¿Qué es la energía geotérmica?
Descubra cómo este recurso energético limpio y renovable puede ayudar a reducir la dependencia del mundo de los combustibles fósiles.
¿Qué es la energía geotérmica?
A medida que las personas, las organizaciones y las naciones buscan formas de reducir las emisiones de carbono, los gobiernos y las empresas han dado un paso adelante con importantes compromisos de reducción de las emisiones de carbono. La búsqueda de alternativas a los combustibles fósiles, como el carbón, el gas natural y el petróleo, son fundamentales para lograr estos objetivos. Con ese fin, las fuentes de energía renovable más limpias , como la energía solar, hidroeléctrica, eólica y geotérmica, están creciendo.
En la actualidad, la energía geotérmica se considera uno de los tipos de energía más eficientes y sostenibles, ya que es un recurso limpio, confiable y renovable. La energía geotérmica usa el calor almacenado dentro de la superficie de la Tierra para generar electricidad y proporcionar calefacción y refrigeración geotérmicas para hogares y empresas. Los recursos geotérmicos han estado en uso en Norteamérica durante más de 10 000 años, ya que los nativos paleoamericanos usaban aguas termales para proporcionar calor, cocinar y bañarse.
La geografía desempeña un papel fundamental en la capacidad de una región para aprovechar las ventajas de la energía geotérmica. Los mejores recursos geotérmicos se encuentran normalmente cerca de los límites de las placas tectónicas. La actividad de los volcanes y los terremotos se centra cerca de estos límites debido al movimiento en corteza base terrestre. Por ejemplo, el cinturón de fuego alrededor de los bordes del océano Pacífico es una cadena de volcanes y actividad sísmica, causada principalmente por placas tectónicas. Como resultado, esta región tiene las áreas geotérmicas más activas del mundo.
Actualmente, Estados Unidos es el líder mundial en producción de energía geotérmica, aunque la energía geotérmica es solo un pequeño porcentaje del consumo energético de EE. UU. Dado que la energía geotérmica es común cerca de los límites de las placas tectónicas, la mayoría de las plantas de energía geotérmica de EE. UU. se encuentran en estados occidentales. California tiene la mayor cantidad de capacidad de generación eléctrica geotérmica con 40 plantas geotérmicas operativas.
Islandia, Filipinas y El Salvador también son líderes mundiales en energía geotérmica, donde la energía geotérmica representa más del 25 por ciento del uso energético total de cada país.
Lea este artículo para explorar la energía geotérmica, evaluar sus ventajas y desventajas, y descubrir ejemplos de energía geotérmica. También obtendrá información sobre el futuro de la energía geotérmica y cómo la tecnología puede ayudar a acelerar la innovación de la energía geotérmica.
Tipos de energía geotérmica
La energía geotérmica se obtiene del calor generado dentro de la Tierra. El término "geotérmica" proviene de las palabras griegas "geo", que significa tierra, y "thermos", que significa caliente. Debajo de la corteza terrestre, que se compone de rocas y agua, hay una capa de roca molida caliente denominada magma. El magma alcanza temperaturas de 1300 °F a 2400 °F (700 ºC a 1300 ºC) y puede propagarse a la superficie de la tierra en forma de lava. El magma también se compone de rocas calientes y capas de agua subterráneas, que se pueden liberar a través de géiseres, aguas termales y fuentes hidrotermales, todos ejemplos de energía geotérmica.
Sin embargo, la mayor parte de la energía geotérmica de la Tierra sigue bajo tierra como bolsillos de vapor y agua caliente, y se recolecta mediante varios métodos:
Energía geotérmica de baja temperatura
- El calor obtenido del fluido geotérmico cerca de la superficie terrestre se eleva por sí mismo o se accede a él mediante un pozo.
- Se puede acceder a ella en casi cualquier lugar del mundo.
- Los usos directos de la energía geotérmica son la calefacción de hogares, invernaderos, caladeros y algunos procesos industriales.
Energía geotérmica de producción conjunta
- Usa agua calentada como un subproducto de los depósitos de petróleo y gas.
- Genera electricidad que usa la planta o se vende a la red eléctrica.
Calefacción y refrigeración geotérmica
- Las bombas de calor geotérmicas se perforan entre 10 y 300 pies dentro de la Tierra.
- Calientan hogares y edificios en invierno y los refrigeran en verano.
Plan de energía geotérmica
- Aprovecha los yacimientos geotérmicos tan profundos como dos millas dentro de la Tierra.
- Genera electricidad.
Ventajas y desventajas de la energía geotérmica
Aunque la energía geotérmica es un recurso de energía renovable y limpia, tiene sus desventajas, incluidos los elevados costes iniciales y la posibilidad de provocar terremotos y subsidencias, el hundimiento gradual de un área de tierra.
Ventajas de la energía geotérmica:
- Responsable con el medioambiente: las plantas de energía geotérmica tienen una huella de carbono mínima y la contaminación asociada a ellas es muy baja. La calefacción y refrigeración geotérmicas reducen las emisiones de gases de efecto invernadero.
- Renovable: a diferencia de los combustibles fósiles, los yacimientos renovables de energía geotérmica dentro de la Tierra se reponen de forma natural y durarán miles de millones de años.
- Confiable y estable: a diferencia de la energía solar y eólica, la energía geotérmica siempre está disponible y no fluctúa. La administración puede predecir con precisión la salida de energía de las plantas de energía geotérmica, lo que las hace ideales para satisfacer las demandas de energía de la carga base.
Desventajas de la energía geotérmica:
- Efectos secundarios para el medioambiente: la energía geotérmica hace que algunos efectos de efecto invernadero situados debajo de la superficie de la Tierra escapen a la atmósfera. Las plantas de energía geotérmica pueden afectar a la estabilidad de la tierra y han desencadenado terremotos y provocado subsidencias.
- Administración necesaria: una vez que una planta de energía geotérmica los interviene, los yacimientos geotérmicos deben administrarse correctamente para garantizar que no se agoten.
- Las plantas están restringidas a ubicaciones específicas: las plantas geotérmicas solo se pueden construir en áreas cercanas a los límites de las placas tectónicas, donde están disponibles los yacimientos geotérmicos.
Plantas de energía geotérmica
Las plantas de energía geotérmica usan recursos geotérmicos de alta temperatura que proceden de vapor seco o pozos de agua caliente. De forma similar a las perforaciones en busca de petróleo, las plantas de energía geotérmica excavan profundo en la Tierra. El vapor o el agua caliente se envían a la superficie, donde se usan para girar turbinas que generan electricidad.
Hay tres tipos de plantas de energía geotérmica:
Plantas eléctricas de vapor seco
Usa fuentes naturales de vapor subterráneas. El agua viaja hasta la superficie de la Tierra en el pozo de producción, transfiere su energía a la turbina, se condensa y se vuelve a bombear a la tierra o se libera a la atmósfera. Las plantas de energía de vapor seco son el tipo más antiguo de plantas geotérmicas y se consideran las más sencillas y eficaces.
La planta de energía de vapor seco más antigua se encuentra en Laredo, Italia. Construida en 1911, sigue suministrando electricidad a más de un millón de residentes. Otra importante planta de energía de vapor seco es el área de recursos geotérmicos Geysers al norte de San Francisco. Ha estado produciendo electricidad desde los años 60 y produce aproximadamente una quinta parte de la energía renovable de California.
Plantas de energía de evaporación instantánea
Convierte el agua muy presurizada que está a mayor temperatura que 360°F (182 ºC) en el interior de la tierra en agua. Cuando el agua caliente llega a la superficie, se envía a un "tanque instantáneo" que se mantiene a una presión mucho menor. La presión reducida hace que algo de agua "parpadee", lo que significa que se evapora rápidamente en forma de vapor para impulsar las turbinas. El fluido restante puede evaporarse de nuevo en una segunda evaporación para extraer más energía.
Las plantas eléctricas de evaporación instantánea son los tipos más comunes de plantas geotérmicas que se usan actualmente. Islandia, una isla volcánica, usa plantas de energía geotérmica de evaporación instantánea para suministrar casi toda la electricidad que necesita el país. Filipinas, que se encuentra a lo largo del cinturón de fuego, tiene la plan de energía de evaporación instantánea más grande del mundo.
Plantas de energía de ciclo binario
Adopta un enfoque diferente para generar calor. Funcionan con agua muy presurizada a temperaturas más bajas, entre 225 °F y 330 °F (107 ºC y 165 ºC). Este método usa un intercambiador de calor para transferir el calor del agua caliente a un fluido secundario, que impulsa las turbinas.
Dado que hay más disponibilidad de agua de temperatura moderada, se espera que las plantas de ciclo binario se conviertan en el tipo más común de plantas de energía geotérmica en el futuro.
¿Cómo se usa la energía geotérmica?
Los tres usos más comunes de la energía geotérmica son el uso directo, la generación de energía y la calefacción y refrigeración de la fuente terrestre.
Sistemas geotérmicos de uso directo
Aprovecha el agua terrestre natural que se encuentra a unos metros o menos de una milla debajo de la superficie terrestre. Se perforan pozos para extraer el agua subterránea, que puede estar a 200°F o más. En algunos casos, el agua caliente o el vapor pueden aumentar por sí solos, sin necesidad de un suministro activo, y se pueden usar directamente o recorrer en ciclo un intercambio de calor.
El agua geotérmica de uso directo es compatible con muchas aplicaciones, como el encendido de granjas de pesca, la fusión de hielo y nieve acumulados en aceras y carreteras, la calefacción de grandes grupos, los edificios de calefacción y el suministro de agua caliente. Aunque los sistemas geotérmicos de uso directo tienen menores costes de capital que los sistemas geotérmicos más profundos, la tecnología se limita a las áreas que tienen cuerpos naturales de agua terrestre caliente cerca o en la superficie de la tierra, como regiones con actividad de tectónica o de tierra caliente.
Generación de energía
Los tres tipos de centrales geotérmicas descritos anteriormente aprovechan los recursos geotérmicos del interior de la tierra para producir electricidad. La mayoría tienen sistemas de circuito cerrado de agua, en los que bombean el agua extraída directamente de vuelta al depósito geotérmico después de su uso. Dado que gran parte del agua se ha convertido en agua, las plantas deben volver a insertar grandes cantidades de agua para mantener un volumen constante de agua en el depósito. Aunque la energía geotérmica es un recurso renovable que se usa hoy en día en unos 20 países, la mayoría de los pozos geotérmicos se enfrían con el tiempo, sobre todo cuando el calor se extrae más rápido de lo que se repone el agua.
Calefacción y refrigeración geotérmica
También conocida como calefacción y refrigeración de la fuente terrestre, esta es la forma más común de usar la energía geotérmica en la actualidad. Para responder a la pregunta "¿qué es la calefacción geotérmica?", hay que entender cómo funciona una bomba de calor geotérmica (también llamada bomba de calor geotérmica). En lugar de generar calor, la bomba usa la tierra como fuente de calor y mueve el calor entre la tierra y el hogar o edificio.
La bomba se explora entre 10 y 300 pies en la tierra y se conecta a largos bucles de canalización que rebosan los fluidos y todo el edificio. En invierno, el fluido absorbe el calor de la tierra y lo transporta al interior del edificio, donde la calefacción geotérmica lo libera a través de un sistema de conductos. En verano, el fluido absorbe el calor del edificio y lo transporta a la tierra para refrigerarlo.
Más formas en que se usa la energía geotérmica
- La agricultura usa la energía geotérmica para mantener las plantas calientes en invierno mediante la aplicación de vapor al suelo.
- Algunos spas usan conductos de ventilación geotérmica para calentar sus hidromasajes y piscinas.
- Las fuentes termales son conocidas por su capacidad terapéutica para mejorar la salud de las personas.
- Los géiseres naturales pueden ser atractivos turísticos. El "Old Faithful" en el Parque Nacional de Yellowstone es una curiosidad geotérmica que hace erupción cada 60 o 90 minutos y que visitan aproximadamente 4 millones de personas cada año.
El futuro de la energía geotérmica
Fracturación hidráulica para la energía geotérmica
En el sector del petróleo y el gas, la fracturación es una forma común de aumentar la producción. La fracturación inserta fluido de alta presión en las formaciones rocosas para fracturarlas y hacerlas permeables. La fracturación hidráulica para la energía geotérmica adopta un enfoque similar y también se conoce como "sistemas geotérmicos mejorados" (ESG). Aunque es un proceso similar al tipo de fracturación que usa el sector del gas natural, hay algunas diferencias importantes. La fracturación geotérmica crea fracturas más pequeñas y controladas, y usa fluidos que provocan mucha menos contaminación.
Un ESG produce vapor mediante la extracción de energía de las rocas que están lo suficientemente calientes, pero demasiado secas, para producir vapor por sí solas. Los desarrolladores exploran "pozos de inyección" verticalmente hasta profundidades de aproximadamente entre 1 y 4,5 kilómetros dentro de la Tierra para llegar a los yacimientos de roca caliente y seca. A continuación, usan agua a alta presión o explosivos para fracturar las rocas y crear el yacimiento geotérmico de fluidos. Un pozo de producción bombea el agua caliente hasta la superficie de la Tierra, lo que, de forma similar a las plantas de ciclo binario, calienta un fluido secundario que parpadea hasta convertirse en vapor. La plan de energía geotérmica usa el vapor para impulsar las turbinas con el fin de crear electricidad.
Barreras al crecimiento de la energía geotérmica
- Falta de recursos geotérmicos naturales. Como se explicó al principio de este artículo, la disponibilidad de los recursos geotérmicos está limitada a ubicaciones cercanas a los límites de las placas tectónicas. La mayoría de los países con acceso a la energía geotérmica ya están aprovechando el recurso hasta cierto punto.
- Costes y riesgos de la exploración de las plantas de energía geotérmica. Cuesta entre 20 y 30 millones de dólares llevar a cabo un programa inicial de exploración y perforación de entre tres y cinco pozos geotérmicos. Esto, junto con el riesgo de una exploración fallida, son barreras para escalar globalmente el uso de la energía geotérmica.
- Coste y riesgo de las plantas del sistema geotérmico mejorado. Aunque el ESG tiene el potencial de ampliar la disponibilidad de los recursos geotérmicos, la exploración de los pozos geotérmicos es muy costosa en comparación con la exploración de petróleo o gas. Otra barrera es que, al igual que los métodos tradicionales de "fracturación", los pozos de ESG han causado terremotos. En concreto, si la fracturación hidráulica tiene lugar cerca de una falla preexistente, existe el riesgo de que se produzcan terremotos mayores que podrían ser lo suficientemente fuertes como para dañar edificios cercanos.
- Alto coste inicial de los sistemas de calefacción y refrigeración geotérmicos. Las bombas de calor geotérmicas cuestan entre 3500 USD y 7500 USD para una unidad básica, y los modelos más caros con opciones como calefacción de agua caliente cuestan aún más. Además, los costes de instalación y excavación pueden subir el precio entre 12 000 USD y 15 000 USD. Sin embargo, algunos países pueden ofrecer reembolsos o créditos fiscales para compensar algunos de estos costes. Estos sistemas finalmente ofrecen una rentabilidad de la inversión porque son muy eficientes en el consumo energético. Las personas que invierten en sistemas de calefacción y refrigeración geotérmicos pueden esperar ahorrar entre el 30 y el 70 % de sus facturas energéticas anuales.
¿Cómo afecta la energía geotérmica al entorno?
Como un recurso limpio y renovable, la energía geotérmica se está viendo cada vez más como una alternativa a los combustibles fósiles. Sin embargo, la energía geotérmica afecta al medioambiente de varias maneras diferentes. En general, los impactos positivos de la energía geotérmica superan a los negativos.
Impactos negativos
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Consumo de agua
Las plantas de energía geotérmica consumen mucha agua para refrigerarse y para reponer los yacimientos geotérmicos. De todas las plantas de energía renovable y no renovable, la geotérmica tiene el segundo mayor consumo de agua. -
Emisiones atmosféricas
Las plantas de energía geotérmicas de bucle abierto liberan a la atmósfera ácido sulfhídrico, dióxido de carbono, amoníaco, metano y boro. Sin embargo, la mayoría de las plantas de energía geotérmica son sistemas de bucle cerrado que insertan los gases extraídos de vuelta en la tierra y así general emisiones atmosféricas mínimas. -
Subsidencias
Cuando las plantas de energía geotérmicas extraen agua caliente de lo profundo de la tierra, dejan vacíos bolsillos que se pueden hundir con el tiempo si no se reabastecen. En el nivel de la superficie, esto puede afectar tanto al medioambiente como a los edificios. -
Fracturación de ESG
La fracturación de ESG puede provocar terremotos, que es una barrera para la adopción de plantas ubicadas cerca de zonas urbanos, negocios y hogares. Además, muchas personas creen que la fracturación de ESG tiene el potencial de crear impactos negativos similares a la fracturación de gas, como fugas, desbordamientos, y contaminación de la tierra y el agua.
Impactos positivos
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Emisiones de carbono bajas
En comparación con la mayoría de las fuentes de energía, la energía geotérmica es responsable con el medio ambiente. Una plan de energía geotérmica promedio libera una octava parte de las emisiones de carbono liberadas por una planta de carbón promedio. -
Reduce la dependencia de las energías alternativas
La energía geotérmica tiene el potencial de proporcionar una fuente confiable y estable de electricidad que puede ayudar a Estados Unidos y a otros países a salir de su dependencia de los combustibles fósiles y otras energías térmicas, como el propano, gas natural y petróleo. Además, las plantas de energía geotérmicas no necesitan combustibles fósiles para funcionar. -
Reduce las huellas de carbono
La calefacción y refrigeración geotérmicas son muy eficientes en el consumo energético. Es una manera eficaz de que las personas reduzcan las huellas de carbono de sus hogares y edificios. Por ejemplo, la calefacción y refrigeración geotérmicas pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de una vivienda hasta en un 75 %. -
Las tecnologías ayudan a impulsar la transformación energética
El mundo se enfrenta a un extraordinario desafío para estabilizar nuestro clima mediante la creación de una economía con emisiones nulas de carbono. . Estas tecnologías innovadoras están contribuyendo a la transición mundial hacia una energía más limpia:
Microsoft Cloud for Sustainability
Diseñado para proporcionar a las organizaciones la información que necesitan para registrar, informar y reducir su impacto medioambiental.
Administración de la energía IoT
A través de la administración energética de IoT, las empresas pueden presionar la red eléctrica para respaldar su compromiso con la sostenibilidad mediante la mejora de la eficiencia energética y el equilibrio entre el suministro y la demanda.
Internet de las cosas de Azure
Los proveedores de energía como ENGIE usan la inteligencia artificial y la nube para aumentar la eficiencia de la producción de energía a la vez que reducen los costes.
Informática cuántica
La computación cuántica está preparada para acelerar la resolución de problemas relacionados con el cambio a las fuentes de energía renovables, como la solar, la hidráulica, la eólica y la geotérmica.
Acelerar el proceso de sostenibilidad
Estés donde estés en tu camino hacia el neto nulo, Microsoft Cloud for Sustainability te permite amplificar el progreso y transformar tu negocio a través de capacidades ambientales, sociales y de gobierno (ESG).
Preguntas más frecuentes
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La energía geotérmica, que se considera uno de los tipos de energía más sostenibles y eficientes, es un recurso limpio, confiable y renovable. Usa el calor almacenado dentro de la superficie de la Tierra para generar electricidad y proporcionar calefacción y refrigeración geotérmicas para hogares y empresas.
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La energía geotérmica ofrece tres ventajas principales:
- Es respetuoso con el medioambiente.
- Es renovable.
- Es confiable y estable.
Este recurso energético limpio y renovable puede ayudar a reducir la dependencia del mundo de los combustibles fósiles.
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En comparación con otras fuentes de energía, la energía geotérmica tiene tres desventajas:
- Provoca que los gases de efecto invernadero por debajo de la superficie terrestre escapen a la atmósfera y podría afectar a la estabilidad de la tierra.
- Deben administrarse los yacimientos geotérmicos para garantizar que no se agoten.
- Las plantas geotérmicas solo se pueden construir en áreas cercanas a los límites de las placas tectónicas, donde están disponibles los yacimientos geotérmicos.
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La energía geotérmica se usa para calentar y enfriar los hogares, calentar los invernaderos, respaldar los procesos industriales y generar electricidad.
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Los cuatro tipos de energía geotérmica son:
- Energía geotérmica de baja temperatura.
- Energía geotérmica de producción conjunta.
- Calefacción y refrigeración geotérmicas.
- Plan de energía geotérmica.
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