Este curso está enfocado en introducir a las técnicas de exploración en Geotermia a profesionistas (de todas las Ingenierías y Licenciaturas en Geociencias, Ambientalistas, Economistas y carreras afines) interesados en las energías limpias. Les proporcionará información científica y técnica sobre las bases y nuevas corrientes para fomentar el interés en la energía geotérmica. El curso incluye temas de frontera en Geología, Geoquímica, Geofísica aplicados a la Exploración de recursos geotérmicos, conceptos básicos de la geotermia y su utilización.
Importancia y utilización de la Geotermia
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Introducción a la Geotermia
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Introducción a la Exploración Geotérmica
En este módulo se verán los aspectos generales de la geotermia, su origen y procesos, cómo se transporta el calor del interior de la Tierra a la superficie y cómo se hacen las mediciones de este calor. También se consideran los usos de la geotermia y los aspectos económicos que implica su utilización.
Meet the Instructors
Dra. Rosa María Prol LedesmaInvestigadora Instituto de Geofísica UNAM
Instituto de Geofísica
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Hola, qué bueno que siguen con nosotros y que les interesó el tema de la geotermia.
Ahora vamos a hablar de cómo actualizamos la explotación de la energía geotérmica.
Pues bien, podemos utilizar la energía geotérmica directamente en algunos usos
industriales, y aquí es como vamos a explicarte cómo utilizar esa energía
geotérmica para sacarle electricidad y otros puntos.
Aquí en esta tabla te vamos a mostrar cuáles son
algunos de los usos de la energía geotérmica.
Por ejemplo, si tenemos unas temperaturas por arriba de 200 grados podemos producir
electricidad, podemos producir hidrógeno que es un combustible que puede usarse
en vehículos motores o podemos utilizar, también,
para producir etanol y algunos biocombustibles.
Por debajo de los 200 grados a veces no es económico
utilizarla directamente para producir energía eléctrica,
pero la podemos utilizar, por ejemplo, en deshidratación de madera,
o en deshidratación de verduras o frutas, también para procesar alimentos.
Hasta ahorita hemos hablado mucho de la electricidad,
pero además de la electricidad tiene usos directos,
que se llaman así porque no se hace una transformación sino que se utiliza el agua
caliente directamente en usos industriales o, por ejemplo, en calefacción.
¿Y cómo se produce la energía eléctrica?
Bueno, pues la energía eléctrica se produce pasando vapor por una turbina,
al moverla esa turbina va a accionar
un generador que va a producir la energía eléctrica.
Ahora, ese vapor viene directamente de algunos sistemas geotérmicos que tienen
temperaturas muy elevadas y el agua se ve transformada en vapor.
Para que se transforme en vapor,
el agua tiene que estar a temperaturas superiores a la temperatura de ebullición.
En la superficie de la Tierra la temperatura de ebullición del
agua es de 100 grados.
Esa temperatura disminuye cuando nosotros vamos a elevaciones altas,
donde la presión atmosférica es menor y, por lo tanto,
también la temperatura de ebullición del agua es menor.
Pero en el interior de la Tierra, la presión es mayor y, por lo tanto,
la temperatura de ebullición también lo es.
A 200 metros de profundidad la temperatura de ebullición es casi 200 grados,
así que los sistemas geotérmicos que descargan agua en forma de vapor
no son muy comunes por la alta temperatura que se requiere.
Por lo que la mayoría de los sistemas geotérmicos descargan agua caliente
líquida, a la cual es necesaria bajarle la presión para que entre en ebullición.
A este proceso se le llama flasheo.
Una vez que el agua se transforma en vapor es que pasa a la turbina y se produce la
energía eléctrica, como se puede ve en el esquema.
En una planta de flasheo el agua utilizada para producir electricidad
puede ser utilizada posteriormente, por ejemplo,
en procesos industriales para papel o textiles, en el enlatado de alimentos,
en la extracción de sustancias útiles como sales.
También en agricultura, acuacultura, calefacción y,
finalmente, balneología, a esto se le conoce como el uso en cascada.
Este tipo de plantas de flasheo son las que predominan en el mundo, por ejemplo,
Ohtake en Japón o Cerro Prieto en Baja California, México.
Y ¿qué hacemos si no tenemos temperatura de 200 grados?
Entonces vino un nuevo descubrimiento tecnológico y se
inventó cómo utilizar aguas por abajo de 200 grados,
e inclusive agua que tiene hasta 90 grados.
En todo ese rango podemos utilizar lo que se llama plantas de ciclo binario.
En el esquema vemos un ejemplo de planta de ciclo binario o ciclo de Rankine,
donde se calienta el fluido y el vapor generado se dirige a la turbina,
donde se expande, se vuelve a condensar, se calienta nuevamente.
Eso genera un ciclo cerrado en el cual no se emite ningún contaminante a la
atmósfera y se aprovecha el calor de aguas que serían
no muy calientes para utilizarlas en plantas de flasheo.
Ese desarrollo ha provocado que una gran cantidad de sistemas geotérmicos que
habían sido desechados porque no tenían temperaturas suficientes,
sean aprovechados para producir también energía eléctrica.
Pero, ¿cómo podemos hacer todavía más eficiente el uso de la energía geotérmica?
Bueno, si tenemos una sistema geotérmico de altas temperaturas
utilizamos primero una planta de flasheo,
hacemos entrar en ebullición el fluido, el vapor lo aprovechamos en la turbina.
Y el líquido que queda muchas veces queda a temperaturas de 150 grados,
y ese líquido nosotros lo podemos utilizar en una planta de ciclo binario para
calentar un fluido secundario y generar todavía más energía eléctrica.
Hay plantas que utilizan este sistema, en el que primero
utilizan las plantas de flasheo y después las plantas de ciclo binario.
Esas plantas se llaman híbridas porque utilizan los dos sistemas y hacen un uso
más eficiente de la energía geotérmica.
Por ejemplo,
en Hawaii tienen una planta que utiliza primero el agua caliente en una planta
de flasheo y después el líquido residual lo mandan a una planta de ciclo binario.
Y con esta planta utilizan energía geotérmica para generar casi
el 25% de la energía que necesita en toda la isla de Hawaii.
Vamos a regresar a la calefacción,
que es de los usos más antiguos de la energía geotérmica.
¿Qué es lo que se hace en la calefacción?
Utilizar el agua caliente, pasar por tuberías,
por todo los edificios y calentar el ambiente.
Ahora bien, eso se necesita en muchos países donde los inviernos son muy fríos.
Por ejemplo, en Islandia, donde necesitan la calefacción casi durante todo el año,
utilizaban a principios del siglo pasado combustibles fósiles.
Eso hacía que la atmósfera fuera casi irrespirable,
como pueden ver en esta imagen.
Pero después cambiaron a geotermia, actualmente más del 90%
de la calefacción en toda Islandia es por energía geotérmica,
y aquí pueden ver ustedes la diferencia de la atmósfera en Reykjavik.
Por ejemplo, en Estados Unidos en Oregon, en Boise y en otros lugares se
tienen utilización de energía geotérmica para calefacción a nivel distrital.
Otro uso, precisamente de la energía encerrada en el interior de la Tierra,
son las bombas de calor, ¿pero qué es una bomba de calor?
Pues en realidad lo que se hace es explotar
las propiedades térmicas de la tierra.
Además del gradiente geotérmico la tierra es muy poco conductora y,
en general, a profundidades de varios metros,
cuatro o cinco metros se tiene una temperatura constante, precisamente,
por la baja conductividad y la baja difusividad de la tierra.
Entonces, lo único que tenemos que hacer es enterrar tuberías y dejar que el
agua fluya y entre en equilibrio térmico con el interior de la tierra.
Lo que nosotros hacemos es pasar esa agua que va a estar a 0 grados,
tal vez menos, al interior de la tierra,
donde estará a una temperatura de 20 a 25 grados y se calentará.
La regresamos la pasamos por todos los edificios y los edificios serán
calentados.
Y por supuesto, que una parte de la calefacción
es utilizar para mantener temperatura constante en invernaderos.
Eso ha hecho que países fríos como Islandia puedan contar con
verduras y frutas y flores durante todo el año.
Con esto concluimos los usos de la geotermia.
Como puedes ver, es una energía muy versátil que puede utilizarse en muchas,
muchas aplicaciones.
Ahora te esperamos para el próximo video, quédate con nosotros.
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