miniatura|Planta geotérmica de Nesjavellir en Islandia. Esta central energética da servicio a las necesidades de agua caliente del área metropolitana del Gran Reikiavik. Energías renovables center|80px|logotipo para las energías renovablesBiocarburanteBiomasaEnergía geotérmicaEnergía hidroeléctricaEnergía solarEnergía mareomotrizEnergía eólica La energía geotérmica es una energía renovable que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra que se transmite a través de los cuerpos de roca o piedras calientes o conducción y convección, donde se suscitan procesos de interacción de agua subterránea y rocas, dando origen a los sistemas geotérmicos. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que destacan el gradiente geotérmico y el calor radiogénico.
La energía geotérmica se utiliza como fuente de calor y energía eléctrica desde hace milenios. En la actualidad, la energía geotérmica se obtiene a partir de plantas geotérmicas, fundamentalmente para la generación de energía eléctrica, y se la considera una energía renovable, porque las tasas de extracción de calor son insignificantes en comparación con el balance térmico interno de la Tierra. A diferencia de la energía eólica y solar, las centrales geotérmicas producen energía a un ritmo constante, sin tener en cuenta las condiciones meteorológicas. En teoría, los recursos geotérmicos son más que suficientes para abastecer las necesidades energéticas de la humanidad. Sin embargo, sólo una pequeña parte de los recursos geotérmicos del planeta es actualmente accesible con la tecnología y la viabilidad económica existentes.
El coste de la generación de energía geotérmica disminuyó un 25 % durante las décadas de 1980 y 1990. Los avances tecnológicos continuaron reduciendo los costes y ampliando así la cantidad de recursos viables. En 2021, el Departamento de Energía de los Estados Unidos estimó que la energía de una planta «construida hoy» cuesta alrededor de 0,05 $/kWh. La generación de electricidad a partir de la energía geotérmica ha alcazando una capacidad total instalada de aproximadamente 16.873 MW en 2024. Para calefacción y refrigeración, el despliegue geotérmico creció a un ritmo medio de alrededor del 9 % anual entre 2015 y 2020 para alcanzar los 107 gigavatios térmicos (GWth) en 2020.
El término «geotérmico» viene del griego geo («Tierra»), y thermos («calor»); literalmente «calor de la Tierra».
Historia El ser humano descubrió el uso del calor geotérmico hace unos 10 000 años cuando empezó a utilizar el calor y el vapor que emanaba de la tierra, del agua o de los sedimentos para cocinar, lavarse, calentarse o ablandar materiales que utilizaban para sus herramientas.Estas prácticas utilizaban la energía disponible en la superficie del planeta. Parte del calor interno de la Tierra (5000 °C) llega a la corteza terrestre. En algunas zonas del planeta, cerca de la superficie, las aguas subterráneas pueden alcanzar temperaturas de ebullición, y, por tanto, servir para accionar turbinas eléctricas o para calentar.
En la antigua Roma, sus habitantes perfeccionaron el uso de este tipo de energía en termas como las de Bayas, para transportar vapor de agua a alta temperatura desde un manantial subterráneo hasta las cámaras de aire del hipocausto.
El salto de la energía geotérmica hacia un uso industrial de ella se produjo en 1818 de la mano de Francisco Giacomo Larderel que utilizó el vapor natural de las aguas geotérmicas cercanas a Montecerboli (Italia) para calentar lodos volcánicos y extraer ácido bórico.
Más tarde, en 1904, en Larderello, el príncipe Piero Geinori Conti de Trevignano logró conectar un generador de energía geotérmica que producían 10 kW de energía e iluminar cinco bombillas. En 1913, entró en funcionamiento la planta de energía geotérmica de Larderello, primera planta de energía geotérmica de la historia, capaz de generar más de 2.700 kW de electricidad, utilizados para el ferrocarril y el consumo eléctrico de los pueblos de la zona.
Tipos de yacimientos geotérmicos miniatura|Esquema de las fuentes de energía geotérmicas. Puede considerarse que hay cuatro tipos de yacimientos geotérmicos, que se podrían llamar: De agua caliente Secos Géiseres Vapor seco
Yacimientos de agua caliente miniatura|Planta de energía geotérmica en las Filipinas. Estos yacimientos pueden formar una fuente o ser subterráneos, contenidos en un acuífero.
Los que forman fuentes, se aprovechan desde tiempos muy antiguos como baños termales. Dependiendo de la temperatura del agua puede usarse directamente o, si es muy caliente, podrían aprovecharse enfriando el agua antes de utilizarla, pero suelen tener caudales relativamente reducidos.
En cuanto a los subterráneos, yacimientos de aguas termales muy calientes a poca o media profundidad, sirven para aprovechar el calor del interior de la tierra. El agua caliente o el vapor pueden fluir naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor. El método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente rentable.
En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos pozos (o un número par de pozos), de modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a inyectar en el acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido. Las ventajas de este sistema son múltiples:
Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento térmico, puesto que el agua reinyectada contiene todavía una importante cantidad de energía térmica. Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la cantidad total se mantiene. Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en el agua no se manifiestan al circular en circuito cerrado por las conducciones, lo que evita contaminaciones.
Finalmente hay otros yacimientos en los que el agua sale en forma de vapor. En estos, el aprovechamiento es directo para obtener energía mecánica mediante una turbina, pero tienen el problema de que es más complicado reinyectar el agua después de condensada, y en el camino habrán difundido en la atmósfera una parte de los gases que acompañan al vapor.
Clasificación según la temperatura del agua Energía geotérmica de alta temperatura. La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está comprendida entre 150 y 400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varias condiciones para que se dé la posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa superior compuesta por una cobertura de rocas impermeables;«Alta temperatura» Instituto Geológico y Minero de España (consultado el 7 de marzo de 2012). un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo fracturado que permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la transferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de profundidad, a 500-600 °C. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo. Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos de reparto de calor para su uso en calefacción y en refrigeración (mediante máquinas de absorción). Energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C. Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas, como la climatización geotérmica (bomba de calor geotérmica).
Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura mínima está entre 120 y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana y rural.
Yacimientos secos En este caso, hay una zona bajo la tierra, a profundidad no excesiva, con materiales o piedras calientes, en seco. Se inyecta agua por una perforación y se recupera ya caliente por otra, se aprovecha el calor, por medio de un intercambiador y se vuelve a reinyectar como en el caso anterior.
Un ejemplo, en Inglaterra, fue el «Proyecto de Piedras Calientes» (, abreviado como HDR), abandonado después de comprobar su inviabilidad económica en 1989. Los programas HDR se están desarrollando en Australia, Francia, Suiza, Alemania. Los recursos de magma (rocas fundidas) ofrecen energía geotérmica de altísima temperatura, pero con la tecnología existente no se pueden aprovechar económicamente esas fuentes.
Ventajas y desventajas
Ventajas Solo requiere un gasto inicial. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón. Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético. No genera ruidos exteriores. Los recursos geotérmicos son prácticamente inagotables a escala humana. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales. El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, ni tala de bosques. La emisión de CO2, con aumento del efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión, y puede llegar a ser nula cuando se reinyecta el agua, haciéndola circular en circuito cerrado por el exterior.
Desventajas En yacimientos secos se han producido a veces microsismos como resultado del enfriamiento brusco de las piedras calientes, y su consiguiente fisuración.
Las desventajas que vienen a continuación hacen referencia exclusivamente a la energía geotérmica que no se utiliza con reinyección, y la que no es de baja entalpía doméstica (climatización geotérmica).
En ciertos casos emite ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc. Contaminación térmica. Deterioro del paisaje. No se puede transportar (como energía primaria), salvo que se haga con un intercambiador y un caloportador distinto del de las aguas del acuífero. No está disponible más que en determinados lugares, salvo la que se emplea en la bomba de climatización geotérmica, que se puede utilizar en cualquier lugar de la Tierra.
Usos Generación eléctrica. Aprovechamiento del calor (calefacción y ACS). Refrigeración: por absorción y bomba de frío geotérmica.
Generación eléctrica
Se produjo energía eléctrica geotérmica por primera vez en Larderello, Italia, en 1904. Desde entonces, el uso de la energía geotérmica para producir electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8000 MW, de los cuales Estados Unidos genera 2700 MW.
+Capacidad instalada de energía geotérmica (MW)#País2020 1 Estados Unidos 3676 2 Indonesia 2133 3 Filipinas 1918 4 Turquía 1526 5 Nueva Zelanda 1005 6 México 963 8 Italia 944 7 Kenia 861 9 Islandia 755 10 Japón 601 11 Costa Rica 262 12 El Salvador 204 13 Nicaragua 153 14 Honduras 35
Desalinización