YACIMIENTOS GEOTERMICOS

YACIMIENTOS GEOTERMICOS

La energía geotérmica, a pesar de venir siendo utilizada con algunos fines térmicos desde hace siglos, termas romanas, baños turcos, curas balnearias, etc., es una gran desconocida, pero no por ello está carente de un gran potencial.

A diferencia de la mayoría de las fuentes de energía renovables, la geotérmica no tiene su origen en la radiación del Sol si no en la diferencia de temperatura que existe entre el interior de la Tierra y su superficie.

El actual escenario de precios de los combustibles fósiles, junto con las implicaciones medio-ambientales del consumo de éstos hace que todos los gobiernos dirijan sus esfuerzos al fomento de las energías alternativas o limpias.

En el estado actual de la tecnología, se puede decir que la geotermia tiene 2 grandes grupos de aplicaciones o fines térmicos y eléctricos.

Entre los primeros caben destacar los usos en balnearios y piscinas climatizadas que es la forma más antigua de aprovechamiento: las aplicaciones en producción de agua caliente sanitaria y calefacción mediante las modernas bombas de calor e intercambiadores; y otros muchos usos en agricultura usando las aguas calientes de acuíferos en invernaderos, en acuicultura y en industria, o para evitar la formación de placas de hielo en los pavimentos.

Por otro lado, en la producción de electricidad se viene utilizando desde principios del siglo pasado con las técnicas de vapor seco, de agua a alta temperatura o las centrales de ciclo binario. Más reciente, se está prestando interés a los yacimientos de rocas secas calientes para su aprovechamiento con el mismo fin.

Las ventajas de la energía geotérmica son tanto ambientales como económicas, por lo que es preciso profundizar en su conocimiento y extender sus aplicaciones sobre todo en climatización de edificios, tal como desde hace años se está haciendo en otros países europeos.

Tanto la energía generada como la ahorrada con las diferentes tecnologías de la geotermia dará lugar a un nuevo concepto: el geowatio, que competirá con otras energías, convencionales o renovables, tanto en el ámbito económico como medioambiental y al que se le augura un gran futuro.

Esta Guía de la Energía Geotérmica se enmarca dentro de una de las líneas estratégicas e innovadoras para lo que la comunidad de Madrid apuesta, de manera firme y decidida, para garantizar un abastecimiento y un consumo sostenible de la energía necesaria para su desarrollo.

1 EL CALOR DE LA TIERRA

Hace unos 4,500 millones de años, la Tierra era una inmensa bola ardiente constituida esencialmente por gases y polvo. Cuando esa nebulosa se enfrió y se consolido, hace unos 3,800 millones de años, se formó una corteza dura que atrapó en su interior una ingente cantidad de calor, que todavía perdura hoy en día haciendo del planeta una enorme caldera natural.

1.1 INTRODUCCIÓN

El planeta Tierra no es un cuerpo inerte y frío perdido en el espacio y arrastrado pasivamente por la fuerza gravitacional del Sol. Desde el punto de vista energético constituye un sistema activo que recibe y comunica energía al medio que le rodea, y el calor es una parte de esa energía.

Todos los procesos geodinámicos que suceden en la Tierra, desde los procesos más superficiales, hasta los volcanes, las instrucciones, los terremotos, la formación de cordilleras y el metamorfismo, son controlados por la transferencia y generación de calor en su interior.

El calor es también el motor de la tectónica de placas, que involucra a la litosfera y a la astenosfera, y de otros procesos a mayor profundidad, como los movimientos de convección entre el manto y el núcleo externo.

Hace más de 250 años que se pudo constatar el hecho de que en las minas, la temperatura aumenta con la profundidad a un ritmo de, aproximadamente, 1°C cada 30 m, y la existencia, en determinadas regiones del planeta, de volcanes con erupción periódica de rocas en estado de fusión, de fumarolas con vapores y gases calientes que pueden alcanzar temperaturas superiores a los 1,000°C, de fuentes termales y otras manifestaciones térmicas atestiguan la existencia de un calor que proviene del interior de la Tierra.

1.2 GEOTERMIA

Geotermia es una palabra de origen griego, deriva de “geos” que quiere decir tierra, y de “thermos” que significa calor: el calor de la Tierra. Se emplea indistintamente para designar tanto a la ciencia que estudia los fenómenos térmicos internos del planeta como al conjunto de procesos industriales queintentan explorar este calor para producir energía eléctrica y/o calor útil al ser humano.

Desde el centro hasta la superficie, el globo terrestre está constituido por tres capas sucesivas de temperatura decreciente:

 El núcleo, solido en su parte interna y liquida en su parte exterior. Su temperatura puede alcanzar los 4,200°C.

 El manto que lo envuelve, con temperaturas que van desde los 3,000°C a 1,000°C. De textura plástica hacia el centro, se vuelve sólido hacia la superficie.

 La corteza, que corresponde a la envoltura superficial. Su temperatura varía desde los 1,000°C en su contacto con el manto, hasta los 15 – 20°C de la superficie terrestre. Su espesor varía desde 5 a 20 km en las profundidades oceánicas, y desde 30 a 70 km bajo los continentes. Con la parte sólida del manto constituye la litosfera, fragmentada en varias placas litosféricas que se desplazan lentamente, unas con relación a otras, pudiendo dar lugar a importantes anomalías térmicas en sus bordes.

El resultado de esta estructura interan es que el 99% de la masa de la Tierra está sometida a una temperatura superior a los 1,000°C, y únicamente un 0.1% de la misma soporta temperaturas inferiores a los siguientes hechos:

 Desintegración de isótopos radiactivos presentes en la corteza y en el manto, principalmente, uranio 235, uranio 238, torio 282 y potasio 40.

 Calor inicial que se liberó durante la formación del planeta hace 4,500 millones de años, y que todavía está llegando a la superficie.

 Movimientos diferenciales entre las diferentes capas que constituyen la Tierra, principalmente entre manto y núcleo.

 Cristalización del núcleo. El núcleo externo (líquido) está cristalizando continuamente, y en la zona de transición con el núcleo interno (sólido) se libera calor.

Las grandes diferencias de temperatura entre la superficie de la Tierra y las existentes en su interior origina un flujo continuo de calor hacia la superficie, estimándose que la energía que llega cada segundo a la superficie terrestre, en forma de calor, por conducción, convención y radiación, es de 42 x 1012J. De este total, 8 x 1012J proviene de la corteza, la cual representa sólo el 2% del volumen total del planeta, 32,3 x 1012J proveniente del manto, el cual representa el 82% del volumen total, y 1,7 x 1012J proveniente del núcleo, que representa un 16% en volumen y no contiene isótopos radiactivos.

El calor de la Tierra es inmenso, pero sólo una pequeña fracción del mismo puede ser utilizado por la Humanidad, que así lo ha venido haciendo desde las épocas glaciales, en regiones volcánicas, cuando los seres humanos descubrieron la utilidad de los manantiales termales para cocinar alimentos y con fines medicinales, hasta la época actual en la que los medios técnicos disponible permiten extraerlo de la corteza terrestre y transformarlo en energía eléctrica o usarlo directamente para calefacción humana o animal, y en procesos industriales y agrícolas.

1.2.1 GEOTERMIA SOMERA

Hasta hace relativamente pocos años, la utilización de la energía térmica de la Tierra ha estado restringida a regiones del planeta donde condiciones geológicas favorables hacen posible la transferencia de calor desde zonas calientes profundas hasta la superficie, o muy cerca de ella, y el posterior aprovechamiento de éste en forma de agua caliente en fase líquida o vapor.

Además del calor interno, la superficie de la Tierra recibe del Sol cada segundo, en forma de calor, 2 x 1012J, que es cuatro órdenes de magnitud superior al del calor geotérmico.

Esa energía penetra a escasa profundidad en el subsuelo, contribuyendo a mantener la superficie del planeta a una temperatura promedio de 15°C, y es irradiada de nuevo al espacio, no interviniendo en los procesos energéticos que afectan al interior de la Tierra.

Muchas especies animales se resguardan del frio en invierno y del calor en verano excavando madrigueras en la Tierra, y los hombres prehistóricos, antes de aprender a utilizar el fuego y a construir cabañas, buscaron protección de las inclemencias del meteorológicas en cavernas y cuevas subterráneas, donde la inercia térmica de rocas y subsuelos contribuyen a que los descensos y aumentos de la temperatura ambiente sean menores y más lentos.

Desde hace más de 30 años, como consecuencia de las crisis energéticas del siglo XX, en los países del Norte de Europa y de América, con inviernos muy fríos se viene empleando técnicas de intercambio geotérmico que utilizan circuitos cerrados de agua con anticongelante, instalados en sondeos poco profundos o enterrados a muy poca profundidad en el terreno, junto con bombas de calor “Geothermal Heat Pumps” (GHP´s) para satisfacer necesidades de calefacción, refrigeración y producción de agua caliente sanitaria en viviendas unifamiliares y edificios comerciales.

En invierno, el terreno transfiere el calor que almacena el agua con

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