Qué es, cómo funciona y cuáles son las ventajas de la geotermia

Más allá de las dos grandes tecnologías renovables, la solar fotovoltaica y la eólica, existen tecnologías con menor presencia en las matrices energéticas de los países, pero con un enorme potencial. Es el caso de la geotermia, la energía de la tierra, que puede satisfacer necesidades energéticas de electricidad y calor con múltiples beneficios. En este artículo vamos a conocer qué es, qué tipologías existen, cuáles son sus ventajas y qué tipo de instalaciones podemos encontrar.

¿Qué es la geotermia? 

La geotermia, o energía geotérmica, es una tecnología renovable que se basa en el aprovechamiento del calor terrestre del subsuelo para climatizar, obtener agua caliente sanitaria y en mayor escala, generar electricidad.

Se considera una energía renovable no convencional (ERNC), como la fotovoltaica y la eólica, dado que su implantación todavía está en una fase temprana en la que requiere investigación y desarrollo. El calor terrestre es, por lo tanto, una fuente de energía limpia, inagotable y no contaminante.

¿Qué tipos de geotermia existen? 

Según la aplicación energética que se haga, podemos clasificar la geotermia en dos grandes tipos;

• De media/alta entalpía: Cuando se pretende producir electricidad, se aprovechan las altas temperaturas del subsuelo para producir vapor que hará girar una turbina capaz de generar la energía eléctrica.
• De baja entalpía: Cuando el objetivo es producir calor para las viviendas, se instalan conductos y tuberías que absorban el calor geotérmico para transportarlo hacia las instalaciones que se deseen climatizar.

En el primer tipo, se aprovechan recursos geotérmicos de alta temperatura (superior a los 100 ºC y que veremos a continuación), que suelen encontrarse en forma de fluidos subterráneos calientes en yacimientos profundos, por lo general por debajo de los 1.500 metros.

En el segundo caso, para usos térmicos como climatización y ACS (Agua Caliente Sanitaria), se puede aprovechar de manera directa el recurso geotérmico o la diferencia de temperaturas con máquinas como bombas de calor e intercambiadores. Los recursos para este tipo se encuentran a temperaturas no superiores a los 100 ºC, y en profundidades de hasta 1.000 metros.

¿Cúales son los recursos geotérmicos? 

• Superiores a 100ºC

Conocidos como de alta temperatura, de ellos se obtienen agua y vapor a muy alta presión perfectos para generar energía eléctrica en centrales geotérmicas, que veremos más adelante.

Estos proyectos se ubican sobre yacimientos geotérmicos de los que se extrae el agua a alta temperatura o directamente el vapor, que hará girar una turbina produciendo la electricidad.

Una vez aprovechado el recurso, se devuelve al yacimiento con el objetivo de asegurar la sostenibilidad y perdurabilidad del mismo.

• Entre 30ºC y 100ºC

También denominados recursos de media temperatura, se emplean para climatización, calefacción y agua caliente en pueblos y ciudades, además de otras instalaciones de ocio como spas, balnearios e incluso en aplicaciones industriales. En ocasiones, es posible generar electricidad con estos recursos, aunque en menor cantidad y tamaño que con los anteriores.

• Inferiores a 30ºC

Conocidos como de baja temperatura, aprovechan el calor del subsuelo y el que absorbe la superficie terrestre. Sirven para climatizar y producir agua caliente.

Su funcionamiento se basa en la diferencia de temperaturas entre el interior del terreno y el exterior. Dado que el primero se mantiene casi constante durante todo el año, con la superficie terrestre haciendo de aislante térmico, se puede realizar un intercambio de calor durante todos los meses.

Este intercambio se basa en un circuito subterráneo que extrae calor mediante una bomba de calor, para obtener calefacción. En el caso contrario, de querer refrigerar la instalación, el proceso se invierte y la bomba funciona al revés, haciendo que el edificio ceda su calor.

¿Cómo funcionan las centrales geotérmicas para generar electricidad? 

Las centrales geotérmicas aprovechan la temperatura interna de nuestro planeta, que aumenta a medida que descendemos hacia el núcleo de la tierra. Este aumento de temperatura (gradiente geotérmico), se produce en una media de unos 3°C cada 100 metros de profundidad. Esto hace que, a mayor profundidad, podamos encontrar recursos a más alta temperatura, ideales para la producción eléctrica a gran escala.

Podemos diferenciar las centrales geotérmicas en base a tres tecnologías principales: vapor seco, vapor de destello y ciclo binario.

• Vapor seco

Implica el uso de vapor a muy alta temperatura, cerca de los 230°C, con presiones muy altas para activar directamente las turbinas de vapor acopladas al generador eléctrico.

El uso de ese vapor comienza con un filtrado ligero, pero sin separar el agua del vapor. Después de pasar por la turbina el vapor residual se refrigera en un condensador para hacerlo completamente líquido. Finalmente, el agua es reinyectada al yacimiento para volver a ser calentada en un proceso posterior. Debido a que el vapor mezclado con agua es inyectado directamente en la turbina, ésta sufre mucho desgaste debido al impacto de las partículas de agua a presión, lo que conlleva un elevado coste de mantenimiento y una menor eficiencia.

• Vapor de destello

En las centrales de este tipo se aprovechan los yacimientos de agua a temperaturas de entre 150-170°C. El vapor de agua circula hacia la superficie a través de unos pozos y, debido al rápido cambio de presión al salir a la superficie, se separa en una parte de vapor y en otra de líquido. La primera sirve directamente en la central, mientras que la otra se vuelve a introducir en el depósito del yacimiento. Cuando el fluido geotérmico está a muy alta temperatura y llega a la superficie con ella, este proceso se puede repetir.

En este sistema, las presiones bajas hacen que parte del agua contenida se vaporice antes de enviarlo hacia la turbina, mientras que el agua condensada se reinyecta en el yacimiento junto al vapor condensado a la salida de la turbina. La ventaja de esta tecnología es que, al no contener partículas de agua condensada en el vapor, la turbina sufre menos deterioro y se disminuyen los costes de mantenimiento, aumentando el rendimiento del proceso.

• Ciclo binario

En los recursos a temperaturas moderadas, entre 120 y 180°C, el fluido se utiliza para producir vapor mediante un intercambiador de calor, en el que hay un segundo fluido con una temperatura de ebullición más baja que la del agua (menos de 100ºC). Este fluido secundario tiene su propio recorrido, llegando a la turbina, donde posteriormente se condensa y se vuelve a enviar al intercambiador en un circuito cerrado.

¿Cómo son las instalaciones geotérmicas para uso doméstico? 

Por otro lado, en ámbito residencial, encontramos dos tipos de instalaciones;

• Instalación vertical

Como hemos visto anteriormente, a mayor profundidad mayor calor podemos encontrar. Por esto, existen redes verticales a nivel doméstico para obtener una calefacción eficiente. A pesar de ello, el coste de este tipo de proyectos es mayor que las horizontales.

• Instalación horizontal

Las redes horizontales ocupan un mayor espacio, pero su coste es menor. Lógicamente, aprovechan un gradiente térmico menor, pero al ser constante, permiten climatizaciones de superficies pequeñas.

Ventajas y desventajas de la geotermia 

Como energía renovable, la geotermia es una fuente ilimitada y limpia de producción de electricidad y calor.

Una de sus mayores ventajas es su capacidad de gestionar, algo imposible en otras fuentes renovables sin almacenamiento. Esto permite aportar seguridad de suministro y, por lo tanto, estabilidad al sistema eléctrico.

Además, sus costes de producción son discretos y cuenta con un elevado factor capacidad-producción. El calor del subsuelo permite proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria (ACS) de manera ininterrumpida.

La geotermia, en algunas ubicaciones, es una gran oportunidad para el sector industrial difícil de deslocalizar y descarbonizar con electricidad.

Como fuente renovable, reduce la dependencia energética de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) asociadas a la producción de energía.

Pese a estas ventajas destacables, existen algunos puntos negativos;

Algunas instalaciones, y en pequeñas cantidades, pueden producir emisiones de ácido sulfhídrico y CO2, además de existir la posibilidad de contaminar aguas que estén próximas con sustancias cómo el arsénico o el amoniaco.

Los costes de instalación (CAPEX) son altos en comparación con otras tecnologías. Los trabajos de perforación, instalación de conductos y equipos conlleva una gran inversión inicial que, en aquellos mercados sin ayudas o marcos regulatorios estables, puede dificultar la apuesta por esta fuente de energía.