INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HERMOSILLO INGENIERÍA ELÉCTRICA FUENTES DE ENERGIA RENOVABLE: ENERGIA GEOTERMICA EQUIPO I RAMIREZ MEDINA AARON P. VALENCIA GARCIA ADRIAN Marte Alfonso Gallegos Oviedo M.C. CESAR H. OCHOA RUIZ

INTRODUCCION Dentro de esta presentación abordaremos una sección de la 4ta unidad de la asignatura Uso Eficiente de la Energia Electrica, la cual lleva por tema principal Energias Renovables. La mencionada sección es en realidad un tipo de Energia Renovable, la llamada Energia Geotermica, energía que en pocas palabras de obtiene del interior de la Tierra, trataremos temas generales, características y detalles que involucran este tipo de energía. Asi como también mencionaremos, los principales lugares donde la Energia Geotermica tiene un gran auge.

¿Qué ES LA ENERGIA GEOTERMICA? La energía geotérmica es la que produce el calor interno de la Tierra y que se ha concentrado en el subsuelo en lugares conocidos como reservorios geotermales, que si son bien manejados, pueden producir energía limpia de forma indefinida.

¿Qué SE NECESITA PARA SU FORMACION?  Magma  Acuifero  Sello Estos tres elementos son exclusivamente naturales, sin la intervencion de la mano del hombre. Reuniendo estos tres elementos, es seguro que encontremos una valiosa fuente de energía geotérmica. A contiuacion explicaremos cada un de estos elementos. . .

¡ MAGMA ! La corteza terrestre no es lisa, está dividida en ocho grandes placas y más de 20 placas más pequeñas que se mueven y empujan unas a otras lentamente. Cuando las placas se juntan, una puede deslizarse bajo la otra, permitiendo la generación de magma que, en ocasiones, puede llegar a la superficie generando volcanes. En la mayoría de los casos, el magma no sale al exterior, pero es capaz de calentar grandes zonas subterráneas. 

¡ ACUIFERO Y SELLO ! El acuífero es una formación rocosa permeable, es decir, que permite que el agua u otros fluidos las traspasen. Y el sello, es otra capa de rocas, pero impermeable. Usualmente se explica estos tres elementos con la analogía de la OLLA DE PRESION. Imaginemos que el magma es nuestra fuente de calor en la cocina, el acuífero es la olla como tal y por ultimo el sello es la tapa de la olla. Entonces obtenemos la formación de un pequeño reservorio geotérmico hecho en casa, ya que el funcionamiento de uno natural es exactamente el mismo que la función que cumple la olla de presion

SELLO ACUIFERO MAGMA

¿Y REALMENTE QUE SUCEDE? Llueve. El agua se desliza por la superficie terrestre y penetra hacia el subsuelo a través de las fallas y rocas fracturadas, que funcionan como verdaderas cañerías. El agua queda atrapada en los acuíferos, por donde va circulando y calentándose, pero no puede salir al exterior en su totalidad, porque está cubierta por una capa de roca impermeable que le impide su paso. Cuando estas condiciones se dan, estamos frente a un reservorio geotermal. 

¿Cómo SE APROVECHA ESTA ENERGIA? La energía geotérmica se puede usar de forma directa, para calefacción de hogares, temperar invernaderos y criaderos de peces, deshidratar vegetales, secar madera, entre otras aplicaciones. Esta energía también puede usarse de forma indirecta, para producir electricidad. Generalmente, la fuerza que genera el vapor se aprovecha para impulsar una turbina capaz de mover un generador eléctrico.

CENTRAL GOETERMICA. . . Para aprovechar la energía geotérmica se recurre a sistemas similares a los empleados en energía solar con turbina, es decir, calentamiento de un líquido que puede tener distintas aplicaciones, pero que habitualmente se destina a producir vapor con el que se da impulso a la turbina, que a su vez mueve un generador eléctrico. Los sistemas geotérmicos producen un rendimiento mayor con respecto a otros sistemas, y además tienen un costo de mantenimiento menor. De hecho, la única pieza móvil de una central geotérmica es el sistema de turbina- generador, y por tanto todo el conjunto tiene una vida útil más larga.

FUNCIONAMIENTO CENTRAL GEOTERMICA. . . Además, la energía utilizada está siempre presente, lo cual apenas implica variaciones, como sucedería en otros sistemas que dependen, por ejemplo, del caudal de un río o del nivel de radiación solar. El funcionamiento de una central geotérmica es bastante simple: consta de una perforación practicada a gran profundidad sobre la corteza terrestre (unos 5 km), con objeto de obtener una temperatura mínima de 150º C, y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en contacto directo con la fuente de calor.

FUNCIONAMIENTO CENTRAL GEOTERMICA. . . Desde la superficie se inyecta agua fría a través de uno de los extremos del tubo, la cual se calienta al llegar al fondo formando vapor de agua y regresando a chorro a la superficie a través del otro tubo. En el extremo de éste está acoplada una turbina-generador que suministra la energía eléctrica para su distribución. El agua enfriada es devuelta de nuevo al interior por el primer tubo para repetir el ciclo.

INCONVENIENTES. . . A pesar de su sencillez, el sistema está pensado fundamentalmente para aplicaciones que no requieran un suministro de energía a gran escala, debido a las características geotérmicas de las rocas. Al contrario de lo que sucede con los metales, las rocas o la arena no tienen capacidad conductora del calor, es decir, la conservan, por eso si se utilizase una central geotérmica con intención de producir energía a gran escala llegaría un momento en que el proceso se detendría. El motivo, es que la sima del interior de la corteza terrestre donde está el calor aprovechable se va enfriando progresivamente conforme se le inyecta agua fría, y si el régimen de inyección es alto llegará un momento en que la sima ha cedido más calor del que puede recuperar, precisamente por su baja capacidad de conducir la temperatura. Este inconveniente impide el funcionamiento continuo de la central, deteniéndose a determinados intervalos hasta que la roca recupera una temperatura suficiente para reanudar el funcionamiento normal.

¿Dónde se puede explotar? En nuestro planeta existen lugares reconocidos por su gran actividad geotermal. El más extenso de ellos es el llamado “Cinturón de Fuego del Pacífico”, una zona de 40.000 kilómetros en forma de arco que corona al océano que le da su nombre. Chile es uno de los países que está inserto en este circuito de fuego, lo que posiciona a este país como un territorio de gran potencial para la generación de energía geotérmica. La energía geotérmica ha sido usada a gran escala desde comienzos del siglo XX en Italia, y principalmente en áreas volcánicas tales como Islandia, las Filipinas, Nueva Zelanda y algunas regiones de California.

Las 10 mas grandes. . . A continuación y para finalizar daremos un recorrido por las 10 Centrales Geotermicas Mas Grandes del Mundo, clasificación en base a su capacidad neta instalada. Donde Filipinas es el hogar de tres de las 10 mayores centrales geotérmicas en el mundo, seguido por los Estados Unidos e Indonesia con dos, y de Italia, México e Islandia con una.

1. Complejo Geotérmico Geysers – EE.UU. El Complejo Geotérmico Geysers situado a unos 121 kilómetros al norte de San Francisco, California, se compone de 18 plantas de energía que la convierten en la instalación geotérmica más grande en el mundo. El complejo cuenta con una capacidad instalada de 1.517 MW y una capacidad de producción activa de 900 MW. Las instalaciones en conjunto cubren un área de aproximadamente 78 km², cuya producción del campo geotérmico comenzó en 1960 y alcanzó su punto máximo en la década de 1980.

2. Complejo Geotérmico Larderello – Italia El Complejo Geotérmico Larderello, que consta de 34 plantas con una capacidad neta total de 769 MW, es la segunda mayor instalación de energía geotérmica del mundo. La energía producida en el campo geotérmico, situado en la Toscana, Italia Central, representa el diez por ciento de toda la energía geotérmica producida en el mundo y atiende al 26,5% de las necesidades energéticas regionales.

3. Complejo Geotérmico Cerro Prieto – México Con 720 MW, la Central de Energía Geotérmica Cerro Prieto situada en el sur de Mexicali, en Baja California al norte de México, es la tercera mayor instalación geotérmica en el mundo. La planta de energía, al igual que todos los otros campos geotérmicos en México, se encuentra en propiedad y operada por la Comisión Federal de Electricidad (CFE). La central cuenta con cuatro plantas, que constan de 13 unidades.  Las turbinas del complejo todas han sido suministradas por Toshiba y Mitsubishi Heavy Industries.

4. Complejo Geotérmico Makban – Filipinas El Complejo Geotérmico Makban, también conocido como Plantas de Energía Makiling-Banahaw, se encuentra en los municipios de Bahía y Calauan en la provincia de Laguna y, Santo Tomás, en la provincia de Batangas. Es la cuarta mayor instalación de energía geotérmica en el mundo, con una capacidad de producción de 458 MW.

5. Complejo Geotérmico Salton Sea – EE.UU. El Complejo Geotérmico Salton Sea incluye un conjunto de 10 plantas de generación de energía geotérmica en Calipatria, cerca del Mar de Salton en el Valle Imperial de California del Sur. Con una capacidad de generación combinada de 340 MW, es la quinta instalación geotérmica más grande en el mundo.

Y por ultimo. . . 6. Complejo Geotérmico Hellisheidi – Islandia con una capacidad de 303 MW 7. Complejo Geotérmico Tiwi – Filipinas con una capacidad de 289 MW 8. Complejo Geotérmico Malitbog – Filipinas con una capacidad de 232.5 MW 9. Complejo Geotérmico Wayang Windu – Indonesia con una capacidad de 227 MW 10. Complejo Geotérmico Darajat – Indonesia con una capacidad de 259 MW

DATOS DE INTERES. . . Se estima que el potencial energético del flujo geotérmico de la Tierra ronda alrededor de los 30 TW. En conjunto las reservas de esta energía alrededor del planeta se estiman en unos 30x10^6 TW, de los cuales solo una pequeña parte podría ser aprovechada en condiciones técnicas y económicas adecuadas. A escala humana, la energía geotérmica puede considerarse una fuente de energía renovable ilimitada.

DATOS DE INTERES. . . La geotermia tiene una proyección de crecimiento de 27.9 por ciento para el 2035 a nivel global, de acuerdo con datos de la Agencia Internacional de Energía. En 2012, se invirtieron 2 mil millones de dólares en esta actividad, de acuerdo con el mismo reporte; los países en desarrollo fueron los que mayor monto destinaron, con 1.4 mil millones de dólares. Entre las mayores ventajas de la geotermia está su bajo costo de tecnología para la generación, que en promedio es de 52 dólares por cada megawatt-hora (MWh), frente a los 280 dólares de la solar a gran escala, o los 100 dólares que cuesta la eólica marina y los 131 de la biomasa, de acuerdo con datos de la Prospectiva de Energías Renovables de la Secretaría de Energía.