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ENERGIA GEOTERMICA ESP. GLORIA ESMERALDA SANDOVAL MARTINEZ IEM
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ENERGIA GEOTERMICA
ESP. GLORIA ESMERALDA SANDOVAL MARTINEZ IEM
GUIA DE LA ENERGÍA GEOTERMICA, COMUNIDAD DE MADRID.
UTILIZACION DE LA ENERGÍA GEOTERMICA, DOCUMENTO DESCRIPTIVO,UPME
ASTM ; E 957 – 95; Standard Terminology Relating to Geothermal Energy
ASTM ; E 974 – 83; Specifying Thermal Performance of Geothermal Power
Systems
DOCUMENTOS DE REFERENCIA
Parte del calor interno de la Tierra
(5.000ºC) llega a la corteza terrestre.
En algunas zonas del planeta, cerca
de la superficie, las aguas
subterráneas pueden alcanzar
temperaturas de ebullición, y, por
tanto, servir para accionar turbinas
eléctricas o para calentar.
Para aprovechar este fenómeno se
inyecta agua hasta una cierta
profundidad, donde se calienta y
asciende. Con intercambiador de
calor, este aumento de la
temperatura puede convertirse en
energía eléctrica.
DEFINICION
Se estima que este recurso energético supone unos 30 millones
de TW. Sin embargo, solo es aprovechable una pequeña parte.
Muchas áreas del mundo disponen de recursos geotérmicos
accesibles especialmente regiones del denominado Anillo de
Fuego, áreas que bordean el Océano Pacífico, zonas de la falla
continental y otros puntos calientes. Por tanto, Los Andes de
Sudamérica, América Central, México, cordilleras de Estados
Unidos y Canadá, la cordillera Aleutiana de Alaska, la península de
Kamchatka en Rusia, Italia, Nueva Zelanda, Sureste de África,
Extremo Oriente, etc., son zonas susceptibles de aprovechamiento
de la energía geotérmica.
POTENCIAL
En muchos lugares de la Tierra se producen fenómenos geotérmicos que
pueden ser aprovechados para generar energía útil para el consumo.
Estas fuerzas se desarrollan en el interior de la corteza terrestre,
normalmente a profundidades de 50 km, en una franja llamada sima o
sial; algunas de sus manifestaciones sobre la superficie son los volcanes
activos.
Conforme descendemos hacia el interior de la corteza terreste se
produce un aumento gradual de temperatura, estimado en 1 grado cada
37 metros de profundidad. Sin embargo, en determinadas zonas de
nuestro planeta, por ejemplo en algunas islas volcánicas de Canarias, las
altas temperaturas se encuentran a nivel de la superficie. En estos casos,
es cuando una instalación geotérmica resulta más rentable.
¿ COMO FUNCIONA UNA CENTRAL
GEOTERMICA
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. 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 produndidad 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.
El desarrollo de los proyectos con energía
geotérmica se pueden dividir en cuatro fases:
a) Exploración
b) Exploración profunda (perforaciones)
c) Implementación de la planta
d) Monitoreo tanto de las reservas como de la
operación de la planta
ASPECTOS TECNICOS
En la fase inicial se hace una evaluación del desempeño incluyendo el punto
de vista geológico (vulcanológico), una prospección geofísica (eléctrica,
gravimétrica, magnética y algunas veces sísmica), a la vez que se analiza el
pozo para determinar la geoquímica de aguas y gases. Los datos de dicha
valoración son comparados y usados para localizar una reserva que tenga
potencial, la cual puede ser identificada plenamente por medio de la fase de
perforación.
La principal actividad en la exploración profunda es la perforación de pozos,
sin embargo en esta fase, también se desarrolla actividad geocientífica. De
tal forma que se define la estratigrafía de los pozos, para ligar el perfil
geológico hallado, (por medio de un registro) a los datos hallados en la etapa
inicial.
La composición de la formación dentro del pozo se utiliza también para
determinar las características termodinámicas y la medida de la
productividad del pozo en términos del flujo de masa y de la entalpía. La
actividad final de esta fase es el aseguramiento del tamaño del recurso,
de la especificación de las reservas y la capacidad de sostener la
producción a lo largo del tiempo de vida del proyecto.
Los resultados de esta exploración profunda y las características del
fluido geotérmico determinan el tipo de planta a escoger:
a) Para generación eléctrica cuando se produce fluido de alta entalpía
b) Para calentamiento cuando se produce fluido con alta y baja entalpía.
El tamaño del recurso presente determinará el plan de perforación a
ejecutar, a la vez que el diseño de la planta, las tuberías y el sistema de
reinyección de agua.
Las reservas geotérmicas son más dinámicas que las de hidrocarburos; por
consiguiente se desarrolla un continuo monitoreo y evaluación del
comportamiento del recurso tanto en la exploración como en la
implementación con el fin de asegurar que el recurso es adecuado para
entregar la energía que se le demandará.
Un bosquejo de las tres secciones principales de la operación se representa
en la Figura
a) Pozos geotérmicos y equipo de producción de fluido (extracción y
reinyección)
b) Planta geotérmica, donde el fluido se adecua para su utilización.
c) Red de distribución hacia el usuario final.
Un campo geotérmico, y más ampliamente un recurso
geotérmico esta situado en un lugar con unas
características tectónicas especiales, en el cual ciertas
condiciones típicas geológicas, hidrológicas,
estructurales y físicas, coexisten.
CLASIFICACION DE RECURSOS
GEOTERMICOS
Fuente de calor: Usualmente un yacimiento poco
profundo que genera una anomalía térmica, donde el
gradiente térmico normal alrededor del yacimiento es
superior que 3ºC/100m.
Reservorio: Una roca almacenadora con baja
permeabilidad y una gran porosidad que puede ser
primaria o secundaria,- lo cual permite la circulación de
fluidos geotérmicos; además tiene ciertas propiedades de
retención que permiten al fluido calentarse en el
reservorio Cuando la convección ocurre, los coeficientes
de viscosidad y dilatación del fluido, también se afectan y
se tiene la máxima eficiencia en el sistema.
Sello: Roca sello de la formación, sobre el reservorio
que tiene baja permeabilidad, primaria o secundaria
que aísla el sistema geotérmico de aguas que poseen
baja temperatura.
Reinyección: Para la restauración del reservorio
cuando la extracción esta en progreso.
Cuando se tienen las condiciones anteriores, el agua de la
recarga fluye en el depósito y alcanza equilibrio térmico
con la roca expuesta a la fuente de calor.
La transferencia de fluido tiene la máxima eficiencia
cuando en las reservas el sistema de circulación
convectiva no esta en funcionamiento. Esta condición
permite tener un criterio para obtener fluidos calientes
poco profundos, haciendo más fácil la explotación de
depósitos geotérmicos económicamente más favorable.
Un parámetro común para clasificar los recursos
geotérmicos es la entalpía de los mismos; esta es
usada para medir el estado de calor contenido por el
fluido (energía térmica). Los recursos geotérmicos se
pueden dividir en:
a) Recursos con baja entalpía
b) Recursos con mediana entalpía
c) Recursos con alta entalpía
Se acostumbra a clasificar a los recursos energéticos (en
general), apoyándose en un esquema similar al
propuesto por McKelvey en 1972 para los recursos
minerales, publicado posteriormente en 1976 por el U.S.
Geological Survey y el U.S. Bureau of Mines como
“Principles of a Resource / Reserve Clasification for
Minerals”. Dicho esquema fue adaptado por Mufler y
Cataldi en 1978 para recursos geotérmicos, y contempla
el mayor o menor grado de conocimiento geológico de los
recursos y la viabilidad económica de su exploración.
Se considera Base de recursos accesible a toda la energía
térmica almacenada entre la corteza terrestre y los primeros
5.000 m de profundidad, estimada para una determinada
área del planeta, y calculada a partir de la temperatura
media anual regional. Teóricamente podría ser extraída con
la tecnología actual
Base de recursos útil es la fracción de la anterior que está
almacenada en los primeros 3.000 m bajo la superficie
terrestre.
Recursos geotérmicos son la fracción de la anterior que
podría ser explotada en los próximos 40-50 años. Incluye
cantidades de recursos que, en el momento de la estimación,
son considerados subeconómicos. Algunos autores prolongan
el futuro inmediato hasta “menos de 100 años”.
Reservas geotérmicas son la fracción de los recursos
geotérmicos que pueden ser explotados económicamente
en los próximos 10-20 años.
Dentro de la categoría de recursos geotérmicos cabría
hacer una distinción entre recursos no descubiertos y
recursos identificados, en función de que su existencia
sólo esté postulada; y dentro de la categoría de reservas, o
recursos identificados, para los que puede que no existan
medios de extracción, o que no estén en actividad, todavía
cabe diferenciar entre inferidos y demostrados, en función
del grado de conocimiento geológico.
Entre las estimaciones de recursos menos optimistas que se
han podido encontrar figuran las que se adjuntan en la para
el año 2000.
BASE DE RECURSOS GEOTÉRMICOS ACCESIBLE
POR REGIONES EN EL AÑO 2000.
VENTAJAS E INCONVENIENTES
Ventajas
Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.
Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que
los originados por el petróleo, carbón...
Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético
Ausencia de ruidos exteriores
Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas
natural y uranio combinados.
No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a
precios nacionales o locales.
El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor
que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni
construcción de tanques de almacenamiento de combustibles.
Inconvenientes
• En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por
su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se
percibe y es letal.
• También la emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero;
es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por
combustión.
• Contaminación de aguas próximas con sustancias como
arsénico, amoníaco, etc.
• Contaminación térmica.
• Deterioro del paisaje.
• No se puede transportar (como energía primaria).
• No está disponible más que en determinados lugares
POTENCIAL EN COLOMBIA
Colombia un país con una gran variedad de fuentes de energía y
que no ha explotado de una manera sistemática la geotermia, sin
embargo se han hecho algunos esfuerzos por desarrollarla desde
hace aproximadamente 30 años. No fue sino hasta la crisis
energética de la década de los 90’s, cuando se vio la necesidad
de explorar fuentes de energía alternativas.
En 1997 fue perforado el primer pozo geotérmico en las Nereidas;
en ese mismo año, Ingeominas, emprendió una exploración
geotérmica del volcán, comenzando con geología, vulcanología y
geoquímica.
Esos estudios preliminares indicaron la posibilidad de un
yacimiento que opera a unas temperaturas entre 200-250º
en un estrato maduro del volcán. A partir de la información
recolectada y procesada por Ingeominas, de las
características de los yacimientos termales y datos de
temperatura en pozos petroleros, se construyó el mapa
geotérmico de Colombia, Este mapa se constituye en una
herramienta de ayuda para determinar el potencial de
utilización tanto directa como indirectamente de los
recursos geotérmicos, tanto para los entes
gubernamentales como para los privados.
