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56 geothermal energy | industry overview
Hay que diferenciar entre geotermia hidrotermal,
geotermia petrotermal y sondas geotérmicas profundas.
Para la geotermia hidrotermal, se utilizan
directamente capas conductoras de agua caliente en
grandes profundidades. La capa de roca portadora de
agua (horizonte de uso) debe tener una distribución
vertical y lateral amplia para garantizar un uso a largo
plazo. La geotermia hidrotermal es aplicable, según la
temperatura y cantidad extraída de agua termal, para
la obtención de calor o electricidad.
En la geotermia petrotermal se utiliza el calor
de los estratos profundos, en los que se encuentran
pocos o casi ningún recurso acuífero. Se usan como
reserva las rocas cristalinas y las rocas sedimentarias,
a una profundidad de tres a seis kilómetros y con el
correspondiente incremento de las temperaturas
(más de 150 °C). El acceso se realiza a través de dos o
más perforaciones, que se realizan en las rocas densas
situadas a suficiente profundidad. Mediante métodos
de estimulación hidráulica y química (Enhanced Geothermal
Systems, EGS) se crean grietas y fisuras en la
roca. Con una perforación de inyección, se inyecta
agua a alta presión en la roca, donde se calienta y
luego a través de una perforación de transporte
vuelve a enviarse a la superficie. El agua caliente
calienta a su vez sustancias de bajo punto de ebullición
(el denominado proceso de Ciclo Kalina y Organic
Rankine Cycle ORC �p 48) con el fin de generar
vapor para una turbina. El calor también puede
ser alimentado, a través de un intercambiador de
calor, en la red de calefacción urbana. El 90 % de la
energía geotérmica generada en Alemania proviene
de sistemas petrotermales, siendo estos el principal
potencial.
La sonda geotérmica profunda es un sistema
cerrado destinado a la obtención de energía geotérmica,
que se coloca a una profundidad de entre 400 m
y varios miles de metros. El sistema de la sonda geotérmica
profunda funciona de manera similar al de
la sonda empleada en la geotermia cercana a la superficie
(véase más adelante), pero la sonda geotérmica
profunda alcanza temperaturas superiores, así que
por lo general no se necesita una bomba de calor y no
es posible un uso simultáneo para refrigeración. La
energía obtenida se utiliza directamente en forma de
calor. También en este caso están disponibles todas las
posibles formas de utilizar el calor, que van desde el
calor de proceso para la industria a altas temperaturas
hasta el uso agrícola a bajas temperaturas. Incluso
la generación de electricidad a altas temperaturas no
es rentable debido a la pequeña superficie de intercambio
de calor de la sonda.
Energía geotérmica cercana a la superficie
Cuando se habla de energía geotérmica cercana a la
superficie, se hace referencia a aquella generada a
una profundidad máxima de 400 m. Dado que la tierra
tiene una temperatura mucho más uniforme que
la temperatura de la atmósfera o la del agua, es ideal
tanto para la refrigeración como para la calefacción
de edificios. A una profundidad de unos 15 m, dependiendo
de las condiciones geológicas a un máximo de
40 m, la temperatura �p 50 en las capas superiores
del suelo está sujeta a las fluctuaciones de las estaciones
anuales y está determinada por la influencia de
los rayos solares. Aquí las temperaturas se encuentran
justo por encima de la temperatura media anual de
la super ficie terrestre. A partir de esta profundidad,
la tem peratura, de acuerdo con el gradiente geotérmico,
aumenta unos 3 °C por 100 m de profundidad,
para alcanzar los 20 – 25 °C a una profundidad de
400 m. El calor que puede ser extraído del suelo,
también está determinado por la naturaleza del
suelo o de la roca.
Diversos sistemas como los colectores geotérmicos,
sondas geotérmicas, pilares de energía u otras
piezas de hormigón conectadas a tierra, posibilitan el
aprovechamiento del calor de la Tierra. Por lo general,
el calor del subsuelo poco profundo se aprovecha,
gracias a la bomba de calor, para calentar un edificio o
para proporcionar agua caliente. En caso de precisarse
calefacción, las bombas térmicas elevan el nivel
de temperatura predominante en el suelo hasta conseguir
la temperatura necesaria en el edificio. Para
ello, el calor se extrae del suelo en un proceso de circulación.
Las temperaturas constantes existentes en el
subsuelo también pueden aplicarse, sin la necesidad
de usar una bomba térmica, para refrigerar el edificio
directamente. Si la potencia refrigerante del subsuelo
no es suficiente, el funcionamiento de la bomba térmica
en dirección contraria puede proporcionar la
potencia faltante.