Energía geotérmica para niños
| Energías renovables |
|---|
 |
|
Biocarburante |
La energía geotérmica es un tipo de energía renovable que se obtiene del calor que hay dentro de la Tierra. Este calor se transmite a través de rocas calientes y agua subterránea, creando lo que llamamos sistemas geotérmicos. La energía geotérmica se ha usado como fuente de calor y electricidad desde hace miles de años.
La electricidad generada con energía geotérmica se usa desde el siglo XX. Se considera una energía renovable porque el calor que se extrae es muy pequeño comparado con el calor total que tiene la Tierra en su interior. A diferencia de la energía del viento (eólica) o del sol (solar), las centrales geotérmicas producen energía de forma constante, sin importar el clima.
En teoría, hay suficiente calor en la Tierra para cubrir todas las necesidades de energía de la humanidad. Sin embargo, solo una pequeña parte de este calor es accesible con la tecnología y los costos actuales.
El costo de producir energía geotérmica ha bajado mucho con el tiempo. Por ejemplo, entre 1980 y 1990, el costo disminuyó un 25%. Los avances tecnológicos siguen haciendo que sea más económico y que se puedan usar más recursos. En 2021, el Departamento de Energía de Estados Unidos calculó que la energía de una planta nueva costaba alrededor de 0,05 dólares por kilovatio-hora. La producción de electricidad geotérmica ha crecido un 3,5% cada año, llegando a una capacidad total de casi 16 gigavatios en 2021. Para calentar y enfriar, el uso de la energía geotérmica creció un 9% anual entre 2015 y 2020, alcanzando los 107 gigavatios térmicos en 2020.
La palabra "geotérmica" viene del griego geo (que significa "Tierra") y thermos (que significa "calor"). Así que, literalmente, significa "calor de la Tierra".
Contenido
¿Qué tipos de yacimientos geotérmicos existen?
Podemos encontrar cuatro tipos principales de lugares donde se aprovecha la energía geotérmica:
- Lugares con agua caliente
- Lugares con rocas secas y calientes
- Géiseres (chorros de agua caliente y vapor)
- Lugares con vapor seco
Yacimientos de agua caliente
Estos lugares pueden ser fuentes naturales de agua caliente o estar bajo tierra, en depósitos de agua llamados acuíferos.
Las fuentes de agua caliente se han usado desde hace mucho tiempo como baños termales. Si el agua está muy caliente, se puede enfriar antes de usarla. Sin embargo, estas fuentes suelen tener un flujo de agua limitado.
Los depósitos subterráneos de agua muy caliente, que están a poca o mediana profundidad, son ideales para aprovechar el calor de la Tierra. El agua caliente o el vapor pueden salir de forma natural, o se pueden bombear. La forma de extraerlos depende de lo que sea más rentable.
En muchos casos, se usan dos pozos (o un número par de pozos). Por uno se saca el agua caliente y por el otro se vuelve a inyectar en el acuífero, después de haberle quitado el calor. Este sistema tiene varias ventajas:
- Es menos probable que el calor del yacimiento se agote, porque el agua que se reinyecta aún tiene bastante calor.
- El agua del yacimiento no se acaba, ya que la cantidad total se mantiene.
- Las sales o gases que pueda tener el agua no se liberan al ambiente, porque el agua circula en un sistema cerrado. Esto ayuda a evitar la contaminación.
También hay yacimientos donde el agua sale en forma de vapor. En estos casos, el vapor se usa directamente para mover una turbina y generar energía. El desafío es que es más difícil volver a inyectar el agua después de que se condensa, y algunos gases pueden liberarse a la atmósfera.
¿Cómo se clasifican los yacimientos por la temperatura del agua?
- Energía geotérmica de alta temperatura: Se encuentra en zonas donde la corteza terrestre es muy activa. La temperatura del agua está entre 150 y 400 °C. Se produce vapor en la superficie que se usa para generar electricidad con una turbina. Para que exista un campo geotérmico así, se necesita una capa de rocas impermeables arriba, un depósito de agua permeable entre 0,3 y 2 kilómetros de profundidad, rocas fracturadas que permitan el movimiento de fluidos para transferir el calor, y una fuente de calor de magma entre 3 y 15 kilómetros de profundidad, a unos 500-600 °C. La extracción se hace con perforaciones similares a las que se usan para el petróleo.
- Energía geotérmica de temperaturas medias: Aquí, los fluidos de los depósitos de agua están a temperaturas más bajas, entre 70 y 150 °C. La conversión a electricidad es menos eficiente, por lo que a veces se usa un líquido especial que se evapora fácilmente. Estas fuentes pueden alimentar pequeñas centrales eléctricas, pero son muy útiles para sistemas de calefacción y refrigeración en ciudades.
- Energía geotérmica de baja temperatura: Se puede aprovechar en áreas más grandes, como en cuencas con sedimentos. Se debe al calor natural de la Tierra. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C.
- Energía geotérmica de muy baja temperatura: Se considera así cuando los fluidos se calientan entre 20 y 50 °C. Esta energía se usa para necesidades de casas, ciudades o agricultura, como la climatización geotérmica (con bombas de calor geotérmicas).
Las divisiones entre estos tipos de energía geotérmica son solo una guía. Para producir electricidad de forma eficiente, la temperatura mínima suele ser entre 120 y 180 °C. Sin embargo, las fuentes de menor temperatura son muy buenas para sistemas de calefacción en ciudades y zonas rurales.
Yacimientos secos
En estos lugares, hay una zona bajo tierra, no muy profunda, con rocas o materiales calientes y secos. Se inyecta agua por una perforación y se recupera caliente por otra. El calor se aprovecha con un intercambiador de calor y el agua se vuelve a inyectar, como en el caso de los yacimientos de agua caliente.
Un ejemplo fue el "Proyecto de Piedras Calientes" en Inglaterra, que se abandonó en 1989 porque no era rentable. Sin embargo, programas similares se están desarrollando en Australia, Francia, Suiza y Alemania. El magma (rocas fundidas) ofrece energía geotérmica de muy alta temperatura, pero la tecnología actual no permite aprovecharla de forma económica.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la energía geotérmica?
Ventajas de la energía geotérmica
- Solo se necesita una inversión inicial.
- Produce muy pocos residuos y causa menos impacto en el ambiente que el petróleo o el carbón.
- Es un sistema que permite un gran ahorro de dinero y energía.
- No produce ruidos molestos al exterior.
- Los recursos geotérmicos son casi ilimitados para el uso humano.
- Sus precios no dependen de los mercados internacionales, sino que pueden mantenerse a nivel nacional o local.
- Las plantas geotérmicas necesitan menos espacio que otros tipos de plantas de energía. No requieren construir represas ni talar bosques.
- La emisión de dióxido de carbono (CO2), que contribuye al efecto invernadero, es menor que la que se produciría al quemar combustibles. Puede ser nula si el agua se reinyecta y circula en un sistema cerrado.
Desventajas de la energía geotérmica
- En yacimientos secos, a veces se han producido pequeños movimientos de tierra (microsismos) debido al enfriamiento rápido de las rocas calientes, lo que causa que se agrieten.
Las siguientes desventajas se refieren solo a la energía geotérmica que no usa reinyección de agua o que no es de baja temperatura para uso doméstico (climatización geotérmica):
- En algunos casos, puede liberar un gas llamado ácido sulfhídrico, que huele a huevo podrido. En grandes cantidades, este gas es muy peligroso y no se percibe el olor.
- Puede contaminar el agua cercana con sustancias como arsénico o amoníaco.
- Puede causar contaminación térmica (cambios de temperatura en el agua).
- Puede afectar el paisaje.
- No se puede transportar fácilmente como energía principal, a menos que se use un intercambiador de calor y un líquido diferente al agua del acuífero.
- No está disponible en todos los lugares, excepto la que se usa en las bombas de calor geotérmicas para climatización, que se puede usar en cualquier parte del mundo.
¿Para qué se usa la energía geotérmica?
- Para generar electricidad.
- Para aprovechar el calor (calefacción y agua caliente para casas).
- Para refrigeración (enfriar espacios) usando sistemas especiales.
Generación de electricidad
La primera vez que se produjo electricidad con energía geotérmica fue en Larderello, Italia, en 1904. Desde entonces, el uso de esta energía para generar electricidad ha crecido en todo el mundo, llegando a casi 8000 megavatios. De estos, Estados Unidos genera 2700 megavatios.
| # | País | 2020 |
|---|---|---|
| 1 |  Estados Unidos |
3676 |
| 2 |  Indonesia |
2133 |
| 3 |  Filipinas |
1918 |
| 4 |  Turquía |
1526 |
| 5 |  Nueva Zelanda |
1005 |
| 6 |  México |
963 |
| 8 |  Italia |
944 |
| 7 |  Kenia |
861 |
| 9 |  Islandia |
755 |
| 10 |  Japón |
601 |
| 11 |  Costa Rica |
262 |
| 12 |  El Salvador |
204 |
| 13 |  Nicaragua |
153 |
| 14 |  Honduras |
35 |
Desalinización de agua
En 1998, Douglas Firestone empezó a investigar cómo usar el calor geotérmico para desalinizar agua (quitarle la sal). En 2001, demostró que el agua geotérmica podía usarse de forma económica para producir agua sin sal.
En 2005, se probó un prototipo de desalinizador llamado “Delta T”. Este aparato usaba un ciclo de aire caliente y presión atmosférica con calor geotérmico para evaporar y condensar el agua. Logró reducir la concentración de sal del agua de mar de 35.000 partes por millón a solo 51 partes por millón.
¿Puede agotarse la energía geotérmica?
Inyección de agua y su efecto
En algunos lugares, los depósitos de magma se han agotado, dejando de producir energía geotérmica. Esto podría haber sido influenciado por la inyección de agua fría en el acuífero caliente. Es decir, si no se maneja con cuidado, la reinyección de agua puede enfriar el recurso. En al menos un lugar, el enfriamiento causó pequeños y cortos movimientos de tierra. Esto ha generado debates sobre si los dueños de las plantas son responsables de los daños causados por estos movimientos.
Agotamiento del calor
Aunque algunos yacimientos geotérmicos pueden proporcionar energía por muchas décadas, otros pueden agotarse y enfriarse. Un informe del gobierno de Islandia menciona que la energía geotérmica no es "estrictamente renovable" de la misma manera que la energía hidráulica (del agua).
Se calcula que la energía geotérmica de Islandia podría producir 1700 megavatios por más de 100 años, comparado con su producción actual de 140 megavatios. La pregunta es si el calor natural que sube de la Tierra es capaz de reponer el calor que se extrae al usar la energía geotérmica.
¿Cuánto cuesta la energía geotérmica?
La energía geotérmica es más competitiva que la quema de combustibles como el petróleo, especialmente en países como Islandia, Nueva Zelanda e Italia. Durante un tiempo, cuando los precios de la energía eran bajos, pocas zonas con recursos geotérmicos en Estados Unidos podían generar electricidad a un costo competitivo con otras fuentes de energía. Sin embargo, esto cambió con el aumento de los precios de los combustibles fósiles.
Excepto por las bombas de calor geotérmicas para climatización, no todas las áreas del mundo tienen un recurso geotérmico que se pueda usar. Además, algunas fuentes geotérmicas no tienen una temperatura lo suficientemente alta para producir vapor. En esas zonas, la energía geotérmica se puede generar con un proceso llamado tecnología de ciclo binario, aunque es menos eficiente. En cualquier caso, en lugar de producir electricidad, las zonas de menor temperatura pueden usarse para la climatización de edificios (calefacción y refrigeración). Desde 1998, Estados Unidos cuenta con muchos sistemas de calefacción urbana, granjas de acuicultura, plantas industriales, balnearios e invernaderos que usan calor geotérmico.
Otras áreas no tienen el agua necesaria para producir vapor, que es fundamental para los diseños actuales de las plantas. A las áreas geotérmicas sin vapor se les llama zonas de rocas calientes secas, y se están investigando métodos para aprovecharlas. Un ejemplo son algunas zonas de las Islas Canarias.
Galería de imágenes
-
Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del Gran Reikiavik.
Véase también
En inglés: Geothermal energy Facts for Kids
- Horno-Asador de Timanfaya
