L'energia geotèrmica és un tipus d'energia renovable que s'obté de la calor emmagatzemada a l'interior de la Terra.
Es considera una font neta i sostenible, ja que no requereix la combustió de combustibles fòssils i genera baixes emissions de gasos amb efecte d'hivernacle. Aquesta energia es pot aprofitar directament en forma de calor o esdevenir electricitat mitjançant centrals geotèrmiques.
Origen de l'energia geotèrmica
L'energia geotèrmica té el seu origen en la calor interna de la Terra, que prové de dues fonts principals:
- La desintegració d'elements radioactius : Isòtops com l'urani-238, tori-232 i potassi-40 es descomponen de manera natural al mantell terrestre, generant una quantitat constant de calor al llarg de milions d'anys. Aquest procés contribueix significativament al manteniment d'altes temperatures a l'interior del planeta.
- La calor residual de la formació de la Terra Durant l'acreció planetària, fa aproximadament 4.500 milions d'anys, la col·lisió de cossos celestes i la posterior compactació de materials van alliberar enormes quantitats d'energia tèrmica. Encara que part d'aquesta calor s'ha dissipat a l'espai, una gran fracció roman atrapada a les capes internes del planeta, especialment al nucli i al mantell.
L'escorça terrestre actua com un aïllant natural, però en certes regions, anomenades zones geotèrmicament actives , la calor és més accessible a causa de la presència de volcans, falles geològiques, guèisers o aigües termals.
Aquestes àrees es troben principalment als límits de plaques tectòniques, on l'activitat magmàtica i la circulació de fluids hidrotermals faciliten la transmissió de calor des de l'interior de la Terra cap a la superfície.
Com s'extreu l'energia geomtèrmica?
L'obtenció de la calor geotèrmica es realitza mitjançant la perforació de pous al subsòl per accedir a la calor interna de la Terra.
Depenent de la temperatura i la profunditat del recurs, hi ha diferents mètodes d'aprofitament:
- Sistemes de vapor sec : S'utilitzen en jaciments on el vapor emergeix de manera natural des del subsòl. El vapor es canalitza directament cap a una turbina per generar electricitat. Exemple: La central geotèrmica de The Geysers a Califòrnia, EE.UU.
- Sistemes d'aigua calenta o fluids geotèrmics : En aquest cas, l'aigua calenta o una barreja de vapor i aigua s'extreu del subsòl i passa per un separador que divideix el vapor del líquid. El vapor impulsa una turbina i l'aigua sobrant es pot reinjectar al jaciment per mantenir la sostenibilitat del recurs.
- Cicle ninario : S'usa en fonts de temperatura mitjana, on l'aigua extreta no és prou calenta per generar vapor directament. Es fa circular un fluid secundari amb un punt d'ebullició més baix, que es converteix en vapor i acciona la turbina.
- Sistemes de calefacció i climatització : Per a temperatures baixes o molt baixes, s'utilitzen bombes de calor geotèrmiques, que extreuen calor del subsòl per escalfar edificis a l'hivern i dissipar calor a l'estiu.
Procés de producció denergia geotèrmica
En habitatges i edificis
Un dels usos principals de l'energia geotèrmica és la climatització d'edificis i llars. Mitjançant bombes de calor geotèrmiques, és possible extreure calor del terra a l'hivern per escalfar els espais i dissipar la calor de l'interior a l'estiu per refrigerar-los.
Procés a l'hivern:
- L'aigua dins el circuit captador geotèrmic circula pel subsòl i s'escalfa.
- Un intercanviador de calor transfereix lenergia tèrmica al circuit emissor, que escalfa lhabitatge.
Procés a l'estiu:
- La calor de l'interior de l'edifici es transfereix al subsòl i es refreda l'ambient interior.
- Lenergia geotèrmica permet un sistema de refrigeració eficient i sostenible.
A més, l'energia geotèrmica s'utilitza en sistemes de calefacció per terra radiant i per generar aigua calenta sanitària.
En centrals geotèrmiques
Les centrals geotèrmiques converteixen la calor de l'interior de la Terra en electricitat mitjançant un cicle termodinàmic:
- Extracció de calor : Es perforen pous geotèrmics per extreure aigua calenta o vapor.
- Conversió en energia mecànica : El vapor acciona una turbina connectada a un generador elèctric.
- Producció d'electricitat L'energia mecànica es transforma en electricitat, que s'injecta a la xarxa elèctrica.
- Recirculació de l'aigua : Un cop utilitzada, l'aigua refredada es reinjecta al subsòl per mantenir l'equilibri de l'aqüífer.
Tipus de fonts geotèrmiques
Aquestes fonts denergia renovable sobtenen a través de lextracció de la calor interna de la Terra a través de pous geotèrmics. Hi ha diverses zones amb aigües termals.
Aquestes aigües termals poden ser les que es fan servir en balnearis o altres centres. Aquestes aigües estan escalfades per la temperatura de linterior de la Terra.
Laigua calenta amb una elevada energia interna, pot fluir de manera natural pels impulsos dels fluxos daigua i vapor o per bombament. Cal seleccionar el mètode que cal utilitzar en funció del mètode que sigui més rendible econòmicament.
No hi ha cap mètode a l'hora d'aprofitar aquest tipus d'energia. Hi ha hagut projectes que en alguns països s'han hagut de desestimar per la inviabilitat econòmica.
El magma (roques foses) és una gran font denergia geotèrmica, ja que les roques només es troben en estat líquid a temperatures extremadament altes. Tot i això, amb la tecnologia que està disponible és econòmicament inviable.
Les explotacions per extreure aigua calenta solen disposar d'un nombre parell de pous geotèrmics. Per un s'extreu l'aigua calenta i per l'altre es torna a injectar aigua a l'aqüífer quan ja està refredada.
Tipus de fonts geotèrmiques
L'energia geotèrmica es classifica segons la temperatura del recurs tèrmic, cosa que en determina la possible aplicació:
1. Alta temperatura (>150 °C)
Aquesta font es troba principalment en zones volcàniques actives, on el magma és relativament a prop de la superfície terrestre. Aquest tipus denergia permet la generació delectricitat de manera eficient mitjançant lús de turbines de vapor en centrals geotèrmiques convencionals. Pot arribar a temperatures de fins a 400 ° C en alguns jaciments, cosa que maximitza l'eficiència del procés de conversió energètica.
Un exemple destacat de la seva aplicació és la planta geotèrmica de Hellisheiði a Islàndia, una de les més grans del món.
2. Temperatura mitjana (70 °C - 150 °C)
Les fonts de mitjana temperatura se situen en regions amb activitat geotèrmica moderada, on les aigües subterrànies poden escalfar-se a nivells adequats per a la producció energètica. S'utilitza principalment en centrals de cicle binari, que fan servir fluids de baix punt d'ebullició per generar electricitat a turbines.
També es fa servir en xarxes de calefacció urbana, on la calor es distribueix a múltiples edificis mitjançant un sistema centralitzat. Un exemple de la seva aplicació són les instal·lacions de calefacció urbana a Alemanya i França, que aprofiten aquests recursos per reduir l?ús de combustibles fòssils.
3. Acer a temperatura (50 °C - 70 °C)
Aquest tipus és comú en formacions geotèrmiques més esteses, però amb menys intensitat tèrmica. S'empra principalment per a calefacció d'habitatges, hivernacles i processos industrials com l'assecatge de productes agrícoles i la dessalinització d'aigua.
Es pot fer servir en combinació amb bombes de calor per augmentar l'eficiència energètica en entorns residencials i comercials.
Un exemple d‟aquest ús és l‟aprofitament geotèrmic en hivernacles dels Països Baixos per optimitzar el creixement de cultius en climes freds.
4. Molt baixa temperatura (<50°C)
L'energia geotèrmica de temperatura molt baixa representa la forma més accessible d'energia geotèrmica, ja que fins i tot en zones no volcàniques és possible aprofitar la calor del subsòl. S'utilitza en sistemes de climatització mitjançant bombes de calor geotèrmiques, que permeten extreure calor a l'hivern i dissipar-ho a l'estiu.
La seva eficiència energètica és superior a la dels sistemes tradicionals de calefacció i refrigeració, cosa que la fa una opció sostenible per a llars i edificis comercials.
Exemples de la seva aplicació inclouen sistemes de climatització geotèrmica a aeroports i centres comercials als EUA i Canadà.
Exemples d'usos i aplicacions
L'energia geotèrmica té una àmplia gamma d'usos:
- Climatització d'edificis : Permet calefacció a l'hivern i refrigeració a l'estiu de manera eficient, reduint el consum d'energia convencional.
- Aigua calenta sanitària : S'usa en llars, hospitals i centres esportius, proporcionant un subministrament constant i eficient d'aigua calenta.
- Generació d'electricitat : En centrals geotèrmiques que aprofiten altes temperatures per produir energia elèctrica de manera sostenible.
- Processos industrials : S'empra en l'assecatge de productes agrícoles, destil·lació, pasteurització i esterilització en diverses indústries, optimitzant l'eficiència tèrmica.
- Balnearis i turisme termal : Aprofitament d'aigües termals amb beneficis terapèutics, promovent el turisme de benestar i salut.
- Agricultura i hivernacles : Escalfament de sòls i ambients per millorar la producció agrícola, permetent cultius en condicions climàtiques adverses i reduint la dependència de combustibles fòssils.
- Dessalatge d'aigua : Utilització de la calor geotèrmica per dessalinitzar aigua de mar, proporcionant una solució sostenible per a l'abastament d'aigua potable a regions àrides.
- Desgel de carreteres : Aplicació de la calor geotèrmica per evitar l'acumulació de gel a carreteres i aeroports, millorant la seguretat viària en climes freds.