Les centrals geotèrmiques són les plantes encarregades de convertir l'energia geotèrmica en electricitat. Una central geotèrmica és una instal·lació on es genera electricitat mitjançant la calor de la Terra.
L'energia geotèrmica és l'energia tèrmica continguda a l'interior de la Terra. Aquestes instal·lacions fan un intercanvi termodinàmic a una determinada profunditat de les capes terrestres per escalfar un fluid i generar electricitat.
La temperatura a l'interior de la Terra augmenta aproximadament entre 25 i 30 graus Celsius per quilòmetre de profunditat. Aquesta variació de temperatura es diu gradient geotèrmic.
A causa de que l'energia calorífica a l'interior de la Terra és inesgotable, es pot afirmar que aquesta forma de generació d'electricitat és una font d'energia renovable. A més, és una energia neta que no afavoreix l'escalfament global.
Com funciona una planta geotèrmica?
Les centrals geotèrmiques són similars a altres centrals termoelèctriques de turbines de vapor.
En totes les plantes termoelèctriques es genera calor d'una forma o una altra per escalfar un fluid i generar vapor. Amb el vapor generat s'acciona una turbina de vapor connectada a un generador elèctric. D'aquesta manera es genera electricitat. Posteriorment, el fluid es refreda i és retornat a la font de calor.
La diferència entre les diferents centrals termoelèctriques es basa en la forma en què s'obté la calor inicial. A les centrals tèrmiques convencionals la calor s'obté mitjançant la combustió de combustibles fòssils, normalment carbó o gas natural. A les centrals nuclears, la calor s'obté mitjançant reaccions de fissió nuclear dels àtoms.
En el cas de les centrals geotèrmiques, la calor s'obté en els jaciments geotèrmics de les capes internes de la Terra.
Tipus de centrals geotèrmiques
Es poden distingir tres tipus de centrals geotèrmiques de generació d'electricitat depenent de la temperatura, la profunditat i la qualitat de l'aigua i del vapor extrets.
-
Centrals geotèrmiques de cicle binari
-
Plantes geotèrmiques de vapor sec.
-
Centrals geotèrmiques de vapor flash o centrals de vapor de flaix.
Plantes geotèrmiques de cicle binari
Aquest tipus de centrals termoelèctriques poden funcionar amb temperatures no molt elevades, de només 57 graus Celsius.
La característica principal d'aquest tipus de central és que l'aigua moderadament calenta es fa passar costat d'un altre fluid amb un punt d'ebullició molt inferior a el del aigua. A causa de que el fluid secundari té un punt d'ebullició tan baix, de seguida es vaporitza i es pot utilitzar per accionar les turbines de vapor.
Les centrals geotèrmiques de cicle binari són les de desenvolupament més recent.
Aquest és el tipus de central geotèrmica més comú dins dels projectes en construcció actualment. S'utilitzen tant el cicle Rankine com el cicle Kalina.
L'eficiència tèrmica de les plantes geotèrmiques de cicle binari és d'aproximadament el 10-13%.
Centrals geotèrmiques de vapor sec
Les centrals geotèrmiques de vapor sec són les plantes geotèrmiques de disseny més simple i antic. Utilitzen directament el vapor geotèrmic a 150 graus Celsius o més per moure les turbines de vapor.
Les centrals geotèrmiques de vapor sec aprofiten directament el vapor que surt de les fractures de terra i per moure una turbina que genera electricitat.
Centrals geotèrmiques de vapor flash o de flaix
Les plantes geotèrmiques de vapor flash o de flaix utilitzen aigua de les profunditats de la Terra. Aquesta aigua es troba a una temperatura al voltant dels 200 graus Celsius o 473 graus Kelvin causa de l'energia tèrmica transmesa pel magma.
Les centrals de vapor de flaix fan ascendir aigua calenta a alta pressió a través de pous i la introdueixen en dipòsits de baixa pressió. A causa d'aquest canvi de pressió es produeix el procés termodinàmic pel qual l'aigua líquida es converteix en vapor.
A causa de que el centre de la Terra es troba a alta pressió, l'aigua a aquesta temperatura es manté en estat líquid gràcies a la pressió ia les lleis termodinàmiques. En el moment en que l'aigua líquida es bomba cap a l'exterior, on la pressió és la pressió atmosfèrica, aquesta es converteix en vapor.
El vapor generat a la sortida s'aprofita per moure la turbina de vapor connectada a un generador elèctric. D'aquesta manera, es genera energia elèctrica.
La resta d'aigua que no ha vaporitzat es retorna a la reserva. L'aigua líquida sobrant i el vapor condensat poden ser injectats en els dipòsits geotèrmics novament. Aquesta acció contribueix a convertir el procés en un procés més sostenible.
Quina és l'eficiència energètica de les centrals geotèrmiques?
L'eficiència energètica de les plantes geotèrmiques és baixa, aproximadament de l'10 al 23%, a causa que els fluids geotèrmics es troben a baixes temperatures en comparació amb les calderes de vapor. Per les lleis de la termodinàmica, aquesta baixa temperatura limita l'eficiència de les màquines tèrmiques.
En l'extracció d'energia útil durant la producció d'electricitat, la calor residual es perd llevat que es pugui utilitzar de forma directa i local, per exemple, en hivernacles, serradores oa la calefacció urbana.
La pobra eficiència energètica del sistema no afecta els costos operacionals tant com per a una planta de carbó o un altre combustible fòssil, però pesa sobre la viabilitat de la planta.
Per produir més energia que la que consumeixen les bombes de calor, la generació d'electricitat requereix camps geotèrmics d'alta temperatura i cicles tèrmics especialitzats.
Com l'energia geotèrmica no es basa en fonts d'energia intermitents, com altres fonts d'energia renovable com l'energia eòlica o l'energia solar, el seu factor de càrrega pot ser molt alt.
