Cómo se genera la energía geotérmica
Este artículo trata sobre la energía térmica generada y almacenada en las profundidades de la tierra. Para obtener información sobre las bombas de calor utilizadas para extraer calor de hasta unos 300 metros/yardas de la superficie, consulte bomba de calor geotérmica.
La energía geotérmica es la energía térmica de la corteza terrestre que se origina en la formación del planeta y en la desintegración radiactiva de materiales en proporciones actualmente inciertas[1] pero posiblemente aproximadamente iguales[2]. Las altas temperaturas y presiones del interior de la Tierra hacen que algunas rocas se fundan y que el manto sólido se comporte plásticamente. Esto provoca que partes del manto convecten hacia arriba, ya que es más ligero que la roca circundante. Las temperaturas en el límite entre el núcleo y el manto pueden superar los 4000 °C[3].
La calefacción geotérmica, que utiliza agua de fuentes termales, por ejemplo, se ha utilizado para bañarse desde el Paleolítico y para calentar espacios desde la época de los romanos. Más recientemente ha cobrado importancia la energía geotérmica, término utilizado para la generación de electricidad a partir de la energía geotérmica. Se calcula que los recursos geotérmicos de la Tierra son teóricamente más que suficientes para abastecer las necesidades energéticas de la humanidad, aunque actualmente sólo se explota de forma rentable una fracción muy pequeña, a menudo en zonas cercanas a los límites de las placas tectónicas.
Turquía
Si caváramos un gran agujero en el interior de la Tierra, notaríamos que la temperatura es más cálida cuanto más profundizamos. Esto se debe a que el interior de la Tierra está lleno de calor. Este calor se llama energía geotérmica.
En las centrales geotérmicas se perforan pozos de 1 ó 2 kilómetros de profundidad para bombear vapor o agua caliente a la superficie. Lo más probable es que encuentres una de estas centrales en una zona con muchas fuentes termales, géiseres o actividad volcánica, porque son lugares donde la Tierra está especialmente caliente justo debajo de la superficie.
No toda la energía geotérmica procede de centrales eléctricas. Las bombas de calor geotérmicas pueden hacer todo tipo de cosas: desde calentar y enfriar casas hasta calentar piscinas. Estos sistemas transfieren el calor bombeando agua o un refrigerante (un tipo especial de fluido) a través de tuberías situadas justo debajo de la superficie de la Tierra, donde la temperatura es constante (entre 15 y 20 °C).
En invierno, el agua o el refrigerante absorben el calor de la Tierra y la bomba lo transporta al edificio. En verano, algunas bombas de calor pueden funcionar a la inversa y ayudar a enfriar los edificios.
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Los sistemas de uso directo y de calefacción urbana utilizan agua caliente de manantiales o depósitos situados cerca de la superficie de la tierra. Las antiguas culturas romana, china y nativa americana utilizaban manantiales minerales calientes para bañarse, cocinar y calentarse. Hoy en día, muchos manantiales siguen utilizándose para bañarse, y mucha gente cree que las aguas calientes, ricas en minerales, tienen beneficios para la salud.
La energía geotérmica también se utiliza para calentar directamente edificios individuales y para calentar varios edificios con sistemas de calefacción urbana. El agua caliente de la superficie terrestre se conduce a los edificios para calentarlos. Un sistema de calefacción urbana suministra calor a la mayoría de los edificios de Reikiavik (Islandia).
La generación geotérmica de electricidad requiere agua o vapor a altas temperaturas (de 300° a 700°F). Las centrales geotérmicas suelen construirse donde se encuentran los yacimientos geotérmicos, a uno o dos kilómetros de la superficie terrestre.
Estados Unidos es líder mundial en generación de electricidad geotérmica. En 2021, había centrales geotérmicas en siete estados, que produjeron unos 16.000 millones de kilovatios hora (kWh) (o 16.238.000 megavatios hora), lo que equivale aproximadamente al 0,4% de la generación total de electricidad a escala de servicios públicos de EE.UU. Las centrales eléctricas a escala comercial tienen una capacidad de generación eléctrica de al menos 1.000 kilovatios (o 1 megavatio), lo que equivale al 0,4% de la generación total de electricidad a escala comercial en Estados Unidos.
Dónde se encuentra la energía geotérmica
El calor de baja calidad almacenado en el subsuelo poco profundo (menos de 200 m) procede en gran parte de la radiación solar que absorbe el suelo y se distribuye a través de sistemas naturales de aguas subterráneas y estructuras artificiales como minas de carbón inundadas. El suelo actúa como una batería solar y, para aprovechar este calor, suele ser necesaria una bomba de calor. Esta energía se conoce como «energía geotérmica subterránea» o «energía geotérmica superficial».
No existe una definición estricta de «energía geotérmica profunda», pero el Gobierno británico ha adoptado el término para referirse a los recursos de calor derivados de profundidades >500 m. El calor de la Tierra aumenta con la profundidad, fenómeno descrito como gradiente geotérmico. Este calor es en parte el calor primordial de cuando se formó la Tierra y en parte calor generado desde el interior de la corteza terrestre a partir de la desintegración de elementos ligeramente radiactivos. Este flujo de calor ascendente varía en todo el mundo, pero en el Reino Unido es de unos 27 °C/km (Busby, 2014). Suponiendo una temperatura media anual del aire de 12 °C, esto significa que las temperaturas del subsuelo a 1000 m, 3000 m y 5000 m son de unos 39 °C, 89 °C y 139 °C, respectivamente.