Central geotermoeléctrica

Erro al crear miniatura:

Central geotermoeléctrica

Central geotermoeléctrica de Nesjavellir, en Islàndia.

Països en centrals geotermoeléctriques en funcionament o en desenroll

Una central geotermoeléctrica és una central termoelèctrica que aprofita l'energia geotèrmica per a generar electricitat. Actualment 24 països tenen en funcionament centrals geotermoeléctricas, en una capacitat total instalada de 12,8 GW. En 2015, els tres primers productors mundials són Estats Units (3525 MW, 27,5 %), Filipines (1915 MW, 15 %) i Indonèsia (1380 MW, 10,8%). Els països que generen a lo manco un 15 % de la seua demanda anual d'electricitat per mig de centrals geotermoeléctriques són Kènia —en un 51 % del total nacional, la proporció més alta del món—, Islàndia —en un 29 %—, El Salvador, Filipines i Costa Rica.^{cita requerida}

L'energia geotèrmica és renovable posat que la seua taxa d'extracció és chicoteta en comparació a la calor de la Terra. L'emissió de gasos d'efecte hivernàcul és de 45 g de diòxit de carbono de mija, menys del 5 % que les de les centrals de carbó. No obstant, el seu aprofitament està llimitat a determinades zones geogràfiques. Aixina i tot, l'Associació d'Energia Geotèrmica estima que hui en dia solament s'aprofita el 6,5 % del potencial mundial d'energia geotèrmica, tenint en conte el coneiximent i la tecnologia actuals.

Història i desenroll

En el XX, la demanda d'electricitat va dur a la consideració de l'energia geotèrmica com una possible font de generació. Piero Ginori Conti va provar el primer generador geotermoeléctrico el 4 de juliol de 1904 en Larderello, Itàlia, que va conseguir encendre en èxit quatre peres. En 1911 es va construir en eixe mateix lloc la primera central geotermoeléctrica comercial. En els anys 20 es varen construir generadors experimentals en Beppu, Japó, i en The Geysers, Califòrnia, pero Itàlia va ser l'únic productor d'electricitat geotèrmica a escala industrial fins a 1958.

Erro al crear miniatura:

Tendències en els cinc primers productors mundials d'electricitat geotèrmica o geotermoelectricidad, 1980-2012 (US EIA)

Capacitat geotermoeléctrica mundial. La llínea roja representa la capacitat instalada, mentres que la llínea verda representa la producció real.

En 1958, Nova Zelanda es va convertir en el segon major productor industrial d'electricitat geotèrmica quan es va construir la seua central de Wairakei. Va ser la primera central del món en utilisar la tecnologia de vapor de centelleig.

En 1960, Pacific Gas and Electric va escomençar a operar la segona central geotermoeléctrica del món en The Geysers, Califòrnia. La turbina original va durar més de 30 anys i produïa 11 MW de potència neta.

La central de cicle binari es va provar per primera volta en 1967 en Rússia, i posteriorment va ser utilisada pels Estats Units en 1981, despuix de les crisis del petròleu de 1973 i 1979 i canvis significatius en les polítiques de regulació. Esta tecnologia permet l'aprofitament de temperatures molt més baixes que les utilisades fins a llavors. En 2006, una central geotermoeléctrica de cicle binari va entrar en servici en Chena Hot Springs, Alaska, produint electricitat per mig d'un decorregut a una temperatura récort de sol 57 °C.

Les centrals geotermoeléctriques solament s'han construït fins fa poc temps en llocs a on les altes temperatures es trobaven prop de la superfície. El desenroll de les centrals de cicle binari i les millores en les tecnologies de perforació i extracció podran permetre el seu us en zones geogràfiques molt més àmplies. Existixen proyectes de demostració operatius en Landau-Pfalz, Alemània, i Soultz-sous-Forêts, França. Una central construïda anteriorment en Basilea, Suïssa, va tindre que tancar-se despuix de provocar terremots. Existixen també atres proyectes de demostració en construcció actualment en Austràlia, Regne Unit i Estats Units.

l'eficiència tèrmica de les centrals geotermoeléctriques és baixa, d'aproximadament el 7-10 %, lloc que els decorreguts geotèrmics es troben a baixa temperatura comparada en el vapor. Per les lleis de la termodinàmica, esta baixa temperatura llimita el rendiment dels cicles a l'hora d'extraure energia útil. La calor d'escape es desperdicia, a no ser que es puga reutilisar directa i localment, per eixemple en hivernàculs, aserradero o per a calefacció d'instalacions. L'eficiència del sistema no afecta als costs d'operació tant com ho faria en el carbó o un atre combustible fòssil, pero afecta a la viabilitat de la central. Per a produir més energia de la que consumixen les bombes, es requerixen altes temperatures i cicles termodinàmics especialisats.^{cita requerida} Ya que l'energia geotèrmica no depén de fonts d'energia variables, a diferència de l'energia eòlica o solar, per eixemple, la seua factor de planta pot ser molt alt, de fins al 96 % segons s'ha demostrat. No obstant, el factor de planta global en 2008 va ser del 17,5 %, segons l'IPCC.

Recursos

Erro al crear miniatura:

Diagrama de enhanced geothermal system:
1: Depòsit de aigua, 2: Sala de la bomba 3: Bescanviador de calor 4: Sala de la turbina 5: Pou de producció 6: Pou de injecció 7: Aigua calent per a calefacció 8: Sediment porosos 9: Pou de observació 10: Roca ferm cristalina

El contingut de calor de la Terra és aproximadament 10³¹ juliol. Esta calor fluïx de forma natural cap a la superfície per conducció a un ritme de 44,2 TW i es repon a un ritme de 30 TW per desintegració radiactiva. Estes velocitats són més del doble del consum actual d'energia primària de la humanitat, pero la majoria és massa difuso —aproximadament 0,1 W/m² de mija— com per a aprofitar-se. La corfa terrestre actua com una grossa capa aïllant que deu ser perforada per canonades —o magma, aigua, etc.— per a permetre l'emissió de la calor de l'interior.

La generació d'electricitat requerix altes temperatures que solament poden procedir de zones profundes. La calor deu ser transportat fins a la superfície per mig de conductes magmáticos, aigües termals, circulació hidrotermal, pous petrolífers, pous d'aigua o una combinació de tots ells. Esta circulació pot produir-se naturalment quan la corfa és fina: els conductes magmáticos transporten la calor fins a la corfa i les aigües termals duen la calor a la superfície. Si no existixen aigües termals, deu perforar-se un pou sobre una capa freàtica calenta. Llunt de les zones de confluència de plaques tectòniques, el gradient geotèrmic és de 25-30 °C per quilómetro de profunditat en la major part del món, per lo que els pous deurien tindre varis quilómetros de profunditat per a permetre la generació elèctrica. La cantitat i calitat dels recursos recuperables aumenta en la profunditat de perforació i en la proximitat a les vores de placa.

En la terra que està calenta pero seca, o a on la pressió de l'aigua no és adequada, l'injecció de decorregut pot estimular la producció. Els desenrolladors trepen dos forats en un lloc candidat per a l'extracció i trenquen la roca per mig d'explosius o aigua a alta pressió. Despuix bombegen aigua o diòxit de carbono licuado per un pou i ix per l'atre en forma gaseosa. Esta tècnica es coneix com hot dry roc (HDR) en Europa i enhanced geothermal systems (EGS) en Norteamérica. Per mig d'ella estaria disponible un potencial energètic molt major que en l'aprofitament convencional de les capes freàtiques naturals.

Les estimacions sobre la capacitat potencial de generació elèctrica per mig d'energia geotèrmica varien des de 35 fins a 2000 GW, depenent de l'escala de les inversions. Açò no inclou l'energia geotèrmica que no es transforma en electricitat, com per eixemple per mig de cogeneración, bombes de calor geotèrmica o atres usos directes. Un informe de 2006 del Institut Tecnològic de Massachusetts, que inclou el potencial dels sistemes EGS, va estimar que una inversió de 1000 millons de $ per a investigació i desenroll durant els pròxims 15 anys permetria la creació de 100 GW de capacitat elèctrica geotèrmica per a 2050, solament en els Estats Units. Este informe també estimava que més de 200 zettajulios (ZJ) serien extraíbles, en potencial per a incrementar esta sifra a més de 2000 ZJ per mig de millores tecnològiques, suficient per a abastir tota la demanda actual d'energia del món durant varis milenis.

Actualment, els pous geotèrmics rara volta superen els 3 km de profunditat. Les estimacions més profundes assumixen l'existència de pous de fins a 10 km. Perforar a esta profunditat és possible hui en dia gràcies a l'indústria del petròleu, encara que és un procés car. El pou d'investigació més profunt del món és el pou superprofundo de Kola, de 12,3 km de llongitut. Este récort ha segut igualat recentment per pous comercials com el Z-12 del proyecte Sakhalin-I de l'empresa ExxonMobil, en Chayvo. Els pous de més de 4 km generalment suponen costs de perforació de decenes de millons de dólars. Els desafius tecnològics són trepar pous amples a baix cost i trencar grans volums de roques.

L'electricitat geotèrmica es considera sostenible posat que la taxa d'extracció és chicoteta comparada en el contingut calorífic de la Terra, pero aixina i tot deu ser monitorizada per a evitar l'agotament local. Encara que les ubicacions geotèrmiques poden proporcionar energia durant moltes décades, els pous individuals poden gelar-se o quedar-se sense aigua. Els tres llocs d'extracció més antics —Larderello, Wairakei i The Geysers— han reduït la producció des dels seus respectius màxims. No està clar si açò es deu a un ritme d'extracció major que el de reposició des de majors profunditats o be si els aqüífers s'estan buidant. Si la producció es reduïx i es reinyecta aigua, estos pous podrien teòricament recuperar tot el seu potencial. Estes estratègies ya s'han implementat en alguns llocs. La sostenibilitat a llarc determini de l'energia geotèrmica s'ha demostrat en Larderello des de 1913, en Wairakei des de 1958, i en The Geysers des de 1960.