Descripción del estado del arte de las tecnologías y tipos de aprovechamiento de la geotermia.
Nombre. - Juan Carlos Ávila C.
Ciclo.- Tercero Electricidad.
1. Resumen. - El estado del arte de la geotermia se define por una transición hacia tecnologías más flexibles y accesibles. Mientras las plantas de vapor (seco y flash) siguen siendo la base en zonas de alta temperatura, el crecimiento actual está impulsado por las plantas de ciclo binario, que pueden operar con recursos de temperatura moderada. La gran frontera tecnológica son los Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS), que buscan "crear" reservorios en roca caliente seca, desbloqueando el potencial geotérmico en casi cualquier lugar del mundo.
2. Introducción. - La energía geotérmica es el calor que proviene del interior de la Tierra. Es una de las pocas fuentes de energía renovable capaz de proporcionar energía de base (24 horas al día, 7 días a la semana), independientemente de las condiciones climáticas (sol o viento).
Históricamente, su uso se limitaba a regiones geográficas muy específicas (como zonas volcánicas o de fallas) donde el calor estaba muy cerca de la superficie. Sin embargo, los avances tecnológicos están ampliando rápidamente su viabilidad. El aprovechamiento se divide en dos categorías principales: uso directo (calefacción y refrigeración) y generación eléctrica.
Desarrollo. –
Figura 1 Planta Geotérmica
Uso Directo (Baja y Media Temperatura)
Es la forma más extendida y antigua de geotermia. No genera electricidad, sino que utiliza el calor directamente.
· Bombas de Calor Geotérmicas (GSHP): Es la tecnología de más rápido crecimiento en este sector. Utiliza la temperatura estable del subsuelo (pocos metros de profundidad) para climatizar edificios (calefacción en invierno y refrigeración en verano) con altísima eficiencia.
· Calefacción Urbana (District Heating): Se extrae agua caliente (generalmente 50°C - 100°C) y se distribuye por una red de tuberías para calentar barrios o ciudades enteras.
· Usos Industriales y Agrícolas: Secado de alimentos, calefacción de invernaderos y acuicultura.
Generación Eléctrica (Alta Temperatura)
Aquí es donde se centran los mayores avances tecnológicos para la producción de energía a gran escala.
· Plantas de Vapor Seco (Dry Steam):
o Tecnología: Es la más antigua. Requiere un recurso geotérmico de muy alta calidad (solo vapor, sin agua líquida).
o Estado: Madura, pero muy rara. Pocos lugares en el mundo tienen estas condiciones (ej. The Geysers, California).
o Funcionamiento: El vapor extraído del subsuelo se dirige directamente a la turbina para generar electricidad.
o Plantas de Vapor Flash (Flash Steam):
o Tecnología: La más común en zonas de alta temperatura (>180°C).
o Estado: Madura y dominante en la capacidad instalada global.
o Funcionamiento: Se extrae agua caliente a alta presión. Al subir a la superficie, la caída de presión provoca que el agua se "flashee" (convierta instantáneamente) en vapor, el cual mueve la turbina.
o Plantas de Ciclo Binario (Binary Cycle):
o Tecnología: Es el principal impulsor del crecimiento actual y el foco de la innovación.
o Estado: En plena expansión. Permite generar electricidad con recursos de temperatura moderada (tan bajos como 100°C, e incluso menos en desarrollos recientes).
o Funcionamiento: El agua geotérmica (caliente pero no lo suficiente para ser vapor) se pasa por un intercambiador de calor. Allí, calienta un segundo fluido (un fluido orgánico como pentano o butano) que tiene un punto de ebullición mucho más bajo. Este fluido secundario se vaporiza y mueve la turbina. Es un sistema de circuito cerrado, lo que significa que no libera gases (ni siquiera vapor de agua) a la atmósfera.
Tecnologías Emergentes (El Futuro)
· Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS - Enhanced Geothermal Systems):
o Concepto: Esta es la vanguardia absoluta de la geotermia. Su objetivo es hacer viable la geotermia en cualquier parte.
o Funcionamiento: Se perfora en roca caliente pero "seca" (sin permeabilidad ni agua). Se utiliza fracturación hidráulica (similar al fracking pero con objetivos diferentes) para crear fisuras. Luego se inyecta agua desde la superficie, esta se calienta en la roca y se extrae por otro pozo.
o Estado: Pasando de proyectos piloto a las primeras plantas comerciales. Representa la mayor promesa de expansión geotérmica.
· Cogeneración y Sistemas Híbridos: Combinar la geotermia con otras renovables (como la solar térmica) o utilizar el calor residual de una planta eléctrica para usos directos (cogeneración).
Funcionamiento de la Generación Eléctrica
Aunque los tipos de planta varían, el principio básico de la generación eléctrica geotérmica es el mismo:
1. Extracción: Se perforan pozos de producción para extraer el fluido geotérmico (vapor o agua caliente).
2. Generación: El calor se utiliza para crear movimiento:
o Directo: El vapor mueve una turbina (Vapor Seco).
o Indirecto: El agua caliente se flashea a vapor (Flash) o calienta un fluido secundario (Binario) para mover la turbina.
3. Conversión: La turbina hace girar un generador, que convierte la energía mecánica en energía eléctrica.
4. Refrigeración y Reinyección: El fluido (ya enfriado) se reinyecta en el subsuelo. Esto es crítico para la sostenibilidad del yacimiento, ya que recarga el acuífero y mantiene la presión.
Datos Técnicos de Producción Eléctrica
El dato técnico más importante de la geotermia no es su eficiencia (que es baja, 10-25%), sino su fiabilidad.
· Factor de Capacidad: Este es el indicador clave. Mide el porcentaje de tiempo que una planta produce a su máxima potencia.
o Geotermia: >90% (a menudo 95-98%).
o Comparativa Solar Fotovoltaica: 15-30% (depende del sol).
o Comparativa Eólica: 30-50% (depende del viento).
· Producción: La geotermia produce energía de base (baseload). Una planta de 100 MW geotérmicos produce mucha más energía total al año (MWh) que una planta solar o eólica de 100 MW, porque funciona casi 24/7.
· Vida Útil: Las plantas geotérmicas tienen vidas útiles muy largas, a menudo de 30 a 50 años o más.
· Eficiencia (Conversión Termodinámica): Es relativamente baja comparada con las plantas de combustibles fósiles, ya que la temperatura de entrada del "combustible" (agua caliente) es menor. Sin embargo, el "combustible" es gratuito e inagotable a escala humana.[1]
3. Conclusiones.-
· La energía geotérmica está en un punto de inflexión. Gracias al Ciclo Binario, ya no se limita a volcanes activos, sino que puede aprovechar recursos de temperatura moderada, mucho más comunes.
· La verdadera revolución son los EGS, que, si logran la viabilidad comercial a gran escala, transformarían la geotermia de una fuente de nicho a un pilar energético global. Su capacidad única para proporcionar energía de base limpia y constante la convierte en un complemento indispensable para las energías intermitentes (solar y eólica) en la transición energética.
4. Bibliografia.-
[1] S. García Gutiérrez, «Análisis de la viabilidad de instalación de una central geotérmica para el aprovechamiento eléctrico de los recursos geotérmicos en la isla de La Palma», nov. 2022, Accedido: 15 de noviembre de 2025. [En línea]. Disponible en: https://riunet.upv.es/handle/10251/189300