Energia geotèrmica

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Planta d'energia geotèrmica

L'energia geotèrmica és una energia renovable obtinguda de la calor produïda a l'interior de la Terra com a resultat de la desintegració d'elements radioactius i de la calor que es va originar en les primers moments de formació del planeta i de l'energia solar absorbida per la capa terrestre. Aquesta energia renovable es manifesta per mitjà de processos geològics com ara volcans, guèisers que expulsen aigua calenta i aigües termals.

Per a poder obtenir aquesta energia és necessària la presència de jaciments d'aigua calenta prop d'aquestes zones. Es perfora el sòl i s'extrau el líquid, el qual sortirà en forma de vapor si la seva temperatura és suficientment alta i es podrà aprofitar per accionar una turbina que amb la seva rotació mou un generador que produeix energia elèctrica.

Usos[modifica | modifica el codi]

  • Producció d'electricitat
  • Calefacció i producció d'aigua calenta per a usos industrials, agrícoles o residencials.
  • Processos industrials com els de calefacció, d'assecat, d'evaporació, de destil·lació, d'esterilització, de desglaç, de rentat i d'extracció de sals.
  • Balnearis: aigües termals amb aplicacions per la salut
  • Extracció de minerals: dels manantials s'obté sofre, sal comú, amoníac, metà i àcid sulfhídric.
  • Agricultura: calefacció d'hivernacles per al cultiu de vegetals i flors fora d'estació, o en condicions climàtiques inadequades.
  • Aqüicultura i ramaderia: les granges d'animals i d'espècies aquàtiques es poden beneficiar en qualitat i quantitat amb un acondicionament de la seva temperatura ambient.

Avantatges[modifica | modifica el codi]

  • És una font que evitaria la dependència energètica de l'exterior.
  • Els residus que produeix són mínims i provoquen menor impacte ambiental que els originats pel petroli, carbó, …
  • Ofereix un flux constant de producció d'energia al llarg de l'any, independent de les variacions estacionals com ara les pluges, cabals dels rius, etc.
  • És un complement excel·lent per a les plantes hidroelèctriques, ja que el seu flux no depèn de variacions estacionals (dies ennuvolats, cabal hidrològic...).
  • Serveix com a alternativa a l'energia que s'obté per la crema de matèria fòssil, fissió nuclear o altres medis.
  • Estalvi tant econòmic com energètic, donat que és el sistema de climatització que menys energia consumeix.

Inconvenients[modifica | modifica el codi]

  • Emissió d'àcid sulfhídric que es detecta per una olor molt forta, però que en quantitats molt elevades no es percep i és letal.
  • Emissió de CO2, i per tant augment de l'efecte hivernacle, ja que aquest gas redueix l'emissió de calor a l'espai i provocant un major escalfament del planeta.
  • Contaminació d'aigües pròximes amb substàncies com l'arsènic, amoníac, etc.
  • Contaminació tèrmica
  • Degradació del paisatge
  • No es pot transportar

Conversió d'energia geotèrmica a electricitat[modifica | modifica el codi]

La conversió d'energia geotèrmica en electricitat consisteix en la utilització del vapor, que passa a través d'una turbina que està connectada a un generador, produint així electricitat.

El principal problema d'aquest sistema és la corrosió de les canonades que transporten l'aigua calenta.

Generació d'electricitat[modifica | modifica el codi]

La generació d'electricitat a partir d'energia geotèrmica és un bon complement per a les plantes hidroelèctriques que, a més, te l'avantatge que és constant al llarg de l'any. Es poden distingir tres tipus de plantes de generació d'electricitat depenent de la temperatura, la profunditat i la qualitat de l'aigua i del vapor extrets.

  • Plantes de vapor sec: Aquestes plantes aprofiten directament el vapor que surt de les fractures del sòl i per moure una turbina que genera electricitat.
  • Plantes de vapor flash: Aquestes plantes utilitzen aigua de les profunditats de la terra, que és escalfada pel magma fins a uns 200 °C. Com que al centre de la terra es troba a alta pressió, aquesta es manté en estat líquid, però quan és bombejada cap a l'exterior, on la pressió és atmosfèrica, es converteix en vapor. Aquest vapor és aprofitat per moure la turbina que genera l'electricitat. La resta d'aigua que no ha vaporitzat es retorna a la reserva.
  • Cicle binari: Aquest tipus de plantes utilitzen aigua entre 170 i 182 °C, la qual passa a través d'un bescanviador de calor amb l'objectiu de vaporitzar fluids de temperatura d'ebullició inferior (com l'isobutà o l'isopentà). El vapor generat s'utilitza per moure la turbina. L'avantatge d'aquest tipus de plantes és el baix cost i l'alta eficiència que assoleixen.
  • Energia a partir de les roques seques i calentes: Aquest sistema consisteix a bombejar aigua a través de les roques calentes del centre de la terra, en comptes d'aprofitar l'aigua calenta de l'interior de la terra, per vaporitzar-la i fer moure una turbina. L'avantatge d'aquest tipus d'aprofitament d'energia és que pot ser utilitzar a qualsevol lloc, no només a zones tectòniques actives.

En tots els casos, el vapor condensat i les restes de fluid geotèrmic són retornades al jaciment.

Tipus de plantes elèctriques[modifica | modifica el codi]

Aquesta font d'energia es pot usar tant per subministrar calor com per generar electricitat. Normalment aquestes tecnologies disponibles es poden dividir en tres categories: les centrals geotèrmiques, les aplicacions d'ús directe i les bombes de calor geotèrmiques. Les centrals geotèrmiques generen electricitat a partir de la perforació de pous, d'un kilòmetre o més de profunditat, per explotar dipòsits subterranis geotèrmics, de vapor d'aigua i aigua molt calenta. En l'actualitat, funcionen tres tipus de centrals de generació elèctrica:

  • Centrals de vapor: utilitzen el vapor geotèrmic directament per fer girar les turbines que prodiuran l'energia al generador.
  • Centrals de transmissió de vapor: aprofiten la calor generada en les reserves geotèrmiques mitjançant un fluid que transmetrà el vapor i la calor.
  • Centrals de cicle binari: utilitzen l'aigua subterrània per transferir la calor a un segon líquid que té una temperatura d'evaporació més baixa. Quan aquest líquid s'evapora mou les turbines. Posteriorment aquest vapor es condensa i es reutilitza el líquid de nou.

Aquest últim sistema, en comparació amb els altres, és el que té més perspectives de futur. No emet cap tipus de gas donat que és un cicle tancat, i funciona a temperatures interiors de 110 a 160 °C.

Tipus de fonts geotèrmiques[modifica | modifica el codi]

L'energia geotèrmica s'obté a través de l'extracció de la calor interna de la Terra. Es troben diverses zones amb aigües termals, aquestes poden ser les que s'utilitzen en balnearis o d'altres centres, aquestes aigües estan escalfades per la temperatura de l'interior de la Terra, en les zones on les aigües termals són molt calentes a poc profunditat es fan perforacions, a través de fractures naturals. L'aigua calenta i/o el vapor poden fluir de manera natural, pels impulsos dels fluxos d'aigua i vapor, però també per bombament. Cal seleccionar el mètode a utilitzar en funció del mètode que sigui més rendible econòmicament. No hi ha un sol mètode a l'hora d'aprofitar aquest tipus d'energia, ja que hi ha hagut projectes que en alguns països s'han hagut de desestimar per la seva inviabilitat econòmica, com és el cas del "Hot Dry Rocks HDR" a Anglaterra, en canvi en països com França, Austràlia, Alemanya o Suïssa estan tirant endavant.

El magma (roques foses) és una gran font d'energia, ja que les roques sols es troben en estat líquid a temperatures extremadament altes, però amb la tecnologia que hi ha disponible en aquests moments no és possible aprofitar aquest tipus de font, és econòmicament inviable.

Les explotacions per extreure aigua calenta, se'n pot veure una a la figura 5 acostumen a disposar d'un nombre parell de pous, ja que per un s'extreu l'aigua calenta i per l'altre es torna a injectar aigua a l'aqüífer, quan ja està refredada. Aquest sistema té diversos avantatges:

  • Poques probabilitats d'esgotar l'aigua del jaciment, ja que com que contínuament s'injecta l'aigua, el volum es manté costant.
  • No hi ha emissions de gasos dissolts, ja que el circuit d'aigua és tancat, aquest fet evita possibles contaminacions a l'exterior.
  1. Perforació d'extracció de vapor
  2. Injecció d'aigua freda fins a la roca calenta
  1. Perforació d'extracció de vapor
  2. Bescanviador de calor
  3. Edifici de la turbina
  4. Refredament
  5. Dipòsit de calor subterrània, per l'excés de temperatura
  6. Mesura de la perforació
  7. Connexió a la xarxa elèctrica

Tipus de jaciments segons la temperatura de l'aigua[modifica | modifica el codi]

Energia geotèrmica d'alta temperatura

Es troba en zones on la capa de l'escorça encara és activa i la temperatura oscil·la entre els 150 °C i els 400 °C. En aquests casos el vapor surt a la superfície mitjançant una turbina que genera electricitat al ser moguda per la força del vapor. Per a trobar una zona d'on extreure aigua calenta, una zona geotèrmica, cal trobar una capa superior composta de:

  • Cobertura de roques impermeables, que permeten la filtració d'aigua.
  • Aqüífer o dipòsit de permeabilitat elevada, entre 300m i 2 km de profunditat.
  • Sòl fracturat, permet la circulació de fluids per convecció, així la transferència de calor arriba fins a la superfície.
  • Font de calor magmàtica, a una profunditat entre 3 km i 15 km i a una temperatura entre 500 °C i 600 °C.

Les perforacions que cal fer per tal d'extreure l'aigua calenta són gairebé iguals a les que es fan per a extreure petroli dels pous.

Energia geotèrmica de mitja temperatura

La temperatura dels fluids dels aqüífers està a temperatures força menys elevades, a temperatures que oscil·len entre els 70 °C i els 150 °C, per a això el rendiment de conversió vapor-electricitat és força menor, en aquest cas cal afegir un component volàtil. Aquest tipus d'energia geotèrmica es pot transformar en centrals elèctriques petites, però és en la distribució a través de la xarxa urbana on l'aprofitament és màxim, s'utilitza per a calefacció i refrigeració, amb màquines d'absorció. Aquesta s'utilitza per a la producció d'electricitat, és necessari que el fluid estigui entre 120 °C i 180 °C.

Energia geotèrmica de baixa temperatura

S'aprofita en àmplies zones, en zones més àmplies que la que treballa a temperatures altes o mitges. Es pot trobar a les conques sedimentàries, el fluid d'aquestes conques es troba a una temperatura entre 50 °C i 70 °C.

Energia geotèrmica de molt baixa temperatura

S'utilitza per a donar servei a les necessitats domèstiques, urbanes i agrícoles. Els fluids que es poden trobar estan a unes temperatures entre 20 °C i 50 °C.

Tant l'energia geotèrmica a baixa temperatura com l'energia geotèrmica a molt baixa temperatura són molt útils per als sistemes de calefacció urbans, a través de circuits tancats.

Centrals geotèrmiques de producció d'energia[modifica | modifica el codi]

La principal planta geotèrmica es troba en la Toscana, a prop de la ciutat de Pisa i és anomenada Central Geotèrmica de Larderello.[1][2] Una imatge de la central en la part central d'una vall i la visió de quilòmetres de canonades d'un metre de diàmetre que van cap a la central tèrmica mostren l'impacte paisatgístic que genera.

Història[modifica | modifica el codi]

El districte geotermic més antic del món està a Chaudes-Aigues, França. Porta operant desde el segle XIV. La explotacio industrial va començar al 1827 amb l'ús del vapor del gaiser per extreure acid boric del volca de fang a Larderello, Italia. Al segle XX, per la demanda de electricitat es va considerar fer servir energia geotermal com a font d'energia. El princep Piero Ginori Conti va provar el primer generador geotermal al 4 de juliol de 1904, al mateix volca de Larderello on la extraccio de àcid geotermal va començar. Va engegar amb exit cuatre bombilles. Despres, al 1911, es va fer per primer cop una planta de energia geotermica. Va ser el unic productor de electricitat geotermica fins que Nova Zelanda va construir una planta al 1958.

Referències[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Energia geotèrmica