para mitigar estos daños, es posible el tratamiento de los fluidos antes de su descarga, evitando la introducción de metales nocivos en el medio natural. Todas estas situaciones problemáticas pueden ser evitadas, con diseños de planta apropiados y con monitorizaciones periódicas de las aguas subterráneas. Es importante trabajar con controles de calidad, principalmente en la etapa de perforación y construcción. El impacto visual suele ser considerable si las plantas geotérmicas se ubican en campos geotérmicos que suelen coincidir con espacios de gran valor na- tural y paisajístico (géiseres, termas, etc.) También, aunque en mucho menor grado, existe la posibilidad de disminuir los niveles de agua subterránea, con las consiguientes pérdidas de presión, hundimientos del terreno, compactación de formaciones rocosas, etc. Para evitarlo es preciso controlar y mantener la presión de las reservas de agua. Para minimizar el impacto ambiental producido por el traslado del fluido a través de los conductos (figura 21.26), éstos deben utilizarse dentro del campo geotérmico.

Figura 21.26. Impacto visual de los conductos de transporte del fluido

Por último, hay que señalar que las plantas de aprovechamiento de la ener- gía geotérmica pueden estar sometidas a potenciales sucesos catastróficos.

En zonas con alta actividad tectónica, la reinyección de fluidos en el terreno durante la explotación de las reservas puede aumentar la frecuencia de pequeños terremotos en la zona. Estos efectos pueden ser minimizados reduciendo las presiones de reinyección al mínimo y asegurando que los posibles edificios afectados por los movimientos sísmicos estén preparados para soportar la intensidad de estos terremotos. La actividad sísmica de mayor intensidad podría causar filtraciones de fluidos a algunas partes indeseadas del sistema. Las erupciones hidrotermales suelen ser atípicas y ocurren cuando la presión de vapor en los acuíferos se intensifica y eyecta hacia arriba la tierra que lo cubre, creando un cráter. Mantener la presión en las reservas puede ayudar a reducir la frecuencia de la ocurrencia de erupciones, también se deben evitar las excavaciones en terrenos con actividad termal. Muchos de los proyectos de aprovechamiento de la energía geotérmica se encuentran en terrenos accidentados y es por eso que son más susceptibles que un terreno llano a deslizamientos del suelo. Esto puede ocasionar graves accidentes si las rocas que caen dañan los pozos o las tuberías, lo que podría resultar en el escape de vapores y líquidos a alta temperatura. La probabilidad de que esto ocurra puede ser minimizada conteniendo todas las pendientes susceptibles de sufrir deslizamientos de tierra, aunque esto podría aumentar el impacto visual del proyecto .

6. SISTEMA ACTUAL A diferencia de otras fuentes renovables tales como la solar y la eólica, una planta de potencia geotérmica pueden operar sin ininterrupciones todos los días del año, lo que la hace una fuente atractiva de generación de energía. Actualmente, tal y como se muestra en la tabla 21.5, muchos países cuentan con centrales geotérmicas que, de una forma u otra, aprovechan este tipo de energía. Dicha energía es considerada como una fuente renovable, limpia, fiable, casi ilimitada, invulnerable a las sequías y con bajo nivel de contaminación, por lo que se ha convertido, en algunos lugares, en una alternativa a la energía térmica convencional o a la nuclear.

Tabla 21.5. Energía geotérmica. Potencia instalada (2002)

Continente África

Potencia (MW) 128

América

3.387

Asia

3.220

Oceanía TOTAL

441 8.356

De los casi 8.500MW de potencia geotérmica instalada, destacan países como Estados Unidos (2.700MW), Filipinas (2.000MW), Japón (1.000MW), Italia (430MW), Francia (330MW), a los que hay que sumar Nueva Zelanda, México, Indonesia, Austria, Alemania,

Grecia, Portugal, Suecia, etc. Se estima que en el 2005, se alcancen los 11.000MW en todo el mundo. Otro tipo de aprovechamiento energético es el térmico, empleando la energía geotérmica como fuente calorífica para usos en calefacción industrial, urbana, agrícola, etc. En este sentido destacan países como Islandia, que cuenta con la mayor red del mundo en Rekjvik, Estados Unidos, China Rusia, Japón, Francia, etc. El sistema se basa en redes centralizadas enterradas abastecidas por agua a 60-90ºC que distribuyen el calor hasta los hogares mediante tuberías aisladas e intercambiadores de calor estratégicamente ubicados. Los porcentajes de utilización directa del calor geotérmico se representan en la tabla 21.6.

Tabla 21.6. Utilización directa del calor geotérmico

Uso Porcentaje Calefacción 33%

Ambiental Baños

Termales

15%

Acuicultura

13%

Invernaderos

12% 12%

Aire

Acondicionado Industria

11% Secado productos agrícolas 1%

Otros

3% Los depósitos de vapor y agua caliente constituyen una pequeña parte de los recursos geotérmicos. El magma de la Tierra y las rocas secas calientes proporcionarán energía barata, limpia, y casi ilimitada. Sin embargo, todavía es imposible su pleno aprovechamiento, principalmente por factores técnicos. Cuando se desarrolle la tecnología apropiada para su explotación podrá extraerse una gran cantidad de energía. Mientras tanto, los yacimientos de temperatura moderada, que son muy abundantes y pueden operar mediante sistemas de ciclo binario, serán los productores de electricidad más usuales.

CONCLUSIONES 

La energía geotérmica es una de las energías renovables menos conocidas que se utiliza para calefacción y electricidad de diversos países.



La energía geotérmica es una fuente inagotable de energía ya se calorífica o eléctrica.



La energía geotérmica es una fuente de energía y calor para la agricultura y la industria.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

(https://villalbageotermica.wordpress.com/origen-de-la-energia-geotermica/)



(http://www.cega.ing.uchile.cl/cega/index.php/es/informacion-de-interes-/iquees-la-energia-geotermica)



http://www.ecogaia.com/el-gran-potencial-de-la-energiageotermica.html



Viessmann Werke



www.solarpraxis.de.



http://www.renewables-made-in-germany.com/es/renewables-made-ingermany/tecnologias/geotermia/geotermia/tecnologias-y-aplicaciones.html