Geotermia
Aspectos generales
-
Claves del uso directo de la geotermia
- Tecnología consolidada en el mundo y en desarrollo en Chile.
- La capacidad instalada en el mundo al 2015 es 70,000 MWt.
- Los países que más emplean los usos directos son: China, EEUU, Suecia, Turquía, Francia, Japón e Islandia.
- Constituye una alternativa que puede ser usada a escala residencial e industrial.
- Las aplicaciones más empleadas son las bombas de calor geotérmica y los baños termales recreacionales.
-
Aplicaciones
- Autoconsumo de energía térmica para calefacción y refrigeración de espacios, baños termales, secado de alimentos, pisciculturas, invernaderos, entre otros.
Existen diversas nociones respecto de lo que se considera “usos directos geotérmicos”, sin embargo la definición empleada por GNS SCIENCE de Nueva Zelanda*, reúne conceptos empleados y consensuados por diversas instituciones internacionales asociadas al tema: “variedad de aplicaciones que utilizan directamente la energía termal (calor) de la fuente sin conversión a energía eléctrica, química o mecánica”. Estas aplicaciones pueden ser empleadas a escala domiciliaria o incluso en operaciones comerciales.
Si bien los usos directos pueden emplear el calor natural de la tierra (gradiente térmico) también se usa la energía térmica asociada a anomalías termales. En la siguiente figura se muestran algunas aplicaciones asociadas al rango de temperatura del agua que se requiere.
Figura: Rangos de temperaturas asociado a aplicaciones de geotermia.
Fuente: Modificado de original presentado en el 2005 por ”Geothermal Education Office, 2005”.
Aplicaciones de uso directo de geotermia
La tendencia del empleo de aplicaciones directas de energía geotérmica es creciente, como se observa en el gráfico a continuación, posicionándose así como una alternativa energética validada y eficiente en todo el mundo, en sus diversas aplicaciones, tales como empleo de bombas de calor, calentar invernaderos, secado agrícola, baño y piscinas, calentar espacios, calentar estanques de acuicultura, usos industriales, enfriar espacios y derretir nieve entre otros.
Figura: Incremento del uso. Muestra el desarrollo de la capacidad instalada de usos directos en el mundo desde 1995 a 2015.
Fuente: Modificado de Lund et al 2015.
Figura: Tipos de uso. Muestra las aplicaciones de usos directos más populares de geotermia en el mundo al 2015.
Fuente: Modificado de Lund et al 2015.
La aplicación de uso directo de geotermia más usada corresponde a la “Bomba de calor geotérmica” que al 2015 representaba el 70,95% de la capacidad total instalada.
Figura: Desarrollo por Aplicación. Muestra las tendencia de crecimiento/decrecimiento para cada aplicación desde el 1995 hasta 2015.
Fuente: Modificado de Lund et al 2015.
¿Qué es una bomba de calor geotérmica?
Una bomba de calor geotérmica es una máquina que transfiere calor desde una fuente de menor temperatura a una fuente receptora de más temperatura, en donde una de estas fuentes es el suelo” (Lund,2001).
¿Cómo se ve?
Figura: Ejemplo de bomba de calor, Modelo ecoGEO b-basic.
]Fuente: www.voher.cl.
¿Cómo funciona?
Funciona con electricidad, entrega 4 unidades de energía por unidad de electricidad consumida.
Está diseñada para extraer energía aplicando el “ciclo termodinámico de Carnot”, por lo cual es conocida también como “máquina de Carnot” e involucra 4 etapas reversibles en donde existen 2 procesos a igual temperatura y dos procesos que no intercambian energía con el medio o aislados (adiabáticos).
Al ser reversibles estos procesos puede funcionar en:
- Modo calor: Extrae calor de la tierra y la entrega al lugar y/o proceso.
- Modo frío: Extrae calor del lugar y/o proceso y la entrega a la tierra.
¿Para qué sirve?
Una bomba de calor permite transferir calor desde la tierra a un lugar y/o proceso, y con ella se puede lograr un incremento de +-60°C o una disminución de 30°C en la temperatura
Tipos de instalación
Estos sistemas pueden ser instalados en configuraciones de circuitos abiertos o cerrados. Los circuitos abiertos tienen interacción con cuerpos de agua ya sea pozos o, estanques, etc., y el fluido que ayuda a la transferencia de calor es agua. En los circuitos cerrados el fluido circulante para la transferencia de calor tiene una temperatura de congelación más baja que el agua, para lo cual se emplean mezclas como etileno-glycol/propileno glicol entre otros.
Figura: Bombas de calor geotérmicas instaladas como sistemas cerrados. Algunas de las configuraciones más usadas en este tipo de sistemas.
Fuente: Geo-Heat Center, Oregon Institute of Technology
Figura: Bombas de calor geotérmicas instaladas como sistemas abierto. Ejemplos de instalaciones en sistemas abiertos y su relación con cuerpos o pozos de agua.
Fuente: Geo-Heat Center, Oregon Institute of Technology.
Estado de la tecnología en Chile
A lo largo del país existen numerosas manifestaciones de aguas termales que son empleadas con usos recreacionales de manera formal e informal. Estas han permitido visibilizar de manera sencilla y tangible el uso de las aplicaciones de uso directo de geotermia.
Sin embargo, otra de las aplicaciones que mantiene un crecimiento y desarrollo de mercado sostenido, son las bombas de calor geotérmicas, que de acuerdo a estudios realizados, al menos existirían 6,9 MWt de capacidad instalada al 2016 en el país y una industria local compuesta por más de 38 actores/empresas que prestan uno o más servicios asociados a esta tecnología.
En siguiente informe se presenta el estado del arte de la tecnología y un Catálogo de Proveedores e Instaladores en Chile. Descarga el documento aquí.
Ejemplos de proyectos
Acá van los Proyectos de Geotermia
Ejemplos de proyectos
Acá van los Proyectos de Geotermia
Programa para el uso directo de la geotermia
Este es un programa que lidera el Ministerio de Energía a través de la Unidad de Energía Geotérmica de la División de Energías Renovables. Cuenta con el apoyo técnico del Banco Mundial, financiado por el Clean Technology Fund.
El programa tiene por objetivo incentivar y dar a conocer el uso de aplicaciones de uso directo geotérmicas para autoconsumo, intentando contribuir a la remoción de las barreras técnicas, económicas y regulatorias que suelen enfrentar las tecnologías al entrar a un mercado, y así ayudar a posicionarlas como una alternativa energética para requerimientos térmicos.
Materiales y Herramientas
- Brochure Geotermia Energía de la Tierra, 2018. Descargar aquí.
- Guía introductoria de bombas de calor geotérmico
- Catálogo de distribuidores e instaladores. Descargar aquí.
- Estudio: Estado de desarrollo de proyectos de bombas de calor geotérmicas instalados en Chile. Descargar aquí.
- Guía para la presentación de solicitudes de derecho de aprovechamiento de aguas superficiales para usos directo de geotermia. Descargar aquí.
Referencias bibliográficas
- GNS Science – New Zealand Geothermal Use Data Base. Disponible aquí.
- Geo-Heat Center Quaterly Bulletin. Disponible aquí.
- Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Review. Disponible aquí.
- Lund, J.W., 2001. “Geothermal heat pumps-an overview” Geo-Heat Center quarterly bulletin 22/1 (March), Geo-Heat Center, Oregon Institute of Technology, Klamath falls, OR
- Geothermal Heat Pumps – An Overview. Disponible aquí.
- International Geothermal Association. Disponible aquí.
