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Fuentes de Energía Renovables

Cómo funciona la Energía Geotérmica

 

Ya hemos hablado de qué es y cuáles son las ventajas y desventajas de este tipo de fuente renovable. Sin embargo es importante también saber el modo en el que se aprovecha la energía de la tierra. Por eso, en este artículo responderemos a la pregunta: ¿cómo funciona la energía geotérmica?

como funciona la energia geotermica

De dónde proviene la energía geotérmica

El planeta tierra tiene varias capas desde su centro hasta la superficie. Los seres humanos vivimos en la capa más externa, la corteza terrestre, lugar formado por varias capas de roca y placas tectónicas, las cuales están en constante movimiento. Sin embargo, bajo la corteza hay otra capa, mucho más caliente.

El interior del planeta contiene 50000 veces más calor que todas las fuentes de combustibles fósiles en el mundo juntas: gas natural, diesel, carbón. El calor en esta capa es tan grande que algunas rocas se funden, formando magma. Magma que a su vez sale a la superficie a través de los volcanes, y como es de esperarse la concentración de magma es más alta alrededor de estos lugares. Cabe recalcar que la fuente de este calor es la descomposición de materiales radioactivos como el uranio o potasio.

Cuando este magma entra en contacto con fuentes de agua subterráneas, las calienta al punto de hacerlas hervir y aumentando su presión. Ésta es, por ejemplo, el agua que sale de los famosos géiseres al alcanzar una presión tan alta. Esta agua se utiliza  también en forma de vapor para aprovechar la natural alta temperatura de la tierra y generar electricidad.

de donde proviene la energia geotermica
Los géisers son un signo de presencia de calor terrestre

Producción de la energía geotérmica y funcionamiento

Para conseguir el calor de la geotermia, se realiza una perforación llamada “pozo de extracción”. De manera similar al petróleo se realizan profundas excavaciones hasta los yacimientos geotérmicos. Sin embargo el proceso no es tan simple como parece. De manera previa se deben realizar estudios muy especializados y costosos para evaluar el punto exacto donde se debe perforar.

Es esta una de sus principales desventajas: requiere una gran inversión inicial tanto en estudios como implementación. Ya que si las rocas o el agua encontrada no es lo suficientemente caliente, su capacidad energética no podrá ser aprovechada de forma óptima. Esto representaría grandes pérdidas para la organización que realizará la planta.

Pero si el yacimiento tiene una temperatura adecuada y alta capacidad energética, entonces esta se puede aprovechar al máximo. Aquí entonces viene el siguiente paso: la planta de geotermia.

Planta Geotérmica

Las plantas de geotermia son lugares donde se aprovecha el calor y agua de la tierra extraído para generar electricidad y otros productos, ¿cómo funciona una planta de geotermia y cómo se da la generación de energía eléctrica en ella?. Estas consisten básicamente en tuberías de extracción que conducen el agua hacia una turbina de vapor. Luego, esta turbina se acopla a un generador eléctrico y se produce electricidad, pudiéndose en algunos casos también tener sistemas capaces de generar calor útil en zonas frías. Finalmente el vapor condensado se reinyecta al yacimiento para que vuelva a calentarse y se forme un ciclo renovable. En estas plantas siempre hay complejos sistemas de tuberías y materiales de alta resistencia térmica.

Pero, ¿cómo funciona una planta que aprovecha el calor de la tierra? Existen diferentes tipos de plantas geotérmicas, entre ellas tenemos:

planta geotermica de vapor seco y de destello
Planta de vapor seco (izquierda) y Planta de destello (derecha)

Planta geotérmica de vapor seco

Las plantas de vapor seco aprovechan el vapor directamente del yacimiento al interior de la tierra, con un filtrado ligero pero sin separar el agua del vapor. Luego de pasar por la turbina el vapor residual es pasado por un condensador para hacerlo completamente líquido. Finalmente, el agua es reinyectada en el yacimiento para volver a ser calentada.

Ya que el vapor mezclado con agua es inyectado directamente en la turbina, esta sufre mucho desgaste debido al impacto de las partículas de agua a presión. Estas centrales son las más antiguas y las menos utilizadas en la actualidad, debido a sus altos costos de mantenimiento.

Planta geotérmica de destello

Una planta de destello es parecida a una de vapor seco, pero con una gran diferencia: la cámara de expansión. ¿Cómo funciona una central geotérmica de este tipo? El vapor extraído llega hacia un dispositivo llamado cámara de expansión. En este lugar existe presiones bajas que hacen que parte del agua contenida se vaporice. Este vapor entonces pasa hacia la turbina, mientras que el agua condensada se reinyecta en el yacimiento junto al vapor condensado a la salida de la turbina. Son el tipo de central de geotermia más abundante en el mundo.

La ventaja de esta central es que, al no contener partículas de agua condensada en el vapor, la turbina sufre menos deterioro. Esto permite disminuir la frecuencia y los costos del mantenimiento. La central de geotermia “The Geysers” utiliza este sistema para generar electricidad limpia.

Planta geotérmica de ciclo binario

Las plantas geotérmicas de ciclo binario son la última tecnología de entre todos los tipos de centrales que aprovechan el calor de la tierra. En estas centrales se utilizan dos circuitos o sistemas de fluido. En uno de ellos circula el agua caliente del yacimiento, por el otro un fluido de trabajo especial.

Este tipo de centrales permiten la utilización de este tipo de yacimientos de baja temperatura, incluso desde 52° C. Todo esto debido a que utiliza un fluido especial con bajo punto de ebullición, el cual se calienta por intercambio de calor con el agua caliente y se vaporiza. Una vez vaporizado entra hacia la turbina y genera electricidad para luego condensarse y seguir el ciclo.

Además de permitir aprovechar yacimientos de menor temperatura, la otra gran ventaja de este sistema es que no se pierde ni una sola gota de agua del yacimiento.

planta geotermica de ciclo binario
Esquema de una planta geotermica de ciclo binario

Climatización Geotérmica

La climatización mediante geotermia es un uso secundario que se le da a este tipo de energía renovable. Consiste principalmente en aprovechar el calor natural de la tierra para calentar agua potable a través de intercambiadores de calor. Esta agua luego es transportada a través de grandes tuberías hacia las zonas urbanas para ser utilizada como agua caliente sanitaria o suelo radiante. El sistema también es conocido como bomba de calor geotérmica.

Para concluir podemos decir que la energía a gran escala de la tierra funciona de manera limpia y puede ser utilizada para muchos fines. Además, se encuentra en cualquier lugar del mundo y es una gran alternativa a los combustibles fósiles como el gas o el petróleo, tanto para calefacción como para generar electricidad. Todo esto dado que es amigable con el medio ambiente, permitiendo además reutilizar los yacimientos de agua y ahorrando este preciado recurso.

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