ENERGIA ENERGIA GEOTÈRMICAGEOTÈRMICA Centrals geotèrmiquesCentrals geotèrmiques

Tecnologia IndustrialTecnologia IndustrialIES Frederic MompouIES Frederic Mompou

Mónica JimenoMónica Jimeno

ENERGIA GEOTÈRMICAENERGIA GEOTÈRMICAL'energia geotèrmica té el seu origen immediat en L'energia geotèrmica té el seu origen immediat en una sèrie de una sèrie de reaccions químiquesreaccions químiques naturalsnaturals (desintegració d’elements radioactius) que tenen lloc (desintegració d’elements radioactius) que tenen lloc a l'interior de la Terra i que produeixen grans a l'interior de la Terra i que produeixen grans quantitats de calor.quantitats de calor.

Aquesta energia renovable es manifesta per mitjà de Aquesta energia renovable es manifesta per mitjà de processos geològics com ara volcans, guèisers,… que processos geològics com ara volcans, guèisers,… que expulsen aigua calenta i aigües termals. expulsen aigua calenta i aigües termals.

► A mida que s’aprofundeix a l'interior de la Terra la A mida que s’aprofundeix a l'interior de la Terra la calor augmentacalor augmenta..

► Aquest increment conegut com a Aquest increment conegut com a gradient gradient geotèrmicgeotèrmic, és de l'ordre de 1ºC per cada 30 o 35 , és de l'ordre de 1ºC per cada 30 o 35 metres de profunditat (o 3ºC cada 100m). Aquest metres de profunditat (o 3ºC cada 100m). Aquest gradient varia a grans profunditats.gradient varia a grans profunditats.

► La temperatura del nucli es calcula en uns 6000ºCLa temperatura del nucli es calcula en uns 6000ºC

► El calor es transmet per conducció fins a la superfície de la Terra, El calor es transmet per conducció fins a la superfície de la Terra, però a causa de la baixa conductivitat de les roques que formen però a causa de la baixa conductivitat de les roques que formen l’escorça terrestre, molta resta emmagatzemada al seu interior.l’escorça terrestre, molta resta emmagatzemada al seu interior.

► D’altra banda, existeixen una sèrie d’indrets on el flux calorífic D’altra banda, existeixen una sèrie d’indrets on el flux calorífic arriba a ser molt elevat: arriba a ser molt elevat: anomalies geotèrmiquesanomalies geotèrmiques. Segons . Segons aquest fenomen a profunditats entre els 1000 i 2000m es troben aquest fenomen a profunditats entre els 1000 i 2000m es troben temperatures de 200 a 400ºC (quan el més normal fóra de 40 a temperatures de 200 a 400ºC (quan el més normal fóra de 40 a 80ºC)80ºC)

► La La utilització de l'energia geotèrmicautilització de l'energia geotèrmica consisteix senzillament consisteix senzillament en efectuar sondejos suficientment profunds que arribin fins a en efectuar sondejos suficientment profunds que arribin fins a zones on la temperatura sigui suficientment elevada, per aprofitar zones on la temperatura sigui suficientment elevada, per aprofitar la seva energia tèrmica.la seva energia tèrmica.

Camp geotèrmicCamp geotèrmic

Es requereixen varis paràmetres per a que Es requereixen varis paràmetres per a que existeixi un existeixi un camp geotèrmiccamp geotèrmic: :

► un sostre compost d'una cobertura de un sostre compost d'una cobertura de roques impermeables; roques impermeables;

► un dipòsit, o aqüífer, de permeabilitat un dipòsit, o aqüífer, de permeabilitat elevada, entre 300 i 2000 m de profunditat; elevada, entre 300 i 2000 m de profunditat;

► roques fracturades que permeten una roques fracturades que permeten una circulació convectiva de fluid, i per tant, la circulació convectiva de fluid, i per tant, la transferència de calor de la font a la transferència de calor de la font a la superfície, superfície,

► i una font de calor magmàtica, entre 3 i 10 i una font de calor magmàtica, entre 3 i 10 Km de profunditat a 500ºC i 600ºC.Km de profunditat a 500ºC i 600ºC.

Condicions geològiques que determinen l’existència d’un jaciment geotèrmic:

Roca porosa i permeable a una profunditat de 1000 a 2000m

Tipus de jaciments Tipus de jaciments geotèrmicsgeotèrmics

► Podem trobar bàsicament quatre tipus de Podem trobar bàsicament quatre tipus de camps geotèrmics depenen de la temperatura camps geotèrmics depenen de la temperatura a la que surt l'aigua:a la que surt l'aigua:

L'energia geotèrmica d'alta temperatura.L'energia geotèrmica d'alta temperatura.L'energia geotèrmica d'alta temperatura L'energia geotèrmica d'alta temperatura existeix a les zones actives entre existeix a les zones actives entre 150ºC i 150ºC i 400ºC400ºC, es produeix vapor a la superfície que , es produeix vapor a la superfície que enviat a les turbines produeix electricitat. enviat a les turbines produeix electricitat. L'explotació d'un camp d'aquestes L'explotació d'un camp d'aquestes característiques es fa per mitjans de característiques es fa per mitjans de perforacions segons tècniques gairebé perforacions segons tècniques gairebé idèntiques a les de l'extracció del petroliidèntiques a les de l'extracció del petroli

L'energia tèrmica de temperatures mitges.L'energia tèrmica de temperatures mitges.L'energia tèrmica de temperatures mitges es L'energia tèrmica de temperatures mitges es aquella en que els fluids dels aqüífers estan a aquella en que els fluids dels aqüífers estan a temperatures normalment entre 70ºC i temperatures normalment entre 70ºC i 150ºC. Per conseqüència, la conversió vapor-150ºC. Per conseqüència, la conversió vapor-electricitat es realitza a un menor rendiment i electricitat es realitza a un menor rendiment i té que ser utilitzat com a intermediari un fluid té que ser utilitzat com a intermediari un fluid volàtil. Petites centrals elèctriques poden volàtil. Petites centrals elèctriques poden explotar aquest recurs.explotar aquest recurs.

L'energia geotèrmica de baixa temperatura.L'energia geotèrmica de baixa temperatura.

L'energia geotèrmica de baixa temperatura és L'energia geotèrmica de baixa temperatura és aprofitable en zones més amples que les aprofitable en zones més amples que les anteriors; per exemple, en totes les conques anteriors; per exemple, en totes les conques sedimentàries. Es degut al gradient geotèrmic. sedimentàries. Es degut al gradient geotèrmic. Els fluids estan a temperatura de 60ºC a 80ºC. Els fluids estan a temperatura de 60ºC a 80ºC. S'utilitza per a la calefacció de les vivendes, S'utilitza per a la calefacció de les vivendes, principalment a Islàndia i a França.principalment a Islàndia i a França.

L'energia geotèrmica de molt baixa L'energia geotèrmica de molt baixa temperatura.temperatura.

Es considera Es considera energia geotèrmica de molt baixa energia geotèrmica de molt baixa temperaturatemperatura quan els fluids es troben a quan els fluids es troben a temperatures compreses entre els 20ºC i 60ºC. temperatures compreses entre els 20ºC i 60ºC. Aquesta energia s'utilitza per utilitats Aquesta energia s'utilitza per utilitats domèstiques, urbanes o agrícoles.domèstiques, urbanes o agrícoles.

Centrals geotèrmiquesCentrals geotèrmiquesLes Les centrals elèctriques que aprofiten centrals elèctriques que aprofiten l'energia d'origen geotèrmicl'energia d'origen geotèrmic es troben es troben enclavades en enclavades en zones de vulcanisme zones de vulcanisme secundarisecundari, on l'aigua calenta o el vapor , on l'aigua calenta o el vapor afloren a la superfície (guèisers) o es trobin a afloren a la superfície (guèisers) o es trobin a poca profunditat. No obstant, en les regions no poca profunditat. No obstant, en les regions no volcàniques, l'aprofitament de l'energia volcàniques, l'aprofitament de l'energia geotèrmica xoca amb l'inconvenient dels geotèrmica xoca amb l'inconvenient dels elevats costos de perforació.elevats costos de perforació.

S’utilitzen diferents cicles de transformació de S’utilitzen diferents cicles de transformació de l’energia geotèrmica en elèctrica, en funció del l’energia geotèrmica en elèctrica, en funció del tipus de fluid que s’obté en el jaciment, que pot tipus de fluid que s’obté en el jaciment, que pot ser vapor sec o vapor humit, la qual cosa ser vapor sec o vapor humit, la qual cosa determinarà un tractament diferent abans de determinarà un tractament diferent abans de ser introduït a la turbina que acciona ser introduït a la turbina que acciona l’alternador.l’alternador.

Un cop es disposa de pous d'explotació Un cop es disposa de pous d'explotació s'extreu el fluid s'extreu el fluid geotèrmicgeotèrmic, que consisteix en una , que consisteix en una combinació de vapor, combinació de vapor, aigua i altres materialsaigua i altres materials. Aquest es condueix a la planta a . Aquest es condueix a la planta a geotèrmica on ha de ser tractat. geotèrmica on ha de ser tractat.

Primer passa per Primer passa per un separador d'on un separador d'on surt el vapor i la surt el vapor i la salmorra i líquids salmorra i líquids de condensació, de condensació, que es una que es una combinació d'aigua combinació d'aigua i materials. i materials. Aquesta última Aquesta última s'envia a pous de s'envia a pous de reinjecció perquè reinjecció perquè no s'esgoti el no s'esgoti el jaciment jaciment geotèrmic.geotèrmic.

El vapor continua cap a unes turbines que amb la seva rotació El vapor continua cap a unes turbines que amb la seva rotació mou un generador que produeix energia elèctrica. Després de mou un generador que produeix energia elèctrica. Després de la turbina el vapor es condensat i refredat en torres.la turbina el vapor es condensat i refredat en torres.

Esquema de funcionament d’una central geotèrmicaEsquema de funcionament d’una central geotèrmica

Tipus de centrals de generació Tipus de centrals de generació elèctricaelèctrica

Les centrals geotèrmiques generen electricitat a partir de la Les centrals geotèrmiques generen electricitat a partir de la perforació de pous, d’un quilòmetre o més de profunditat, perforació de pous, d’un quilòmetre o més de profunditat, per explotar dipòsits subterranis geotèrmics, de vapor per explotar dipòsits subterranis geotèrmics, de vapor d’aigua i aigua molt calenta. En l’actualitat, funcionen d’aigua i aigua molt calenta. En l’actualitat, funcionen tres tres tipus de centrals de generació elèctricatipus de centrals de generació elèctrica: :

► Centrals de vapor secCentrals de vapor sec: : Utilitzen el vapor geotèrmic directament per fer girar les Utilitzen el vapor geotèrmic directament per fer girar les

turbines de la central. turbines de la central. ► Centrals de transmissió de vaporCentrals de transmissió de vapor::

Reserves geotèrmiques que produeixen aigua calenta. S’aprofita Reserves geotèrmiques que produeixen aigua calenta. S’aprofita la part que es converteix en vapor a l’arribar a la superfície. la part que es converteix en vapor a l’arribar a la superfície.

► Centrals de cicle binariCentrals de cicle binari:: Utilitzen l’aigua subterrània per transferir la calor a un segon Utilitzen l’aigua subterrània per transferir la calor a un segon

líquid que té una temperatura d’evaporació més baixa. Quan líquid que té una temperatura d’evaporació més baixa. Quan aquest líquid s’evapora mou les turbines. Posteriorment es aquest líquid s’evapora mou les turbines. Posteriorment es condensa aquest vapor i es reutilitza el líquid de nou condensa aquest vapor i es reutilitza el líquid de nou

L'aprofitament de l'energia L'aprofitament de l'energia geotèrmica. geotèrmica.

Avantatges i inconvenients.Avantatges i inconvenients.

► Les plantes geotèrmiquesLes plantes geotèrmiques, com les eòliques o solars, , com les eòliques o solars, no no cremen combustiblecremen combustible per produir vapor que giri les per produir vapor que giri les turbines. La generació d'electricitat amb energia turbines. La generació d'electricitat amb energia geotèrmica ajuda a mantenir els combustibles fòssils no geotèrmica ajuda a mantenir els combustibles fòssils no renovables, i amb el menor ús d'aquests combustibles renovables, i amb el menor ús d'aquests combustibles reduïm les emissions que embrutenreduïm les emissions que embruten l'atmosferal'atmosfera. Hi ha . Hi ha aire sense fum al voltant de les centrals geotèrmiques, aire sense fum al voltant de les centrals geotèrmiques, de fet, algunes estan construïdes en mig de granges de de fet, algunes estan construïdes en mig de granges de cereals o boscos, i comparteixen terra amb els animals i cereals o boscos, i comparteixen terra amb els animals i la vida silvestre local.la vida silvestre local.

► L'àrea de terreny que requereix les plantes L'àrea de terreny que requereix les plantes geotèrmiques per MW es menor que qualsevol altre geotèrmiques per MW es menor que qualsevol altre tipus de centraltipus de central. Les instal·lacions geotèrmiques no . Les instal·lacions geotèrmiques no necessiten intervenir rius o talar boscos, i no hi ha necessiten intervenir rius o talar boscos, i no hi ha instal·lacions mineres, túnels, piscines de residus ni instal·lacions mineres, túnels, piscines de residus ni fugues de combustible.fugues de combustible.

AVANTATGESAVANTATGES

►Les plantes geotèrmiques Les plantes geotèrmiques estan dissenyades per funcionar estan dissenyades per funcionar les 24 hores del dia durant tot l'anyles 24 hores del dia durant tot l'any. La central geotèrmica . La central geotèrmica és resistent a les interrupcions de generació d'energia és resistent a les interrupcions de generació d'energia degudes al temps, desastres naturals o esdevenimements degudes al temps, desastres naturals o esdevenimements polítics que puguin interrompre el transport de combustiblepolítics que puguin interrompre el transport de combustible

►Aquestes centrals Aquestes centrals poden tenir dissenys modularspoden tenir dissenys modulars, amb , amb unitats addicionals instal·lades en increment quan sigui unitats addicionals instal·lades en increment quan sigui necessari degut a un creixement en la demanda necessari degut a un creixement en la demanda d'electricitat.d'electricitat.

►Els diners no tenen que ser exportats per poder importar Els diners no tenen que ser exportats per poder importar el combustible. El combustible, com el sol o el vent, està el combustible. El combustible, com el sol o el vent, està sempre on està la central; sempre on està la central; els beneficis econòmics es els beneficis econòmics es mantenen a la regió i no hi ha col·lapses per el preu del mantenen a la regió i no hi ha col·lapses per el preu del combustible.combustible.

► Estudis recents afirmen que amb la construcció de Estudis recents afirmen que amb la construcció de centrals geotèrmiques es podria obtenir anualment l’energia centrals geotèrmiques es podria obtenir anualment l’energia equivalent a 1000 milions de barrils de petroli. La central equivalent a 1000 milions de barrils de petroli. La central més gran del món és a Geisers (Califòrnia), amb una més gran del món és a Geisers (Califòrnia), amb una potència instal·lada de 1792 MW. potència instal·lada de 1792 MW.

► Els Els inconvenientsinconvenients que tenim són:que tenim són: per un costat, la per un costat, la injecció d'aiguainjecció d'aigua a pressió a pressió

podria provocar esfondraments en el terreny, podria provocar esfondraments en el terreny, per un altre, la per un altre, la duració limitada d'aquest tipus duració limitada d'aquest tipus

de instal·lacionsde instal·lacions (uns quaranta anys), encara (uns quaranta anys), encara que es veu compensat per la rapidesa de posta que es veu compensat per la rapidesa de posta a punt de la instal·lació (un o dos anys).a punt de la instal·lació (un o dos anys).

Per últim, el Per últim, el perill que suposa les obstruccionsperill que suposa les obstruccions quan es fa servir un tipus d'aigua que no hagi quan es fa servir un tipus d'aigua que no hagi estat tractada amb anterioritat, ja que aquesta estat tractada amb anterioritat, ja que aquesta conté dissoltes una gran quantitat de sals.conté dissoltes una gran quantitat de sals.

INCONVENIENTSINCONVENIENTS

Principals àrees geològiquesPrincipals àrees geològiques► Aquestes Aquestes zoneszones anomenades anomenades calentescalentes se situarien on se situarien on

col·lideixen la placa oceànica de la terra i de l'escorça. col·lideixen la placa oceànica de la terra i de l'escorça. És el denominat És el denominat Anell de FocAnell de Foc, àrees que voregen l'Oceà , àrees que voregen l'Oceà Pacífic: els Andes de Sud-amèrica, Amèrica Central, Pacífic: els Andes de Sud-amèrica, Amèrica Central, Mèxic, les serralades dels Estats Units i el Canadà, la Mèxic, les serralades dels Estats Units i el Canadà, la serralada Aleutiana d'Alaska, la península de Kamchatka serralada Aleutiana d'Alaska, la península de Kamchatka a Rússia, el Japó, les illes Filipines, Indonèsia i Nova a Rússia, el Japó, les illes Filipines, Indonèsia i Nova Zelanda. Zelanda.

►Pel que fa a Espanya, Pel que fa a Espanya, AlmeriaAlmeria destaca per la seves destaca per la seves nombroses zones amb un elevat gradient geotèrmic nombroses zones amb un elevat gradient geotèrmic positiu, és a dir, propícies per a instal·lar-hi plantes positiu, és a dir, propícies per a instal·lar-hi plantes geotèrmiques, encara que de moment l'únic ús que geotèrmiques, encara que de moment l'únic ús que s'ha explotat en esta província és el de la s'ha explotat en esta província és el de la balnoteràpia. En l'illa canària de balnoteràpia. En l'illa canària de La PalmaLa Palma també també s'estudia la possibilitat d'instal·lar-hi una planta s'estudia la possibilitat d'instal·lar-hi una planta d'energia geotèrmica que podria cobrir el 15% de la d'energia geotèrmica que podria cobrir el 15% de la demanda elèctrica de l'illa. Tindria un cost entre 16 i demanda elèctrica de l'illa. Tindria un cost entre 16 i 19 milions d'euros, i una potència instal·lada de 5,5 19 milions d'euros, i una potència instal·lada de 5,5 MW. En aquests moments, l'illa, amb una demanda MW. En aquests moments, l'illa, amb una demanda energètica total d'entorn uns 35 MW, es veu energètica total d'entorn uns 35 MW, es veu obligada a cobrir el 95% d'aquestes necessitats per obligada a cobrir el 95% d'aquestes necessitats per mitjà de la importació de combustibles fòssils. mitjà de la importació de combustibles fòssils.