Central geotérmica de flash único
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El ser humano lleva milenios utilizando la energía geotérmica, desde los baños en aguas termales hasta su uso como fuente de energía renovable en los hogares. El ser humano lleva milenios utilizando la energía geotérmica, ya sea para bañarse en aguas termales o como fuente de energía renovable en los hogares.
Según el Diccionario de Cambridge, geotérmico significa “del calor del interior de la Tierra o relacionado con él”. Si caváramos un hoyo profundo en la Tierra, cuanto más bajáramos, más caliente estaría. Ese calor natural es lo que llamamos energía geotérmica.
Algunas zonas bajo la corteza están llenas de agua que se calienta con esta energía térmica. Las centrales geotérmicas excavan pozos a 1 o 2 kilómetros de profundidad y bombean agua caliente a la superficie para alimentar turbinas que generan electricidad. Las bombas de calor geotérmicas utilizan esta agua caliente para calentar hogares y empresas. Es frecuente encontrar centrales geotérmicas cerca de zonas con géiseres, actividad volcánica y fuentes termales.
A nivel atómico, los electrones se mueven alrededor del núcleo de un átomo. Cuando se aplica presión al átomo -en este caso, calor causado por un aumento de la temperatura-, los electrones se mueven más rápidamente, chocando entre sí y emitiendo energía térmica en forma de calor. Si pensamos en una tetera hirviendo, el agua empieza a calentarse y a moverse, hasta que acaba hirviendo y liberando vapor.
¿Cómo funciona un sistema geotérmico?
Para aprovechar esta temperatura subterránea estable, un sistema geotérmico utiliza un bucle de tuberías enterradas en el suelo. A través de este circuito de tuberías se bombea una solución de agua y un anticongelante inocuo para el medio ambiente. Este circuito subterráneo forma un gran intercambiador de calor que el sistema geotérmico utiliza para calentar y refrigerar su casa.
¿Cómo genera electricidad una central geotérmica?
Las centrales geotérmicas extraen fluidos de yacimientos subterráneos y los llevan a la superficie para producir vapor. Este vapor acciona turbinas que generan electricidad. Hay tres tipos principales de tecnologías de centrales geotérmicas: vapor seco, vapor flash y ciclo binario.
Funcionamiento de la energía geotérmica
La energía geotérmica es un tipo de energía renovable que se extrae del núcleo de la Tierra. Procede del calor generado durante la formación original del planeta y la desintegración radiactiva de materiales. Esta energía térmica se almacena en rocas y fluidos en el centro de la Tierra.
Las altas temperaturas de más de 4.000 °C hacen que parte de la roca del centro de la Tierra se funda y forme rocas fundidas calientes llamadas magma. Este calor también hace que el manto se comporte plásticamente y que partes de él convecten hacia arriba, ya que es más ligero que la roca circundante.
En algunos países se utiliza desde hace miles de años para cocinar y en sistemas de calefacción. Los depósitos geotérmicos subterráneos de vapor y agua calentada pueden utilizarse para generar electricidad y otras aplicaciones de calefacción y refrigeración.
Un ejemplo de calefacción y refrigeración es la instalación de una bomba de calor geotérmica a unos 3 metros bajo tierra. Estas tuberías se llenan de agua o de una solución anticongelante. El agua se bombea por el circuito cerrado de tuberías. Estos sistemas de bomba de calor geotérmica ayudan a enfriar los edificios en verano y a mantener el calor en verano. Esto se consigue absorbiendo el calor de la tierra a medida que el agua circula de vuelta al edificio.
Cómo funciona la energía hidroeléctrica
ResumenEl objetivo de este estudio es comparar las centrales eléctricas de flash único, flash doble y binarias en términos de la potencia generada, su rendimiento y el coste asociado. Los resultados de la comparación se utilizan para encontrar el mejor tipo de central que puede implementarse para compensar los elevadísimos requisitos de potencia de un gran colisionador de hadrones (LHC). Utilizando el entorno y los requisitos del LHC del CERN en Ginebra (Suiza), el estudio emplea el software System Advisor Model para analizar la implementación de los distintos tipos de central. Los resultados muestran que la central binaria tiene el mejor rendimiento y el menor coste en comparación con otras centrales geotérmicas analizadas, y que hay una reducción en el coste total de generación de energía cuando se utilizan fuentes de energía renovables.
Tras la producción de vapor a alta y baja presión, todo el vapor se dirige a una turbina de vapor utilizando tuberías separadas. La turbina de vapor puede ser una turbina de doble admisión, una turbina separada, o puede estar formada por dos turbinas compuestas en tándem separadas que funcionan en función de la presión de entrada del vapor. Los componentes de una central eléctrica de doble flash son similares a los de una central eléctrica de vapor de flash único. El contenido mineral del agua se concentra en función de cómo se diseñe el flash dual, por lo que las condiciones del recurso son de extrema importancia.Central binariaEn este tipo de central, se utiliza un fluido secundario, como hidrocarburos o fluorocarburos, en lugar de agua para hacer funcionar la turbina ORC. En ORC, el fluido geotérmico circula en un vaporizador y se envía de vuelta al pozo de reinyección. El fluido secundario se calienta y vaporiza en el vaporizador mediante el intercambio de calor entre el fluido geotérmico y el fluido secundario. El vapor generado a partir del fluido secundario se dirige a la turbina para la producción de electricidad. El vapor que sale de la turbina pasa a través de un regenerador donde el vapor sobrecalentado se utiliza para calentar el fluido condensado que sale del condensador antes de entrar en el vaporizador. El diagrama esquemático de la central eléctrica ORC se muestra en la Fig. 3.Fig. 3Central eléctrica flash binaria (Valdimarsson 2011)Imagen a tamaño completo
El siguiente diagrama muestra cómo se utiliza la energía geotérmica para producir electricidad
Si caváramos un gran agujero en el interior de la Tierra, notaríamos que la temperatura aumenta a medida que nos adentramos en ella. 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.