Seguro que conoces qué es a rasgos generales la energía geotérmica, pero ¿sabes todo lo básico sobre esta energía? De forma general, decimos que la energía geotérmica es la energía calorífica procedente del interior de la Tierra. Dicho de otro modo, la energía geotérmica es el único recurso renovable de energía que no deriva del Sol. Además, podemos decir que esta energía no es una energía renovable como tal, ya que su renovación 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 desintegración de elementos radioactivos como el Uranio 238, Torio 232 y Potasio 40. Estos elementos se desintegran constantemente, liberando energía térmica en el proceso. Otro factor importante son los choques de las placas tectónicas, que liberan calor debido al movimiento y fricción. En ciertas regiones, el calor geotérmico está más concentrado, como es el caso de áreas cercanas a volcanes, corrientes de magma, géiseres y fuentes termales. Esto permite mayor facilidad para su aprovechamiento energético.
Aprovechamiento de la energía geotérmica
La energía geotérmica 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 calefacción. En tiempos más recientes, se utiliza para calefacción de edificios, invernaderos y generación de electricidad. Existen tres tipos de yacimientos de los que se puede obtener energía geotérmica:
- 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 geológicas deben permitir la existencia de un embalse geotérmico, que funciona de manera similar a los embalses de petróleo o gas natural.El agua calentada por estas rocas tiende a subir hacia la superficie hasta llegar a un embalse geotérmico 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 géiseres. Estas fuentes de calor se han explotado desde la antigüedad, y hoy día se utilizan para calefacción y procesos industriales.
Yacimientos de baja temperatura
Un yacimiento de baja temperatura es aquel donde el agua alcanza entre 60 y 100ºC. 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.
Aquí, la clave es contar con un almacén de agua a profundidades que permitan alcanzar temperaturas suficientemente altas como para que su explotación sea viable económicamente.
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 fría 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 técnicas de fracturación y perforación requeridas para su explotación.
Energía geotérmica 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 15ºC y elevar su temperatura para calentar el aire en un circuito interno, logrando un rendimiento mucho mayor que los sistemas de climatización 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 climatización
La eficiencia energética de los sistemas de climatización geotérmica es sobresaliente: llegan a alcanzar rendimientos de hasta el 500% en refrigeración y un 400% en calentamiento. Esto significa que por cada unidad de energía utilizada, se pueden generar hasta 5 unidades de energía térmica en el caso de la refrigeración.
Aparte de su alta eficiencia, este sistema tiene la ventaja de no depender de las fluctuaciones de energía solar o eólica, ya que la Tierra proporciona una fuente de calor constante.
Distribución de la energía geotérmica
La energía geotérmica se encuentra distribuida a lo largo de todo el planeta, pero con una mayor concentración en zonas volcánicas y de fallas tectónicas. Zonas como la costa del Pacífico en América e Indonesia tienen un alto potencial. Sin embargo, su explotación se puede extender a otras áreas con las tecnologías modernas de perforación.
Ventajas y desventajas de la energía geotérmica
Ventajas:
- Disponibilidad en todo el planeta.
- Inagotable a escala humana.
- La energía más barata conocida.
Desventajas:
- Posible liberación de gases sulfurosos.
- La transmisión del calor a largas distancias no es viable.
- Costes elevados de la instalación inicial.
El futuro de la energía geotérmica
El potencial geotérmico del planeta es gigantesco, con suficiente energía almacenada en el subsuelo para abastecer las necesidades energéticas del mundo durante millones de años. A medida que las técnicas de perforación avanzan, se espera que el uso de la geotermia se extienda cada vez más en procesos industriales, calefacción de edificios y generación eléctrica.
Con el desarrollo de nuevas tecnologías como las turbinas sin paletas capaces de generar electricidad con temperaturas más bajas, la energía geotérmica tiene un futuro prometedor para convertirse en una parte esencial del suministro energético global.
Así, la energía geotérmica no solo ofrece una alternativa limpia y abundante, sino que puede ayudarnos a avanzar hacia una mayor independencia energética, reduciendo al mismo tiempo nuestra huella de carbono.