Preguntas Frecuentes
¿Qué es y significa geotermia?
Industrialmente, la energía geotérmica se utiliza en grandes instalaciones que requieren un alto consumo de energía, como las de producción de papel, industrias textiles y alimenticias, siendo especialmente utilizada en la calefacción de invernaderos y en la acuicultura. Esta sección tiene como fin aclarar las dudas existentes en torno a este tipo de energía.
Energía Geotérmica.
La energía geotérmica es aquella que puede ser obtenida por el ser humano mediante el aprovechamiento del calor interior de la tierra.
La Tierra tiene diferentes capas, llamadas corteza, manto, núcleo exterior y núcleo interior (en orden de menor a mayor cercanía al centro de la Tierra). Estas capas tienen mayor temperatura a medida que se acercan al centro de la Tierra, debido a que el centro del planeta está constituido por magma (lava), el cual fluye a la superficie por efecto de la actividad tectónica. La palabra tectónico tiene relación con las placas tectónicas; se definen así las placas que forman la superficie terrestre. Ya que esta última no es una superficie homogénea, sino que está constituida por muchas superficies (placas tectónicas) las cuales están en constante movimiento (actividad tectónica), esto produce la afluencia del magma a la superficie por efecto de convección.
Generalmente, el magma queda en el manto de la Tierra, pero en algunos sectores de éste, se acumula mayormente y luego “escapa” a la superficie por medio de los volcanes (erupciones volcánicas).
Cuando hay presencia de aguas de lluvias, ésta se filtra por terrenos porosos hasta el manto, donde dejará de filtrarse hasta encontrarse con algún terreno no poroso (roca sólida, por ejemplo). Esta agua “estancada” es denominada reservorio: fuente de energía geotérmica.
El recurso geotérmico se clasifica comúnmente en:
Baja entalpía: T < 90°C (Usos de calor directo)
Alta entalpía: 90°C < T < 150°C (Pequeña y media generación)
Alta entalpía: T 150°C (Gran generación eléctrica >100MW)
¿Cómo se encuentra una zona adecuada para obtener energía geotérmica?
Exploración y Explotación.
Existen dos tipos fundamentales de áreas térmicas: hidrotérmicas, que contienen agua a alta presión y temperatura almacenada bajo la corteza de la tierra en una roca permeable cercana a una fuente de calor; y sistemas de roca caliente, formados por capas de roca impermeable que recubren un foco calorífico. Para aprovechar este último se perfora hasta alcanzarlo, se inyecta agua fría y ésta se utiliza una vez calentada.
En la actualidad los reservorios hidrotérmicos son los más aprovechados para fines energéticos, en particular en generación eléctrica.
Exploración:
Se realizan tres pasos técnicos básicos de exploración: geológica, geoquímica y geofísica. Con estos se desarrolla un modelo conceptual que permite estimar cuál es el tamaño del recurso geotermal bajo la tierra, su profundidad y su temperatura.
Para esta exploración se utilizan recursos como imágenes satelitales, fotografías aéreas, estudios de volcanes y zonas volcánicas, estudio directo de algunas rocas, se estudian las propiedades químicas, eléctricas y magnéticas de la superficie, y el potencial sísmico de la zona.
Con estos estudios es posible hacer un mapeo geológico y estructural de las zonas de alta temperatura, y otros análisis que son luego utilizados por geólogos y expertos en perforación de terrenos, para hallar el lugar más recomendable para comenzar las primeras exploraciones mediante perforación de la tierra y la posterior extracción. Los reservorios para uso comercial pueden hallarse tan sólo con perforaciones en la tierra.
Las perforaciones exploratorias se realizan entonces para validar el modelo conceptual y realizar las pruebas de bombeo que permiten dimensionar el recurso, las presiones y temperaturas a distintas profundidades. Esto se realiza con una máquina que hace un agujero de pequeño diámetro, de entre 200 y 4000 metros de profundidad. En las profundidades de la perforación, se mide la temperatura de las rocas del lugar.
Explotación:
Cuando se encuentra un reservorio adecuado, se hace un agujero de mayor diámetro, que es la mayor inversión en la extracción de energía geotérmica, ya que puede costar más de un millón de dólares, y la profundidad de la excavación puede llegar a ser a más de 3kms de profundidad. Esta es la fase de explotación, en la que se construyen los pozos de extracción desde los cuales sale el fluido geotermal que se utilizará para la generación de energía eléctrica. Los pozos se testean dejándolos fluir para hacer pruebas de temperatura y presión, entre otras.
¿Cómo se genera electricidad en plantas geotérmicas?
El vapor natural de los pozos de extracción hace funcionar la turbina del generador. El vapor luego se condensa en la torre de enfriamiento y es bombeado bajo tierra para mantener así la producción. Al hacer girar las aspas de la turbina, estas a su vez giran en el generador, produciendo electricidad. Claro está que con energía geotérmica no es necesario quemar combustible.
Tipos de plantas geotérmicas.
Existen tres tipos de plantas geotérmicas, estas son:
De vapor seco
De vapor flash
De ciclo Binario
La planta de vapor seco es la que utiliza como fuente de energía los géiseres, de éstos sólo fluye vapor (por eso el nombre de vapor seco) hasta la superficie. Este vapor es conducido por la planta hasta unas turbinas, las cuales son movidas por efecto de este vapor, luego, el agua líquida (fría) es regresada al reservorio.
La planta de vapor flash es la que utiliza como fuente de energía el agua líquida a altas temperaturas y presiones; la planta extrae esta agua hasta la superficie manteniendo estas presiones hasta el punto en que una parte del agua, rápidamente (flash), se vuelve líquida, esta última es devuelta al reservorio junto con el agua fría que queda después de hacer funcionar las turbinas. La tecnología geotérmica de vapor flash sin reinyección de agua es la que provoca mayores daños ambientales, mediante la emisión de algunos gases como CO2, H2S, NH3, CH4, N2 y H2. Si se utiliza un mecanismo de reinyección, se reducen de manera drástica las emisiones.
La planta de ciclo binario es la planta que utiliza los reservorios de temperaturas bajas (bajas entalpías), generalmente entre 20 y 50 °C. Estas plantas extraen el agua del reservorio y lo utilizan para calentar algún otro fluido (generalmente orgánico), que tiene un punto de evaporación mucho más bajo que el del agua. Luego el agua fría es devuelta al reservorio y el vapor del fluido orgánico es utilizado para hacer funcionar la (s) turbina (s). Generalmente este tipo de extracción es utilizado en hogares. Las centrales de tipo binario presentan ventajas importantes respecto de contaminación atmosférica, al no exponer los gases contaminantes a la atmósfera.
¿Es conveniente la producción y utilización de Energía Geotérmica?
Pros:
La producción y utilización de esta energía tiene puntos a favor y en contra. Hoy en día es necesario diversificar las fuentes de energía y buscar tecnologías menos contaminantes para nuestro planeta. Las plantas de energía geotérmica se caracterizan por no utilizar combustibles fósiles, por lo que emiten 1/6 del dióxido de carbono producido por una planta de gas natural. Estudios indican que actualmente se liberan 22 millones de toneladas de CO2, 200 mil toneladas de óxidos de nitrógeno y 110 mil toneladas de material particulado por quema de combustible, que podrían reducirse por el uso de esta tecnología. Las plantas se caracterizan también por ocupar espacios pequeños en sus instalaciones, es por esto que pueden funcionar perfectamente dentro de ciudades e incluso de reservas naturales como bosques, desiertos, etc, sin alterar el ecosistema de la zona.
La energía geotérmica se considera una energía renovable (siempre y cuando la tasa de extracción de calor sea menor a la tasa de reposición natural) y sustentable, ya que no debe ser importada, por lo que se reducen los costos de transporte e instalaciones para este propósito y a la vez fortalece la economía local. En sitios remotos por ejemplo, donde es mucho más trabajo e inversión llevar cables para proveer electricidad, la energía geotérmica es una muy buena alternativa.
Actualmente, se producen más de 8200 MW de electricidad con energía geotérmica, en 21 países como EE.UU y otros europeos, abasteciendo a más de 60 millones de personas. El potencial geotérmico de la Tierra hace posible que la instalación de plantas de energía geotérmica en zonas cercanas al Pacífico pudiera abastecer el 100% de las necesidades energéticas de toda África, el centro y sur de América, entre otras.
Contras:
Como puntos negativos se tienen algunos tan básicos como la legislación vigente en cada país, que muchas veces no favorece ni incentiva la producción de energía de maneras alternativas a la quema del combustible, manteniendo un sistema dependiente (en la mayoría de los casos) de recursos de otros países, supeditándose a las condiciones de éstos.
En la mayoría de los casos no se puede transportar. Por razones obvias, esta energía no se encuentra disponible en todo el planeta, sino sólo en ciertas zonas privilegiadas por la naturaleza, como Chile, que cuenta con alrededor de 300 fuentes de aguas termales y más de 2000 volcanes, entre los que se cuentan 500 activos y 60 con registros históricos de erupción.
Es posible que las plantas de producción emitan ácido sulfhídrico, H2S, que tiene mal olor, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal. Estas emisiones dependen del tipo de planta principalmente.
Así como hay yacimientos geotérmicos capaces de proporcionar energía durante muchas décadas, otros pueden agotarse y enfriarse.
Otro punto que probablemente ha frenado la producción masiva de electricidad y calefacción mediante plantas geotérmicas es la gran inversión y el tiempo de espera que puede haber entre los procesos de exploración y explotación, que es de alrededor de 5 años, por lo que el mayor riesgo económico está en la exploración de la zona.
¿Cómo se puede utilizar el recurso geotérmico del planeta?
Actualmente, se utilizan estos recursos en gran cantidad por motivos medicinales y turísticos, principalmente como balnearios de aguas termales, géiseres y volcanes. Es posible utilizarlo en otras áreas tales como agricultura, en invernaderos para calentar los cultivos y hacerlos crecer más y más rápidamente; deshidratación de alimentos; cultivos marinos, ya que potencia el rápido crecimiento de algunas especies; calefacción y refrigeración residencial, que utiliza la gran inercia térmica (temperatura constante, dependiendo de los diferentes lugares, desde 10 a 16 ºC) del subsuelo poco profundo (los primeros 3 metros), no requiere de actividad volcánica*, además de otros usos industriales, eléctricos.
* Una bomba de calor es una máquina que permite transferir calor de un foco frío a un foco caliente. Para lograr esta acción, es necesario un aporte de trabajo dado que por la segunda ley de la termodinámica, el calor se dirige de manera espontánea de un foco caliente a otro frío, y no al revés, hasta que sus temperaturas se igualan. Se utilizan diversos fenómenos físicos para crear bombas térmicas, siendo los más comunes la compresión de gas, el cambio de fase entre gas y líquido. Las bombas térmicas de compresión de gas que utilizan el ciclo Stirling se usan habitualmente para licuar el aire, y producir nitrógeno, oxígeno, argón y otros gases líquidos con propósitos industriales.
¿Qué plantas existen en el mundo?
Hoy en día existen plantas funcionando en EE.UU, Filipinas, México, Indonesia, Italia, Japón, Nueva Zelanda, Islandia y China. El mayor productor es EE.UU, con 2543 MW de energía eléctrica y 7817 MW de energía para calefacción. Le siguen Filipinas y México. Como dato, en Islandia, el 87% de las viviendas se abastecen de energía proveniente de plantas geotérmicas. Es el país con mayor crecimiento en el desarrollo de la geotermia.
¿Cuál es la situación de Chile frente a esta energía “alternativa”?
Chile es un país ubicado íntegramente, en lo que se conoce como "Cinturón de Fuego del Pacífico", región del planeta que se caracteriza por su intensa actividad sísmica y volcánica.
En Chile, legalmente se pueden explorar hasta 100000 (cien mil) hectáreas en 2 años prolongables a 4 en total, y explotar 20000 há indefinidamente. Esto lo puede realizar tanto una persona natural como una persona jurídica (empresas o sociedades), que tenga como capital mínimo 5000 y 10000 UF respectivamente.
A pesar que se estima que la energía geotérmica es abundante a lo largo de todo el territorio nacional (del orden de miles de MW útiles), no ha sido explorada en profundidad, ni utilizada como fuente para generar energía eléctrica, sólo ha sido usada hasta ahora con fines medicinales y turísticos.
Se espera que la situación anterior cambie a causa de la disminución de los costos de la tecnología de conversión de energía geotérmica a eléctrica, ocurrida en la década del noventa, y a la promulgación en enero del 2000 de la Ley Nº 19.657 "Sobre Concesiones De Energía Geotérmica", la cual establece un marco reglamentario claro y estable para la exploración y explotación de este tipo de energía.
¿Cuáles son las características que presenta Chile que hace posible obtener energía geotérmica?
La energía geotérmica, se define como aquella energía térmica natural existente en el interior de la tierra, que ha existido siempre y ha ocupado un lugar relevante en la historia del ser humano. Dicha energía se transmite desde las capas internas de la tierra hasta la parte externa de la corteza terrestre. A medida que se profundiza hacia el interior de la corteza terrestre, la temperatura de la Tierra incrementa a un ritmo de 2,5° a 3°C cada 100 m.
Las manifestaciones de esta energía se producen de naturalmente en numerosas partes del planeta en forma de geiseres, fumarolas, fuentes termales, piscinas de lodo caliente, etc; las cuales están generalmente asociadas a zonas volcánicas. El uso energético de la geotermia consiste en el aprovechamiento de esta energía natural para generar electricidad o aplicar directamente el potencial calorífico en usos industriales o domésticos
Afortunadamente Chile posee un gran potencial geotérmico, al estar ubicado en el cordón de fuego del Pacífico nuestro país posee el 10% de todos los volcanes del mundo, gracias a lo cual contamos con recursos geotérmicos desde Arica-Parinacota hasta la región de Aisén. Esto genera la oportunidad de instalar plantas generadoras de electricidad en el mediano plazo, previo estudios de viabilidad técnico-económicos, para suministrar un tipo de energía con casi ningún efecto contaminantes hacia el medio ambiente.
Los seres humanos siempre hemos utilizado los recursos de la tierra para poder sobrevivir; la madera, el carbón, el petróleo, el gas. Constituyen fuentes de energía que nos han ayudado a subsistir, pero limitadas y finitas en el tiempo. Las proyecciones de expertos estiman que el potencial eléctrico de la geotermia de nuestro país podría llegar a 16.000 MW, cifra superior a toda la capacidad de generación eléctrica instalada actualmente en Chile.
¿Existe un país en el mundo que se tome como referencia en cuanto a la explotación intensiva de esta fuente energética?
Los primeros intentos de producción de electricidad con energía geotérmica comienzan con los experimentos en Italia, del Príncipe Gionori Conti entre 1904 y 1905. La primera planta (250 kWe) se construye en 1913. En 1950 se alcanzan los 300 MWe en Italia, en el yacimiento de Landarello. En 1958 comienza la producción geotermoeléctrica en Nueva Zelanda, con el yacimiento de Wairakei, en 1959 en Méjico, yacimiento de Pathe y en 1960 en Estados Unidos con el yacimiento de The Geysers.
A partir de 1973, año de la primera crisis del petróleo se produce la gran expansión en la generación de electricidad con energía geotérmica, incorporándose sucesivamente Japón, Islandia y El Salvador (1975), Indonesia, Kenia, Turquía y Filipinas (1980), Nicaragua (1985), Costa Rica (1995), Guatemala (2000), etc.
El caso de Islandia: En 1940, el 85% de la energía de Islandia procedía del carbón y el petróleo; hoy, el 85% procede de la geotermia, a través del agua volcánica subterránea que después de pasar por enormes turbinas en plantas de alta tecnología y limpieza impecable, abastece la mitad de las necesidades de electricidad del país a un precio que es dos tercios la media europea. Islandia tiene en la actualidad el mayor sistema de calefacción geotérmica del mundo, con un 90% de sus hogares con calefacción en base geotérmica.
¿Qué montos de inversión involucra la exploración y explotación? ¿Qué tipos de instalaciones y tecnologías se deben desarrollar para desarrollar estos los proyectos?
En la fase de exploración superficial los montos de inversión fluctúan entre los US$ 300.000 y US$ 1.000.000.- , la fase de exploración profunda a través de pozos exploratorios involucra prácticamente US$ 5.000.000.- en promedio por pozo y de los cuales se deben hacer en esta fase entre 2 y 3 de ellos.
Una vez comprobado el recurso geotérmico y su viabilidad económica, los montos de inversión en explotación fácilmente pueden llegar entre los US$ 60.000.000 y US$ 80.000.000 para plantas de 40Mw modulares.
Los desarrollos necesarios que se deben crear en Chile para un crecimiento del mercado geotérmico actual va por tres frentes estratégicos: primero, el desarrollo de capital humano calificado que permita tanto la exploración como la explotación del recurso; segundo, creación de empresas de servicios específicos en geotermia y de empresas de infraestructura y soporte, como por ejemplo: perforación geotérmica, district heating, etc., y por último el capital de riesgo, a través de empresas nacionales o extranjeras para la inversión en exploración de las distintas zonas geotérmicas del país.
¿De qué factores depende que sea exitosa la exploración geotérmica en Chile?
La mayoría de las áreas geotérmicas en CHile se denominan "green-field" o campos no explorados. De todos ellos se tienen solo indicaciones de la existencia de un recurso geotérmico en profundidad como lo son la existencia de fuentes termales, proximidad de volcanes y fallas geológicas, sin embargo el éxito depende íntegramente de los resultados obtenidos de la campaña de exploración, para ello es necesario usar complejas tecnologías adaptadas de la prospección de yacimientos de hidrocarburos y de aguas subterráneas. Así, es necesario utilizar varias técnicas geológicas para poder localizar y confirmar el foco de calor y su extensión. Posteriormente se emplean técnicas geoquímicas para confirmar la existencia de fluidos y su composición. Por último las técnicas geofísicas delimitan el tamaño del reservorio y definen sus características. Todos estos datos, correctamente interpretados permiten valorar la factibilidad económica de la explotación del reservorio y su utilización como fuente de energía renovable.
¿En qué plazos podrían estar operando las plantas geotérmicas en Chile en un escenario optimista?
En un campo con recurso geotérmico económicamente viable, se estiman 5 años para la entrada en operación.
¿Existen riesgos de actividad sísmica en las áreas de concesión?
Si claro, y es el mismo riesgo de actividad sísmica que posee cada región del país.
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