geotermia y como se aprovecha

Cómo funciona la geotermia y cómo se aprovecha

Ingeniería Civil y Transporte
 24-ago-2022 | Structuralia Blog

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Una de las varias fuentes de energía renovables es la geotermia, y aquí te explicamos cómo se aprovecha la energía de la tierra.

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Cada día estamos más cerca del paso definitivo hacia las energías renovables. Empujados por la crisis del medio ambiente y la crisis económica que ha elevado los hidrocarburos a precios impensables; cada día es más común realizar nuestras actividades cotidianas, totalmente o en parte, a través de energía renovables. Y, tal vez ves lo más interesante es que con algunas de ellas podemos generar parte de esa energía en casa, por ejemplo, entendiendo como funciona la geotermia

Geo significa tierra, y thermos viene de calor; así que en la composición de la propia palabra podemos entender, al menos superficialmente, de que se trata este tipo de energía renovable. La geotermia, como su nombre lo indica, se trata de obtener energía a través de la temperatura de la tierra. Pero, ¿cómo podemos lograr tal cosa?

¿Cómo funciona la Geotermia?

Bajo nuestros pies siempre ha existido una muy importante fuente de energía, el propio planeta tierra en su núcleo contiene inmensas cantidades de roca líquida a muy altas temperaturas (magma). Aunque una pequeña porción de esa temperatura es la que llega hasta la corteza terrestre, aún es aprovechable. El secreto del aprovechamiento de la energía térmica de la tierra (geotermia) está en la variación de temperatura que existe entre el exterior y la que se encuentra bajo tierra, la cual a mayor profundidad es más alta.

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Infografía capas de la tierra. Wikipedia 

El planeta, a nivel geológico se divide en tres grandes capas: el núcleo, el manto, y la corteza. Se estima que en el núcleo de la tierra se encuentra en unos  4.000ºC, temperatura que van disminuyendo en el manto, hasta unos 800ºC. Mientras que en la corteza, cerca de la superficie se mantiene en una temperatura casi invariable durante todo el año, independientemente de las estaciones y los cambios de clima que se dan en el exterior, que ronda en el subsuelo alrededor de los 15-30ºC.

Dentro de los rangos de temperatura en la corteza existen variaciones generadas por flujos anómalos de temperatura, que se traducen en dos tipos de energía geotérmica: la energía geotérmica de baja temperatura, y la energía geotérmica de alta temperatura.

1. Energía geotérmica de alta temperatura

Se puede aprovechar solo en las zonas especialmente activas de la corteza terrestre, donde la temperatura puede alcanzar los 150ºC, que es calor suficiente para generar energía eléctrica a partir del vapor. Es más utilizada en instalaciones de media y gran envergadura, ya que estas zonas se encuentran a mucha mayor profundidad y la inversión que se debe realizar es más alta. 

2. Energía geotérmica de baja temperatura

Es el tipo de energía geotérmica más difundida, ya que es muy eficiente para instalaciones en viviendas, donde aprovechándose de la temperatura regularmente menor a los 30ºC que se puede alcanzar a solo un par de metros bajo la superficie, sirve como intercambiador térmico para bombas de calor; reduciendo el consumo de energía en sistemas de climatización para viviendas. 

Aprovechamiento de la geotermia

Según los dos tipos principales de energía geotérmica que hemos comentado anteriormente, existen varias formas de aprovechar esa energía producida en el subsuelo. Estás son las dos principales : 

  • Plantas geotérmicas: Es donde se aprovecha a gran escala la geotermia de altas temperaturas, para producir vapor, y transformarlo en energía eléctrica.

  • Energía térmica para uso industrial y residencial: se aprovecha la geotermia de baja temperatura para ayudar a los sistemas de agua caliente sanitaria a alcanzar temperaturas requeridas para calefacción, esterilización, secado, extracción de sales, etc. 

Central geotérmica

Son de similar funcionamiento de las centrales termoeléctricas, ya que se trata de generar calor de una forma u otra, con el fin de calentar lo suficiente un fluido para generar vapor, para con ese vapor generar energía eléctrica a través de una turbina. La diferencia, evidentemente, está en la fuente de ese calor inicial, que en las termoeléctrica el calor proviene de combustibles, en la nucleares de la fisión de átomos, y en las geotérmicas, como ya hemos explicado anteriormente, obtienen el calor de la propia temperatura del subsuelo, entre más profundo más calor se genera, y por lo tanto, más energía eléctrica. Existen varios tipos de centrales geotérmicas: 

  • Plantas por vapor seco: es un método geotérmico de alta temperatura, donde se usa emplazamientos con pequeñas fracturas por donde sale vapor de agua a presión que pone una turbina en movimiento para generar energía eléctrica. 

  • Plantas Flash: funciona bajo el mismo principio que las de vapor seco, pero se sirve de una máquina separadora, que es capaz de separar agua del vapor.

  • Plantas de ciclo binario: también un método de alta temperatura, que aprovecha las altas temperaturas en el subsuelo para calentar un líquido con un bajo punto de ebullición, obteniendo vapor en altas presiones y generando así energía eléctrica. 

usos-de-la-energia-geotermicaEsquema de funcionamiento de una central geotérmica. futuroelectrico.com

 

Geotermia de uso residencial

Los sistemas de captación de energía del suelo para ayudar a la producción de agua caliente sanitarias, para uso residencial e industrial, se dividen en dos tipos principales: 

  • Geotermia horizontal: consiste en enterrar tuberías a una profundidad de uno o dos metros, hechas de polietileno, por donde circula líquido anticongelante. A estas profundidades las temperaturas del suelo no tiene mucho diferencial con el exterior pero se ayuda con el calor que recibe del sol. 

  • Geotermia Vertical: Los principios son los mismo que en la geotermia horizontal, pero en este caso, las tuberías van mucho más profundo en el terreno, ya que se instalan de forma perpendicular a la superficie, llegando hasta entre 20 y 150 metros donde los diferenciales de temperatura son mayores.

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Esquema de funcionamiento de instlación geotertmica residencial vertical. agoraarquitectura

Pros y contras de la Geotermia

1. Ventajas de la energía geotérmica

La geotermia, en cualquiera de sus formas, es un tipo de energía limpia, que es de generación propia y por lo tanto no depende de la red de suministro local ni de sus variaciones de precio o calidad, es segura y de aprovechamiento constante. Por otro lado, son instalaciones estandarizadas que son muy duraderas y permiten recuperar la inversión a través de su larga vida útil. 

2. Desventajas de la energía geotérmica

Los problemas que pueden tener estas instalaciones es que según el tipo del suelo donde se quiera instalar, un sistema u otro, puede no ser apto y no funcionar correctamente, lo que pone en riesgo de no aprovechar la importante inversión que representan este tipo de instalaciones. Ya de por si la recuperación de la inversión es bastante larga, por lo que se recomiendo estudiar correctamente todos los factores antes de decidirse por este tipo de sistemas, además de que es un posible contaminante para acuíferos de la zona. 

En conclusión, la geotermia no dista de las otras formas de generación de energía en el sentido que tiene sus ventajas y desventajas que son determinantes en el aprovechamiento de las energías renovables como esta. La recuperación de este tipo de inversiones sigue siendo muy a largo plazo, pero según la capacidad de los profesionales del sector de estudiar y analizar cada caso puede llegar a ser una solución muy rentable. Si te interesa como profesional especializarse sobre esta y muchas energías renovables, te invitamos a conocer el catálogo de maestrías que Structuralia pone a disposición de ingenieros y arquitectos alrededor del mundo. 


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