TECNOLOGAS ECOLGICAS

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TECNOLOGAS ECOLGICASENERGA GEOTRMICA

ORIGEN

La geotermia es una importante fuente de energa, localizada en las zonas activas de la corteza terrestre y est ligada a una fuente de calor magmtica. Los gelogos han encontrado cmaras magmticas, con roca a varios cientos de grados centgrados, donde la produccin de vapor a partir de los acuferos, est a temperaturas que oscilan entre 100 y 4.000C.Bajo la corteza terrestre, la capa superior del manto est compuesta por magma, roca lquida a muy altas temperaturas. En algunas zonas, los depsitos o corrientes de agua subterrnea son calentados por el magma, hasta temperaturas a veces superiores a los 140 grados Celsius. Cuando el agua, o el vapor, emergen a la superficie a travs de fisuras en la corteza, aparecen los giseres, fumarolas y fuentes termales.En algunos lugares se dan otras condiciones especiales como son capas rocosas porosas y capas rocosas impermeables que atrapan agua y vapor de agua a altas temperaturas y presin y que impiden que stos salgan a la superficie. Si se combinan estas condiciones se produce un yacimiento geotrmico. La geotermia es una fuente de energa renovable ligada a volcanes, giseres, aguas termales y zonas tectnicas geolgicamente recientes, es decir, con actividad en los ltimos diez o veinte mil aos en la corteza terrestre. La actividad volcnica sirve como mecanismo de transporte de masa y energa desde las profundidades terrestres hasta la superficie. Se relaciona con dos tipos de recursos explotables por el ser humano: la energa geotrmica

EVOLUCION HISTORICA

La energa geotrmica se desarroll para su aprovechamiento como energa elctrica en 1904, en Toscana (Italia), donde la produccin contina en la actualidad.En el 1913 se construy la primera central en Lardarello (Italia).El Instituto Geotrmico de Nueva Zelanda, dependiente de la Universidad de Auckland, es pionero en la investigacin geotrmica y en el desarrollo de tecnologa para aprovechar esa energa. Fue creado en 1978, a peticin 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 energa geotrmica procedentes de otros pases.

FUNDAMENTOS FSICOS

El aprovechamiento de la energa geotrmica es determinado por las condiciones geolgicas que establecen la existencia de yacimientos geotrmicos. Una vez que se dispone de pozos de explotacin se extrae el fluido geotrmico que consiste en una combinacin de vapor, agua y otros materiales. ste se conduce hacia la planta geotrmica donde debe ser tratado. Primero pasa por un separador de donde sale el vapor y la salmuera y lquidos de condensacin y arrastre, que es una combinacin de agua y materiales. Esta ltima se enva a pozos de reinyeccin para que no se agote el yacimiento geotrmico. El vapor contina hacia las turbinas que con su rotacin mueve un generador que produce energa elctrica. Despus de la turbina el vapor es condensado y enfriado en torres y lagunas.El vapor producido por lquidos calientes naturales en energa por quemado de materia fsil, por fisin nuclear o por otros medios. Las perforaciones modernas en los sistemas geotrmicos alcanzan reservas de agua y de vapor, calentados por magma mucho ms profundo, que se encuentran hasta los 3.000 metros bajo el nivel del mar. El vapor se purifica en la boca del pozo antes de ser transportado en tubos grandes y aislados hasta las turbinas. La energa trmica puede obtenerse tambin a partir de giseres y de grietas.En algunas zonas de la Tierra, las rocas del subsuelo se encuentran a temperaturas elevadas. La energa almacenada en estas rocas se conoce como energa geotrmica. Para poder extraer esta energa es necesaria la presencia de yacimientos de agua cerca de estas zonas calientes. La explotacin de esta fuente de energa se realiza perforando el suelo y extrayendo el agua caliente. Si su temperatura es suficientemente alta, el agua saldr en forma de vapor y se podr aprovechar para accionar una turbina.

Podemos encontrar bsicamente cuatro tipos de campos geotrmicos dependiendo de la temperatura: Energa geotrmica de alta temperatura. Energa geotrmica de media temperatura. Energa geotrmica de baja temperatura. Energa geotrmica de muy baja temperatura

Energa geotrmica de alta temperaturaExiste en las zonas activas de la corteza terrestre (zonas volcnicas, lmites de placas litosfricas, dorsales ocenicas). A partir de acuferos cuya temperatura est comprendida entre 150 y 400 C, se produce vapor en la superficie que enviando a las turbinas, genera electricidad. Se requieren varios parmetros para que exista un campo geotrmico: un techo compuesto de un cobertura de rocas impermeables; un deposito, o acufero, de permeabilidad elevada, ente 300 y 2000m de profundidad; rocas fracturadas que permitan una circulacin conectiva de fluidos, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmtico (entre 3 y 10 km de profundidad a 500600 C).La explotacin de un campo de estas caractersticas se hace por medio de perforaciones segn tcnicas casi idnticas a las de la extraccin del petrleo.

Imagen 1 Campo geotrmico de alta temperatura

La energa geotrmica de temperaturas mediasEs aquella en que los fluidos de los acuferos estn a temperaturas menos elevadas (70150 C). Por consiguiente, la conversin vaporelectricidad se realiza a un menor rendimiento, y debe utilizarse como intermediario un fluido voltil. Pequeas centrales elctricas pueden explotar estos recursos.La energa geotrmica de baja temperatura

Es aprovechable en zonas ms amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotrmico. Los fluidos estn a temperaturas de 60 a 80 C. Se utiliza para la calefaccin de las viviendas, principalmente en Islandia y en Francia.

Imagen 2 Sistema de reinyeccin de planta geotrmica.

La energa geotrmica de muy baja temperatura Se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 60 C. Esta energa se utiliza para necesidades domsticas, urbanas o agrcolas (calentamiento de invernaderos, como se utiliza en Hungra).

Imagen 3 La central de Melun, Francia (utilizacin de la energa geotrmica de baja temperatura para la calefaccin de viviendas)

La frontera entre energa geotrmica de alta temperatura y la energa geotrmica de baja temperatura es un poco arbitraria; es la temperatura por debajo de la cual no es posible ya producir electricidad con un rendimiento aceptable (120 a 180 C).

PROBLEMAS EN SU APROVECHAMIENTO ENERGETICOActualmente, una profundidad de perforacin de 3.000 metros constituye el mximo econmicamente viable; otra de las limitaciones de la geotermia es que las aplicaciones de sta, electricidad o calor para calefacciones e invernaderos, deben encontrarse en las proximidades del yacimiento en explotacin. La geotermia puede llegar a causar algn deterioro al ambiente, aunque la reinyeccin del agua empleada en la generacin de electricidad minimiza los posibles riesgos.Se ha de tener en cuenta que hasta entonces no se haban construido an centrales de altas temperaturas. No est disponible ms que en determinados lugares.

VENTAJAS DE LA GEOTERMIASu bajo costo de tecnologa para la generacin, que en promedio es de 52 dlares por cada megawatt-hora (MWh), frente a los 280 dlares de la solar a gran escala, o los 100 dlares que cuesta la elica marina y los 131 de la biomasa, de acuerdo con datos de la Prospectiva de Energas Renovables de la Secretara de Energa.Produce muy pocas emanaciones de gases.El bixido de carbono emitido por una geo termoelctrica representa la quinta parte que emite una termoelctrica.

MXICO Y SU RIQUEZA GEOTRMICA

La mayor parte del territorio mexicano (excepto la Pennsula de Yucatn) est caracterizado por una gran actividad tectnica y volcnica que ha tenido lugar desde hace varias decenas de millones de aos hasta el presente. Esta actividad invariablemente ha dejado su huella a lo largo de todo el pas en forma de sistemas volcnicos y sistemas hidrotermales, tanto fsiles como activos.La actividad tecno volcnica, aunque tiene resultados catastrficos en muchos de los fenmenos que genera, como sismos y erupciones volcnicas, tambin ha sido la fuente de una gran riqueza como lo son los recursos minerales y geotrmicos.La presencia de estos recursos se extiende por todo el pas, siendo especialmente abundante en su parte central. A continuacin detallamos algunos de los principales usos de las manifestaciones superficiales del calor terrestre.

Figura 4. Mapa de Mxico que incluye los manantiales termales muestreados por la Comisin Federal de Electricidad. (Proporcionado por la Gerencia de Proyectos Geo termoelctricos de la Comisin Federal de Electricidad).

BALNEARIOSHasta la fecha, la Comisin Federal de Electricidad ha establecido la existencia de ms de mil manifestaciones termales en la Repblica Mexicana, de las cuales slo una minora corresponde a sistemas capaces de generar energa elctrica comercialmente. Sin embargo, la mayora de estos puntos localizados han sido utilizados como balnearios aun desde tiempos precolombinos.La mayor parte de los balnearios se localiza en la parte central del pas, coincidiendo con la Faja Volcnica Transmexicana, la cual contiene la mayora de lo333333333333s volcanes mexicanos que han presentado actividad reciente: Ceboruco, Popocatpetl, Volcn de Colima, Pico de Orizaba, Paricutn, Jorullo, Xitle, etc.; adems de otros volcanes que quedan fuera de esta zona, como son: Brcena, Tres Vrgenes, El Chichn y El Tacan

Figura 5. Localizacin de los volcanes que han presentado actividad reciente en Mxico..

PRODUCCIN DE ENERGA ELCTRICAMxico es el cuarto pas del mundo con mayor produccin de energa geotrmica, con una capacidad instalada de 958 megawatts (MW) que aportan 7 por ciento de toda la produccin mundial de esta fuente.Los inicios de la utilizacin de energa geotrmica en Mxico para la produccin de energa elctrica se remontan a los aos sesenta, en los que se comenz a explotar el campo geotrmico de Path en el estado de Hidalgo. Desafortunadamente, la falta de permeabilidad del campo determin que el experimento terminara en un fracaso a pesar de que se tena un gradiente geotrmico en el rea de aproximadamente 550 C/km. De los 3 500 kilowatts instalados slo se pudieron producir 150, por lo cual se clausur la planta.Tambin se llevaron a cabo intentos por desarrollar las zonas geotrmicas de Los Negritos e Ixtln de los Hervores en Michoacn. Sin embargo, el xito se alcanz finalmente cuando se descubri el campo geotrmico de Cerro Prieto en Baja California Norte.En la actualidad, Mxico es uno de los pases ms avanzados en cuanto a la produccin de energa geo termoelctrica (Figura 7). Dos campos, el de Cerro Prieto y el de Los Azufres en Michoacn se encuentran ya en la etapa de produccin y por lo menos dos ms: La Primavera (Jalisco) y Los Humeros (Puebla), se encuentran ya muy avanzados en la etapa de evaluacin y se espera que dentro de pocos aos comenzarn tambin a producir electricidad a partir de fluidos geotrmicos. Asimismo, se cuenta con 27 campos donde se han concluido los estudios de factibilidad, de los cuales se han seleccionado 16 para continuar con la etapa de perforacin de pozos de exploracin, entre stos se tienen: El Ceboruco (Nayarit), Las Planillas (Jalisco), Arar (Michoacn), Las Tres Vrgenes (Baja California Sur), etctera.

Figura 7. Localizacin de los principales campos geotrmicos en Mxico.

Lista de referenciasArmstead, H.C.H., Geothermal Energy. E. & F.N. Spon Ltd. Londres, 1983.Francis, P., Volcanoes. Penguin Books Ltd. Harmondsworth, 1976.Panczer, W.D.,Minerals of Mex ico.Van Nostrand Reinhold Co. Nueva York, 1987Press, F. y Siever, R.,The Earth.W.H. Freeman and Co. San Francisco, 1974.Rinehart, J.S.,Geysers and Geothermal Energy.SpringlerVerlag. Nueva York, 1980

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