Central xeotérmica

Una central xeotérmica ye una instalación onde se xenera lletricidá por aciu enerxía xeotérmico. Anguaño 24 países tienen en funcionamientu centrales xeotérmiicas, con una capacidá total instalada de 12,8 GW. Los trés primeros productores mundiales son Estaos Xuníos (3525 MW, 27,5 %), Filipines (1915 MW, 15 %) ya Indonesia (1380 MW, 10,8%). Los países que xeneren siquier un 15 % de la so demanda añal de lletricidá por aciu centrales xeotérmiicas son Kenia —con un 51 % del total nacional, la proporción más alta del mundu—, Islandia —con un 29 %—, El Salvador, Filipines y Costa Rica.

La enerxía xeotérmico ye anovable yá que la so tasa d'estracción ye pequeña en comparanza col calor de la Tierra. La emisión de gases d'efeutu ivernaderu ye de 45 g de dióxidu de carbonu de media, menos del 5 % que les de les centrales de carbón. Sicasí, el so aprovechamientu ta llindáu a determinaes zones xeográfiques. Aun así, l'Asociación d'Enerxía Xeotérmiica estima qu'anguaño solo s'aprovecha'l 6,5 % del potencial mundial d'enerxía xeotérmico, teniendo en cuenta la conocencia y la teunoloxía actuales.

 Historia y desenvolvimientu 
Nel sieglu XX, la demanda de lletricidá llevó a la considerancia de la enerxía xeotérmico como una posible fonte de xeneración. Piero Ginori Conti probó'l primer xenerador xeotérmico el 4 de xunetu de 1904 en Larderello, Italia, que consiguió encender con ésitu cuatro bombilles. En 1911 construyir nesi mesmu llugar la primer central xeotérmica comercial. Nos años 20 construyéronse xeneradores esperimentales en Beppu, Xapón, y en The Geysers, California, pero Italia foi l'únicu productor de lletricidá xeotérmico a escala industrial hasta 1958.


En 1958, Nueva Zelanda convertir nel segundu mayor productor industrial de lletricidá xeotérmico cuando se construyó la so central de Wairakei. Foi la primer central del mundu n'utilizar la teunoloxía de vapor de rellumu.

En 1960, Pacific Gas and Electric empezó a operar la segunda central xeotérmica del mundu en The Geysers, California. La turbina orixinal duró más de 30 años y producía 11 MW de potencia neta.

La central de ciclu binariu probar por primer vegada en 1967 en Rusia, y darréu foi utilizada polos Estaos Xuníos en 1981, tres les crisis del petroleu de 1973 y 1979 y cambeos significativos nes polítiques de regulación. Esta teunoloxía dexa l'aprovechamientu de temperatures muncho más baxes que les utilizaes hasta entós. En 2006, una central xeotérmica de ciclu binariu entró en serviciu en Chena Hot Springs, Alaska, produciendo lletricidá por aciu un fluyíu a una temperatura récor de solu 57 °C.

Les centrales xeotérmiicas solo construyéronse hasta apocayá tiempu en llugares onde les altes temperatures atopábense cerca de la superficie. El desenvolvimientu de les centrales de ciclu binariu y les meyores nes teunoloxíes de perforación y estracción van poder dexar el so usu en zones xeográfiques muncho más amplies. Esisten proyeutos de demostración operativos en Landau-Pfalz, Alemaña, y Soultz-sous-Forêts, Francia. Una central construyida enantes en Basilea, Suiza, tuvo que cerrase en provocando terremotos. Esisten tamién otros proyeutos de demostración en construcción anguaño n'Australia, Reinu Xuníu y Estaos Xuníos.

La eficiencia térmica de les centrales xeotérmiicas ye baxa, d'aproximao'l 7-10 %, yá que los fluyíos xeotérmiicos atopar a baxo temperatura comparada col vapor. Por cuenta de les lleis de la termodinámica, esta baxa temperatura llinda'l rendimientu de los ciclos a la d'estrayer enerxía útil. El calor d'escape se desperdicia, sacantes que pueda reutilizase direuta y llocalmente, por casu n'ivernaderos, aserradero o pa calefacción d'instalaciones. La eficiencia del sistema nun afecta a los costos d'operación tanto como lo fadría col carbón o otru combustible fósil, pero afecta a la viabilidá de la central. Pa producir más enerxía de la que peracaben les bombes, ríquense altes temperatures y ciclos termodinámicos especializaos. Puesto que la enerxía xeotérmico nun depende de fontes d'enerxía variables, a diferencia de la enerxía eólica o solar, por casu, la so factor de planta pue ser bien alto, d'hasta'l 96 % según demostróse. Sicasí, el factor de planta global en 2008 foi del 17,5 %, según l'IPCC.

 Recursos 
El conteníu de calor de la Tierra ye aproximao 1031 xulios. Esti calor flúi de forma natural escontra la superficie por conducción a un ritmu de 44,2 TW y reponse a un ritmu de 30 TW por desintegración radiactiva. Estes velocidaes son más del doble del consumu actual d'enerxía primaria de la humanidá, pero la mayoría ye demasiáu difusu —aproximao 0,1 W/m² de media— como p'aprovechase. La corteza terrestre actúa como una gruesa capa aislante que tien de ser furada por tuberíes —o magma, agua, etc.— pa dexar la emisión del calor del interior.

La xeneración de lletricidá rique altes temperatures que solo pueden venir de zones fondes. El calor tien de ser tresportáu hasta la superficie por aciu conductos magmáticos, agües termales, circulación hidrotermal, pozos petrolíferos, pozos d'agua o una combinación de toos ellos. Esta circulación puede producise naturalmente cuando la corteza ye fina: los conductos magmáticos tresporten el calor hasta la corteza y les agües termales lleven el calor a la superficie. Si nun esisten agües termales, tien de furase un pozu sobre una capa freática caliente. Lloñe de les zones de confluencia de plaques tectóniques, el gradiente xeotérmico ye de 25-30 °C per quilómetru de fondura na mayor parte del mundu, polo que los pozos tendríen de tener dellos quilómetros de fondura pa dexar la xeneración llétrica. La cantidá y calidá de los recursos recuperables aumenta cola fondura de perforación y cola proximidá a los cantos de placa.

Na tierra que ta caliente pero ensuga, o onde la presión de l'agua nun ye afecha, la inyeición de fluyíu puede aguiyar la producción. Los desarrolladores taladren dos furacos nun sitiu candidatu pa la estracción y ruempen la roca por aciu esplosivos o agua a alta presión. Dempués bombien agua o dióxidu de carbonu llicuao por un pozu y sale pol otru en forma gaseosa. Esta téunica conozse como hot dry rock (HDR) n'Europa y enhanced geothermal systems (EGS) en Norteamérica. Por aciu ella taría disponible un potencial enerxéticu enforma mayor que col aprovechamientu convencional de les capes freátiques naturales.

Les estimaciones sobre la capacidá potencial de xeneración llétrica por aciu enerxía xeotérmico varien dende 35 hasta 2000 GW, dependiendo de la escala de les inversiones. Esto nun inclúi la enerxía xeotérmico que nun se tresforma en lletricidá, como por casu por aciu cogeneración, bombes de calor xeotérmico o otros usos direutos. Un informe de 2006 del Institutu Teunolóxicu de Massachusetts, qu'inclúi'l potencial de los sistemes EGS, envaloró qu'una inversión de 1000 millones de $ pa investigación y desenvolvimientu mientres los próximos 15 años dexaría la creación de 100 GW de capacidá llétrica xeotérmica pa 2050, solo nos Estaos Xuníos. Esti informe tamién envaloraba que más de 200 zettajulios (ZJ) seríen extraíbles, con potencial p'amontar esta cifra a más de 2000 ZJ por aciu meyores teunolóxiques, suficiente p'abastecer tola demanda actual d'enerxía del mundu mientres dellos milenios.

Anguaño, los pozos xeotérmiicos escasamente superen los 3 km de fondura. Les estimaciones más fondes asumen la esistencia de pozos d'hasta 10 km. Furar a esta fondura ye posible anguaño gracies a la industria del petroleu, anque ye un procesu caru. El pozu d'investigación más fondu del mundu ye'l pozu superprofundo de Kola, de 12,3 km de llargor. Esti récor foi igualáu apocayá por pozos comerciales como'l Z-12 del proyeutu Sakhalin-I de la empresa ExxonMobil, en Chayvo. Los pozos de más de 4 km xeneralmente suponen costos de perforación de decenes de millones de dólares. Los desafíos teunolóxicos son taladrar pozos anchos a baxu costu y romper grandes volúmenes de roques.

La lletricidá xeotérmico considérase sostenible yá que la tasa d'estracción ye pequeña comparada col conteníu calorífico de la Tierra, pero aun así ten de ser monitorizada pa evitar l'escosamientu local. Anque los allugamientos xeotérmiicas pueden apurrir enerxía mientres munches décades, los pozos individuales pueden esfrecese o quedase ensin agua. Los trés sitios d'estracción más antiguos —Larderello, Wairakei y The Geysers— amenorgaron la producción dende los sos respeutivos máximos. Nun ta claru si esto debe a un ritmu d'estracción mayor que'l de reposición dende mayores fondures o bien si los acuíferos tán balerándose. Si la producción amenórgase y se reinyecta agua, estos pozos podríen teóricamente recuperar tol so potencial. Estes estratexes yá s'implementaron en dellos llugares. La sostenibilidá al llargu plazu de la enerxía xeotérmico demostróse en Lardarello dende 1913, en Wairakei dende 1958, y en The Geysers dende 1960.

 Tipos de centrales 

Les centrales xeotérmiicas son similares a otres centrales termoeléctriques de turbina: el calor d'una fonte d'enerxía —nel casu de la xeotérmica, el calor del interior de la Tierra— utilizar pa calecer agua o otru fluyíu de trabayu. Dichu fluyíu fai xirar la turbina d'un xenerador, produciendo lletricidá. Darréu, el fluyíu esfrezse y ye devueltu a la fonte de calor.

 Centrales de vapor secu 
Les centrales de vapor secu () son les de diseñu más simple y antiguu. Utilicen direutamente'l vapor xeotérmico a 150 °C o más pa mover les turbines.

 Centrales de vapor de rellumu 
Les centrales de vapor de rellumu () faen xubir agua caliente a alta presión al traviés de pozos y introducir en depósitos de baxa presión. Al menguar la so presión, parte de l'agua se vaporiza. Esti vapor dixebrar del líquidu y utilízase pa remanar una turbina. L'agua líquido sobrante y el vapor entestáu pueden ser inyectaos nos depósitos nuevamente, faciendo'l procesu potencialmente sostenible. En The Geysers, California, 20 años de producción llétrica escosaron les agües soterrañes y les operaciones amenorgar considerablemente. Pa restaurar parte de la so capacidá orixinal, desenvolvióse un sistema d'inyeición d'agua.

 Centrales de ciclu binariu 
Les centrales de ciclu binariu () son les de desenvolvimientu más recién, y pueden operar con temperatures de fluyíu de solu 57 °C. L'agua moderadamente caliente faise pasar xunto a otru fluyíu con un puntu de bullidura bien inferior al de l'agua. Esto provoca que'l fluyíu secundariu se vaporice y utilízase pa mover les turbines. Este ye'l tipu de central xeotérmica más común dientro de los proyeutos en construcción anguaño. Utilícense tanto'l ciclu Rankine como'l ciclu Kalina. La eficiencia térmica d'estes centrales ye d'aproximao'l 10-13 %.

 Producción mundial 
+Capacidá llétrica xeotérmica instaladaPaísCapacidá (MW)2007Capacidá (MW)2010Capacidá (MW)2013Capacidá (MW)2015Porcentaxe (%) de laproducción nacional  EE. XX. 26873086338934500,3  Filipines 1969,719041894187027,0  Indonesia 9921197133313403,7  Méxicu 95395898010173,0  Nueva Zelanda 471,6628895100514,5  Italia 810,58439019161,5  Islandia 421,257566466530,0  Kenia 128,816721559451,0  Xapón 535,25365375190,1  Turquía 38821633970,3  Costa Rica 162,516620820714,0  El Salvador 204,420420420425,0  Nicaragua 87,48810415910,0  Rusia 79829782  Papúa Nueva Guinea 56565650  Guatemala 53524252  Portugal 23292829  Enerxía en China China 27,8242727  Alemaña 8,46,61327  Francia 14,7161516  Etiopía 7,37,387,3  Austria 1,11,411,2  Australia 0,21,111,1  Tailandia 0,30,30,30,3Total9731,910 709,711 76512 635,9–

 Costos 
La enerxía xeotérmico nun riquir combustible, polo que nun se ve afeutada poles fluctuaciones del so preciu. Sicasí, los costos d'inversión tienden a ser elevaos. La perforación representa aproximao la metá del costu total, y la esploración de los recursos a gran fondura implica riesgos significativos.
En total, la construcción d'una central xeotérmica y los costos de perforación suponen ente 2 y millones de € por cada MW de capacidá, ente que el costu niveláu d'enerxía ye de 0,04-0,10 € por kWh. Los sistemes xeotérmiicos avanzaos suelen superar estos costos, con inversiones d'en redol a 4 millones de € por MW, y costos nivelaos de $0,054 por kW·h en 2007.

La xeneración de lletricidá xeotérmico ye bien expansible: una pequeña central puede abastecer a una comunidá rural.

La central xeotérmica más grande del mundu ye la de The Geysers, en California, con 1517 MW instalaos y un factor de planta mediu del 63 % (955 MW).

 Ver tamién 
 Enerxía xeotérmico
 Climatización xeotérmica
 Xeneración d'enerxía llétrica

 Referencies 

 Enllaces esternos 

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