¿Qué es la energía geotérmica?
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4000 millas debajo de la superficie de la tierra es increíblemente caliente. De hecho, los científicos estiman que hace más de 7.000 grados Fahrenheit. Mientras que esta temperatura es extremadamente caliente, peligrosa y debe evitarse a cualquier costo, si usted toma la iniciativa de perforar aproximadamente 3 a 4 millas por debajo de la superficie de la tierra, se encontrará con una roca caliente que es mucho menos peligrosa con una temperatura de alrededor de 300 a 400 grados Fahrenheit. Esta roca caliente puede ser utilizada como una fuente de calor constante, pero sería muy costoso de aprovechar.
Ahora, mientras que aprovechar el calor de esta roca puede ser demasiado costoso, existen otras opciones. En otros lugares, a unos pocos cientos de metros por debajo de la superficie de la tierra, existen áreas que han acumulado agua subterránea y esta roca caliente para generar corrientes de agua caliente. Esta corriente de agua es la fuente de calor más económica (energía geotérmica) debajo de la tierra y puede ser utilizada en una amplia gama de formas, incluyendo la calefacción de hogares, negocios y para alimentar grandes granjas o generar energía para invernaderos. El agua caliente también puede ser convertida en vapor y dirigida para hacer girar una turbina, que alimenta un generador para producir electricidad.
La energía geotérmica es la energía que se aprovecha del calor interno de la tierra debajo de la superficie terrestre. Para extraer la energía, se perforan pozos geotérmicos en la corteza terrestre a una profundidad de unos 3 a 10 km. El calor se extrae del interior de la corteza terrestre utilizando diferentes métodos, pero el más popular es el uso de agua y vapor. El agua caliente del depósito de agua caliente que se encuentra debajo puede ser extraída y canalizada directamente para calentar casas y edificios. Esto se consigue haciendo circular el agua caliente por todo el edificio o bombeando el agua caliente a través de un intercambiador de calor, que emite el calor dentro del edificio. El agua caliente también puede ser convertida en vapor y dirigida para hacer girar una turbina, que alimenta un generador para producir electricidad en una planta de energía geotérmica.
¿Cuál es la fuente del calor interno de la tierra?
Formación inicial de la Tierra
En el curso de la formación inicial de la tierra, se generó energía cinética, que es en forma de energía gravitacional y térmica. El lento proceso de asentamiento o enfriamiento de la tierra, más su transmisión superficial de calor por conducción y convección, consistía en una pequeña fuente de calor térmico de la tierra. Las tecnologías de energía geotérmica aprovechan este calor para diversos fines.
Procesos químicos
Naturalmente, el calor convierte a las plantas en energía química a través de la fotosíntesis. Cuando estas plantas mueren, pasan por un proceso llamado biodegradación, introduciendo energía química en la tierra como combustibles fósiles como el carbón y el petróleo.
Radioactividad
Además de la convección y la conducción, la radiación también emite esta energía térmica. Los isótopos radioactivos del potasio, el uranio y el torio se descomponen y finalmente emiten energía.
Magnetismo
A medida que el núcleo de la tierra se enfría a través de un proceso conocido como cristalización, se emite calor, así como energía potencial gravitacional, que produce el campo magnético de la tierra.
Varios tipos de centrales geotérmicas
Las plantas de energía geotérmica utilizan recursos hidrotermales que contienen tanto calor (térmico) como agua (hidroeléctrico). Las plantas de energía geotérmica necesitan recursos geotérmicos de alta temperatura (300°F a 700°F) que se originan en pozos de agua caliente o de vapor seco. Los individuos utilizan estos recursos perforando pozos debajo de la tierra y bombeando agua caliente o vapor a la superficie, que se utiliza para calentar y generar electricidad. Algunos inversionistas perforan pozos geotérmicos de hasta dos millas de profundidad. Con esto dicho, aquí están los principales tipos de plantas de energía geotérmica.
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Vapor seco directo
Este fue el primer tipo de central geotérmica que se construyó. El primer lugar que se utilizó fue Lardarello en 1904 en la antigua Italia. La planta de energía geotérmica de vapor seco directo utiliza fluido hidrotermal, que es básicamente vapor. El vapor se canaliza directamente a una turbina, que se conecta a un electroimán (generador). El giro de la turbina activa un generador para producir electricidad.
El vapor aleja la necesidad de quemar combustibles fósiles para calentar agua (vapor) y generar electricidad. También alivia la necesidad de transporte y almacenamiento de combustibles. Estas plantas son respetuosas con el medio ambiente, ya que sólo emiten un exceso de vapor y pequeñas cantidades de gases. A pesar de su antigüedad, la tecnología de vapor se sigue utilizando en la actualidad, especialmente en los Géiseres del norte de California, que se erige como la central geotérmica más grande del mundo.
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Flash y doble ciclo de flash
Estas son las centrales geotérmicas más predominantes que funcionan en la actualidad. El fluido de temperatura más alta (temperaturas superiores a 360°F (182°C) es bombeado bajo una presión extremadamente alta en un tanque establecido a una presión relativamente más baja. El tanque de presión inferior activa parte del fluido para que se vaporice o destelle instantáneamente. El vapor es entonces dirigido para hacer girar una turbina, la cual alimenta un generador para producir electricidad. En caso de que quede algún líquido en el tanque de baja presión, se puede vaporizar de nuevo en el segundo tanque para aprovechar la energía adicional.
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Ciclo binario
Las plantas geotérmicas de ciclo binario difieren mucho de sus contrapartes de vapor seco directo y flash. ¿Cómo? El agua o vapor extraído del depósito caliente bajo la superficie de la tierra no entra en contacto con la turbina.
El agua caliente se extrae del depósito de agua caliente que se encuentra debajo y se lleva a la central eléctrica por medio de tuberías. El agua caliente se distribuye a cada una de las unidades de la red de generación de energía en paralelo a través de grandes tuberías que alimentan cada fila de unidades múltiples. Cada unidad de generación de energía produce su propia energía al mismo tiempo desde el depósito de agua caliente.
En este sistema de ciclo binario, el agua o el vapor no entran en contacto con una turbina. En cambio, su calor se transfiere a un segundo fluido de trabajo a medida que se desliza a través de los serpentines en el tanque de intercambio de calor. Debido a que el fluido de trabajo tiene un punto de ebullición mucho más bajo que el agua, el fluido se vaporiza rápidamente a una temperatura más baja de hasta 14 grados Celsius y se mueve hacia arriba pasando a través de la turbina.
La presión que emana del vapor hace girar las turbinas. Las turbinas activan el generador para producir energía. Cada unidad es capaz de producir aproximadamente 280 KW de potencia. Al sincronizar la energía de todas las unidades, esta planta produce aproximadamente 11 megavatios de energía.
El agua de pozo usada, que es aproximadamente 21 grados centígrados más fría, se transfiere a pozos de inyección, donde se bombea de vuelta al depósito de agua caliente. Allí, se calienta de nuevo por las rocas calientes y se aspira de nuevo para continuar el ciclo de producción de energía.
Después de girar la turbina, el vapor es dirigido hacia arriba al tanque del condensador. Aquí, se permite que el agua de enfriamiento entre en el condensador desde las torres de enfriamiento a través de serpentines en el tanque del condensador y eventualmente enfríe el vapor, permitiéndole condensarse de nuevo en fluido, el cual se acumula en el fondo del tanque. El agua de refrigeración suele entrar en el tanque de refrigeración a una temperatura de aproximadamente 19 grados centígrados, pero después de realizar su función de enfriamiento del fluido de trabajo, se le permite salir del tanque a una temperatura de unos 30 grados centígrados.
Ahora se permite que el fluido de trabajo fluya por la salida del tanque hacia la bomba. En la bomba, el fluido de trabajo se vuelve a presurizar y se bombea de nuevo al tanque del intercambiador para repetir el ciclo. Para que el agua vuelva a ser utilizada, se permite que vuelva a fluir a la torre de enfriamiento, donde se enfría a 19 grados centígrados.
Es imperativo tener en cuenta que los tres sistemas de fluidos del fluido de trabajo, el agua caliente del depósito y el agua de refrigeración procedente de la torre de refrigeración permanecen en sus lazos individuales y nunca entran en contacto para garantizar que no haya contaminación ni emisiones.
