Energia Geotèrmica
Que es la Energia Geotèrmica?
La temperatura augmenta una mitjana d'uns 30ºC cada quilòmetre que baixem sota terra. Aquest gradient tèrmic, generat per el flux de calor del interior de la Terra i la desintegració dels elements radioactius de la escorça terrestre, produeix la energia geotèrmica.
La energia geotèrmica es un tipus d'energia amb la condició de renovable que aprofita la calor emmagatzemada a l'interior de la terra. Es tracta d'una energia, a priori inesgotable, que no requereix de la combustió de cap material, evitant les emissions de diòxid de carboni a l'atmosfera (tot i que certs aprofitaments, si emeten alguns gasos existents a l'interior de la escorça terrestre).
Depenent dels tipus d'explotacions d'aquesta energia geotèrmica, podem parlar de l'aprofitament de d'una manera o altra, però en si es basa en el concepte d'aprofitar la temperatura del sol (sota terra) per climatitzar o be produir energia elèctrica, depenent del gradient tèrmic o entalpia entre el fluid geotèrmic i la superfície.
S'estima que d'aquest recurs energètic existeixen uns 30 milions de Tera-Watts, encara que desgraciadament només se'n pot aprofitar una petita part. Existeixen algunes zones al planeta amb major potencial per a la explotació dels seus recursos, especialment les regions del anomenat "Anell de Foc", zones que envolten l'oceà Pacífic, zones de la falla continental i altres punts calents. Al següent mapa (font SlideShare) podem veure com zones com els Andes de Sud-Amèrica, Amèrica Central, Mèxic, les serralades entre Estats Units i Canadà, la serralada Aleutlana d'Alaska, la península de Kamchatka a Rússia, Itàlia, Nova Zelanda, el Sud-est Africà, l'extrem Orient, etc, son zones especialment bones per a l'aprofitament de la energia geotèrmica a gran escala.
A nivell de la península Ibèrica, no es disposen dels grans potencials amb sistemes geotèrmics naturals com els descrits a la imatge anterior, però si que es dedueix d'alguns estudis que a Galícia amb el major potencial amb gran diferencia, seguit del oest de Castella i Lleó, Sistema Central, Andalusia i Catalunya, son les comunitats amb disposen d'un major potencial per a la producció d'electricitat a partir de la explotació de Sistemes Geotèrmics estimulats.
Segons un estudi de la Universitat de Valladolid a la revista "Renewable Energy", existeixen uns 700 GW emmagatzemats sota els primers 10 quilometres del territori peninsular, es a dir, 5 vegades tota la capacitat elèctrica instal·lada actualment, que en l'actualitat es desaprofiten i que es podrien arribar a obtenir mitjançant sistemes geotèrmics estimulats (EGS, per les seves sigles en anglès) a entre 3 i 10 quilòmetres de profunditat, on les temperatures superen els 150ºC; al mon, existeixen prop de 500 centrals d'aquest tipus per a generar electricitat.
Un paràmetre clau per al dimensionat d'una sonda geotèrmica, es la potencia d'extracció de calor per metre lineal de sonda, es a dir, el rendiment del terreny on volem fer la explotació, i generalment varia entre 20 i 70 W/m.
Quan es requereixen potencies majors, be sigui perquè es tracta d'un grup de vivendes o de grans edificis, s'utilitzarà un major nombre de sondes, que acostuma a estar entre 4 i 50 sondes, col·locades el mes properes possible dels edificis o inclús sota dels mateixos, amb unes profunditats que poden anar des dels 50 als 300 metres, depenent de la potència requerida i de les condicions geològiques locals.
Quan s'instal·len potencies inferiors a 30 kW, no es requereixen grans estudis previs com un Assaig de Resposta Tèrmica del terreny, ja que s'acostumen a dimensionar per a terrenys estàndard a partir de valors tabulats preestablerts facilitats per els propis fabricants dels equips, o a partir de guies tècniques i normes publicades per associacions d'enginyers i arquitectes a paisos on aquests sistemes geotèrmics estan molt desenvolupats (Alemanya, Àustria, França, Suècia i Suïssa).
Per al dimensionat d'una sonda geotèrmica caldrà conèixer:
-
Conductivitat tèrmica del terreny. La potencia d'extracció es proporcional a la conductivitat tèrmica.
-
Humitat natural del sol. Millora la conductivitat tèrmica i garanteix un bon contacte entre la sonda i el sol.
-
Presencia o absència d'aigües subterrànies. Quan una sonda penetra una capa freàtica (primera capa amb aigua subterrània que trobem al subsol), o un aqüífer superficial, en la qual l'aigua tingui una velocitat de flux superior a diversos centímetres per dia, la quantitat de calor útil augmenta sensiblement.
-
Tipus de prestacions de la instal·lació. Es pot determinar a partir de les temperatures interior i exterior del edifici, les hores de funcionament, la modalitat (calefacció-refrigeració-ACS), els mesos de funcionament, etc.
La capacitat de les sondes geotèrmiques verticals es pot determinar experimentalment realitzant Assaig de Resposta Tèrmica a un o diversos sondeigs pilot. Amb aquestes mesures de la temperatura obtingudes del interior del tub d'una sonda geotèrmica, s'obté una imatge exacta de les temperatures trobades al llarg de la perforació.
El Potencial Tècnic i el Potencial Renovable
Existeixen diverses formes d'aprofitament geotèrmic en zones on no es disposa de la sortida natural del fluid a través de la escorça terrestre cap a la superfície, i com en tots els casos, sempre n'hi una de mes rendible, però amb un impacte ecològic i una de menys rendible, però amb un impacte ecològic menor o nul.
Si tenim en compte el potencial tècnic de la península realitzant els càlculs fins a una profunditat de 7 km, el potencial arriba als 190 GW, i de 30 GW entre els 3 i 5 km. Això si, aquests alts rendiments suposarien el refredament mitjançant aigua de 10ºC de les roques que estiguin al menys a 150ºC, per tal de poder extreure'n la energia durant un període de tan sols 30 anys.
En canvi, el potencial renovable o sostenible, que tan sols considera la energia elèctrica obtinguda mitjançant la utilització del flux tèrmic que arriba a la escorça terrestre des del interior de la terra de forma natural. Aquest valor es significativament inferior, i en el cas d'Espanya s'estima en 3,2 GW (equivalent a 3 centrals nuclears).
Conceptes bàsics
La energia geotèrmica es considerada una energia verda, renovable i pràcticament inesgotable, i ajuda a disminuir les emissions de gasos d'efecte hivernacle i la contaminació evitant la utilització de combustibles fòssils (centrals termoelèctriques i nuclears).
Els beneficis d'utilitzar la energia geotèrmica son:
-
es considerada energia renovable on la energia s'obté de fons naturals virtualment inesgotables (degut a la immensa quantitat d'energia que contenen o perquè son capaces de regenerar-se per mitjans naturals),
-
no contamina, ja que no fa servir cap tipus de combustible fòssil ni urani (energia nuclear), evitant emissions de diòxid de carboni a la atmosfera, evitant l'escalfament global i l'efecte hivernacle,
-
la energia geotèrmica te una millor eficiència respecte les altres energies renovables (energia solar, eòlica, hidràulica, etc.), excepte per les pèrdues de calor, sobretot en el seu transport des de l'interior de la Terra fins a la superfície,
-
una vegada realitzada la instal·lació i amb la evolució dels materials en la actualitat, el manteniment es mínim, per lo tant, la relació quilo-watt obtingut per el cost derivat de la seva obtenció, es mínim,
-
el temps de retorn de la inversió en termes econòmics es molt baix (de 4 a 6 anys),
-
recurs energètic de producció constant (no depen de la climatologia ni de la hora del dia ni estació del any),
-
menor impacte mediambiental, al no utilitzar combustibles ajuda a minimitzar els residus,
-
un habitatge unifamiliar típic deixa d'emetre 2 Tones anuals de diòxid de carboni si fa servir energia geotèrmica en comparació amb una caldera de gas natural,
-
en un habitatge d'uns 150-180 metres quadrats, l'estalvi econòmic que suposa es del 70%,
-
l'impacte visual d'una instal·lació geotèrmica be baixa Tª es mínim al estar sota terra,
-
disponibilitat geogràfica, al menys baixa i molt baixa Tª, tot i que hi ha punts amb major potencial i per tant millor rendiment que d'altres
-
i es pot utilitzar tant per a calefacció com per a refrigeració (per exemple un terra radiant, on podem fer circular tant el fluid escalfat com el fluid obtingut d'un sistema mes superficial de on el podem obtenir a uns 15 ºC).
Per contra, alguns dels seus aspectes negatius son:
-
inversions inicials elevades elevades (costosos estudis previs, instal·lacions, transformació, transport, ...)
-
alguns llocs son mes propicis que d'altres per a la construcció de pous geotèrmics (els terrenys rocosos tenen grans desavantatges i els terrenys amb fonts termals mes favorables),
-
a les ciutats, el principal desavantatge, es que el subsòl pertany a l'ajuntament i ja està ocupat per altres serveis de clavegueram, conduccions de gas i electricitats, etc.,
-
la explotació de la font primària de calor no es pot transportar i per tant ha de ser col·lectada i consumida localment (inconvenient que desapareix quan s'utilitza per obtenir electricitat, que si que es pot transportar)
-
pot emetre emissions tòxiques, en cas d'accident o fuita, en determinats llocs pot alliberar àcid sulfhídric (es detecta per la seva olor a ou podria) però que en grans quantitats no es percep i es letal, i en aquests casos també existeix el risc que s'alliberin altres substancies tòxiques com arsènic, amoníac, etc.,
-
deteriorament del paisatge (grans explotacions, per la necessitat de perforar la superfície), que en el cas de cases unifamiliars, l'impacte mediambiental es pràcticament imperceptible,
-
necessitat de grans superfícies en instal·lacions horitzontals o mes superficials.
-
i a partir d'una demanda de 30kW, es recomana realitzar un ERT (Assaig de Resposta Tèrmica del Terreny).
Tipus d'aprofitament de la energia geotèrmica
En funció de la Tª de la font geotèrmica, podem classificar-ne els diferents usos mes habituals:
-
Molt Baixa temperatura (<30ºC), que correspon a la energia emmagatzemada a les aigües subterrànies i en el subsol poc profund, i s'utilitza per a usos tèrmics mitjançant bombes de calor per a sistemes de calefacció, refrigeració i ACS. S'utilitzen 2 tipologies:
-
Sistemes oberts, que capten l'aigua del aqüífer per al seu aprofitament
-
Sistemes tancats, que utilitzen intercanviadors enterrats horitzontals o verticals amb un fluid termoportador al seu interior que cedeix la energia del subsol a la bomba i a l'inrevés.
-
-
Baixa temperatura (30 - 90ºC), que s'utilitzen per a usos tèrmics en sistemes de climatització i ACS urbans i en diferents processos industrials, utilitzant-se de forma directa o mitjançant bombes de calor.
-
Mitja temperatura (90 - 150ºC) i Alta temperatura (> 150ºC), que es fan servir per a la producció d'electricitat i usos tèrmics directes urbans i industrials.
font: Site Geothermie-Perspectives de l’ADEME et du BRGM
En funció del tipus d'excavació de la font geotèrmica, podem classificar-los en:
-
Profunda, de mitja i alta Tª, on podem trobar jaciments del tipus:
-
Naturals o semi-natural, on el fluid ja sortia a la superficie en forma de vapor, vapor + aigua, ..., i lo que es fa es canalitzar-lo mitjançant canonades per tal de poder-ne aprofitar la energia.
-
Jaciments Geotèrmics de "Roca Calenta Seca" o Sistemes Geotèrmics Estimulats (EGS), on s'aprofita la calor de les roques perforant entre 3.000 i 5.000 m per injectar aigua i aprofitar-la una vegada es converteix en vapor a alta Tª quan les roques li transmeten la seva energia tèrmica, com si es tractés d'un jaciment natural, injectant de nou l'aigua condensada per repetir el cicle.
-
-
Superficial, de baixa i molt baixa Tª, i que a la vegada depenent de la disposició dels conductes es poden classificar en:
-
Circuït tancat vertical: s'utilitza normalment en zones amb una disponibilitat de terreny limitada, normalment es perforen pous de petit diàmetre fins a unes profunditats entre 50 i 150m.
-
font: Geothermal International España (www.giesp.es)
-
-
Circuït horitzontal: utilitzats quan es disposa d'una superfície de terra adequada, els tubs es col·loquen en rases que varien en longitud entre 30 i 120 m.
-
-
-
Circuïts oberts: utilitzen aigua subterrània com a font directa d'energia, i en condicions ideals, pot ser la instal·lació geotermal mes econòmica.
-
font: Geothermal International España (www.giesp.es)
font: Geothermal International España (www.giesp.es)
-
-
Circuïts amb estanys: son molt econòmics on existeixen masses d'aigua disponibles, perquè les despeses d'excavació son molt baixes al colocar els rotlles de canonada al fons del estany ja excavat.
-
font: Geothermal International España (www.giesp.es)
Sistemes d’aprofitament domèstics de baixa temperatura o usos tèrmics més habituals
Els recursos geotèrmics d'alta temperatura necessaris per a la producció d'electricitat, son escassos en comparació amb els recursos de mitjana i baixa temperatura, per lo qual existeixen altres aplicacions per a l'aprofitament de la energia geotèrmica que es poden anomenar com d'utilització directa.
La utilització de la calor es una de les aplicacions mes antigues i comunes de la energia geotèrmica per a balnearis, calefacció residencial, agricultura, acuicultura i usos industrials.
Per a la climatització i refrigeració s'utilitza la energia geotèrmica de molt baixa temperatura, mitjançant l'ús de bombes de calor. A nivell mundial, es pot classificar en dos àmbits clarament diferenciats:
-
Sector Industrial
-
Sector Residencial i de Serveis
Sector Industrial
El vapor, la calor o l'aigua calenta de les reserves geotèrmiques s'utilitza en aplicacions industrials de grans instal·lacions que requereixen d'un elevat consum energètic, com es el cas de:
-
Processos industrials
-
calefacció,
-
evaporació,
-
assecat,
-
esterilització,
-
destil·lació,
-
rentat,
-
descongelat,
-
extracció de sals,
-
...
-
-
Geotèrmia aplicad a la producció de:
-
paper i reciclats,
-
processament de la cel·lulosa,
-
tractaments tèxtils,
-
industria alimentaria,
-
pasteurització de llet,
-
extracció de productes químics,
-
recuperació de productes petrolífers,
-
extracció de CO2,
-
begudes carbòniques,
-
...
-
-
Hivernacles i/o agricultura:
-
calefacció d'hivernacles a camp obert,
-
calefacció mitjançant el reg (controlant curosament la composició química de les aigües termals utilitzades)
-
evitar les gelades,
-
allargar les collites,
-
...
-
-
Acuicultura:
-
piscines artificials per a la explotació de especies aquàtiques vegetals
-
piscifactories (explotacions aquàtiques animals):
-
peixos,
-
crustacis,
-
mariscs,
-
...
-
-
El sistema de piscifactories consisteix en diverses piscines artificials escalonades que poden estar entre 20 i 30ºC, que permeten el control del creixement de cada especie, mantenint artificialment una Tª òptima, la alimentació i la qualitat de l'aigua, podent cultivar especies exòtiques, millorar la producció o inclús, duplicar-ne el cicle reproductiu. Les especies mes habituals son:
-
angules,
-
cloïsses,
-
carpes,
-
musclos,
-
llagostes,
-
molls,
-
gambetes,
-
caimans,
-
cocodrils,
-
...
En ocasions es combinen amb hivernacles, ja que les necessitats d'aportació de calor dels criadors es la meitat de la que necessiten els hivernacles generalment.
Sector Residencial i de Serveis
La utilització de sistemes geotèrmics de baixa entalpia per al sector residencial i de serveis, permet prescindir de la utilització de gasoil, gas natural o gasos liquats derivats del petroli (propà i butà), totes elles energies cares i no renovables.
La demanda tèrmica al sector residencial es relativament baixa, lo que permet utilitzar l'aigua de baixa entalpia i tornar-la a baixa temperatura, incrementant així el potencial geotèrmic del recurs i estalviant energia que es podrà utilitzar en altres aplicacions.
El sistema de climatització geotèrmic funciona correctament amb qualsevol instal·lació de calefacció actual, ja sigui per radiadors, terra radiant o aire.
Generalment, un sistema simplificat per aquest sector seria:
-
Circuït primari: format per un equip de bombeig i condicionament d'aigua geotèrmica situada a la boca del pou d'extracció, un intercanviador de plaques i el sistema de re-injecció.
-
Xarxa de distribució: format per un sistema de canonades d'anada i tornada, per a distribuir l'aigua calenta als usuaris, un equip de bombeig i una centraleta de connexió amb el particular.
-
Circuït de distribució privat: separat en dos circuïts diferents en funció del nivell tèrmic de funcionament al que treballin, un en circuït obert per a la aigua calenta sanitaria (ACS) i l'altra tancat per a la calefacció.
Generalment, per a una sola vivenda, la demanda es força irregular, pero si es fa amb diversses vivendes, la corva de demanada es suavitza.
Diferents sistemes d'aprofitament a nivell residencial son:
-
Calefacció per districtes o "District Heating": Calefacció centralitzada que abasteix la demanda de calefacció en una zona extensa, com un barri, un districte o una ciutat. Actualment també es pot ampliar al subministrament de refrigeració. També es disposa de circuïts oberts per a la ACS i tancats per a la calefacció, i generalment s'utilitzen les carreteres per a la seva distribució i transport, mantenint-les lliures de gel o inclús boirina als aeroports.
-
Bomba de calor (GHP): El us de la bomba de calor permet extreure i utilitzar econòmicament el calor contingut en cossos de baixa temperatura tals com sols, aqüífers soms, llacunes, etc. A paisos amb nivells de radiació elevats, com Espanya, la Tª del sol a profunditats superiors a 5 metres es relativament alta (≈15ºC) i a aquestes profunditats es manté estable al llarg de l'any independentment de les condicions meteorològiques, fet que permet mitjançant un sistema de captació adequat i una bomba de calor geotèrmica es pugui transferir calor d'aquesta font de 15ºC a una altra de 50ºC, i utilitzar aquesta última per a la calefacció i/o la ACS. De la mateixa manera, al estiu es pot utilitzar a la inversa (extraient el calor de dins les vivendes i transferint-lo al terra) refrigerant l'edifici. En cas de tenir piscina, es pot utilitzar la calor excedent per escalfar-la i ampliar així la temporada de bany. Les instal·lacions de les canonades de captació son diferents depenent de si es posen en:
-
rases horitzontals amb unes longituds d'entre 30 i 120 metres quan es disposa d'espai,
-
i en pous o perforacions verticals amb profunditats d'entre 25 i 100 metres, quan no es disposa d'espai suficient ( on les instal·lacions de circuït obert, en condicions ideals, son les mes econòmiques),
-
la instal·lació subaquàtica, que permet reduir els costs de perforació quan existeix un estanc als voltants de la instal·lació, consisteix en colocar les canonades al fons del mateix.
-
-
Pilotatges energètics (o fonaments actius): Una altra aplicació experimental iniciada a Alemanya al camp de la construcció, es la utilització dels fonaments actius o pilotatges energètics, que tenen el doble propòsit de transmetre les càrregues a la base del terra i la de treballar com a intercanviadors energètics per a la calefacció i refrigeració del edifici a construir. Per a realitzar aquest intercanvi, els tubs de plàstic son ancorats a la gàbia de ferralla (armadura) per l'interior dels pilotatges i es distribueixen al llarg de tot el pilot en forma de bucle. Aquests tubs intercanviadors geotèrmics també es poden colocar a la resta d'estructures convencionals de fonamentació i sosteniment com murs pantalla, murs dels soterranis, lloses, revestiments de túnels, etc. Es tracta d'una solució tècnica i econòmica molt interessant i innovadora, que conjuga la execució del intercanvi geotèrmic amb la construcció dels fonaments dels edificis, evitant tenir que realitzar pous i perforacions a posteriori.
Utilització en cascada
A sovint, com la utilització dels recursos geotèrmics ve condicionada per el nivell tèrmic del fluid, se'n segueix aprofitant la energia excedent després d'haver-lo utilitzat, beneficiant-se dels diferents nivells tèrmics requerits per a cada utilització. D'aquesta manera, després de produir energia elèctrica, es pot aprofitar el fluid encara calent per a la calefacció de vivendes, i després d'aquest segon ús, pot ser utilitzar per a usos amb menors requeriments com la calefacció d'hivernacles o les piscifactories.
Tipus de centrals geotèrmiques d'alta entalpia per a la generació d'electricitat
El sistema bàsic d'aprofitament d'una central geotèrmica d'alta entalpia per a la generació d'electricitat es basa en l'aprofitament d'un fluid a molt alta Tª, del qual se'n aprofita la seva energia acumulada en forma de calor, i s'utilitza la part gasosa d'aquest fluid per fer girar una turbina i transformar aquesta energia en electricitat. El procés de generació detallat segueix els següents passos:
-
Comença amb la extracció de la barreja de vapor i aigua del reservori geotèrmic.
-
A la central es separa el vapor de l'aigua geotèrmica mitjançant un equip anomenat separador ciclònic.
-
L'aigua restant es tornada al reservori perque es pugui tornar a escalfar i repetir el cicle (d'aquí que se l'anomeni renovable).
-
El vapor extret s'aprofita per fer girar una turbina, el rotor de la qual gira a unes 3.600 rpm, que a la vegada activa el generador, on mitjançant el camp electromagnètic es transforma la energia mecànica en energía elèctrica.
-
Del generador surten 13.800 volts que es transfereixen als transformadors per a ser convertits en 115.000 volts.
-
I dels transformadors s'envien a les subestacions mitjançant les línies d'alta potència, i d'aquí a la resta de llars, fàbriques, etc.
-
El vapor geotèrmic restant es torna a condensar (a no ser que s'utilitzi en un 2º cicle de baixa pressió) per a re-injectar-lo de nou, tal i com hem fet amb l'aigua geotermal quan l'hem separat, per tal de poder repetir el cicle de nou quan aquesta aigua es torni a escalfar.
Dins de la generació d'energia elèctrica mitjançant la energia geotèrmica existeixen 3 tipus de plantes en funció de les característiques i naturalesa del fluid geotermal disponible i la profunditat del mateix:
-
Plantes de vapor sec: on el fluid arriba a la superfície provinent de les fractures del sol en forma de vapor en estat de saturació o be lleugerament re-escalfat (vapor sec); aquestes centrals tenen un disseny mes simple i antic, ja que utilitzen el vapor directament a una Tª ≥ 150ºC per moure la turbina i generar electricitat. Depenent del tipus de vapor podem tenir diferents cicles:
-
Cicle directe sense condensació: després de la seva utilització, el gas es alliberat a la atmosfera.
-
Cicle directe amb condensació: es el mes habitual en els casos de vapor sec, i es basa en la condensació del vapor (després de la seva utilització) extraient-ne els gasos que conte.
-
Cicle indirecte amb condensació i recuperació d'aigües mineralitzades: es fa servir quan la naturalesa corrosiva dels gasos pot malmetre les turbines, cosa que cada vegada es menys freqüent degut al desenvolupament en la seva fabricació. Es basa en transferir la energia del vapor del pou a un vapor net, i que sigui aquest el que passi per les turbines.
-
font: Renovables Verdes
-
Plantes flash o semi-directe (vapor humit): el fluid que arriba a la superfície, es una barreja de vapor-líquid a una pressió que depen del pou i la temperatura del estat de saturació, per lo qual, prèviament el fluid es dirigeix a uns separadors de vapor/aigua, on s'aprofita el vapor re-dirigint-lo a la turbina per a produir la electricitat, i l'aigua calent separada es sotmesa a flashing, amb separació de vapor a baixa pressió que s'envia a les turbines de baixa pressió o a la zona de baixa de les turbines multi-etapes; podent repetir aquest cicle tantes vegades com ho permeti la entalpia de l'aigua que es vagi separant cada vegada. Aquest procés es pot dur a terme sense el flashing (descartant la utilització de l'aigua calenta), encara que llavors es perd l'aprofitament d'una gran part de la energia.
font: Renovables Verdes
-
Plantes de cicle binari: son les mes modernes i s'adopten amb temperatures no massa elevades (entre 120-150ºC habitualment, encara que poden operar amb Tª de tan sols 57 ºC) o quan el fluid te una salinitat elevada. Es basa en evitar l'ús directe del fluid termal i s'utilitza un fluid secundari (normalment de caràcter orgànic) amb un millor comportament termodinàmic (baix punt d'ebullició i alta pressió de vapor a baixes temperatures). Es produeix un intercanvi de calor entre el fluid geotermal i el secundari, on aquest últim s'escalfa i es converteix en vapor al intercanviador, i es aquest el que accionarà la turbina per generar la electricitat. Posteriorment es refreda i condensa, per tornar a començar el cicle de nou. En els casos en que el fluid geotèrmic te suficient entalpia (>200 kcal/kg) podem arribar a utilitzar aigua com a fluid secundari.
font: Renovables Verdes
Jaciments Geotèrmics de "Roca Calenta Seca" (HDR) o Sistemes Geotèrmics Estimulats (EGS)
Donada la manca d'explotacions geotèrmiques d'alta temperatura naturals, les investigacions en les darreres dècades s'han centrat en localitzar estructures favorables per al desenvolupament d'aquests tipus de jaciments, tot i la inexistència d'un fluid o amb una molt baixa permeabilitat, per tal de crear-los de forma artificial.
Aquestes centrals geotèrmiques es basen en:
-
perforar fins la roca calenta seca (profunditat entre 3.000 - 5.000 m),
-
injectar aigua al pou per trencar encara mes les esquerdes i augmentar la mida de les fissures,
-
a través dels pous bombejar fins a la superfície l'aigua, que s'ha escalfat fins arribar als 200ºC durant el seu descens a les profunditats,
-
separar l'aigua del vapor,
-
utilitzar el vapor per fer funcionar un turbogenerador per a la producció d'electricitat
-
i tornar a injectar l'aigua (circuït tancat) a les profunditats per tornar a començar el cicle.
La explotació d'un sistema EGS o estimulat, passa per la injecció d'un fluid (aigua o diòxid de carboni) per tal d'extreure energia tèrmica de la roca situada uns pocs milers de metres sota la superficie, la permeabilitat de la qual ha estat millorada o estimulada amb processos de fracturació.
Després, el fluid escalfat es porta a dalt a la central geotèrmica, on s'aprofita per a fer electricitat, generalment mitjançant un cicle binari (tal com s'ha descrit mes amunt), i aquest es torna a injectar al jaciment de nou tancant el cicle.
Encara que existeixen diverses estacions EGS experimentals a paisos com EEUU, Australia i Japó, tan sols n'hi ha una conectada a la xarxa, la de Soulz-sous-Forêts a França. La resta de centrals geotèrmiques actuals están situades a les poques zones de la Terra on es produeixen les anomalies tèrmiques i presencia d'aigua calenta a poca fondària.
Pero els recursos EGS es distribueixen d'una forma mes extensa i uniforme, fet que suposa que el seu potencial sigui enorme ja que podria proporcionar una potencia significativa a mitja o llarg plaç de forma constant les 24 hores del dia a gairebé qualsevol punt del planeta.
Quins altres usos se li donen a la energia geotèrmica?
Encara i que per a molts es una energia renovable desconeguda, l'aprofitament de la energia geotèrmica porta segles d'antiguitat desenvolupant-se i explotant-se en tot el mon:
-
les restes arqueològiques mes antigues trobades a Niisato (Japó), son objectes tallats en pedra volcànica que daten de la Tercera Glaciació fa entre 15.000 i 20.000 anys,
-
fa mes de 10.000 anys, els Paleo-Indis d'Amèrica del Nord, ja utilitzaven les aigües termals per a cuinar aliments i els seus minerals amb finalitats medicinals,
-
els grecs i posteriorment els romans, van deixar multitud d'exemples de la utilització de la energia geotèrmica per a la calefacció urbana i a les tradicionals termes i banys públics, convertint-los en gegants centres d'oci, salut negocis (les termes de "Caracola" a Roma tenien un aforament de 1.600 persones)
-
al segle XIV, cap al 1.330, es desenvolupà el que es pot considerar com la primera calefacció de districte geotèrmica a Chaudes-Aigues, situada a la regió de Auvernia,
-
al 1827 es va començar a utilitzar el vapor del Gaiser per extreure àcid bòric del volcà de llot a Larderello (Itàlia), i anys mes tard, el príncep Piero Ginori Conti va impulsar la construcció allà mateix de la primera central elèctrica geotèrmica, amb 250 kW que va entrar en funcionament l'any 1911. Al 1920, el ferrocarril de la Toscana ja va abandonar el carbó per utilitzar la energia geotèrmica,
-
al 1892 es va començar a utilitzar la primera calefacció geotèrmica de districte als EEUU, al estat de Idaho,
-
al 1928 Islàndia comença a utilitzar els recursos geotèrmics per a calefactar les vivendes,
-
al 1989 van començar a Soltz-sous-Forêts (Alsacia) els primers assaigs de geotèrmia profunda.
Mes informació, noticies i novetats
Podeu consultar mes informació sobre la energia geotèrmica a: