La energía geotérmica es el calor que se genera dentro de la Tierra. (Geo significa «tierra», y térmico significa» calor » en griego.) Es un recurso renovable que puede ser cosechado para uso humano.a unos 2.900 kilómetros (1.800 millas) por debajo de la corteza terrestre, o superficie, se encuentra la parte más caliente de nuestro planeta: el núcleo. Una pequeña porción del calor del núcleo proviene de la fricción y la atracción gravitacional que se formó cuando la Tierra fue creada hace más de 4 mil millones de años., Sin embargo, la gran mayoría del calor de la Tierra se genera constantemente por la desintegración de isótopos radiactivos, como el potasio-40 y el torio-232. los isótopos son formas de un elemento que tienen un número diferente de neutrones que las versiones regulares del átomo del elemento.

el Potasio, por ejemplo, tiene 20 neutrones en su núcleo. El potasio-40, Sin embargo, tiene 21 neutrones. A medida que el potasio-40 decae, su núcleo cambia, emitiendo enormes cantidades de energía (radiación). El potasio-40 más a menudo se descompone en isótopos de calcio (calcio-40) y argón (argón-40)., la desintegración radiactiva es un proceso continuo en el núcleo. Las temperaturas allí se elevan a más de 5,000 ° Celsius (aproximadamente 9,000° Fahrenheit). El calor del núcleo irradia constantemente hacia afuera y calienta rocas, agua, gas y otros materiales geológicos.la temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad desde la superficie hasta el núcleo. Este cambio gradual en la temperatura se conoce como gradiente geotérmico. En la mayor parte del mundo, el gradiente geotérmico es de aproximadamente 25° C Por 1 kilómetro de profundidad (1° F por 77 pies de profundidad).,si las formaciones rocosas subterráneas se calientan a aproximadamente 700-1. 300° C (1,300-2,400° F), pueden convertirse en magma. El Magma es una roca fundida (parcialmente derretida) impregnada de gas y burbujas de gas. El Magma existe en el manto y la corteza inferior, y a veces burbujea a la superficie como lava.

Magma calienta rocas cercanas y acuíferos subterráneos. El agua caliente se puede liberar a través de géiseres, aguas termales, respiraderos de vapor, respiraderos hidrotermales subacuáticos y ollas de barro.

todas estas son fuentes de energía geotérmica., Su calor puede ser capturado y utilizado directamente para el calor, o su vapor puede ser utilizado para generar electricidad. La energía geotérmica se puede utilizar para calentar estructuras como edificios, estacionamientos y aceras. la mayor parte de la energía geotérmica de la Tierra no burbujea como magma, agua o vapor. Permanece en el manto, emanando hacia afuera a un ritmo lento y acumulándose como bolsas de alto calor. Este calor geotérmico seco se puede acceder mediante la perforación, y mejorado con agua inyectada para crear vapor. muchos países han desarrollado métodos para aprovechar la energía geotérmica., Diferentes tipos de energía geotérmica están disponibles en diferentes partes del mundo. En Islandia, las abundantes fuentes de agua subterránea caliente y de fácil acceso hacen posible que la mayoría de las personas dependan de las fuentes geotérmicas como fuente de energía segura, confiable y económica. Otros países, como Estados Unidos, deben perforar para obtener energía geotérmica a un costo mayor.
aprovechamiento de la energía geotérmica: calefacción y Refrigeración
energía geotérmica de baja temperatura
casi en cualquier parte del mundo, se puede acceder al calor geotérmico y usarlo inmediatamente como fuente de calor., Esta energía térmica se llama energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de baja temperatura se obtiene de bolsas de calor de aproximadamente 150 ° C (302° F). La mayoría de los focos de energía geotérmica de baja temperatura se encuentran a pocos metros bajo tierra.la energía geotérmica de baja temperatura se puede utilizar para calentar invernaderos, hogares, pesquerías y procesos industriales. La energía a baja temperatura es más eficiente cuando se usa para calefacción, aunque a veces se puede usar para generar electricidad.
La gente ha utilizado durante mucho tiempo este tipo de energía geotérmica para la ingeniería, la comodidad, la curación y la cocina., La evidencia arqueológica muestra que hace 10,000 años, grupos de nativos americanos se reunieron alrededor de aguas termales naturales para recuperarse o refugiarse del conflicto. En el siglo III A.C., eruditos y líderes se calentaron en una fuente termal alimentada por una piscina de piedra cerca de Lishan, una montaña en el Centro de China. Uno de los balnearios de aguas termales más famosos se encuentra en la ciudad de Bath, Inglaterra. Comenzando la construcción en alrededor del año 60 D. C., los conquistadores romanos construyeron un elaborado sistema de baños de vapor y piscinas utilizando el calor de las bolsas poco profundas de energía geotérmica de baja temperatura de la región.,

Las Aguas termales de Chaudes Aigues, Francia, han proporcionado una fuente de ingresos y energía para la ciudad desde el 1300. los turistas acuden a la ciudad por sus balnearios de élite. La energía geotérmica de baja temperatura también suministra calor a hogares y empresas. los Estados Unidos abrieron su primer sistema de calefacción de Distrito geotérmico en 1892 en Boise, Idaho. Este sistema todavía proporciona calor a cerca de 450 hogares.
Co-Produced Geothermal Energy
Co-produced geothermal energy technology relies on other energy sources., Esta forma de energía geotérmica utiliza agua que ha sido calentada como subproducto en pozos de petróleo y gas. en los Estados Unidos, alrededor de 25 mil millones de barriles de agua caliente se producen cada año como un subproducto. En el pasado, esta agua caliente simplemente se desechaba. Recientemente, se ha reconocido como una fuente potencial de aún más energía: su vapor se puede utilizar para generar electricidad para ser utilizada inmediatamente o vendida a la red. uno de los primeros proyectos de energía geotérmica coproducida se inició en el Rocky Mountain Oilfield Testing Center en el estado estadounidense de Wyoming.,

La tecnología más reciente ha permitido que las instalaciones de energía geotérmica coproducidas sean portátiles. Aunque todavía están en etapas experimentales, las centrales eléctricas móviles tienen un enorme potencial para las comunidades aisladas o empobrecidas.
Bombas de calor geotérmicas
Las bombas de calor geotérmicas (GHPs) aprovechan el calor de la Tierra y se pueden usar casi en cualquier parte del mundo. Los GHPs se perforan a unos 3 a 90 metros (10 a 300 pies) de profundidad, mucho menos profundos que la mayoría de los pozos de petróleo y gas natural. Los GHPs no necesitan fracturar el lecho de roca para llegar a su fuente de energía.,

una tubería conectada a un GHP está dispuesta en un bucle continuo-llamado «bucle slinky» – que circula bajo tierra y por encima del suelo, generalmente a lo largo de un edificio. El bucle también se puede contener completamente bajo tierra, para calentar un estacionamiento o área ajardinada.en este sistema, el agua u otros líquidos (como El glicerol, similar al anticongelante de un automóvil) se mueven a través de la tubería. Durante la estación fría, el líquido absorbe el calor geotérmico subterráneo. Lleva el calor hacia arriba a través del edificio y emite calor a través de un sistema de conductos., Estas tuberías calentadas también pueden funcionar a través de tanques de agua caliente y compensar los costos de calentamiento de agua. durante el verano, el sistema GHP funciona de la manera opuesta: el líquido en las tuberías se calienta del calor en el edificio o el estacionamiento, y lleva el calor para enfriarse bajo tierra.la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha llamado a la calefacción geotérmica el sistema de calefacción y refrigeración más eficiente energéticamente y seguro para el medio ambiente. El sistema GHP más grande se completó en 2012 en la Universidad Estatal de Ball en Indiana., El sistema reemplazó un sistema de caldera de carbón, y los expertos estiman que la Universidad ahorrará alrededor de 2 2 millones al año en costos de calefacción. recolección de energía geotérmica: electricidad con el fin de obtener suficiente energía para generar electricidad, las plantas de energía geotérmica dependen del calor que existe a pocos kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra. En algunas áreas, el calor puede existir naturalmente bajo tierra como bolsas de vapor o agua caliente. Sin embargo, la mayoría de las áreas necesitan ser «mejoradas» con agua inyectada para crear vapor.,las centrales eléctricas de vapor seco aprovechan las fuentes subterráneas naturales de vapor. El vapor se canaliza directamente a una central eléctrica, donde se utiliza para alimentar turbinas y generar electricidad. el vapor seco es el tipo más antiguo de planta de energía para generar electricidad utilizando energía geotérmica. La primera central de vapor seco fue construida en Larderello, Italia, en 1911. Hoy en día, las plantas de energía de vapor seco en Larderello continúan suministrando electricidad a más de un millón de residentes de la zona., solo hay dos fuentes conocidas de vapor subterráneo en los Estados Unidos: el Parque Nacional de Yellowstone en Wyoming y los géiseres en California. Dado que Yellowstone es un área protegida, los géiseres son el único lugar donde se utiliza una planta de energía de vapor seco. Es uno de los complejos de energía geotérmica más grandes del mundo, y proporciona aproximadamente una quinta parte de toda la energía renovable en California.

planta de energía de vapor flash

Las plantas de energía de vapor Flash utilizan fuentes naturales de agua caliente subterránea y vapor., El agua que está más caliente que 182° C (360° F) se bombea a un área de baja presión. Parte del agua «parpadea», o se evapora rápidamente en vapor, y se canaliza para alimentar una turbina y generar electricidad. Cualquier agua restante se puede flashear en un tanque separado para extraer más energía.

Las plantas de energía de vapor Flash son el tipo más común de plantas de energía geotérmica. La nación isleña volcánicamente activa de Islandia suministra casi todas sus necesidades eléctricas a través de una serie de plantas de energía geotérmica de vapor instantáneo., El vapor y el exceso de agua caliente producido por el proceso de vapor instantáneo calientan las aceras heladas y los estacionamientos en el frío invierno ártico.las Islas de las Filipinas también se asientan sobre un área tectónicamente activa, el «anillo de fuego» que bordea el Océano Pacífico. El gobierno y la industria en Filipinas han invertido en plantas de energía de vapor instantáneo, y hoy en día la nación es la segunda después de los Estados Unidos en su uso de energía geotérmica. De hecho, la planta de energía geotérmica más grande es una instalación de vapor flash en Malitbog, Filipinas.,
plantas de energía de ciclo binario
Las plantas de energía de ciclo binario utilizan un proceso único para conservar agua y generar calor. El agua se calienta bajo tierra a aproximadamente 107°-182 ° c (225°-360° F). El agua caliente está contenida en una tubería, que circula por encima del suelo. El agua caliente calienta un compuesto orgánico líquido que tiene un punto de ebullición más bajo que el agua. El líquido orgánico crea vapor, que fluye a través de una turbina y alimenta a un generador para crear electricidad. La única emisión en este proceso es vapor., El agua en la tubería se recicla de nuevo al suelo, para ser recalentado por la Tierra y proporcionar calor para el compuesto orgánico de nuevo.la instalación geotérmica Beowawe en el estado de Nevada usa el ciclo binario para generar electricidad. El compuesto orgánico utilizado en la instalación es un refrigerante industrial (tetrafluoroetano, un gas de efecto invernadero). Este refrigerante tiene un punto de ebullición mucho más bajo que el agua, lo que significa que se convierte en gas a bajas temperaturas. El gas alimenta las turbinas, que están conectadas a generadores eléctricos., sistemas geotérmicos mejorados la Tierra tiene cantidades virtualmente infinitas de energía y calor debajo de su superficie. Sin embargo, no es posible usarlo como energía a menos que las áreas subterráneas sean «hidrotermales».»Esto significa que las áreas subterráneas no solo son calientes, sino que también contienen líquido y son permeables. Muchas áreas no tienen estos tres componentes. Un sistema geotérmico mejorado (EGS) utiliza perforación, fracturación e inyección para proporcionar fluido y permeabilidad en áreas que tienen roca subterránea caliente pero seca., para desarrollar un EGS, se perfora un» pozo de inyección » verticalmente en el suelo. Dependiendo del tipo de roca, esto puede ser tan poco profundo como 1 kilómetro (0.6 millas) a tan profundo como 4.5 kilómetros (2.8 millas). Se inyecta agua fría a alta presión en el espacio perforado, lo que obliga a la roca a crear nuevas fracturas, expandir las fracturas existentes o disolver. Esto crea un depósito de fluido subterráneo.

el agua se bombea a través del pozo de inyección y absorbe el calor de las rocas a medida que fluye a través del depósito., Esta agua caliente, llamada salmuera, es entonces canalizada de vuelta a la superficie de la Tierra a través de un «pozo de producción».»La salmuera calentada está contenida en una tubería. Calienta un fluido secundario que tiene un punto de ebullición bajo, que se evapora a vapor y alimenta una turbina. La salmuera se enfría y vuelve a circular a través del pozo de inyección para absorber de nuevo el calor subterráneo. No hay emisiones gaseosas además del vapor de agua del líquido evaporado. bombear agua en el suelo para EGSs puede causar actividad sísmica, o pequeños terremotos., En Basilea, Suiza, el proceso de inyección causó cientos de pequeños terremotos que crecieron a una actividad sísmica más significativa incluso después de que se detuvo la inyección de agua. Esto llevó a que el proyecto geotérmico se cancelara en 2009.la energía geotérmica y el medio ambiente la energía geotérmica es un recurso renovable. La Tierra ha estado emitiendo calor durante aproximadamente 4.5 mil millones de años, y continuará emitiendo calor durante miles de millones de años en el futuro debido a la desintegración radiactiva en curso en el núcleo de la Tierra.,
Sin embargo, la mayoría de los pozos que extraen el calor eventualmente se enfriarán, especialmente si el calor se extrae más rápidamente de lo que se le da tiempo para reponerse. Larderello, Italia, sitio de la primera planta eléctrica del mundo suministrada por energía geotérmica, ha visto su presión de vapor caer en más de un 25% desde la década de 1950. Sin embargo, este proceso puede causar «micro-terremotos.,»Aunque la mayoría de estos son demasiado pequeños para ser sentidos por la gente o registrarse en una escala de magnitud, a veces el suelo puede temblar a niveles más amenazantes y causar el cierre del proyecto geotérmico, como lo hizo en Basilea, Suiza.

los sistemas Geotérmicos no requieren enormes cantidades de agua dulce. En los sistemas binarios, el agua solo se usa como agente de calentamiento, y no se expone ni se evapora. Puede reciclarse, utilizarse para otros fines o liberarse a la atmósfera como vapor no tóxico., Sin embargo, si el fluido geotérmico no está contenido y reciclado en una tubería, puede absorber sustancias nocivas como arsénico, boro y fluoruro. Estas sustancias tóxicas pueden ser transportadas a la superficie y liberadas cuando el agua se evapora. Además, si el fluido se filtra a otros sistemas de agua subterránea, puede contaminar fuentes limpias de agua potable y hábitats acuáticos.

ventajas
el uso de la energía geotérmica, ya sea directa o indirectamente, tiene muchas ventajas:

  • La energía geotérmica es renovable; no es un combustible fósil que eventualmente se consumirá., La Tierra está continuamente irradiando calor desde su núcleo, y continuará haciéndolo durante miles de millones de años.
  • Se puede acceder a alguna forma de energía geotérmica y cosecharla en cualquier parte del mundo.
  • El uso de energía geotérmica es relativamente limpio. La mayoría de los sistemas solo emiten vapor de agua, aunque algunos emiten cantidades muy pequeñas de dióxido de azufre, óxidos nitrosos y partículas.
  • Las plantas de energía geotérmica pueden durar décadas y posiblemente siglos. Si un depósito se maneja correctamente, la cantidad de energía extraída puede equilibrarse con la tasa de renovación de calor de la roca.,
  • a diferencia de otras fuentes de energía renovables, los sistemas geotérmicos son «carga base».»Esto significa que pueden trabajar en verano o invierno, y no dependen de factores cambiantes como la presencia de viento o sol. Las centrales geotérmicas producen electricidad o calor las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
  • El espacio que se necesita para construir una instalación geotérmica es mucho más compacto que otras plantas de energía., Para producir un GWh (un gigavatio hora, o un millón de kilovatios de energía durante una hora, una enorme cantidad de energía), una planta geotérmica utiliza el equivalente de aproximadamente 1.046 kilómetros cuadrados (404 millas cuadradas) de tierra. Para producir el mismo GWh, la energía eólica requiere 3.458 kilómetros cuadrados( 1.335 millas cuadradas), un centro solar fotovoltaico requiere 8.384 kilómetros cuadrados (3.237 millas cuadradas), y las plantas de carbón utilizan alrededor de 9.433 kilómetros cuadrados (3.642 millas cuadradas).
  • Los sistemas de energía geotérmica son adaptables a muchas condiciones diferentes.,

se pueden utilizar para calentar, enfriar o alimentar hogares individuales, distritos enteros o procesos industriales.

desventajas
La recolección de energía geotérmica todavía plantea muchos desafíos:

  • El proceso de inyectar corrientes de agua a alta presión en la Tierra puede resultar en actividad sísmica menor o pequeños terremotos.
  • Las plantas geotérmicas se han relacionado con el hundimiento, o el lento hundimiento de la tierra. Esto sucede cuando las fracturas subterráneas colapsan sobre sí mismas. Esto puede provocar daños en tuberías, carreteras, edificios y sistemas de drenaje natural.,
  • Las plantas geotérmicas pueden liberar pequeñas cantidades de gases de efecto invernadero como sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono.
  • El agua que fluye a través de depósitos subterráneos puede recoger trazas de elementos tóxicos como arsénico, mercurio y selenio. Estas sustancias nocivas pueden filtrarse a las fuentes de agua si el sistema geotérmico no está adecuadamente aislado.
  • Aunque el proceso casi no requiere combustible para funcionar, el costo inicial de instalar tecnología geotérmica es costoso., Es posible que los países en desarrollo no tengan la infraestructura sofisticada o los costos iniciales para invertir en una planta de energía geotérmica. Varias instalaciones en Filipinas, por ejemplo, fueron posibles gracias a las inversiones de la industria estadounidense y de organismos gubernamentales. Hoy en día, las plantas son propiedad de Filipinas y operadas.

energía geotérmica y personas
La energía geotérmica existe en diferentes formas en toda la Tierra (por respiraderos de vapor, lava, géiseres o simplemente calor seco), y hay diferentes posibilidades para extraer y usar este calor., en Nueva Zelanda, los géiseres naturales y los respiraderos de vapor calientan piscinas, casas, invernaderos y granjas de gambas. Los neozelandeses también utilizan calor geotérmico seco para secar la madera y la materia prima.otros países, como Islandia, han aprovechado los recursos de roca fundida y magma de la actividad volcánica para proporcionar calor a hogares y edificios. En Islandia, casi el 90% de la población del país utiliza recursos de calefacción geotérmica. Islandia también depende de sus géiseres naturales para derretir la nieve, las pesquerías cálidas y los invernaderos de calor., los Estados Unidos generan la mayor cantidad de energía geotérmica de cualquier otro país. Cada año, Estados Unidos genera al menos 15 mil millones de kilovatios-hora, o el equivalente a quemar alrededor de 25 millones de barriles de petróleo. Las tecnologías geotérmicas industriales se han concentrado en el oeste de los Estados Unidos. en 2012, Nevada tenía 59 proyectos geotérmicos operativos o en desarrollo, seguido de California con 31 proyectos y Oregon con 16 proyectos., el costo de la tecnología de energía geotérmica se ha reducido en la última década, y se está volviendo más económicamente posible para los individuos y las empresas.