Generar energía utilizable a partir de fuentes geotérmicas es muy rentable
Cuando escuchamos a la gente hablar de energía renovable, la energía solar y la eólica suelen ser las primeras fuentes que se nos ocurren. ¿Pero qué hay de los otros? En este artículo, nos centraremos en los costos de la energía geotérmica. La geotermia es una fuente de energía renovable con un potencial muy alto que, en nuestra opinión, está infravalorada por su generación de electricidad y energía de calefacción/refrigeración.
Primero, definiremos qué es y cómo lo convertimos en energía. Luego desglosaremos los costos para ver si realmente es un competidor en el mercado de energía renovable cada vez más asequible.
¿Qué es la energía geotérmica?
¿Alguna vez se ha relajado en una fuente termal antes? Entonces ya estás más familiarizado con la energía geotérmica de lo que crees. La energía geotérmica, considerada cualquier cosa que sea» de o relacionada con el calor interno de la tierra», se crea a partir del calor que se produce continuamente en la capa interna de roca fundida de la tierra.
¿Por qué está tan caliente esa capa? Porque está lleno de elementos radiactivos y metales como uranio y potasio. Estos materiales se descomponen de forma natural, y el proceso crea una gran cantidad de calor. (Una nota interesante, aquí es donde obtenemos el uranio para hacer energía nuclear. Lea nuestro post ¿Es Renovable la Energía Nuclear? para saber más. Pista: ¡la respuesta está en el uranio usado!)
¿Cómo hacemos energía a partir de este calor subterráneo?
Bien, ahora sabemos que hace calor ahí abajo, pero ¿cómo usamos el calor atrapado bajo la roca para generar energía? Gran pregunta! Durante miles de años, el agua de lluvia se filtra en la superficie de la tierra y se acumula en depósitos subterráneos, donde la roca fundida caliente calienta el agua. Los pozos, perforados hasta 10,000 pies bajo tierra, llevan ese fluido caliente a la superficie para generar electricidad en una planta de energía geotérmica.
Hay tres tipos diferentes de plantas de energía geotérmica: vapor flash, ciclo binario y vapor seco. Si bien cada uno funciona de manera diferente, todos implementan el mismo diseño básico de extraer agua caliente y vapor del suelo para girar turbinas que luego generan electricidad mecánica.
La mayoría de las plantas de energía geotérmica son plantas de vapor flash. Sin embargo, el tipo de planta está determinado por las características y la ubicación de cada campo geotérmico. Echa un vistazo a este video para ver más de cerca el proceso de generación de energía geotérmica a partir de una planta de vapor flash.
Paisaje de energía geotérmica de los Estados Unidos
Los Estados Unidos son, con mucho, el mayor productor de energía geotérmica. La primera planta geotérmica de los Estados Unidos, El Complejo Geyser, se encuentra en el norte de California y sigue siendo la planta geotérmica más grande del mundo. Está compuesto por más de 20 plantas de producción geotérmica.
La mayoría de los estados occidentales de los Estados Unidos son ricos en recursos geotérmicos, ya que hay una gran cantidad de «puntos calientes» en toda la región donde la corteza terrestre es delgada, lo que permite que el agua caliente suba a la superficie. Esto da como resultado aguas termales naturales y géiseres, como los del Parque Nacional de Yellowstone, donde el agua puede alcanzar los 430° Fahrenheit.
Aparte de los «puntos calientes», se puede acceder a la energía geotérmica en casi cualquier lugar con el uso de bombas de calor geotérmicas. Así es precisamente como miles de edificios y hogares en todo Estados Unidos mantienen sus temperaturas, ya que la energía geotérmica no solo puede producir electricidad, sino que también se puede usar para enfriar y calentar.
Geotérmica frente a solar y eólica
Está bien, por lo que ahora está claro que podemos utilizar el calor del subsuelo como fuente de energía limpia y gratuita. Pero, ¿por qué tanto alboroto? ¿Es la geotérmica realmente mejor que otras energías renovables desarrolladas como la solar o la eólica?
El combustible que alimenta las plantas de energía geotérmica está disponible las 24 horas del día, los 365 días del año, lo que le permite servir como fuente de energía primaria. Esto es algo que la energía solar y eólica no pueden ofrecer.
Probablemente ya haya oído hablar de la naturaleza intermitente de muchas fuentes de energía renovables: no podemos confiar en que el sol brille o el viento sople en el mismo momento en que tenemos altas demandas de energía.
Esta es una gran razón por la que hemos tenido que seguir dependiendo de combustibles fósiles como el carbón y el gas natural. Estas fuentes de energía convencionales sirven como nuestras fuentes de energía primarias, o de carga base, en la red eléctrica debido a la estabilidad y consistencia de la energía que proporcionan.
Aunque la energía solar y eólica siguen siendo incapaces de competir con estos pesos pesados de alta huella de carbono cuando se trata de proporcionar electricidad de carga básica, la energía geotérmica puede. Puede operar de manera consistente a una tasa de disponibilidad de más del 90% (el porcentaje de tiempo que la planta produce energía). Eso es impresionante, especialmente en comparación con el carbón, que tiene una disponibilidad del 75%.
Además, su precio no fluctúa como el precio del petróleo, el gas o el carbón. Ofrece energía estable y limpia sin la volatilidad de los precios de la energía de los combustibles fósiles. Todos estos factores combinados crean una fuente de energía competitiva que podría ser una gracia de ahorro para el mercado energético de los Estados Unidos.
Sostenibilidad de la energía geotérmica
Ok, es renovable, pero ¿es sostenible? ¿Podemos seguir usando esta agua subterránea indefinidamente sin efectos nocivos? La sostenibilidad de la geotermia se ha demostrado a través del uso continuo de la primera planta geotérmica del mundo en Italia, en funcionamiento desde 1913.
Mientras que la presión de vapor y agua ha disminuido en algunas plantas, ahora tenemos la capacidad de volver a inyectar las aguas residuales en el suelo a través del pozo después de que se haya utilizado, prolongando la vida útil del depósito.
Aprovechar la corteza terrestre: costos de la energía geotérmica
Vayamos al meollo del asunto: el costo. ¡El’ combustible ‘ de la energía geotérmica, el calor que se emite desde la corteza terrestre, es gratis! Por lo tanto, una vez que se ha construido la planta de energía, los costos diarios de la energía geotérmica son bajos. La operación y el mantenimiento varían de 0 0.01 a 0 0.03 por kWh para una planta de energía geotérmica promedio en los Estados Unidos.
Sin embargo, los costos de capital iniciales no son tan pequeños. Los costos de instalación de plantas de energía geotérmica incluyen: exploración y evaluación de recursos; perforación de pozos; infraestructura de campo; construcción de instalaciones de producción y conexión a la red. Según el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés), los costos iniciales para el terreno y la construcción de una planta geotérmica en los Estados Unidos son de aproximadamente 2 2500 por kW instalado.
Si queremos tener una idea de cómo se comparan estos costos con otras fuentes de energía, deberíamos echar un vistazo a una medición muy completa de la generación de energía llamada costo nivelado de la energía (LCOE).
No se asuste, no vamos a diseñar ninguna fórmula. La idea básica detrás de ella es combinar todos los costos fijos y variables de una planta de energía, teniendo en cuenta la cantidad de energía que la planta puede producir y durante cuántos años.
El resultado final es una métrica que utilizamos para hacer comparaciones objetivas entre una fuente de energía y la siguiente. También es lo que utilizan los inversores para decidir si un determinado tipo de producción de energía puede alcanzar la comercialización, dados los diversos costos que requiere.
El DOE recopiló información sobre las futuras plantas de energía que comenzarán a generar energía entre 2018 y 2022. Encontraron que el LCOE Total estimado del Sistema para una planta geotérmica es de 4 44 / MWh, (p. 7) el LCOE más bajo de cualquier otra fuente de energía.
Para darle una idea de lo bajo que es ese $44/MWh, considere cómo se comparó con las fuentes tradicionales: el gas natural se ubicó entre 5 54 y MW 100/MWh (dependiendo del tipo de instalación de producción), mientras que la energía nuclear llegó a $96/MWh. El carbón falta en esta lista porque no hay instalaciones de carbón» limpias » que se construyan para 2022 que cumplan con las pautas de instalaciones de producción inminentes.
Curiosamente, ¡la geotermia incluso superó a otras energías renovables! La energía solar llegó a 73,7 dólares / MWh, la energía eólica terrestre a 55,8 dólares / MWh y la hidroeléctrica a unos 64 dólares/MWh. (Como nota, estos números no incluyen ninguna oferta de Crédito Fiscal del Gobierno de los Estados Unidos.)
Preguntas persistentes
Entonces, si la energía geotérmica es tan barata y tan limpia, ¿por qué no la usamos más en los Estados Unidos? Gran pregunta. De hecho, aunque Estados Unidos es el país líder en producción geotérmica, ha aprovechado menos del 0,6% de sus recursos de electricidad geotérmica.
Una variedad de factores contribuyen a esta falta de desarrollo, incluidos los altos costos de inversión inicial, la demanda fija y los riesgos involucrados en la perforación exploratoria (p. 3). Además, el crédito fiscal federal del 30% para los costos del sistema geotérmico, implementado en 2008, expiró a finales de 2016 (este es el mismo crédito que los legisladores federales otorgaron para las instalaciones solares). Sin embargo, la producción de energía geotérmica sigue creciendo en los Estados Unidos. Se espera que la electricidad producida a partir de la energía geotérmica se cuadruplique para el año 2040 en los Estados Unidos.
La última palabra sobre energía geotérmica
La energía geotérmica está en aumento, tanto a nivel nacional como internacional. Se está generando en más de 80 países y está satisfaciendo las necesidades de electricidad de 60 millones de personas en todo el mundo. Esta fuente de energía económica y confiable continuará utilizándose en un grado creciente a medida que aumente la presión contra el uso de combustibles fósiles y el mundo busque una alternativa de energía estable y limpia. Ese potencial está presente con la geotermia.
De hecho, si combináramos todo el calor emitido desde la Tierra a unos 30,000 pies de la superficie, podríamos generar 50,000 veces más energía que todas las fuentes globales de gas natural y petróleo combinadas. Eso es mucho calor y mucho potencial energético.