Energía renovable a partir de la Tierra

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1 Energía renovable a partir de la Tierra

2 Al abrigo de la Tierra Por definición, la energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor debajo de la superficie de la tierra. Se ha utilizado desde tiempos antiguos para calefacción y, desde hace casi 100 años, también para la generación de electricidad. Su potencial es inagotable en términos humanos, comparable al del sol. Además de la generación de energía eléctrica, la energía geotérmica es utilizada actualmente para la calefacción de edificios, oficinas, locales, pequeñas viviendas, etc. Sus ventajas son varias. Puede ser extraída sin quemar combustibles fósiles, por lo que los niveles de emisión de CO2 de las centrales son muy bajos. Y a diferencia de la energía solar y eólica, la energía geotérmica está siempre disponible, los 365 días del año. 2

3 Tuberías de una central geotérmica en un campo de lava de Islandia. Contenidos Viaje al centro de la Tierra Nuestro planeta, una máquina térmica Electricidad a partir del calor terrestre Historia de la electricidad geotérmica Actualidad de la electricidad geotérmica Ventajas e inconvenientes Futuro de la geotermoelectricidad 3

4 Erupción nocturna del volcán Strómboli, en Italia. Sus explosiones de fuego y lava se repiten rítmicamente, cada 20 minutos aproximadamente. Viaje al centro de la Tierra Estructura interna de nuestro planeta En forma esquemática y simple, se puede considerar que nuestro planeta está conformado por tres capas concéntricas desde la superficie hasta su centro, ubicado a una profundidad de 6.357,78 km. La superficial, denominada corteza terrestre, está constituida por rocas sólidas que podemos observar en forma directa. Su espesor rara vez supera los 70 km. La segunda capa, denominada manto, se halla inmediatamente debajo de la anterior. Su composición mineralógica es completamente distinta de las de las rocas de la parte superficial y su densidad mucho mayor. Debido a las altas temperaturas existentes a esas profundidades esos materiales se hallan en estado semifundido. A partir de allí nos internamos en la tercera capa denominada núcleo caracterizada porque los componentes minerales que la constituyen poseen una densidad muy superior a las de las capas anteriores. Corteza (rocas de silicatos) Manto (rocas silícias viscosas) Núcleo exterior (material fundido) Núcleo interior (Hierro y Níquel) 4

5 Mayor profundidad, mayor calor A diferencia de la mayoría de las fuentes de energía renovables, la geotérmica no tiene su origen en la radiación solar sino en la enorme diferencia de temperaturas que existen en el interior del planeta y que van desde los 15 C de la corteza a los C que rigen en el núcleo. Esta diferencia de temperaturas, conocida como gradiente térmico, origina un continuo flujo de calor desde el interior de la Tierra a la superficie. Pero la corteza de la Tierra no es un envoltorio homogéneo. Está fragmentada en varios bloques o placas tectónicas, cada una de las cuales se mueve a una velocidad de varios centímetros por año. Ese movimiento produce roces, choques y deformaciones en los bordes de las placas. A su vez, esos impactos ocasionan grietas, pliegues (montañas), terremotos y erupciones volcánicas que dan lugar a flujos de calor anormalmente elevados. Así, si lo normal es que la temperatura de la Tierra aumente entre 2 y 4 C cada cien metros de profundidad, en esas zonas de choque se pueden registrar aumentos de más de 30 C/100 m. Desde el punto de vista de su aprovechamiento energético, estas áreas térmicas son las que presentan el mayor interés. Calderas subterráneas Parte del agua que se escurre por la superficie de la tierra (producto de lluvia, de deshielo, de cursos de agua, etc.) se infiltra en el terreno y, a través de grietas y fracturas, puede alcanzar profundidades de hasta miles de metros. Al encontrar en profundidad lechos de rocas suficientemente porosas, el agua circula a través de los poros de dichas rocas. Esos estratos por los cuales circula agua se conocen como acuíferos o reservorios. Por un principio físico elemental, esa masa acuosa tiende a elevar su temperatura hasta igualarla con la de la roca que la contiene. Si la corriente de agua del acuífero se encuentra con una zona de grietas y fisuras, puede alcanzar la superficie del terreno en forma de aguas termales o géiseres. 5

6 6 El calor de las entrañas de la Tierra permite que en lugares tan fríos como Islandia los baños al aire libre sean posibles.

7 Nuestro planeta, una máquina térmica Calor al servicio de la Humanidad El uso más antiguo de los recursos geotérmicos, más precisamente de las aguas termales, tiene que ver con sus propiedades curativas (griegos, romanos, babilonios, etc.) No obstante, el aprovechamiento más importante del calor del subsuelo consiste en su utilización con fines energéticos. Un aprovechamiento de la energía geotérmica persigue fines térmicos y se aplica para calefaccionar viviendas, invernaderos y establos; para procesos industriales que utilizan calor (como por ejemplo las fábricas de celulosa); para el secado de frutas y vegetales; para piscicultura, para calentamiento de suelos de cultivos en zonas frías y para derretir la nieve de los caminos. Energía renovable bajo nuestros pies La energía térmica de la Tierra es inmensa pero, por limitaciones técnicas, sólo una fracción de ella puede ser utilizada por la Humanidad. En términos generales, explotar un yacimiento geotérmico demanda perforaciones de exploración y pozos de producción que alcancen el acuífero, a fin de permitir que el agua caliente o el vapor suban a la superficie. Es muy importante tener en cuenta que esta explotación debe efectuarse de manera tal que el volumen de agua caliente o vapor que de él se extrae no sea mayor que la recarga natural de agua del acuífero. Sólo bajo estas condiciones el recurso energético puede ser considerado como una fuente de carácter renovable. Un segundo uso del calor de la Tierra consiste en la generación de electricidad mediante instalaciones similares a las usinas térmicas convencionales. La civilización romana contaba con recintos públicos llamados termas que ofrecían baños de vapor y piscinas frías, templadas y calientes. 7

8 Electricidad a partir del calor terrestre Agua. Vapor. Electricidad Hemos dicho que la electricidad de origen geotérmico se genera en usinas similares a las centrales térmicas usuales. La diferencia radica en el origen del vapor que mueve las turbinas que alimentan el generador eléctrico. Mientras que en una usina térmica convencional el vapor se obtiene quemando combustibles fósiles, en una central geotérmica el vapor es provisto directamente por la naturaleza. Tipos de centrales Los sistemas geotérmicos se encuentran en la naturaleza en una variedad de combinaciones de características geológicas, físicas y químicas, dando así origen a diferentes métodos de generación eléctrica. En la actualidad son tres las tecnologías que pueden ser usadas para generar electricidad a partir de los fluidos hidrotermales: vapor seco, flash y ciclo binario. En los tres casos el vapor, luego de mover las turbinas, se condensa para ser reutilizado o inyectado en el subsuelo. eje del generador eje del generador vapor del acuífero turbina vapor al condensador vaporizador agua del acuífero agua reinyectada vapor al condensador Centrales de vapor seco Cuando los fluidos hidrotermales se presentan total o parcialmente en forma de vapor lo usual es conducirlos a una turbina de vapor convencional. Esta tecnología se utiliza, por ejemplo, en Larderello, Toscana (Italia) y The Geysers, en California (EE.UU.) Centrales flash Cuando el fluido hidrotermal es principalmente agua a alta temperatura, se lo extrae e inyecta inmediatamente en un tanque, donde por diferencia de presiones parte de este líquido se convertirá súbitamente flash en el vapor que activará una turbina y un generador. 8

9 La central geotérmica Las centrales de ciclo binario ya han alcanzado,al decir de los expertos,un buen grado de madurez, lo que se ha traducido en la posibilidad de generar electricidad en yacimientos en los que el recurso no se halla a tan alta temperatura como era preciso antes. Actualmente es la solución más demandada a la hora de generar electricidad. 2 Generación Al entrar a la central el vapor mueve una turbina que activa un generador. 3 Transporte La electricidad obtenida se eleva de voltaje y se transmite a la red. 1 Vapor El vapor se eleva desde el reservorio. Reservorio o acuífero Agua caliente o vapor acumulados en grietas o rocas porosas. 4 Reciclado El vapor utilizado se condensa y reinyecta en el reservorio. Corteza Su profundidad varía de 5 a 70 km. Fisuras El magma del manto sube por ellas a la corteza, calentando las rocas. eje del generador fluido orgánico agua del acuífero vapor al condensador intercambiador de calor Manto Centrales de ciclo binario Hacen posible la generación eléctrica en yacimientos cuyo recurso se halla a menor temperatura. En estos sistemas, el fluido geotérmico transfiere su calor mediante un intercambiador a un fluido secundario que se convierte en vapor, activa la turbina y genera electricidad. Se usa este segundo fluido porque su temperatura de evaporación es más baja. Así, se necesita menos calor para obtener el vapor. 9

10 Historia de la electricidad geotérmica Antecedentes mundiales La energía geotérmica viene siendo utilizada desde hace siglos con fines térmicos, pero la producción de electricidad a partir del calor de la tierra es mucho más reciente. El primero en hacerlo fue Piero Ginori Conti (foto superior) en Larderello, Italia, en Un siglo después, esa tierra de la Toscana sigue obteniendo calor y electricidad con energía renovable. La generación de electricidad en Larderello fue un suceso comercial y pronto, varios países siguieron el ejemplo italiano. En 1919 los primeros pozos geotermales de Japón fueron perforados en Beppu, seguidos en 1921 por pozos perforados en The Geyser, USA; y en el Tatio, Chile. Después de 1950, otros países como Nueva Zelanda, México, URSS, Islandia, El Salvador, Filipinas, Nicaragua, Indonesia y Kenya instalaron centrales que producen electricidad empleando esta fuente energética. En la actualidad, el mayor productor de energía geotérmica es Estados Unidos con un promedio anual de 15 millones de kilovatios-hora, equivalentes a la energía que se obtendría de la quema de aproximadamente 25 millones de barriles de petróleo. (Fuente: Geothermal Energy Association) 10

11 Central eléctrica geotérmica en Islandia. Desarrollos locales De acuerdo con los rasgos geológicos de Argentina es válido suponer que en nuestro país existe un interesante recurso geotérmico. Partiendo de esa presunción, desde 1972 se programaron estudios de prospección para conocer la potencialidad existente en el territorio nacional. Como consecuencia de distintos estudios y del Programa de Exploración Geotérmica (1979), se identificaron más de veinte áreas de probable interés. Sin embargo, los aprovechamientos efectuados hasta la fecha son muy pocos en comparación con las posibilidades técnicas que ofrece esta fuente de energía. Desde el punto de vista de la producción eléctrica, la única instalación que existe en el país se encuentra en el yacimiento de Capahue (Prov. de Neuquén). Se trata de una planta de ciclo binario de 670 kw de potencia que contribuye a alimentar las localidades termales y turísticas de Copahue y Caviahue. Es de aclarar que se eligió el sistema binario para producción eléctrica por razón de costo-oportunidad de la central y no por motivos técnicos. Central geotérmica de Islandia. La electricidad que genera está destinada principalmente a la extracción de aluminio. 11

12 Actualidad de la electricidad geotérmica Consideraciones generales La energía geotérmica provee aproximadamente el 0,4% de la generación eléctrica mundial, con una tasa de crecimiento a largo plazo del 5%. En el presente, los mayores mercados se encuentran en Estados Unidos, Filipinas, México, Indonesia, Italia e Islandia. La actual capacidad instalada de 9 GW llegará a 11 GW en En cuanto a los costos, a pesar de sus relativamente altas inversiones iniciales, esta energía es muy competitiva debido a su alta disponibilidad y a la estabilidad de su generación. El perfeccionamiento de la tecnología y la implementación de Sistemas Geotermales Mejorados (EGS, por sus siglas en inglés) potenciará su desarrollo, especialmente en aplicaciones de baja y media temperatura a través de centrales de ciclo binario. 12

13 Ventajas e inconvenientes A favor Las principales ventajas de la energía geotérmica son de carácter económico y ambiental. El calor de la tierra está disponible las 24 horas del día, todo el año y reduce la dependencia energética del exterior. Además, su utilización es una medida de conservación de la naturaleza en sí misma, ya que un MW producido con el calor de la Tierra es un MW que no va a ser generado mediante la quema de combustibles fósiles. En contra En cuanto a inconvenientes, el principal radica en que los yacimientos hidrotermales contienen disueltos gases y otras sustancias químicas (mercurio y compuestos de azufre, por ejemplo), que hay que tratar adecuadamente para evitar que contaminen la atmósfera y las aguas circundantes. La contaminación visual y sonora y el deterioro del paisaje son otros posibles impactos. 13

14 Futuro de la geotermoelectricidad Es evidente que las fuentes de energía no están distribuidas equitativamente entre los países. Por motivos económicos, para muchas naciones la compra de combustibles fósiles no es una opción viable y requieren una fuente energética autóctona. La energía geotérmica puede representar una solución local, factible y ecológica para muchos de estos pueblos. Estimar el potencial mundial de la electricidad de origen geotérmico es un ejercicio delicado. Según EGEC (European Geothermal Energy Council), la tecnología actual permitiría una generación de electricidad muy superior a la obtenida en el presente. Y con la incorporación de nuevas tecnologías y mejoras de los sistemas de perforación se podría duplicar el actual potencial de generación eléctrica. 14

15 La central geotérmica Blue Mountain Faulkner 1 en Nevada, EE.UU. Su construcción comenzó en otoño de 2008 y se prevee que al finalizar la misma, su capacidad instalada será de 49,5 MW.

16 Contacto Gerencia Generación La Tablada 350, 5º piso, Córdoba. T: E: Concepto y diseño Div. Comunicación Visual, RR.PP La Tablada 350, 6º piso, Córdoba T: F: E: rrpp@epec.com.ar Fotografías Archivo de Div. Comunicación Visual

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