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25 de mayo de 2017 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

Principios básicos de la energía geotérmica

La energía geotérmica utiliza el calor de la corteza de la tierra para producir energía eléctrica o térmica por intercambio. La principal aplicación es el acondicionamiento térmico de los locales y edificios por intercambiadores de calor para producir un aumento de la temperatura en invierno o una disminución de la temperatura en verano.

La energía geotérmica según sea la aplicación térmica, para una vivienda o un edificio, se realiza de una u otra forma.

Para una vivienda aislada lo más práctico es enterrar a unos dos metros de profundidad un serpentín el cual tiene que tener un buen coeficiente térmico para poder intercambiar el calor de la tierra. Normalmente se tienen unos 18 grados centígrados constantes en invierno o en verano.

Esta temperatura constante debida a la energía geotérmica, calienta el serpentín por el cual fluye un líquido que transporta la energía térmica a la vivienda. Este líquido es llevado a radiadores. Según la estación del año se fuerza un sentido u otro del líquido con lo cual la vivienda se calentará o enfriará en función del sentido de dicho fluido.

Si es un edificio, lo que se suele hacer es realizar un orificio de unos 50 metros de profundidad. Se introducen dos tuberías conectadas en “U” por su parte inferior para que la tierra tenga superficie para intercambiar el calor con el fluido que circula por dichos tubos. El resto es exactamente igual que el caso anterior.

La principal ventaja de esta aplicación es que es totalmente alternativa a la calefacción convencional siendo de ceros emisiones y totalmente gratuita con un mantenimiento mínimo.

La energía geotérmica utiliza el calor de la tierra para intercambiarla con un fluido. La energía geotérmica es la que aprovecha el calor interno de la tierra. Es una energía renovable que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor interno de la Tierra. La temperatura de la tierra aumenta con la profundidad. La porosidad de las rocas permite que algunas aguas penetren hasta zonas profundas donde son calentadas y eyectadas al exterior en forma de géiser o en forma de aguas termales.

Los yacimientos geotérmicos pueden ser de agua caliente, secos y en forma de géiseres:

Planta de energía geotérmica

Los yacimientos de agua caliente pueden ser fuentes o pueden ser caudales subterráneos. El agua caliente o el vapor de agua, puede subir de forma natural o puede subir por bombeo. El más económico es el que sube de forma natural.

Según la temperatura del agua se puede utilizar para producir energía eléctrica o para calefacción. La explotación se hace como mínimo mediante dos pozos. Por uno se extrae el agua caliente y por el otro se reinyecta al acuífero el agua enfriada debido al intercambio energético. De esta forma es un circuito cerrado, el acuífero no se agota y el resto del terreno no se contamina por las posibles sales del acuífero.

Si el agua está a presión y a una temperatura superior a 150 º C el aprovechamiento de este recurso puede hacerse directamente mediante turbinas, generadores eléctricos, transformadores y redes eléctricas de distribución en alta tensión:

Generación de energías eléctrica mediante la energía geotérmica

Las turbinas convierten la energía del vapor de agua en energía mecánica rotatoria para poder actuar sobre un alternador trifásico. La energía eléctrica se transforma mediante transformadores y se inyecta a la red eléctrica.

Si la temperatura del agua es inferior, normalmente entre 70 y 150ºC, la explotación se realiza intercambiando calor a otro fluido volátil para así poder actuar sobre una turbina. De todas formas, la principal aplicación de esta energía geotérmica de temperaturas medias es  su uso para calefacción y refrigeración. Se realiza un circuito cerrado para intercambiar calor mediante un circuito cerrado de calefacción.

Un intercambiador de calor es un equipo mecánico construido para transferir calor entre dos fluidos a diferente temperatura que están separados por una pared metálica. Para los cálculos convencionales se desprecia la transferencia por radiación y solamente se tienen en cuenta los cálculos por conducción y convección.

Si el agua se encuentra entre los 50ºC y los 70ºC la energía geotérmica es de baja temperatura y su aprovechamiento energético es en calefacción.

Si el agua se encuentra entre los 20ºC y los 50ºC, la energía geotérmica es de muy baja temperatura y su principal aplicación es la calefacción doméstica.

Si unimos distintos materiales a distintas temperaturas, tendremos un flujo de calor. El cuerpo más caliente perderá energía para suministrarlas a los que están más fríos. Hay un intercambio de calor en función de las temperaturas.  En el equilibrio térmico los materiales en contacto igualan su temperatura.

En el intercambiador de calor el flujo más caliente intercambia calor con el más frio a la entrada del intercambiador. Al principio, como la diferencia de temperatura es máxima, el intercambio de calor es mucho más rápido que al final donde las temperaturas tienden a igualare.

Normalmente los flujos siguen direcciones opuestas. El flujo en un intercambiador es normalmente en contracorriente consiguiéndose de esta forma un mayor rendimiento.

En el intercambiador en contracorriente, el flujo de mayor temperatura del fluido caliente intercambia calor con la parte más caliente del fluido frío y la parte más fría del fluido caliente con la parte más fría del fluido frío. Esto permite una diferencia de temperatura casi constante a lo largo del intercambiador.

energía geotérmica

Intercambiador de calor               

Con los intercambiadores de calor extraemos la energía calorífica del terreno debido a la energía geotérmica e intercambiamos dicha energía con el exterior normalmente para uso en calefacción.

Podemos encontrar centrales eléctricas basadas en la energía geotérmica. Por ejemplo en las islas Azores.

Autor: Antonio Blanco, profesor del Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética, del Máster en Electrónica Industrial, Automatización y Control y del Curso de Energías Renovables Alternativas

Máster en Energías Renovables y Eficiencia Energética

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