Seguro que conoces quĂ© es a rasgos generales la energĂa geotĂ©rmica, pero Âżsabes todo lo básico sobre esta energĂa? De forma general, decimos que la energĂa geotĂ©rmica es la energĂa calorĂfica procedente del interior de la Tierra. Dicho de otro modo, la energĂa geotĂ©rmica es el Ăşnico recurso renovable de energĂa que no deriva del Sol. Además, podemos decir que esta energĂa no es una energĂa renovable como tal, ya que su renovaciĂłn no es infinita, aunque sigue siendo inagotable a escala humana, por lo que se considera renovable a efectos prácticos.
Origen del calor del interior de la Tierra
El calor en el interior de la Tierra se origina principalmente por la desintegraciĂłn de elementos radioactivos como el Uranio 238, Torio 232 y Potasio 40. Estos elementos se desintegran constantemente, liberando energĂa tĂ©rmica en el proceso. Otro factor importante son los choques de las placas tectĂłnicas, que liberan calor debido al movimiento y fricciĂłn. En ciertas regiones, el calor geotĂ©rmico está más concentrado, como es el caso de áreas cercanas a volcanes, corrientes de magma, gĂ©iseres y fuentes termales. Esto permite mayor facilidad para su aprovechamiento energĂ©tico.
Aprovechamiento de la energĂa geotĂ©rmica
La energĂa geotĂ©rmica ha sido utilizada desde hace más de 2.000 años, con los romanos siendo pioneros en el uso de fuentes termales para baños termales y calefacciĂłn. En tiempos más recientes, se utiliza para calefacciĂłn de edificios, invernaderos y generaciĂłn de electricidad. Existen tres tipos de yacimientos de los que se puede obtener energĂa geotĂ©rmica:
- Yacimientos de alta temperatura
- Yacimientos de baja temperatura
- Yacimientos de rocas calientes secas
Yacimientos de alta temperatura
Se considera un yacimiento de alta temperatura cuando el agua subterránea en el yacimiento alcanza temperaturas superiores a los 100°C debido a la proximidad de un foco de calor activo. Para poder extraer calor del subsuelo, las condiciones geolĂłgicas deben permitir la existencia de un embalse geotĂ©rmico, que funciona de manera similar a los embalses de petrĂłleo o gas natural.El agua calentada por estas rocas tiende a subir hacia la superficie hasta llegar a un embalse geotĂ©rmico atrapado por una capa impermeable. Sin embargo, si existen grietas en esa capa impermeable, el vapor o el agua caliente pueden ascender y aparecen en la superficie en forma de fuentes termales o gĂ©iseres. Estas fuentes de calor se han explotado desde la antigĂĽedad, y hoy dĂa se utilizan para calefacciĂłn y procesos industriales.
Yacimientos de baja temperatura
Un yacimiento de baja temperatura es aquel donde el agua alcanza entre 60 y 100ÂşC. En estos casos, el flujo de calor es normal, por lo que no es necesario tener un foco de calor activo o la presencia de una capa impermeable.
AquĂ, la clave es contar con un almacĂ©n de agua a profundidades que permitan alcanzar temperaturas suficientemente altas como para que su explotaciĂłn sea viable econĂłmicamente.
Yacimientos de rocas calientes secas
Los yacimientos de rocas calientes secas tienen aún más potencial, ya que se encuentran entre los 250-300ºC y a profundidades de entre 2.000 y 3.000 metros. Para extraer calor de estas rocas, es necesario fracturarlas para hacerlas porosas.
En este sistema, se inyecta agua frĂa desde la superficie, que atraviesa las rocas calientes porosas, calentándose en el proceso y luego se extrae como vapor para generar electricidad. Sin embargo, estos yacimientos tienen dificultades debido a las tĂ©cnicas de fracturaciĂłn y perforaciĂłn requeridas para su explotaciĂłn.
EnergĂa geotĂ©rmica de muy baja temperatura
Podemos también considerar el subsuelo como una fuente de calor a 15ºC, completamente renovable e inagotable. Con un sistema adecuado de captación y una bomba de calor, es posible transferir este calor a un sistema de calefacción que puede alcanzar hasta 50ºC, proporcionando calefacción y agua caliente sanitaria.
Este sistema también puede usarse en verano, almacenando el calor a 40ºC en el subsuelo. La principal desventaja es que se necesita una gran superficie para enterrar el circuito exterior, pero su principal ventaja es el ahorro energético y la versatilidad de poder usarse tanto para calefacción como refrigeración.
La bomba de calor geotérmica
El elemento esencial en este tipo de sistemas es la bomba de calor. Esta máquina termodinámica basa su funcionamiento en el Ciclo de Carnot, tomado de un gas que actúa como transportador del calor entre dos fuentes, una de temperatura baja y otra de alta.
Esta bomba puede extraer calor del suelo a 15ÂşC y elevar su temperatura para calentar el aire en un circuito interno, logrando un rendimiento mucho mayor que los sistemas de climatizaciĂłn convencionales.
Circuitos de intercambio con la Tierra
Podemos distinguir entre sistemas de intercambio con aguas superficiales, que son más económicos pero están limitados geográficamente, y el intercambio con el suelo, que puede ser directo o mediante un circuito auxiliar.
- Intercambio directo: más simple y barato, pero con riesgo de fugas y congelamiento.
- Circuito auxiliar: más costoso, pero evita las grandes fluctuaciones de temperatura.
Hay que destacar que, al absorber calor de una fuente de temperatura estable como el subsuelo, estos sistemas ofrecen un rendimiento constante y eficiente a lo largo del año, sin importar las condiciones atmosféricas.
Rendimiento de los sistemas de climatizaciĂłn
La eficiencia energĂ©tica de los sistemas de climatizaciĂłn geotĂ©rmica es sobresaliente: llegan a alcanzar rendimientos de hasta el 500% en refrigeraciĂłn y un 400% en calentamiento. Esto significa que por cada unidad de energĂa utilizada, se pueden generar hasta 5 unidades de energĂa tĂ©rmica en el caso de la refrigeraciĂłn.
Aparte de su alta eficiencia, este sistema tiene la ventaja de no depender de las fluctuaciones de energĂa solar o eĂłlica, ya que la Tierra proporciona una fuente de calor constante.
DistribuciĂłn de la energĂa geotĂ©rmica
La energĂa geotĂ©rmica se encuentra distribuida a lo largo de todo el planeta, pero con una mayor concentraciĂłn en zonas volcánicas y de fallas tectĂłnicas. Zonas como la costa del PacĂfico en AmĂ©rica e Indonesia tienen un alto potencial. Sin embargo, su explotaciĂłn se puede extender a otras áreas con las tecnologĂas modernas de perforaciĂłn.
Ventajas y desventajas de la energĂa geotĂ©rmica
Ventajas:
- Disponibilidad en todo el planeta.
- Inagotable a escala humana.
- La energĂa más barata conocida.
Desventajas:
- Posible liberaciĂłn de gases sulfurosos.
- La transmisiĂłn del calor a largas distancias no es viable.
- Costes elevados de la instalaciĂłn inicial.
El futuro de la energĂa geotĂ©rmica
El potencial geotĂ©rmico del planeta es gigantesco, con suficiente energĂa almacenada en el subsuelo para abastecer las necesidades energĂ©ticas del mundo durante millones de años. A medida que las tĂ©cnicas de perforaciĂłn avanzan, se espera que el uso de la geotermia se extienda cada vez más en procesos industriales, calefacciĂłn de edificios y generaciĂłn elĂ©ctrica.
Con el desarrollo de nuevas tecnologĂas como las turbinas sin paletas capaces de generar electricidad con temperaturas más bajas, la energĂa geotĂ©rmica tiene un futuro prometedor para convertirse en una parte esencial del suministro energĂ©tico global.
AsĂ, la energĂa geotĂ©rmica no solo ofrece una alternativa limpia y abundante, sino que puede ayudarnos a avanzar hacia una mayor independencia energĂ©tica, reduciendo al mismo tiempo nuestra huella de carbono.