La energía geotérmica es el calor derivado de la subsuperficie de la tierra, lo que la convierte en una de las energías renovables más abundantes.
El agua y / o el vapor transportan la energía geotérmica a la superficie de la Tierra. Dependiendo de sus características, la energía geotérmica se puede usar para calefacción y refrigeración o se puede aprovechar para generar electricidad limpia. Sin embargo, para la electricidad, se necesitan recursos de generación de temperatura alta o media, que generalmente se encuentran cerca de regiones tectónicamente activas.
Esta fuente renovable clave cubre una parte significativa de la demanda de electricidad en países como Islandia, El Salvador, Nueva Zelanda, Kenia y Filipinas y más del 90% de la demanda de calefacción en Islandia. Las principales ventajas son que no depende de las condiciones climáticas y tiene factores de capacidad muy altos; Por estas razones, las plantas de energía geotérmica son capaces de suministrar electricidad de carga base, así como de proporcionar servicios auxiliares para la flexibilidad a corto y largo plazo en algunos casos.
Existen diferentes tecnologías geotérmicas con distintos niveles de madurez. Las tecnologías para usos directos como calefacción urbana, bombas de calor geotérmicas, invernaderos y para otras aplicaciones son ampliamente utilizadas y pueden considerarse maduras. La tecnología para la generación de electricidad a partir de reservorios hidrotermales con permeabilidad naturalmente alta también es madura y confiable, y ha estado operando desde 1913. Muchas de las plantas de energía en operación hoy en día son plantas de vapor seco o plantas de vaporización (simple, doble y triple) que aprovechan las temperaturas de más de 180 ° C. Sin embargo, los campos de temperatura media se utilizan cada vez más para la generación de electricidad o para el calor y la energía combinados gracias al desarrollo de la tecnología de ciclo binario, en el que el fluido geotérmico se utiliza a través de intercambiadores de calor para calentar un fluido de proceso en un circuito cerrado. Además, se están desarrollando nuevas tecnologías como los Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS), que están en la etapa de demostración.
¿Cómo se produce la energía geotérmica?
Las plantas de energía geotérmica usan vapor para producir electricidad. El vapor proviene de depósitos de agua caliente que se encuentran a unas pocas millas o más debajo de la superficie de la tierra.
El vapor gira una turbina que activa un generador, que produce electricidad. Hay tres tipos de plantas de energía geotérmica: vapor seco, vapor instantáneo y ciclo binario.
Vapor seco
Las plantas de energía de vapor seco se extraen de los recursos subterráneos de vapor. El vapor se canaliza directamente desde los pozos subterráneos a la planta de energía, donde se dirige a una unidad de turbina / generador. Solo hay dos recursos subterráneos conocidos de vapor en los Estados Unidos:
Los géiseres en el norte de California
Parque Nacional de Yellowstone en Wyoming, donde hay un conocido géiser llamado Old Faithful.
Como Yellowstone está protegida contra el desarrollo, las únicas plantas de vapor seco en el país están en The Geysers.
Flash de vapor
Las plantas de energía de vapor flash son las más comunes y usan depósitos geotérmicos de agua con temperaturas superiores a 360 ° F (182 ° C). Esta agua muy caliente fluye a través de pozos en el suelo bajo su propia presión. A medida que fluye hacia arriba, la presión disminuye y parte del agua caliente hierve en vapor. El vapor se separa del agua y se usa para alimentar una turbina / generador. El agua sobrante y el vapor condensado se inyectan nuevamente en el depósito, lo que lo convierte en un recurso sostenible.
Vapor binario
Las centrales eléctricas de ciclo binario funcionan con agua a temperaturas más bajas de aproximadamente 225-360 ° F (107-182 ° C). Las plantas de ciclo binario usan el calor del agua caliente para hervir un fluido de trabajo, generalmente un compuesto orgánico con un bajo punto de ebullición. El fluido de trabajo se vaporiza en un intercambiador de calor y se usa para hacer girar una turbina. El agua se inyecta nuevamente en el suelo para recalentarse. El agua y el fluido de trabajo se mantienen separados durante todo el proceso, por lo que hay poca o ninguna emisión al aire.
Actualmente, se pueden utilizar dos tipos de recursos geotérmicos en las centrales eléctricas de ciclo binario para generar electricidad: sistemas geotérmicos mejorados (EGS) y recursos de baja temperatura o coproducidos.
Sistemas geotérmicos mejorados
Los EGS proporcionan energía geotérmica al aprovechar los recursos geotérmicos profundos de la Tierra que de otro modo no serían económicos debido a la falta de agua, ubicación o tipo de roca. El Servicio Geológico de los Estados Unidos estima que potencialmente 500,000 megavatios de recursos EGS están disponibles en el oeste de los Estados Unidos o aproximadamente la mitad de la capacidad actual de generación de energía eléctrica instalada en los Estados Unidos.
Recursos de baja temperatura y coproducidos
Los recursos geotérmicos de baja temperatura y coproducidos se encuentran típicamente a temperaturas de 300F (150C) o menos. Algunos recursos de baja temperatura pueden aprovecharse para generar electricidad utilizando la tecnología de ciclo binario. El agua caliente coproducida es un subproducto de los pozos de petróleo y gas en los Estados Unidos. Esta agua caliente está siendo examinada por su potencial para producir electricidad, ayudando a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y extender la vida útil de los campos de petróleo y gas.
Ventajas de la energía geotérmica
La energía geotérmica generalmente se considera ecológica y no causa cantidades significativas de contaminación.
Los depósitos geotérmicos se reponen naturalmente y, por lo tanto, son renovables (no es posible agotar los recursos).
Potencial masivo: las estimaciones superiores muestran un potencial mundial de 2 teravatios (TW).
Excelente para satisfacer la demanda de energía de carga base (a diferencia de otras energías renovables como la eólica y la solar).
Ideal para calefacción y refrigeración, incluso los hogares pequeños pueden beneficiarse.
El aprovechamiento de la energía geotérmica no involucra ningún combustible, lo que significa menos fluctuaciones de costos y precios de electricidad estables.
Pequeña huella en tierra: se puede construir parcialmente bajo tierra.
La energía geotérmica está disponible en todas partes, aunque solo algunos recursos son aprovechables de manera rentable.
Los recientes avances tecnológicos (por ejemplo, sistemas geotérmicos mejorados) han hecho que se puedan explotar más recursos y se han reducido los costos.
Desventajas de la energía geotérmica
Hay algunos problemas ambientales menores asociados con la energía geotérmica.
Las plantas de energía geotérmica pueden en casos extremos causar terremotos.
Hay altos costos iniciales asociados tanto con las plantas de energía geotérmica como con los sistemas de calefacción / refrigeración geotérmicos.
Muy específico para la ubicación (la mayoría de los recursos simplemente no son competitivos en costos).
La energía geotérmica solo es sostenible (renovable) si los depósitos se gestionan adecuadamente.
Fuentes:
https://www.irena.org/geothermal
https://energyinformative.org/geothermal-energy-pros-and-cons/
https://www.nrel.gov/research/re-geo-elec-production.html