UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

SEDE LATACUNGA

MATERIA:

“SISTEMAS ENERGÉTICOS”

INTEGRANTES:

Mauricio Barreno

Tatiana López

Adrián Alay

Chistian Chimbo

Daniel Guevara

NIVEL: Quinto Mecatrónica “A”

2014

TEMA: Energía geotérmica

OBJETIVOS:

INTRODUCCIÓN

La Tierra, además de disponer de energía procedente del exterior, fundamentalmente del sol, que da origen directa o indirectamente a diversas tipos de energías renovables como: solar, eólica, oleaje, maremotérmica, biomasa, etc. También dispone de energías endógenas. Un tipo de energía endógena es la energía térmica, la cual proviene de la importante cantidad de calor que la Tierra almacena en su interior. Por su procedencia, a esta energía térmica interna de la Tierra se les denomina energía geotérmica y se la incluye dentro del grupo de energías renovables, ya que la disipación del calor almacenado requeriría el transcurso de millones de años.

La geotermia es la ciencia que estudia los fenómenos térmicos que tienen lugar en el interior de la tierra. El calor generado o almacenado en ella puede ser aprovechado y constituye la fuente de la energía geotérmica.

Uno de sus usos más antiguos y tradicionales son las aguas termales, ya usados desde tiempos inmemoriales.

La energía geotérmica es una energía limpia y renovable que aprovecha el calor del subsuelo para climatizar y obtener agua caliente sanitaria de forma ecológica. La climatización geotérmica cede o extrae calor de la tierra, según queramos obtener refrigeración o calefacción, a través de un conjunto de colectores enterrados en el subsuelo por las que circula una solución de agua con glicol.

MARCO TEÓRICO

La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que cabe destacar el gradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo, “Tierra”, y thermos, “calor”; literalmente “calor de la Tierra”.

El calor es una forma de energía y la energía geotérmica es el calor contenido en el interior de la Tierra. El término energía geotérmica es a menudo utilizado para indicar aquella porción del calor de la Tierra que puede o podría ser utilizado y explotado por el hombre. El descubrimiento del calor radiogénico, que podemos comprender plenamente a tal fenómeno como el calor continuamente generado por el decaimiento de los isótopos radioactivos de larga vida del Uranio (U238, U235), del Torio (Th 232) y del Potasio (K40), que están presentes en toda la Tierra. Además del calor radiogénico, en proporciones inciertas, están otras posibles fuentes de calor como ser la energía primordial de la acreción planetaria.

El flujo calórico total que la Tierra irradia al espacio se estimó en 42.1012 W (conducción, convexión y radiación). 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; 32.3x

1012W 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.

USOS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

Hoy en día la energía geotérmica se aprovecha en muchos aspectos de nuestras vidas y es algo cotidiano. El uso de esta energía se remonta a civilizaciones antiguas que conocían y usaban este tipo de energía para la baño terapia. El aprovechamiento industrial de esta se produce en el siglo XX donde se empieza a calefactar invernaderos y suministrar calor a casas. Pero fue a partir de los setenta cuando se produjo la gran expansión de la energía geotérmica.

Usos de la energía geotérmica

BALNEARIOS. CALEFACCIÓN Y AGUA CALIENTE. ELECTRICIDAD. EXTRACCIÓN DE MINERALES. AGRICULTURA Y ACUICULTURA.

Recurriendo a aspectos más termodinámicos podemos explicar el uso de esta energía de la siguiente manera:

Las aplicaciones que se pueden dar en un fluido dependen de su contenido en calor, es decir, en su entalpía (cantidad de energía térmica que un fluido puede intercambiar con su entorno).

Como no existen aparatos que determinen directamente la entalpía de un fluido en el subsuelo y la temperatura puede considerarse más o menos proporcional a esta, se ha decidido como consecuencia de esto emplear las temperaturas de los fluidos en lugar de sus contenidos en calor, pues, al fin y al cabo, son las temperaturas las que determinan su futura aplicación industrial.

En la siguiente tabla se muestran las aplicaciones más importantes de la energía geotérmica con los rangos de temperatura de utilización: muy baja, baja, media y alta temperatura.

Analizando esta tabla podemos sacar las siguientes conclusiones:

Alta temperatura: más de 150 ºC Permite transformar directamente el vapor de agua en energía eléctrica. Media temperatura: entre 90 y 150ºC. Permite producir energía eléctrica utilizando un fluido de intercambio, que es el

que alimenta a las centrales. Baja temperatura: entre 30 y 90ºC. Su contenido en calos es insuficiente para producir energía eléctrica, per es

adecuado para la calefacción de edificio y en determinados procesos industriales y agrícolas.

Muy baja temperatura: menos de 30ºC Puede ser utilizada para la calefacción y climatización, necesitando emplear

bombas de calor.

LA BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA

El principio de funcionamiento y la elevada eficiencia energética de las bombas de calor geotérmicas a baja temperatura se basa en el aprovechamiento de la estabilidad de temperaturas del subsuelo, de forma que la bomba de calor intercambia calor o frío con el terreno (según el edificio demande calefacción o

refrigeración) a través de un conjunto de tuberías plásticas enterradas (colector geotérmico) en el subsuelo por las que circula en circuito cerrado una solución de agua con anticongelante, que es la encargada de transportar el calor desde el terreno hasta la bomba de calor (en modo calefacción) o de transportarlo desde la bomba de calor hasta el terreno (en modo refrigeración).

Horizontal

El intercambiador geotérmico se dispone de manera horizontal, generalmente a profundidades de entre 1,5 y 2 m. Es oportuna para climatizar edificios con una superficie de terreno amplia y suficiente. Una variante es la configuración de la tubería en forma de espiral, lo que permite intercambiar más energía en menos espacio.

Vertical:

El intercambiador geotérmico se dispone de manera vertical, generalmente a profundidades de entre 80 y 120 m. No requiere de superficies de captación tan grandes como el sistema mediante captación horizontal, pero requiere de una mayor especialización por parte de la empresa instaladora en cuanto a la ejecución del captador geotérmico vertical.

DONDE ENCONTRAR ENERGÍA GEOTÉRMICA

El núcleo de nuestro planeta es una esfera de magma a temperatura y presión elevadísimas. De hecho, el calor aumenta según se desciende hacia el centro de la Tierra: en bastantes pozos petrolíferos se llega a 100 grados centígrados a unos 4 kilómetros de profundidad. Pero no es necesario instalar larguísimos colectores para recoger una parte aprovechable de ese calor generado por la actividad geológica de la Tierra. Puede ser absorbido de colectores naturales, como por ejemplo gases o simples depósitos de aguas termales.

Nueva Zelandia es quizá el país más experto del mundo en materia de centrales geotérmicas, debido a su topografía volcánica que hace idóneo el uso de este tipo de energía. Puso en funcionamiento la segunda central geotérmica del mundo (la primera se instaló en Italia).

El Instituto Geotérmico de Nueva Zelandia, dependiente de la Universidad de Auckland, es pionero en la investigación geotérmica y en el desarrollo de tecnología para aprovechar esa energía. Fue creado en 1978, a petición de las Naciones Unidas en el marco de su Programa de Desarrollo, ante la necesidad de un centro que pudiese formar a nuevos expertos en energía geotérmica procedentes de otros países. Otros centros similares se encuentran en Islandia, Italia y Japón.

Nueva Zelandia reposa sobre los bordes de dos placas tectónicas que se presionan la una a la otra, originando terremotos y vulcanismo. La principal región termal del país se extiende a través de la Isla del Norte, ocupando 247 Km de longitud por 59 de ancho. En ella se encuentran tres volcanes activos. Las centrales de Wairakei y Ohaaki están enclavadas en esta región.

Principales áreas geológicas:

Donde la gran placa oceánica de la tierra y la de la corteza colisionan y se monta una sobre la otra, llamada una zona de subducción. El mejor ejemplo de estas regiones calientes alrededor de los márgenes de las placas es el Anillo de Fuego -áreas que bordean el Océano Pacífico: Los Andes de Sudamérica, América Central, México, la Cascade Cordillera de USA y Canadá, la cordillera Aleutian de Alaska, la Península de Kamchatka en Rusia, Japón, las Filipinas, Indonesia y Nueva Zelanda.

Los países que actualmente están produciendo más electricidad de las reservas geotérmicas son Estados Unidos, Nueva Zelanda, Italia, México, las Filipinas, Indonesia y Japón, pero la energía geotérmica está siendo también utilizada en otros muchos países.

Tipos de energía geotérmica

• 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.

• 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, y la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, y se puede aprovechar para hacer usada en sistemas urbanos de calefacción.

• Energía geotérmica de baja temperatura. es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C.

• 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.

Ventajas y desventajas de la energía geotérmica.VENTAJAS

1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.

2. Es ecológica.

3. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que los originados por el petróleo y el carbón.

4. Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético.

5. Ausencia de ruidos exteriores.

6. Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas natural y uranio combinados.

7. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a precios nacionales o locales.

8. El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni construcción de tanques de almacenamiento de combustibles.

9. La emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.

DESVENTAJAS.1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhidrico que se detecta por su olor a huevo podrido,

pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.

2. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsenico, amoniaco...etc.

3. Contaminación térmica.

4. Deterioro del paisaje.

5. No se puede transportar (como energía primaria).

6. No está disponible más que en determinados lugares.

7. Impacto medioambiental.

BIBLIOGRAFÍA:

http://www.fundaciongasnaturalfenosa.org/SiteCollectionDocuments/Publicaciones/Fichas%20Pedag%C3%B3gicas/1_Ficha_energia_geotermica.pdf

http://enerxia.wordpress.com/energias-renovables-introduccion/energia-geotermica-breve-introduccion/

http://news.soliclima.com/divulgacion/geotermia/introduccion-a-la-geotermia