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Contenido
ABSTRACCION........................................................................................................................................... 1
ANTECEDENTES HISTORICOS...................................................................................................................... 1
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................3
AGUAS TERMALES USADAS A TRAVES DE LOS SIGLOS.................................................................................. 4
USO ACTUAL Y POTENCIAL DE GEOTERMAL................................................................................................ 5
PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD................................................................................................................. 5
USO DIRECTO DE ENERGIA GEOTERMICA....................................................................................................6
APLICACIONES DE LA BOMBA DE CALOR.....................................................................................................7
GEOTERMICO PARA EL BENEFICIO DE LAS PERSONAS.................................................................................. 8
CUESTIONES AMBIENTALES ....................................................................................................................... 9
COMPARACIÓN DE GEOTERMICA CON OTRAS RENOVABLES...................................................................... 10
CONCLUCIONES ...................................................................................................................................... 11
ANEXO I.................................................................................................................................................. 12
BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................................... 16
1
ABSTRACCION
El calor es una forma de energía y la energía geotérmica es el calor contenido en el interior
de la Tierra que genera fenómenos geológicos a proporciones planetarias; el termino
energía geotérmica es a menudo utilizado para indicar aquella porción del calor de la Tierra
que puede o podría ser recuperado y explotado por el hombre; en este sentido utilizaremos
dicho termino.
ANTECEDENTES HISTORICOS
La presencia de volcanes, fuentes termales y otros fenómenos termales debieron haber
inducido a nuestros ancestros a suponer que partes del interior de la Tierra estaban
calientes; sin embargo, no fue hasta un período entre los siglos XVI y XVII, cuando las
primeras minas fueron escavadas a algunos cientos de metros de profundidad, que el
hombre dedujo, por simple sensaciones físicas, que la temperatura de la Tierra se
incrementaba con la profundidad.
Todos los modelos termales modernos de la Tierra deben, en efecto, tomar en cuenta el
calor continuamente generado por el decaimiento de los isótopos radioactivos de larga vida
del Uranio (U238, U235), Torio (Th 232) y potasio (K40), presentes en la Tierra (Lubimova,
1968). Además del calor radiogénico, en proporciones inciertas, recién en los años 80s, se
dispuso de teorías realistas de estos modelos, cuando se demostró que no había equilibrio
entre el calor radiogénico generado en el interior de la Tierra y el calor disipado al espacio
desde la Tierra, y que nuestro planeta esta lentamente enfriándose.
Para tenr una idea de este fenómeno y su magnitud, citare el balance térmico de Stacey y
López (1988), en el cual el flujo calórico total de la Tierra se estimó en 42.1012 W. De este
total, 8x1012 W provienen de la corteza, la cual representa sólo el 2% del volumen total de
la Tierra, pero que es rica en isótopos radioactivos; 32.3x1012 W provienen del manto, el
cual representa el 82% del volumen total de la Tierra y 1.7x1012 W provienen del núcleo, el
cual corresponden al 16% del volumen total y no contiene isótopos radioactivos (Fig. 1).
Considerando que el calor radiogénico del manto se estima en 22.1012 W, la taza de
enfriamiento de esta parte de la Tierra es 10.3x1012 W.
Estimaciones más recientes, basadas en un mayor número de datos, indican que el flujo
calórico total de la Tierra es alrededor del 6% mayor que el estimado por Stacey y López
(1988). Aun así, el proceso de enfriamiento es aún muy lento. La temperatura del manto
ha disminuido en no más de 300 a 350°C en tres mil millones de años, quedando a unos
4.000°C en su base. Se ha estimado que el contenido total de calor de la Tierra, calculado
a partir de una temperatura ambiente media estimada en 15°C, es del orden de 12,6x1024
MJa que el contenido de calor de la corteza es de unos 5,4x1021 MJ (Armstead, 1983).
2
La energía geotérmica para la
generación de electricidad se ha
producido comercialmente desde
1913, y durante cuatro décadas en la
escala de cientos de MW tanto para la
generación de electricidad como para
el uso directo. La utilización ha
aumentado rápidamente durante las
últimas tres décadas. En 2000, se han
identificado recursos geotérmicos en
más de 80 países y existen registros
cuantificados de la utilización
geotérmica en 58 países del mundo. El
uso mundial de la energía geotérmica
asciende a 49 TWh/a de electricidad y
53 TWh/a para uso directo. La
electricidad se produce con vapor
geotérmico en 21 países repartidos
por todos los continentes. Cinco países obtienen el 10-22% de su electricidad de la energía
geotérmica. Sólo una pequeña fracción del potencial geotérmico se ha desarrollado hasta
ahora, y hay un amplio espacio para un uso acelerado de la energía geotérmica tanto para
la generación de electricidad como para las aplicaciones directas. Una comparación de las
fuentes de energía renovables (datos del Informe de Evaluación Energética Mundial de las
Naciones Unidas) muestra que el costo actual de energía eléctrica es $0.02-$0.1 US/kWh
para energía geotérmica e hidroeléctrica, $0.05-$0.13 US/kWh para energía eólica, $0.05-
$0.15 US/kWh para biomasa, $0.25-$0.13 US/kWh para energía solar fotovoltaica y $0.12-
$0.18 US/kWh para energía solar térmica. De la producción total de electricidad a partir de
energías renovables de 2826 TWh en 1998, el 92% provino de la energía hidroeléctrica, el
5,5% de la biomasa, el 1,6% de la geotérmica y el 0,6% del viento. La electricidad solar
contribuyó 0.05% y la marea 0.02%. Comparando cuatro "nuevas" fuentes de energía
renovables (geotérmica, eólica, solar y mareomotriz), muestra que el 70% de la electricidad
generada por los cuatro proviene de la geotermia con solo el 42% de la capacidad total
instalada. La energía eólica aporta el 27% de la electricidad, pero tiene el 52% de la
capacidad instalada. La energía solar produce el 2% de la electricidad y la energía de las
mareas el 1%. La biomasa constituye el 93% de la producción total de calor directo de
fuentes renovables, el 5% geotérmico y el calentamiento solar el 2%. La producción de
calor a partir de fuentes renovables es comercialmente competitiva con fuentes de energía
convencionales. El costo actual del calor directo de la biomasa es $0.01-$0.05 US/kWh,
geotérmico $0.05-$0.5 US/kWh, y el calentamiento solar $0.03-$0.20 US/kWh. La energía
geotérmica, con su tecnología probada y recursos abundantes, puede contribuir
significativamente a reducir la emisión de gases de efecto invernadero.
3
INTRODUCCIÓN
En el cambio de milenio, dos mil millones de personas, no tienen acceso a los servicios de
energía modernos. Se espera que la población mundial se duplique para fines del siglo XXI.
Una cuestión clave para mejorar el nivel de vida de los pobres es poner a su disposición
energía limpia a precios que puedan pagar. La energía afecta todos los aspectos de la vida
moderna (WEC, 1993). Existe una fuerte correlación entre el uso de energía per cápita en
un país y los problemas que valoramos mucho, como la productividad per cápita en el país
y la esperanza de vida.
El Consejo Mundial de la Energía ha presentado varios escenarios para cumplir con los
requisitos de energía en el futuro con énfasis variable en el crecimiento económico, el
progreso tecnológico, la protección ambiental y la equidad internacional. Durante 1990-
2050, se espera que el consumo de energía primaria aumente en un 50% según el
escenario más consciente del medio ambiente y en un 275% según el escenario de mayor
tasa de crecimiento. En el escenario ambiental, se espera que las emisiones de carbono
disminuyan ligeramente con respecto a los niveles de 1990, mientras que el escenario de
alta tasa de crecimiento conduce a duplicar las emisiones de carbono (Nakicenovic et al.,
1998). La escasez de recursos energéticos pronosticada en la década de 1970 no ha
ocurrido hasta ahora. El desarrollo económico en el nuevo siglo no estará restringido por los
recursos geológicos. Las preocupaciones ambientales, el financiamiento y las restricciones
tecnológicas parecen ser fuentes más probables de límites futuros (Fridleifsson, 2000).
En todos los escenarios, el apogeo de la era de los combustibles fósiles ya pasó. Se espera
que el petróleo y el gas sigan siendo fuentes importantes de energía (Nakicenovic et al.,
1998). Se espera que la participación de las fuentes de energía renovables aumente de
manera muy significativa (a 30-80% en 2100). La energía hidroeléctrica y la biomasa
tradicional son factores importantes en la combinación energética mundial, ya que aportan
aproximadamente el 18% del total de las necesidades mundiales de energía, mientras que
las "nuevas" fuentes renovables solo contribuyen con aproximadamente el 2% del consumo
actual de energía primaria en el mundo. El contribuyente más grande de las "nuevas"
energías renovables, la energía solar para la producción de electricidad, aún no es
comercialmente competitivo con las fuentes de energía convencionales. La biomasa, la
energía eólica y la energía geotérmica "modernas" son comercialmente competitivas y
avanzan relativamente rápido.
Está claro que ninguna fuente de energía va a tomar el relevo de los combustibles fósiles
contaminantes en el nuevo siglo. La integración de fuentes de energía locales en países y
regiones individuales en sistemas nacionales / regionales que utilizan la mejor energía local
e importada es importante si queremos encontrar soluciones a los problemas energéticos
regionales y mundiales. Los defensores de las fuentes de energía renovables deben trabajar
juntos en el mercado energético mundial, que es muy conservador.
El presente describe el estado de desarrollo de la energía geotérmica en el mundo. Además,
compara el estado de los recursos de energía renovable, energía hidroeléctrica, biomasa,
geotérmica, eólica, solar y mareomotriz. La comparación se basa principalmente en los
datos presentados en el informe de evaluación energética mundial recientemente publicado
(WEA, 2000), preparado por el PNUD (Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo),
4
UN-DESA (Departamento de Economía y Relaciones sociales de las Naciones Unidas) y el
Consejo Mundial de la Energía.
AGUAS TERMALES USADAS A TRAVES DE LOS SIGLOS
La gente ha usado fuentes termales para bañarse y lavar ropa desde los albores de la
civilización en muchas partes del mundo. Se han descubierto vestigios de la cultura
japonesa cerca de la fuente termal de Yuda (prefectura de Iwate) que data del período
anterior a la alfarería anterior a 11,000 AC. (Sepiola, 1999), y en la fuente termal de Kwas
(Prefectura de Nagasaki), que data del período Jomon (11,000-300 a. C.). Hay más de dos
mil años de registros escritos de uso geotérmico en China. Los baños públicos se hicieron
comunes en las localidades de aguas termales en el imperio romano hace unos dos mil
años que se extendían desde Inglaterra a Túnez y Siria. Las tuberías se usaban para agua
caliente y fría en las antiguas instalaciones de baño en China y Europa, pero los sistemas de
tuberías no se volvieron comunes hasta principios del siglo XX. La calefacción ambiental con
aire caliente era conocida durante la época romana, pero los radiadores para calentar el
ambiente se volvieron comunes hace un siglo. Los minerales han sido extraídos del agua
geotérmica desde tiempos de los etruscos en Italia.
Sin embargo, el uso principal de las aguas termales a través de los siglos ha sido para
bañarse y lavarse. La gente común tomaba baños en piscinas naturales que solo se
recuerdan en leyendas. La naturaleza curativa de las aguas termales ha sido reconocida en
todos los continentes desde la antigüedad.
5
USO ACTUAL Y POTENCIAL DE GEOTERMAL
A principios del siglo XX la energía geotérmica se aprovechó a gran escala para la
calefacción de entornos, la industria y la generación de electricidad. El Príncipe Piero Ginori
Conti inició la generación de energía eléctrica con vapor geotérmico en Larderello, Toscana,
en 1904. El primer servicio de calefacción urbana a gran escala comenzó en Islandia en
1930. La energía geotérmica se ha producido comercialmente durante más de ochenta
años, y durante cuatro décadas en el escala de cientos de MW tanto para generación de
electricidad como para uso directo. La utilización ha aumentado rápidamente durante las
últimas tres décadas. En 2000, se han identificado recursos geotérmicos en más de 80
países y existen registros cuantificados de la utilización geotérmica en 58 países del mundo.
Generación de electricidad y uso directo de la energía Geotérmica
Generación Electrica Otros usos
Capacidad
Instalada
MWe
Producción
total GWh/a %
Capacidad
Instalada
MWt
Produccióntotal
Gwh/a %
Africa 54 397 1 % 125 504 1 %
America 3,390 23,34
2
47 % 4,355 7,270 14 %
Asia 3,095 17,51
0
35 % 4,608 24,235 46 %
Europa 998 5,745 12 % 5,714 18,905 35 %
Oceania 437 2,269 5 % 342 2,065 4 %
Total 7,974 49,26
3
100% 15,144 52979 100%
PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD
El uso mundial de la energía geotérmica asciende a aproximadamente 49 TWh/a de
electricidad y 53 TWh/a para uso directo. Una nueva estimación del potencial geotérmico
del mundo (Stefansson, 1998), da el potencial total de los recursos adecuados para la
generación de electricidad 1,300 TWh/a, y los recursos potenciales totales para uso directo
superior a 1,400. Estas cifras para el potencial cubren recursos conocidos y desconocidos.
Stefansson (1998) estima que los recursos geotérmicos conocido son 140 TWh/a para la
generación de electricidad y más de 7000 TWh/a calor para uso directo. Una versión
anterior de esta estimación también se encuentra en Bjornsson et al. (1998) Está claro que
el uso actual de energía geotérmica (49 TWh/a para electricidad y 53 TWh/a para uso
directo) es una fracción muy pequeña del potencial geotérmico identificado. Ciertamente
hay espacio para un uso acelerado de la energía geotérmica tanto para la generación de
electricidad como para el uso directo en el futuro cercano. Con recursos abundantes y una
tecnología relativamente madura a mano, la cuestión del desarrollo futuro de la utilización
geotérmica se reduce a la competitividad económica y política con otras fuentes de energía
en el mercado.
6
Principales precursores del uso de energías renovables
País MW Instalados
GWh
generados
% de capacidad
nacional
% de energía
Nacional
Australia 0.17 0.9 n/a n/a
China 29.17 100 n/a n/a
Costa Rica 142.5 592 7.77 10.21
El Salvador 161 800 15.39 20
Etiopia 8.52 30.05 1.93 1.85
Francia 4.2 24.6 n/a 2
Guatemala 33.4 215.9 3.68 3.69
Islandia 170 1138 13.04 14.73
Indonesia 589.5 4575 3.04 5.12
Italia 785 4403 1.03 1.68
Japon 546.9 3532 0.23 0.36
Kenia 45 366.47 5.29 8.41
Mexico 755 5681 2.11 3.16
Neuva Zealanda 437 2268 5.11 6.08
Nicaragua 70 583 16.99 17.22
Filipinas 1909 9 181 n/a 21.52
Portugal 16 94 0.21 n/a
Rusia 23 85 0.01 0.01
Tailandia 0.3 1.8 n/a n/a
Turkia 20.4 119.73 n/a n/a
Estados Unidos 2228 15,470 0.25 0.4
Totals 7974.06 49,261.45
USO DIRECTO DE ENERGIA GEOTERMICA
La aplicación directa de energía geotérmica puede implicar una amplia variedad de usos
finales, como la calefacción y refrigeración de espacios, la industria, los invernaderos, la
piscicultura y los spas de salud. Se utilizan en su mayor capacidad
Tecnología e ingeniería directa. La tecnología, confiabilidad, economía y aceptabilidad
ambiental del uso directo de la energía geotérmica se ha demostrado en todo el mundo.
Los principales tipos de uso directo (Lund y Freeston, 2001) son bañarse / nadar /
balneología (42%), calefacción de espacios (35%, de los cuales 12% con bombas de calor
geotérmicas), invernaderos (9%), piscicultura (6%), y la industria (6%).
La aplicación directa puede usar recursos geotérmicos de alta y baja temperatura y, por lo
tanto, está mucho más extendida en el mundo que la producción de electricidad. Sin
embargo, la aplicación directa es más específica para el mercado, ya que el vapor y el agua
caliente rara vez se transportan a grandes distancias del sitio geotérmico. La tubería de
agua caliente geotérmica más larga del mundo está a 63 km, en Islandia. El costo de
7
producción /kWh para uso directo es muy variable, pero comúnmente menos de $0.22/
kWh.
Se muestra la capacidad instalada y la energía producida en los primeros quince países de
uso directo. La tabla se basa en datos de Lund y Freeston (2001).
MWt
Instalados
Produccion
de
GWh
China 2282 10531
Japon 1167 7482
Estados Unidos 3766 5640
Islandia 1469 5603
Turkia 820 4377
Nueva Zelanda 308 1967
Georgia 250 1752
Rusia 308 1707
Francia 326 1360
Suiza 377 1147
Hungria 473 1135
Mexico 164 1089
Italia 326 1048
Rumania 152 797
Suecia 547 663
China tiene agua geotérmica en casi todas las provincias. La utilización directa se está
expandiendo a una tasa de aproximadamente 10% por año, principalmente en los sectores
de calefacción de espacios (reemplazo de carbón), baños y piscicultura. Japón también está
bendecido con recursos geotérmicos muy extensos que hasta ahora se han utilizado
principalmente (80%) para el baño, la recreación y el turismo, así como para la producción
de electricidad. Esto ha mejorado significativamente la calidad de vida de las personas, pero
hasta ahora solo se ha utilizado una fracción de la energía geotérmica disponible. Turquía
ha disparado la lista de los principales países geotérmicos de uso directo en los últimos
años. México es el primer país que se extiende a los trópicos para informar un uso directo
significativo de la energía geotérmica. Suiza y Suecia se han unido recientemente a la liga
superior a través del uso extensivo de bombas de calor de fuente terrestre.
APLICACIONES DE LA BOMBA DE CALOR
La energía geotérmica ha tenido hasta hace poco un considerable potencial económico solo
en áreas donde el agua termal o el vapor se encuentran concentrados a profundidades de
menos de 3 km en volúmenes restringidos, análogos al petróleo en yacimientos de petróleo
comerciales. Esto ha cambiado recientemente con los desarrollos en la aplicación de
8
bombas de calor de tierra que utilizan la tierra como fuente de calor para calefacción o
como sumidero de calor para enfriamiento, dependiendo de la temporada. Esto ha hecho
posible que todos los países usen el calor de la tierra para calentar y/o enfriar, según
corresponda. Cabe destacar que las bombas de calor se pueden utilizar básicamente en
todas partes.
Durante la última década, varios países han alentado a los propietarios de casas
individuales a instalar bombas de calor de tierra para calentar sus casas en el invierno y
(según sea necesario) enfriarlas en el verano. Se han establecido esquemas de incentivos
financieros, comúnmente financiados por los gobiernos y las empresas eléctricas, ya que las
bombas de calor reducen la necesidad de una potencia máxima y así reemplazan la nueva
capacidad de generación eléctrica. Estados Unidos lidera el camino con alrededor de
400,000 unidades de bomba de calor (aproximadamente 4,800 MWt) y una producción de
energía de 3,300 GWh/a en 1999 (Lund y Boyd, 2000). El aumento anual es de
aproximadamente 10%. Otros países líderes son Suiza, Suecia, Alemania, Austria y Canadá.
Suiza, un país no conocido por aguas termales o géiseres, da un ejemplo del impacto que
esto puede tener en las aplicaciones geotérmicas en lo que anteriormente se llamarían
países no geotérmicos. La energía extraída del suelo con bombas de calor en Suiza (Rybach
et al., 2000) asciende a 434 GWh/a. La tasa de crecimiento anual es del 12%.
Suiza tiene una población de aproximadamente 7 millones de personas. Si el mismo nivel de
utilización se materializara en Japón (130 millones de personas), la utilización de geotermia
solo a través de las bombas de calor ascendería a unos 8 TWh / a. Este es un valor muy
respetable en comparación con el uso directo total de geotermia en Japón en 1999 sin
baños de 1.5 TWh / a (Sepiola y Yoshii, 2000) y el uso total en 1996, incluidos los baños de
7.5 TWh / a (Uchida, 1997).
GEOTERMICO PARA EL BENEFICIO DE LAS PERSONAS
Personas en al menos 64 países de todo el mundo disfrutan del uso de recursos
geotérmicos en formas variables. La escala de uso es, sin embargo, muy variable. El país
con el uso más extensivo de energía geotérmica es Islandia, que obtiene el 50% del uso
total de energía primaria de la energía geotérmica; el resto proviene de la energía
hidroeléctrica, el 18%, el petróleo, el 30% y el carbón, el 2%. Alrededor del 68% de la
energía primaria de Islandia se produce por lo tanto a partir de fuentes de energía
renovables. La cifra promedio para los países de la Unión Europea (UE) es ligeramente
superior al 5%. Los únicos países de la UE con más del 8% de su consumo interior bruto
provienen de fuentes renovables son Austria y Suecia con aproximadamente el 22%, así
como Portugal y Finlandia, con aproximadamente el 19%.
La energía geotérmica proporciona el 86% de toda la calefacción ambiental en Islandia y
aproximadamente el 16% de la generación de electricidad (el resto es energía
hidroeléctrica). La energía geotérmica también se usa para invernaderos, industria,
piscicultura, deshielo y baño (Ragnarsson, 2000). Es sorprendente para muchos que en un
país con una temperatura promedio de -1 °C en enero y 12 °C en julio, nadar en piscinas al
aire libre es muy popular durante todo el año. En la capital, Reikiavik (con una población de
110,000 habitantes), hubo 1,7 millones de visitantes en las seis piscinas públicas en 1999.
En la piscina al aire libre más grande hubo un promedio de 36,000 visitantes en enero y
9
57,000 visitantes en julio en los años 1995-1999. La energía geotérmica no solo ha
mejorado la economía y el medio ambiente en Islandia, sino que también ha mejorado
significativamente la calidad de vida de las personas. Los combustibles fósiles
contaminantes (que deben importarse) solo se utilizan en Islandia en el sector del
transporte (automóviles, barcos y aviones).
En Islandia, el agua geotérmica comúnmente se canaliza a 10-20 km desde los campos
geotérmicos hasta las ciudades. Las tuberías de transmisión son principalmente de acero
aislado con lana de roca (tubos de superficie) o poliuretano (subsuperficie). En los últimos
años, varios pueblos pequeños y comunidades agrícolas han utilizado con éxito tubos de
plástico (polibutileno) con aislamiento de poliuretano como tubos de transmisión. La caída
de temperatura es insignificante en tuberías de gran diámetro con alto índice de flujo,
ejemplificado por una caída de 1 °C en una tubería de 27 km con 800 mm de diámetro y 5
°C en una tubería de 11 km con 175 mm de diámetro. La caída de temperatura en una
tubería de plástico de 19 km con un diámetro de 110 mm es de 15 °C.
Además de China (con una expansión anual del 10%), se encuentran ejemplos recientes de
una alta tasa de crecimiento en el uso directo de la energía geotérmica en países como
Turquía y Túnez. En Turquía, la capacidad instalada para la calefacción de espacios
(residencias e invernaderos) creció de 160 MWt en 1994 a 490 MWt en 1999. Esto
reemplazó principalmente a la calefacción de carbón. Se utilizan 327 MWt adicionales para
fines balneológicos en los 194 spas del país. Se espera que la capacidad instalada de
calefacción ambiental sea de 3.500 MWt en el año 2010 (Batik et al., 2000). En Túnez, los
invernaderos con calefacción geotérmica se han expandido de 10,000 m2 en 1990 a
955,000 m2 en 1999 (Said, 1997; Sbita (2000) comunicación personal). De hecho, los
invernaderos en Túnez reemplazan torres de enfriamiento cinco meses al año para enfriar
el agua de riego de pozos profundos de 75 a 30 °C en oasis en el desierto del Sahara. El
calor geotérmico es, por lo tanto, un subproducto del agua de riego. Los principales
productos en los invernaderos son tomates y melones para exportar a Europa. Los
invernaderos crean nuevos trabajos en los oasis.
CUESTIONES AMBIENTALES
Los fluidos geotérmicos contienen una cantidad variable de gas, principalmente nitrógeno y
dióxido de carbono con algo de sulfuro de hidrógeno y pequeñas proporciones de
amoníaco, mercurio, radón y boro. Las cantidades dependen de las condiciones geológicas
de diferentes campos. La mayoría de los productos químicos se concentran en el agua de
eliminación, que se reinyecta rutinariamente en perforaciones y por lo tanto no se libera en
el medio ambiente. La concentración de los gases generalmente no es dañina, y la
eliminación de sulfuro de hidrógeno del vapor geotérmico es una cuestión de rutina en las
centrales geotérmicas donde el contenido de gas es alto.
El rango de emisiones de CO2 de los campos geotérmicos de alta temperatura utilizados
para la producción de electricidad en el mundo es de 13-380 g/kWh, mientras que las
emisiones de CO2 son de 453 g/kWh para el gas natural, 906 g/kWh para el petróleo y
1042 g/kWh para el carbón Las emisiones de azufre también son significativamente
menores para las centrales eléctricas geotérmicas que de combustibles fósiles.
10
Las emisiones de gases de los recursos geotérmicos de baja temperatura son normalmente
solo una fracción de las emisiones de los campos de alta temperatura utilizados para la
producción de electricidad. El contenido de gas del agua a baja temperatura es en muchos
casos, minuto, como en Reikiavik (Islandia), donde el contenido de CO2 es más bajo que el
del agua subterránea fría. En las cuencas sedimentarias, como la cuenca de París, el
contenido de gas puede ser demasiado alto para ser liberado. En tales casos, el fluido
geotérmico se mantiene a presión dentro de un circuito cerrado (el doblete geotérmico) y
se reinyecta en el depósito sin que tenga lugar ningún desgasificación. Los esquemas
geotérmicos convencionales en las cuencas sedimentarias comúnmente producen
salmueras que generalmente se reinyectan en el depósito y por lo tanto nunca se liberan en
el medio ambiente (emisión de CO2 cero).
Gracias a la calefacción geotérmica del distrito, Reikiavik (Islandia) es una de las capitales
más limpias del mundo. No hay humo de las chimeneas. La calefacción con combustibles
fósiles contaminantes ha sido eliminada. La utilización geotérmica ha reducido las emisiones
de CO2 en Islandia en 1,9 millones de toneladas por año en comparación con la quema de
combustibles fósiles. La liberación total de CO2 en Islandia es de 2,2 millones de toneladas
anuales. La reducción ha mejorado significativamente la posición de Islandia a nivel
mundial a este respecto. Muchos países podrían reducir sus emisiones de manera
significativa mediante el uso de energía geotérmica.
COMPARACIÓN DE GEOTERMICA CON OTRAS RENOVABLES
El informe de Evaluación Energética Mundial, preparado por el PNUD, UN-DESA y el
Consejo Mundial de la Energía, ha sido publicado recientemente. Da una descripción muy
valiosa y completa del estado de las fuentes de energía del mundo en el cambio de milenio.
El informe se publico como un aporte a la sesión sobre "energía y desarrollo sostenible" de
la Comisión de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas que tuvo lugar en abril de
2001.
La producción total de electricidad a partir de energías renovables en 1998 fue de 2826
TWh., la mayor contribución (92%) provino de la energía hidroeléctrica, pero del 5,7% de
la biomasa, del 1,6% de la geotérmica y del 0,6% del viento. La producción de electricidad
por energía solar constituyó solo el 0.05% y de la energía de las mareas el 0.02%. El costo
de energía actual es más bajo para la energía hidroeléctrica y geotérmica, seguido de la
biomasa y el viento. La electricidad solar fotovoltaica es con mucho la más costosa, pero se
esperan reducciones significativas de costos en el futuro. El % anual de aumento en la
capacidad instalada durante los últimos 5 años es de 2-4% para hidroeléctricas, biomasa y
geotérmica, pero reportó 30% para energía eólica y solar fotovoltaica.
El factor de capacidad es muy variable para las diferentes fuentes. Cuatro fuentes de
energía "nuevas y renovables", energía geotérmica, eólica, solar y mareomotriz. Los datos
se compilan de Turkenburg (2000). Es evidente que en 1998, la energía eólica estaba en la
posición de liderazgo con respecto a la capacidad operativa (52.1%) seguida de la
geotérmica (41.7%). La geotermia fue, sin embargo, el principal productor de electricidad
con el 69,6% de la producción total de electricidad de los cuatro, seguida de la energía
eólica con el 27,2% de la producción. La participación relativamente alta en la producción
de electricidad refleja la confiabilidad de las plantas geotérmicas que comúnmente tienen
un factor de capacidad de 70-90%. La energía geotérmica es independiente del clima,
11
contrario a las aplicaciones solares, eólicas o hidroeléctricas. Tiene una capacidad de
almacenamiento inherente y se puede usar tanto para la carga base como para las plantas
de energía máxima. Sin embargo, en la mayoría de los casos, es más económico
administrar las plantas geotérmicas como proveedores de carga base.
CONCLUCIONES
La energía geotérmica se ha producido comercialmente durante ochenta años, y en la
escala de cientos de MW durante cuatro décadas, tanto para la generación de electricidad
como para el uso directo. La utilización ha aumentado rápidamente durante las últimas tres
décadas. En 2000, hay registros de utilización geotérmica en 58 países del mundo. La
electricidad generada es aproximadamente 49 TWh/a, y el uso directo asciende a alrededor
de 53 TWh/a.
Según los informes de los países del Congreso de energías geotérmica, espera que la
capacidad eléctrica instalada mundial crezca un 43%. Suponiendo un crecimiento continúo
del 20% Anual y 200 TWh en 2020. Desarrollos recientes en la aplicación de la bomba de
calor de fuente terrestre abre una nueva dimensión en el uso del calor de la tierra, ya que
las bombas de calor pueden usarse básicamente en todas partes. Esto sugiere que la tasa
de crecimiento para uso directo seguirá siendo alta.
La energía geotérmica, con su tecnología comprobada y recursos abundantes, puede
contribuir significativamente a reducir la emisión de gases de efecto invernadero en todo el
mundo. Es necesario que los gobiernos implementen un marco legal e institucional e
instrumentos fiscales que permitan que los recursos geotérmicos compitan con los sistemas
de energía convencionales.
Las previsiones internacionales esperan que la proporción de fuentes de energía renovables
en la combinación energética mundial aumente de forma muy significativa en el nuevo siglo
(hasta el 30-80% en 2100). La magnitud de la participación de la energía geotérmica en la
energía mundial a fines del nuevo siglo depende en gran medida de las acciones de la
comunidad geotérmica y de los países que lideran el desarrollo geotérmico.
12
ANEXO I
1. ¿Tienes conocimiento acerca de que es un recurso renovable?
Conocimiento intermedio
Muy poco
Totalmente
Ninguno
2. ¿Que tipo de energía renovable consideras que tiene mayor impacto en la sociedad?
Biomasa
Geotermica
Solar
Eolica
3. ¿Tienes conocimiento acerca de las energías renovable en que te benefician?
Conocimiento intermedio
Muy poco
Totalmente
Ninguno
4. ¿Conoces como funciona la energía renovable?
Totalmente
Ninguno
Muy poco
Conocimiento intermedio
5. ¿Crees que es de suma importancia utilizar al máximo la energía renovable y así tener un
mejor sistema sustentable?
Muy poca importancia
Importancia intermedia
Demasiada importancia
6. ¿Crees que tendría una gran rentabilidad aprovechar la energía renovable y consumiendo
esa energía tener una mejor vida?
Seria una perdida total
Muy poca rentabilidad y sin importancia para la mano de obra agrícola
Muy eficiente para los sistemas y sectores agrícolas
13
7. ¿Como te imaginas la estructura y la forma de utilizar la energía Geotermica en una
Comunidad?
De muy poca importancia
Con un nivel intermedio de estructura puede tener fallas
Con posibles fallas técnicas pero muy productivo
De una eficaz importancia
8. ¿Conoces como funciona una bomba de energía geotermica?
Ninguno
Muy poco
Conocimiento intermedio
8. ¿Consideras que sería importante complementar nuestro sistema sustentable a base de
energía geotermica con una bomba de energía geotermica?
Muy poca importancia
Importancia intermedia
De mucha importancia para el monitoreo del campo
8. ¿Que mejorarías o innovarías en este proyecto de utilización de energía geotermica para una
comunidad?
Nada
Incuria paneles solares para el uso de energía de emergencia
Eliminaría los sensores de humedad
No utilizaría este sistema
9. ¿Que cantidad estimada de capital estarías destinado a pagar por este servicio?
14
Resultado de la encuesta
15
16
BIBLIOGRAFIA
Geoquímica,E. S.-X.(2012). ScholarGoogle.Recuperadoel 10 de Juniode 2018, de inageq.org.mx
HE Poveda- RevistaCientíficayTecnológicaUPSE,2. (2015). ScholarGoogle.Recuperadoel 10 de Juniode
2018, de incyt.upse.edu.ec
Thomson,G. T.-M. (2002). Recuperadoel 9 de Juniode 2018, de dspace.ucbscz.edu.bo

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Energia geotermica

  • 1.
  • 2. Contenido ABSTRACCION........................................................................................................................................... 1 ANTECEDENTES HISTORICOS...................................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................3 AGUAS TERMALES USADAS A TRAVES DE LOS SIGLOS.................................................................................. 4 USO ACTUAL Y POTENCIAL DE GEOTERMAL................................................................................................ 5 PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD................................................................................................................. 5 USO DIRECTO DE ENERGIA GEOTERMICA....................................................................................................6 APLICACIONES DE LA BOMBA DE CALOR.....................................................................................................7 GEOTERMICO PARA EL BENEFICIO DE LAS PERSONAS.................................................................................. 8 CUESTIONES AMBIENTALES ....................................................................................................................... 9 COMPARACIÓN DE GEOTERMICA CON OTRAS RENOVABLES...................................................................... 10 CONCLUCIONES ...................................................................................................................................... 11 ANEXO I.................................................................................................................................................. 12 BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................................... 16
  • 3. 1 ABSTRACCION El calor es una forma de energía y la energía geotérmica es el calor contenido en el interior de la Tierra que genera fenómenos geológicos a proporciones planetarias; el termino energía geotérmica es a menudo utilizado para indicar aquella porción del calor de la Tierra que puede o podría ser recuperado y explotado por el hombre; en este sentido utilizaremos dicho termino. ANTECEDENTES HISTORICOS La presencia de volcanes, fuentes termales y otros fenómenos termales debieron haber inducido a nuestros ancestros a suponer que partes del interior de la Tierra estaban calientes; sin embargo, no fue hasta un período entre los siglos XVI y XVII, cuando las primeras minas fueron escavadas a algunos cientos de metros de profundidad, que el hombre dedujo, por simple sensaciones físicas, que la temperatura de la Tierra se incrementaba con la profundidad. Todos los modelos termales modernos de la Tierra deben, en efecto, tomar en cuenta el calor continuamente generado por el decaimiento de los isótopos radioactivos de larga vida del Uranio (U238, U235), Torio (Th 232) y potasio (K40), presentes en la Tierra (Lubimova, 1968). Además del calor radiogénico, en proporciones inciertas, recién en los años 80s, se dispuso de teorías realistas de estos modelos, cuando se demostró que no había equilibrio entre el calor radiogénico generado en el interior de la Tierra y el calor disipado al espacio desde la Tierra, y que nuestro planeta esta lentamente enfriándose. Para tenr una idea de este fenómeno y su magnitud, citare el balance térmico de Stacey y López (1988), en el cual el flujo calórico total de la Tierra se estimó en 42.1012 W. De este total, 8x1012 W provienen de la corteza, la cual representa sólo el 2% del volumen total de la Tierra, pero que es rica en isótopos radioactivos; 32.3x1012 W provienen del manto, el cual representa el 82% del volumen total de la Tierra y 1.7x1012 W provienen del núcleo, el cual corresponden al 16% del volumen total y no contiene isótopos radioactivos (Fig. 1). Considerando que el calor radiogénico del manto se estima en 22.1012 W, la taza de enfriamiento de esta parte de la Tierra es 10.3x1012 W. Estimaciones más recientes, basadas en un mayor número de datos, indican que el flujo calórico total de la Tierra es alrededor del 6% mayor que el estimado por Stacey y López (1988). Aun así, el proceso de enfriamiento es aún muy lento. La temperatura del manto ha disminuido en no más de 300 a 350°C en tres mil millones de años, quedando a unos 4.000°C en su base. Se ha estimado que el contenido total de calor de la Tierra, calculado a partir de una temperatura ambiente media estimada en 15°C, es del orden de 12,6x1024 MJa que el contenido de calor de la corteza es de unos 5,4x1021 MJ (Armstead, 1983).
  • 4. 2 La energía geotérmica para la generación de electricidad se ha producido comercialmente desde 1913, y durante cuatro décadas en la escala de cientos de MW tanto para la generación de electricidad como para el uso directo. La utilización ha aumentado rápidamente durante las últimas tres décadas. En 2000, se han identificado recursos geotérmicos en más de 80 países y existen registros cuantificados de la utilización geotérmica en 58 países del mundo. El uso mundial de la energía geotérmica asciende a 49 TWh/a de electricidad y 53 TWh/a para uso directo. La electricidad se produce con vapor geotérmico en 21 países repartidos por todos los continentes. Cinco países obtienen el 10-22% de su electricidad de la energía geotérmica. Sólo una pequeña fracción del potencial geotérmico se ha desarrollado hasta ahora, y hay un amplio espacio para un uso acelerado de la energía geotérmica tanto para la generación de electricidad como para las aplicaciones directas. Una comparación de las fuentes de energía renovables (datos del Informe de Evaluación Energética Mundial de las Naciones Unidas) muestra que el costo actual de energía eléctrica es $0.02-$0.1 US/kWh para energía geotérmica e hidroeléctrica, $0.05-$0.13 US/kWh para energía eólica, $0.05- $0.15 US/kWh para biomasa, $0.25-$0.13 US/kWh para energía solar fotovoltaica y $0.12- $0.18 US/kWh para energía solar térmica. De la producción total de electricidad a partir de energías renovables de 2826 TWh en 1998, el 92% provino de la energía hidroeléctrica, el 5,5% de la biomasa, el 1,6% de la geotérmica y el 0,6% del viento. La electricidad solar contribuyó 0.05% y la marea 0.02%. Comparando cuatro "nuevas" fuentes de energía renovables (geotérmica, eólica, solar y mareomotriz), muestra que el 70% de la electricidad generada por los cuatro proviene de la geotermia con solo el 42% de la capacidad total instalada. La energía eólica aporta el 27% de la electricidad, pero tiene el 52% de la capacidad instalada. La energía solar produce el 2% de la electricidad y la energía de las mareas el 1%. La biomasa constituye el 93% de la producción total de calor directo de fuentes renovables, el 5% geotérmico y el calentamiento solar el 2%. La producción de calor a partir de fuentes renovables es comercialmente competitiva con fuentes de energía convencionales. El costo actual del calor directo de la biomasa es $0.01-$0.05 US/kWh, geotérmico $0.05-$0.5 US/kWh, y el calentamiento solar $0.03-$0.20 US/kWh. La energía geotérmica, con su tecnología probada y recursos abundantes, puede contribuir significativamente a reducir la emisión de gases de efecto invernadero.
  • 5. 3 INTRODUCCIÓN En el cambio de milenio, dos mil millones de personas, no tienen acceso a los servicios de energía modernos. Se espera que la población mundial se duplique para fines del siglo XXI. Una cuestión clave para mejorar el nivel de vida de los pobres es poner a su disposición energía limpia a precios que puedan pagar. La energía afecta todos los aspectos de la vida moderna (WEC, 1993). Existe una fuerte correlación entre el uso de energía per cápita en un país y los problemas que valoramos mucho, como la productividad per cápita en el país y la esperanza de vida. El Consejo Mundial de la Energía ha presentado varios escenarios para cumplir con los requisitos de energía en el futuro con énfasis variable en el crecimiento económico, el progreso tecnológico, la protección ambiental y la equidad internacional. Durante 1990- 2050, se espera que el consumo de energía primaria aumente en un 50% según el escenario más consciente del medio ambiente y en un 275% según el escenario de mayor tasa de crecimiento. En el escenario ambiental, se espera que las emisiones de carbono disminuyan ligeramente con respecto a los niveles de 1990, mientras que el escenario de alta tasa de crecimiento conduce a duplicar las emisiones de carbono (Nakicenovic et al., 1998). La escasez de recursos energéticos pronosticada en la década de 1970 no ha ocurrido hasta ahora. El desarrollo económico en el nuevo siglo no estará restringido por los recursos geológicos. Las preocupaciones ambientales, el financiamiento y las restricciones tecnológicas parecen ser fuentes más probables de límites futuros (Fridleifsson, 2000). En todos los escenarios, el apogeo de la era de los combustibles fósiles ya pasó. Se espera que el petróleo y el gas sigan siendo fuentes importantes de energía (Nakicenovic et al., 1998). Se espera que la participación de las fuentes de energía renovables aumente de manera muy significativa (a 30-80% en 2100). La energía hidroeléctrica y la biomasa tradicional son factores importantes en la combinación energética mundial, ya que aportan aproximadamente el 18% del total de las necesidades mundiales de energía, mientras que las "nuevas" fuentes renovables solo contribuyen con aproximadamente el 2% del consumo actual de energía primaria en el mundo. El contribuyente más grande de las "nuevas" energías renovables, la energía solar para la producción de electricidad, aún no es comercialmente competitivo con las fuentes de energía convencionales. La biomasa, la energía eólica y la energía geotérmica "modernas" son comercialmente competitivas y avanzan relativamente rápido. Está claro que ninguna fuente de energía va a tomar el relevo de los combustibles fósiles contaminantes en el nuevo siglo. La integración de fuentes de energía locales en países y regiones individuales en sistemas nacionales / regionales que utilizan la mejor energía local e importada es importante si queremos encontrar soluciones a los problemas energéticos regionales y mundiales. Los defensores de las fuentes de energía renovables deben trabajar juntos en el mercado energético mundial, que es muy conservador. El presente describe el estado de desarrollo de la energía geotérmica en el mundo. Además, compara el estado de los recursos de energía renovable, energía hidroeléctrica, biomasa, geotérmica, eólica, solar y mareomotriz. La comparación se basa principalmente en los datos presentados en el informe de evaluación energética mundial recientemente publicado (WEA, 2000), preparado por el PNUD (Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo),
  • 6. 4 UN-DESA (Departamento de Economía y Relaciones sociales de las Naciones Unidas) y el Consejo Mundial de la Energía. AGUAS TERMALES USADAS A TRAVES DE LOS SIGLOS La gente ha usado fuentes termales para bañarse y lavar ropa desde los albores de la civilización en muchas partes del mundo. Se han descubierto vestigios de la cultura japonesa cerca de la fuente termal de Yuda (prefectura de Iwate) que data del período anterior a la alfarería anterior a 11,000 AC. (Sepiola, 1999), y en la fuente termal de Kwas (Prefectura de Nagasaki), que data del período Jomon (11,000-300 a. C.). Hay más de dos mil años de registros escritos de uso geotérmico en China. Los baños públicos se hicieron comunes en las localidades de aguas termales en el imperio romano hace unos dos mil años que se extendían desde Inglaterra a Túnez y Siria. Las tuberías se usaban para agua caliente y fría en las antiguas instalaciones de baño en China y Europa, pero los sistemas de tuberías no se volvieron comunes hasta principios del siglo XX. La calefacción ambiental con aire caliente era conocida durante la época romana, pero los radiadores para calentar el ambiente se volvieron comunes hace un siglo. Los minerales han sido extraídos del agua geotérmica desde tiempos de los etruscos en Italia. Sin embargo, el uso principal de las aguas termales a través de los siglos ha sido para bañarse y lavarse. La gente común tomaba baños en piscinas naturales que solo se recuerdan en leyendas. La naturaleza curativa de las aguas termales ha sido reconocida en todos los continentes desde la antigüedad.
  • 7. 5 USO ACTUAL Y POTENCIAL DE GEOTERMAL A principios del siglo XX la energía geotérmica se aprovechó a gran escala para la calefacción de entornos, la industria y la generación de electricidad. El Príncipe Piero Ginori Conti inició la generación de energía eléctrica con vapor geotérmico en Larderello, Toscana, en 1904. El primer servicio de calefacción urbana a gran escala comenzó en Islandia en 1930. La energía geotérmica se ha producido comercialmente durante más de ochenta años, y durante cuatro décadas en el escala de cientos de MW tanto para generación de electricidad como para uso directo. La utilización ha aumentado rápidamente durante las últimas tres décadas. En 2000, se han identificado recursos geotérmicos en más de 80 países y existen registros cuantificados de la utilización geotérmica en 58 países del mundo. Generación de electricidad y uso directo de la energía Geotérmica Generación Electrica Otros usos Capacidad Instalada MWe Producción total GWh/a % Capacidad Instalada MWt Produccióntotal Gwh/a % Africa 54 397 1 % 125 504 1 % America 3,390 23,34 2 47 % 4,355 7,270 14 % Asia 3,095 17,51 0 35 % 4,608 24,235 46 % Europa 998 5,745 12 % 5,714 18,905 35 % Oceania 437 2,269 5 % 342 2,065 4 % Total 7,974 49,26 3 100% 15,144 52979 100% PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD El uso mundial de la energía geotérmica asciende a aproximadamente 49 TWh/a de electricidad y 53 TWh/a para uso directo. Una nueva estimación del potencial geotérmico del mundo (Stefansson, 1998), da el potencial total de los recursos adecuados para la generación de electricidad 1,300 TWh/a, y los recursos potenciales totales para uso directo superior a 1,400. Estas cifras para el potencial cubren recursos conocidos y desconocidos. Stefansson (1998) estima que los recursos geotérmicos conocido son 140 TWh/a para la generación de electricidad y más de 7000 TWh/a calor para uso directo. Una versión anterior de esta estimación también se encuentra en Bjornsson et al. (1998) Está claro que el uso actual de energía geotérmica (49 TWh/a para electricidad y 53 TWh/a para uso directo) es una fracción muy pequeña del potencial geotérmico identificado. Ciertamente hay espacio para un uso acelerado de la energía geotérmica tanto para la generación de electricidad como para el uso directo en el futuro cercano. Con recursos abundantes y una tecnología relativamente madura a mano, la cuestión del desarrollo futuro de la utilización geotérmica se reduce a la competitividad económica y política con otras fuentes de energía en el mercado.
  • 8. 6 Principales precursores del uso de energías renovables País MW Instalados GWh generados % de capacidad nacional % de energía Nacional Australia 0.17 0.9 n/a n/a China 29.17 100 n/a n/a Costa Rica 142.5 592 7.77 10.21 El Salvador 161 800 15.39 20 Etiopia 8.52 30.05 1.93 1.85 Francia 4.2 24.6 n/a 2 Guatemala 33.4 215.9 3.68 3.69 Islandia 170 1138 13.04 14.73 Indonesia 589.5 4575 3.04 5.12 Italia 785 4403 1.03 1.68 Japon 546.9 3532 0.23 0.36 Kenia 45 366.47 5.29 8.41 Mexico 755 5681 2.11 3.16 Neuva Zealanda 437 2268 5.11 6.08 Nicaragua 70 583 16.99 17.22 Filipinas 1909 9 181 n/a 21.52 Portugal 16 94 0.21 n/a Rusia 23 85 0.01 0.01 Tailandia 0.3 1.8 n/a n/a Turkia 20.4 119.73 n/a n/a Estados Unidos 2228 15,470 0.25 0.4 Totals 7974.06 49,261.45 USO DIRECTO DE ENERGIA GEOTERMICA La aplicación directa de energía geotérmica puede implicar una amplia variedad de usos finales, como la calefacción y refrigeración de espacios, la industria, los invernaderos, la piscicultura y los spas de salud. Se utilizan en su mayor capacidad Tecnología e ingeniería directa. La tecnología, confiabilidad, economía y aceptabilidad ambiental del uso directo de la energía geotérmica se ha demostrado en todo el mundo. Los principales tipos de uso directo (Lund y Freeston, 2001) son bañarse / nadar / balneología (42%), calefacción de espacios (35%, de los cuales 12% con bombas de calor geotérmicas), invernaderos (9%), piscicultura (6%), y la industria (6%). La aplicación directa puede usar recursos geotérmicos de alta y baja temperatura y, por lo tanto, está mucho más extendida en el mundo que la producción de electricidad. Sin embargo, la aplicación directa es más específica para el mercado, ya que el vapor y el agua caliente rara vez se transportan a grandes distancias del sitio geotérmico. La tubería de agua caliente geotérmica más larga del mundo está a 63 km, en Islandia. El costo de
  • 9. 7 producción /kWh para uso directo es muy variable, pero comúnmente menos de $0.22/ kWh. Se muestra la capacidad instalada y la energía producida en los primeros quince países de uso directo. La tabla se basa en datos de Lund y Freeston (2001). MWt Instalados Produccion de GWh China 2282 10531 Japon 1167 7482 Estados Unidos 3766 5640 Islandia 1469 5603 Turkia 820 4377 Nueva Zelanda 308 1967 Georgia 250 1752 Rusia 308 1707 Francia 326 1360 Suiza 377 1147 Hungria 473 1135 Mexico 164 1089 Italia 326 1048 Rumania 152 797 Suecia 547 663 China tiene agua geotérmica en casi todas las provincias. La utilización directa se está expandiendo a una tasa de aproximadamente 10% por año, principalmente en los sectores de calefacción de espacios (reemplazo de carbón), baños y piscicultura. Japón también está bendecido con recursos geotérmicos muy extensos que hasta ahora se han utilizado principalmente (80%) para el baño, la recreación y el turismo, así como para la producción de electricidad. Esto ha mejorado significativamente la calidad de vida de las personas, pero hasta ahora solo se ha utilizado una fracción de la energía geotérmica disponible. Turquía ha disparado la lista de los principales países geotérmicos de uso directo en los últimos años. México es el primer país que se extiende a los trópicos para informar un uso directo significativo de la energía geotérmica. Suiza y Suecia se han unido recientemente a la liga superior a través del uso extensivo de bombas de calor de fuente terrestre. APLICACIONES DE LA BOMBA DE CALOR La energía geotérmica ha tenido hasta hace poco un considerable potencial económico solo en áreas donde el agua termal o el vapor se encuentran concentrados a profundidades de menos de 3 km en volúmenes restringidos, análogos al petróleo en yacimientos de petróleo comerciales. Esto ha cambiado recientemente con los desarrollos en la aplicación de
  • 10. 8 bombas de calor de tierra que utilizan la tierra como fuente de calor para calefacción o como sumidero de calor para enfriamiento, dependiendo de la temporada. Esto ha hecho posible que todos los países usen el calor de la tierra para calentar y/o enfriar, según corresponda. Cabe destacar que las bombas de calor se pueden utilizar básicamente en todas partes. Durante la última década, varios países han alentado a los propietarios de casas individuales a instalar bombas de calor de tierra para calentar sus casas en el invierno y (según sea necesario) enfriarlas en el verano. Se han establecido esquemas de incentivos financieros, comúnmente financiados por los gobiernos y las empresas eléctricas, ya que las bombas de calor reducen la necesidad de una potencia máxima y así reemplazan la nueva capacidad de generación eléctrica. Estados Unidos lidera el camino con alrededor de 400,000 unidades de bomba de calor (aproximadamente 4,800 MWt) y una producción de energía de 3,300 GWh/a en 1999 (Lund y Boyd, 2000). El aumento anual es de aproximadamente 10%. Otros países líderes son Suiza, Suecia, Alemania, Austria y Canadá. Suiza, un país no conocido por aguas termales o géiseres, da un ejemplo del impacto que esto puede tener en las aplicaciones geotérmicas en lo que anteriormente se llamarían países no geotérmicos. La energía extraída del suelo con bombas de calor en Suiza (Rybach et al., 2000) asciende a 434 GWh/a. La tasa de crecimiento anual es del 12%. Suiza tiene una población de aproximadamente 7 millones de personas. Si el mismo nivel de utilización se materializara en Japón (130 millones de personas), la utilización de geotermia solo a través de las bombas de calor ascendería a unos 8 TWh / a. Este es un valor muy respetable en comparación con el uso directo total de geotermia en Japón en 1999 sin baños de 1.5 TWh / a (Sepiola y Yoshii, 2000) y el uso total en 1996, incluidos los baños de 7.5 TWh / a (Uchida, 1997). GEOTERMICO PARA EL BENEFICIO DE LAS PERSONAS Personas en al menos 64 países de todo el mundo disfrutan del uso de recursos geotérmicos en formas variables. La escala de uso es, sin embargo, muy variable. El país con el uso más extensivo de energía geotérmica es Islandia, que obtiene el 50% del uso total de energía primaria de la energía geotérmica; el resto proviene de la energía hidroeléctrica, el 18%, el petróleo, el 30% y el carbón, el 2%. Alrededor del 68% de la energía primaria de Islandia se produce por lo tanto a partir de fuentes de energía renovables. La cifra promedio para los países de la Unión Europea (UE) es ligeramente superior al 5%. Los únicos países de la UE con más del 8% de su consumo interior bruto provienen de fuentes renovables son Austria y Suecia con aproximadamente el 22%, así como Portugal y Finlandia, con aproximadamente el 19%. La energía geotérmica proporciona el 86% de toda la calefacción ambiental en Islandia y aproximadamente el 16% de la generación de electricidad (el resto es energía hidroeléctrica). La energía geotérmica también se usa para invernaderos, industria, piscicultura, deshielo y baño (Ragnarsson, 2000). Es sorprendente para muchos que en un país con una temperatura promedio de -1 °C en enero y 12 °C en julio, nadar en piscinas al aire libre es muy popular durante todo el año. En la capital, Reikiavik (con una población de 110,000 habitantes), hubo 1,7 millones de visitantes en las seis piscinas públicas en 1999. En la piscina al aire libre más grande hubo un promedio de 36,000 visitantes en enero y
  • 11. 9 57,000 visitantes en julio en los años 1995-1999. La energía geotérmica no solo ha mejorado la economía y el medio ambiente en Islandia, sino que también ha mejorado significativamente la calidad de vida de las personas. Los combustibles fósiles contaminantes (que deben importarse) solo se utilizan en Islandia en el sector del transporte (automóviles, barcos y aviones). En Islandia, el agua geotérmica comúnmente se canaliza a 10-20 km desde los campos geotérmicos hasta las ciudades. Las tuberías de transmisión son principalmente de acero aislado con lana de roca (tubos de superficie) o poliuretano (subsuperficie). En los últimos años, varios pueblos pequeños y comunidades agrícolas han utilizado con éxito tubos de plástico (polibutileno) con aislamiento de poliuretano como tubos de transmisión. La caída de temperatura es insignificante en tuberías de gran diámetro con alto índice de flujo, ejemplificado por una caída de 1 °C en una tubería de 27 km con 800 mm de diámetro y 5 °C en una tubería de 11 km con 175 mm de diámetro. La caída de temperatura en una tubería de plástico de 19 km con un diámetro de 110 mm es de 15 °C. Además de China (con una expansión anual del 10%), se encuentran ejemplos recientes de una alta tasa de crecimiento en el uso directo de la energía geotérmica en países como Turquía y Túnez. En Turquía, la capacidad instalada para la calefacción de espacios (residencias e invernaderos) creció de 160 MWt en 1994 a 490 MWt en 1999. Esto reemplazó principalmente a la calefacción de carbón. Se utilizan 327 MWt adicionales para fines balneológicos en los 194 spas del país. Se espera que la capacidad instalada de calefacción ambiental sea de 3.500 MWt en el año 2010 (Batik et al., 2000). En Túnez, los invernaderos con calefacción geotérmica se han expandido de 10,000 m2 en 1990 a 955,000 m2 en 1999 (Said, 1997; Sbita (2000) comunicación personal). De hecho, los invernaderos en Túnez reemplazan torres de enfriamiento cinco meses al año para enfriar el agua de riego de pozos profundos de 75 a 30 °C en oasis en el desierto del Sahara. El calor geotérmico es, por lo tanto, un subproducto del agua de riego. Los principales productos en los invernaderos son tomates y melones para exportar a Europa. Los invernaderos crean nuevos trabajos en los oasis. CUESTIONES AMBIENTALES Los fluidos geotérmicos contienen una cantidad variable de gas, principalmente nitrógeno y dióxido de carbono con algo de sulfuro de hidrógeno y pequeñas proporciones de amoníaco, mercurio, radón y boro. Las cantidades dependen de las condiciones geológicas de diferentes campos. La mayoría de los productos químicos se concentran en el agua de eliminación, que se reinyecta rutinariamente en perforaciones y por lo tanto no se libera en el medio ambiente. La concentración de los gases generalmente no es dañina, y la eliminación de sulfuro de hidrógeno del vapor geotérmico es una cuestión de rutina en las centrales geotérmicas donde el contenido de gas es alto. El rango de emisiones de CO2 de los campos geotérmicos de alta temperatura utilizados para la producción de electricidad en el mundo es de 13-380 g/kWh, mientras que las emisiones de CO2 son de 453 g/kWh para el gas natural, 906 g/kWh para el petróleo y 1042 g/kWh para el carbón Las emisiones de azufre también son significativamente menores para las centrales eléctricas geotérmicas que de combustibles fósiles.
  • 12. 10 Las emisiones de gases de los recursos geotérmicos de baja temperatura son normalmente solo una fracción de las emisiones de los campos de alta temperatura utilizados para la producción de electricidad. El contenido de gas del agua a baja temperatura es en muchos casos, minuto, como en Reikiavik (Islandia), donde el contenido de CO2 es más bajo que el del agua subterránea fría. En las cuencas sedimentarias, como la cuenca de París, el contenido de gas puede ser demasiado alto para ser liberado. En tales casos, el fluido geotérmico se mantiene a presión dentro de un circuito cerrado (el doblete geotérmico) y se reinyecta en el depósito sin que tenga lugar ningún desgasificación. Los esquemas geotérmicos convencionales en las cuencas sedimentarias comúnmente producen salmueras que generalmente se reinyectan en el depósito y por lo tanto nunca se liberan en el medio ambiente (emisión de CO2 cero). Gracias a la calefacción geotérmica del distrito, Reikiavik (Islandia) es una de las capitales más limpias del mundo. No hay humo de las chimeneas. La calefacción con combustibles fósiles contaminantes ha sido eliminada. La utilización geotérmica ha reducido las emisiones de CO2 en Islandia en 1,9 millones de toneladas por año en comparación con la quema de combustibles fósiles. La liberación total de CO2 en Islandia es de 2,2 millones de toneladas anuales. La reducción ha mejorado significativamente la posición de Islandia a nivel mundial a este respecto. Muchos países podrían reducir sus emisiones de manera significativa mediante el uso de energía geotérmica. COMPARACIÓN DE GEOTERMICA CON OTRAS RENOVABLES El informe de Evaluación Energética Mundial, preparado por el PNUD, UN-DESA y el Consejo Mundial de la Energía, ha sido publicado recientemente. Da una descripción muy valiosa y completa del estado de las fuentes de energía del mundo en el cambio de milenio. El informe se publico como un aporte a la sesión sobre "energía y desarrollo sostenible" de la Comisión de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas que tuvo lugar en abril de 2001. La producción total de electricidad a partir de energías renovables en 1998 fue de 2826 TWh., la mayor contribución (92%) provino de la energía hidroeléctrica, pero del 5,7% de la biomasa, del 1,6% de la geotérmica y del 0,6% del viento. La producción de electricidad por energía solar constituyó solo el 0.05% y de la energía de las mareas el 0.02%. El costo de energía actual es más bajo para la energía hidroeléctrica y geotérmica, seguido de la biomasa y el viento. La electricidad solar fotovoltaica es con mucho la más costosa, pero se esperan reducciones significativas de costos en el futuro. El % anual de aumento en la capacidad instalada durante los últimos 5 años es de 2-4% para hidroeléctricas, biomasa y geotérmica, pero reportó 30% para energía eólica y solar fotovoltaica. El factor de capacidad es muy variable para las diferentes fuentes. Cuatro fuentes de energía "nuevas y renovables", energía geotérmica, eólica, solar y mareomotriz. Los datos se compilan de Turkenburg (2000). Es evidente que en 1998, la energía eólica estaba en la posición de liderazgo con respecto a la capacidad operativa (52.1%) seguida de la geotérmica (41.7%). La geotermia fue, sin embargo, el principal productor de electricidad con el 69,6% de la producción total de electricidad de los cuatro, seguida de la energía eólica con el 27,2% de la producción. La participación relativamente alta en la producción de electricidad refleja la confiabilidad de las plantas geotérmicas que comúnmente tienen un factor de capacidad de 70-90%. La energía geotérmica es independiente del clima,
  • 13. 11 contrario a las aplicaciones solares, eólicas o hidroeléctricas. Tiene una capacidad de almacenamiento inherente y se puede usar tanto para la carga base como para las plantas de energía máxima. Sin embargo, en la mayoría de los casos, es más económico administrar las plantas geotérmicas como proveedores de carga base. CONCLUCIONES La energía geotérmica se ha producido comercialmente durante ochenta años, y en la escala de cientos de MW durante cuatro décadas, tanto para la generación de electricidad como para el uso directo. La utilización ha aumentado rápidamente durante las últimas tres décadas. En 2000, hay registros de utilización geotérmica en 58 países del mundo. La electricidad generada es aproximadamente 49 TWh/a, y el uso directo asciende a alrededor de 53 TWh/a. Según los informes de los países del Congreso de energías geotérmica, espera que la capacidad eléctrica instalada mundial crezca un 43%. Suponiendo un crecimiento continúo del 20% Anual y 200 TWh en 2020. Desarrollos recientes en la aplicación de la bomba de calor de fuente terrestre abre una nueva dimensión en el uso del calor de la tierra, ya que las bombas de calor pueden usarse básicamente en todas partes. Esto sugiere que la tasa de crecimiento para uso directo seguirá siendo alta. La energía geotérmica, con su tecnología comprobada y recursos abundantes, puede contribuir significativamente a reducir la emisión de gases de efecto invernadero en todo el mundo. Es necesario que los gobiernos implementen un marco legal e institucional e instrumentos fiscales que permitan que los recursos geotérmicos compitan con los sistemas de energía convencionales. Las previsiones internacionales esperan que la proporción de fuentes de energía renovables en la combinación energética mundial aumente de forma muy significativa en el nuevo siglo (hasta el 30-80% en 2100). La magnitud de la participación de la energía geotérmica en la energía mundial a fines del nuevo siglo depende en gran medida de las acciones de la comunidad geotérmica y de los países que lideran el desarrollo geotérmico.
  • 14. 12 ANEXO I 1. ¿Tienes conocimiento acerca de que es un recurso renovable? Conocimiento intermedio Muy poco Totalmente Ninguno 2. ¿Que tipo de energía renovable consideras que tiene mayor impacto en la sociedad? Biomasa Geotermica Solar Eolica 3. ¿Tienes conocimiento acerca de las energías renovable en que te benefician? Conocimiento intermedio Muy poco Totalmente Ninguno 4. ¿Conoces como funciona la energía renovable? Totalmente Ninguno Muy poco Conocimiento intermedio 5. ¿Crees que es de suma importancia utilizar al máximo la energía renovable y así tener un mejor sistema sustentable? Muy poca importancia Importancia intermedia Demasiada importancia 6. ¿Crees que tendría una gran rentabilidad aprovechar la energía renovable y consumiendo esa energía tener una mejor vida? Seria una perdida total Muy poca rentabilidad y sin importancia para la mano de obra agrícola Muy eficiente para los sistemas y sectores agrícolas
  • 15. 13 7. ¿Como te imaginas la estructura y la forma de utilizar la energía Geotermica en una Comunidad? De muy poca importancia Con un nivel intermedio de estructura puede tener fallas Con posibles fallas técnicas pero muy productivo De una eficaz importancia 8. ¿Conoces como funciona una bomba de energía geotermica? Ninguno Muy poco Conocimiento intermedio 8. ¿Consideras que sería importante complementar nuestro sistema sustentable a base de energía geotermica con una bomba de energía geotermica? Muy poca importancia Importancia intermedia De mucha importancia para el monitoreo del campo 8. ¿Que mejorarías o innovarías en este proyecto de utilización de energía geotermica para una comunidad? Nada Incuria paneles solares para el uso de energía de emergencia Eliminaría los sensores de humedad No utilizaría este sistema 9. ¿Que cantidad estimada de capital estarías destinado a pagar por este servicio?
  • 16. 14 Resultado de la encuesta
  • 17. 15
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