El potencial aprovechable de energía geotérmica es mucho mayor que el uso actual. Se estima que hay unos 40 países que poseen suficiente potencial geotérmico para satisfacer su demanda de electricidad completa. Se han identificado recursos geotérmicos en casi 90 países y más de 70 países ya cuentan con alguna experiencia en el uso de energía geotérmica.

Hay 24 países que producen electricidad proveniente de energía geotérmica. Estados Unidos y Filipinas tienen la mayor capacidad de energía geotérmica instalada: 3.000 y 1.900 MW.

Otros países dignos de mención son Islandia y El Salvador que generan hasta el 25% de su energía eléctrica mediante recursos geotérmicos. La energía geotérmica tiene diferentes usos como la calefacción directa. Sin embargo, gran parte de su desarrollo se centra en la generación de electricidad.

¿Qué es la energía geotérmica y dónde se encuentra?

La energía geotérmica es aquella que tiene como fuente el calor proveniente del subsuelo o del interior de la corteza terrestre. Es por tanto una energía limpia de origen natural.

El calor geotérmico es producido constantemente por la Tierra a partir de la descomposición del material radioactivo en el núcleo del planeta. El calor se mueve hacia la superficie por medio de conducción y convección. En la corteza, el gradiente de temperatura es típicamente 30 °C por kilómetro. Sin embargo, en ciertos lugares del planeta puede alcanzar hasta 150 °C por kilómetro en áreas geotérmicas calientes.

El potencial técnico global del recurso es enorme y prácticamente inextinguible. Sin embargo, acceder a este tremendo yacimiento de energía renovable no es tarea fácil. Un gran objetivo sería trasladar una pequeña fracción del calor de la Tierra hasta los puntos de consumo de energía de industrias y personas.

Ventajas de la energía geotérmica

Los beneficios de la generación de energía geotérmica son múltiples, y entre ellos destacan:
✅ Es una energía de naturaleza renovable y exenta de combustibles fósiles
✅ Proporciona energía de carga base y fiable a un coste relativamente bajo
✅ Genera una producción estable sin interrupción a lo largo de las diferentes estaciones del año.
✅ Es una fuente de desarrollo local al generar estabilidad energética durante décadas, evitando los incrementos de precio en la energía procedente de otros lugares.
✅ El impacto visual es mínimo, porque la mayor parte de la instalación está enterrada.
✅ Los riesgos tecnológicos implicados son relativamente bajos
✅ Es una tecnología ampliamente probada
✅ Aumento de la calidad del aire
✅ Disminución de los peligros derivados del transporte y la manipulación de combustibles
✅ Ahorro económico. Existen estudios que afirman que en una vivienda de unos 150 a 180 metros cuadrados el ahorro económico asciende al 70%.
✅ El tiempo de retorno es muy bajo. Una instalación de geotermia se amortiza entre cuatro y seis años, lo que la convierte en una inversión atractiva.

Inconvenientes de la energía geotérmica

El principal inconveniente de la energía geotérmica es ser una energía local y no es adecuada en cualquier emplazamiento. Por lo tanto, el primer objetivo es identificar el lugar idóneo para su explotación.

Los otros inconvenientes destacados son consecuencia de su propia naturaleza. Por ejemplo, encontramos los siguientes:
✅ Emisiones de CO2 a la atmósfera y el aumento del efecto invernadero que implica. Sin embargo, el nivel de emisiones sería inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión. Por lo tanto, el balance es positivo.
✅ Emisiones tóxicas de gases. En caso de accidente o fuga se puede liberar ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal para las personas y los ecosistemas próximos. En estos casos, habría cierto riesgo de expansión de sustancias tóxicas, como arsénico, amoníaco, etc., que podrían contaminar los cauces de aguas y movilizar la pluma contaminante a su alrededor.
✅ Impacto medioambiental. Para poder explotar este tipo de energía es necesario perforar la superficie terrestre y construir una planta industrial con el inevitable deterioro del paisaje.
✅ En yacimientos secos se han producido a veces microsismos como resultado del enfriamiento brusco de las piedras calientes, y su consiguiente fisuración.
✅ Es una tecnología reciente y menos conocida que las otras fuentes de energía.
✅ Contaminación térmica al aumentar la temperatura habitual del ecosistema.
✅ Recurso limitado. La energía geotérmica sólo está accesible en determinados lugares, ya que las características del suelo (inestabilidad, dureza de las rocas, etc.) pueden desaconsejar su desarrollo.
✅ Explotación local. La energía térmica no se puede transportar, ha de consumirse en el mismo lugar de donde procede o transformarla en energía eléctrica y conectarla a la red eléctrica del país.
✅ Riesgos de diversa índole

Los tipos de energía geotérmica

Los tipos de energía geotérmica se clasifican atendiendo a la profundidad de explotación. Aplicando este criterio tenemos:

Energía geotérmica superficial

La energía geotérmica superficial se obtiene desde los 30 a los 400 metros de profundidad. Las instalaciones más frecuentes de este tipo se encuentran entre 120 y 150 metros. A esta profundidad, la temperatura del suelo está entre 12° y 15°.

Esta forma de energía geotérmica individual, es la más extendida. Se extrae energía del subsuelo utilizando una (o más) sonda vertical. El líquido se inyecta en un tubo en forma de U. Se calienta en contacto con el calor del subsuelo y luego se eleva a la superficie.

Generalmente, el calor recuperado no es suficiente y debe ser impulsado por una bomba de calor para suministrar radiadores o calefacción por suelo radiante. En verano, el sistema se puede utilizar a la inversa. Es decir, la temperatura baja del subsuelo se puede utilizar para refrescar un hogar.

Energía geotérmica profunda

La energía geotérmica profunda es la que se obtiene desde 400 hasta los 4000 metros de profundidad. La temperatura del agua entre 1 y 4 kilómetros de profundidad alcanza entre 40° y 130°.

La explotación más habitual de este tipo de energía geotérmica es la hidrotermal. Los balnearios más conocidos en España y en otras partes del mundo, emplean este sistema de energía renovable para sus instalaciones.

Una bomba recupera el agua presente en el suelo usando un pozo llamado “producción”. A través de un intercambiador de calor, la energía térmica de esta agua se toma e inyecta en otro líquido a una red de calefacción remota. Se puede producir electricidad, si la temperatura del fluido geotérmico es suficiente.

Energía geotérmica de gran profundidad

Este tipo de energía geotérmica se obtiene entre los 4000 y 6000 metros de profundidad. La temperatura de la roca a esta profundidad alcanza los 200°. La recuperación de esta energía hace posible producir electricidad y calefacción.

La explotación de la energía geotérmica a gran profundidad requiere una perforación para llegar a esta roca. Luego, se lleva a cabo una fracturación con agua a alta presión para mejorar la permeabilidad de esta roca. El agua se inyecta en esta fractura a través de un segundo pozo, se calienta por contacto con la roca y luego se bombea a la superficie.

Con la ayuda de un intercambiador de calor, la energía térmica se calienta y transforma en un gas presurizado un líquido de trabajo. El gas impulsa los albes de un turbogenerador  y produce electricidad

El calor residual se inyecta en una red de calefacción remota. El agua bombeada se devuelve al suelo después de enfriarse. La tecnología EGS (Sistema de Estimulación Geotérmica Mejorada) es prometedora pero tiene riesgos geológicos que requieren estudios avanzados.

Los recursos poco profundos se refieren al flujo de calor normal a través de las formaciones cercanas a la superficie (< 200 m de profundidad). Esta energía térmica se almacena en las rocas y sistemas subacuáticos calientes cerca de la superficie de la corteza terrestre. Los desarrollos actuales en la aplicación de bombas de calor de fuente terrestre han abierto nuevas posibilidades para la utilización de estos recursos.

La energía geotérmica en España

La energía geotérmica se obtiene a partir del aprovechamiento del calor natural del interior de la tierra para energizar las instalaciones de calefacción, refrigeración y agua caliente en los hogares y sistema de red eléctrica.

Desde unos pocos metros debajo de la superficie del suelo, la temperatura de la Tierra es constante durante todo el año.

Datos de energía geotérmica en España

Según datos de Red Eléctrica, la energía geotérmica en España está incluida en otras renovables. En este apartado en el mix eléctrico español ha aportado  3790 Gwh en el último año, y refleja una capacidad instalada de 1014 MW.

El avance en la tecnologías de las energías renovables ha impulsado el modelo de cambio energético en España. La tendencia actual de la administración pública y de las empresas particulares es la generación de energía a partir de fuentes renovables.

Los tipos de energía geotérmica en España

En España, no existe un registro oficial de energías renovables térmicas a nivel de grandes profundidades. La energía geotérmica en España se produce por el sistema que funciona con colectores enterrados. Estos colectores extraen calor de la tierra y con una bomba de calor en un primer nivel (ubicada en interior del edificio) lo transmite o transporta al edificio o a la casa en invierno.

Diversas iniciativas proponen aumentar el uso de este tipo de energía para diversas aplicaciones como: residenciales, hospitales u oficinas. Proponen que se tome como referencia otros países europeos ya lo han implementado con éxito.

Según diversos estudios, más del 90% de los equipos de generación de energía geotérmica se instalaron en viviendas unifamiliares y el resto en edificios cooperativos.

La instalación geotérmica más grande de España se aplicó en la cooperativa 310 EAI. Se trata de edificio sostenible ubicado en Madrid, que utiliza la energía geotérmica para cubrir la mayor parte de sus demandas de refrigeración, calefacción y agua caliente sanitaria. Este edificio sostenible está dotado de 70 sensores que logran grandes ahorros energéticos.

Según los arquitectos que diseñaron este innovador edificio el coste adicional se amortiza entre 7 y 9 años, a partir de los cuales se continua disfrutando del aporte energético a un precio enormemente más ventajoso. Esto sin contar con los beneficios ambientales que aporta a la ciudad de Madrid.

Este tipo de sistemas que suministran electricidad  a partir de la energía geotérmica permite que en verano, la casa se enfríe mediante la transferencia de calor al suelo a través del mismo circuito de intercambio.

Plantas de energía geotérmica en España

La energía geotérmica en España a gran escala, es decir, la construcción de plantas geotermicas, podría producir cinco veces más en energía geotérmica actual. En otras palabras, una gran planta geotérmica podría superar la suma de la actual potencia eléctrica instalada.

Las mejores zonas para producir energía geotérmica en España

Algunas de las zonas con potencial geotérmico serían:
✅ Galicia.
✅ El Sistema Central (cordillera).
✅ El noroeste de Castilla y León.
✅ Cataluña.
✅ Andalucía.

El caso de Andalucia se debe a la fricción entre las placas del zócalo y la cantidad de materiales graníticos. El Instituto Geológico y Minero de España (IGME) ha realizado un Inventario general de manifestaciones geotérmicas en el territorio nacional. En este mapa se aprecian las mejores zonas que pueden ser aprovechados para proyectos geotérmicos.

La energía geotérmica en el mundo

El primer país de Europa donde se empleó energía geotérmica fue Suecia. Se decidió implantar energía geotérmica después de sufrir los efectos de la crisis del petróleo de 1979. La energía geotérmica está ampliamente implantada en otras regiones del mundo como: Finlandia, Estados Unidos, Japón, Alemania, Holanda y Francia.

Según la Asociación de Energía Geotérmica (GEA), hay más de 200 GW de potencial hidrotérmico convencional disponible a nivel mundial en base al conocimiento y la tecnología actuales. El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) llegó a una conclusión similar. Por lo tanto, las comunidades y los gobiernos de todo el mundo sólo han aprovechado el 6-7% del potencial mundial total de energía geotérmica en base al conocimiento geológico y tecnológico actual. El mercado geotérmico mundial alcanzó los 13,3 GW (gigavatios) de potencia instalada repartida entre 24 países.

Se estima que la capacidad mundial de energía geotérmica es proxima a los 18,4 GW. El crecimiento de la nueva capacidad tendrá lugar en diversos mercados como: Europa, África Oriental y Pacífico Sur. Estas son las regiones que lideran en la actualidad el crecimiento de energía geotérmica y que registrarán aumentos considerables de la capacidad en los próximos años.

Revisado por David Nuevo el 2 de noviembre de 2023

Los riesgos de un proyecto de energía geotérmica

La mayoría de los riesgos de un proyecto de energía geotérmica son esencialmente los mismos que en cualquier otro proyecto de generación de energía conectado con la red eléctrica. Estos riesgos son:
✅ riesgo financiero
✅ riesgo de retraso
✅ riesgo de precio o demanda de mercado
✅ riesgo operativo
✅ riesgo de legislación y normativas

Sin embargo, existen riesgos adicionales específicos a los proyectos geotérmicos. Las fases de exploración/explotación/producción (upstream), y especialmente la fase de perforación de prueba, pueden considerarse las partes de mayor riesgo del desarrollo de proyectos de energía geotérmica.

La fase de perforación de prueba es mucho más intensa en capital que todas las fases anteriores, pero sigue estando llena de incertidumbre. Se requiere una inversión significativa antes de saber si el recurso geotérmico cuenta con suficiente potencial para recuperar los costos. La perforación de prueba puede implicar hasta el 15% del coste general de capital, lo cual es necesario en un punto en que el riesgo de fracaso del proyecto todavía es alto.

El riesgo de recursos (o riesgo de exploración) refleja tanto la dificultad de estimar la capacidad de los recursos de un campo geotérmico como los costes ligados a su desarrollo. Sobredimensionar la central eléctrica es un riesgo estrechamente relacionado con el riesgo de recursos, pero necesita que se le mencione especialmente por dos motivos. El primero es que sobredimensionar la planta aumenta el riesgo de recursos al concentrar los recursos de inversión en una ubicación determinada, lo opuesto a distribuirlo construyendo plantas más pequeñas en varios campos geológicamente independientes. El segundo motivo se relaciona con la sostenibilidad de la operación geotérmica. Este riesgo sucede cuando la capacidad de la central es excesiva. Lo que conlleva unos gastos de extracción no sostenibles y puede ocasionar unos descensos inesperados de presión, incluso llegar al agotamiento del yacimiento.

Para equilibrar la probabilidad de éxito contra el coste de fracaso se emplean varias técnicas como el uso de un árbol de decisiones. En este caso, el jefe de proyecto se enfrenta a una de estas tres opciones:

✅ avanzar de inmediato con la perforación de producción y arriesgarse al fracaso del proyecto
✅ emprender la perforación de prueba a un coste conocido pero potencialmente reducir el riesgo de fracaso del proyecto mediante el conocimiento adquirido
✅ decidir que el prospecto no es lo suficientemente atractivo para que arriesgar dinero y detener el proyecto.

La técnica permite el análisis y la adopción de opciones que maximizan el valor previsto del desarrollo geotérmico al aplicar probabilidades a diversos resultados del proyecto. La simulación Monte Carlo constituye otra técnica probabilística que se puede aplicar para un análisis más detallado del impacto colectivo de muchas variables.

Fases de un proyecto de energía geotérmica

Un proyecto de energía geotérmica se puede dividir en una serie de fases de desarrollo antes de alcanzar la fase final de operación y mantenimiento:
✅ inspección topográfica preliminar
✅ exploración
✅ prueba de perforación
✅ revisión y planificación del proyecto
✅ desarrollo de campo y perforación de producción
✅ construcción
✅ arranque
✅ puesta en servicio

Un proyecto de construcción de una planta de energía geotérmica de tamaño real normalmente implica 5 a 10 años desde el inicio hasta su ejecución completa. Debido a este largo ciclo de desarrollo del proyecto, la energía geotérmica no es una solución rápida para los problemas de suministro de energía de cualquier lugar, sino más bien debería ser parte de una estrategia de generación de electricidad a largo plazo.

Elementos de ayuda

La existencia del potencial geotérmico explotable en una región es solamente un requisito inicial para un esfuerzo exitoso de desarrollo de generación de energía geotérmica. Existen cuatro elementos clave que apoyan tal esfuerzo: acceso a financiación idónea para el promotor del proyecto disponibilidad de datos de recursos geotérmicos precisos y otra información relevante instituciones u organismos eficaces y colaboradoras políticas, legislación y normativas de apoyo.

Los recursos de influencia en energía geotérmica

El uso de los recursos geotérmicos se ve fuertemente influido por la naturaleza del sistema que los produce. Los recursos de los sistemas volcánicos calientes se utilizan esencialmente para generación de energía eléctrica. Por otro lado, los recursos de sistemas de temperatura más bajos se utilizan básicamente para calefacción de espacios y otros usos directos.

Se debe considerar una serie de factores para determinar el uso óptimo de un recurso geotérmico. Estos incluyen el tipo (agua o vapor caliente), velocidad de flujo, temperatura, composición química y presión del fluido geotérmico, así como profundidad del yacimiento geotérmico.

Los recursos geotérmicos varían en temperatura de 50 °C a 350 °C y pueden ser secos, principalmente vapor, una mezcla de vapor y agua, o solo agua líquida. Los campos hidrotérmicos se clasifican a menudo en campos de alta, media y baja temperatura. Esta división se basa en la temperatura inferida a una profundidad de 1 km. así tenemos que los campos de alta temperatura son aquellos en los que se alcanza una temperatura de 200 °C o más a una profundidad de 1 km.

Mientras que los campos de bajas temperaturas son aquellos en los que la temperatura es menor que 150 ºC a la misma profundidad. Los campos de alta temperatura están todos relacionados con volcanismo, mientras que los campos de baja temperatura extraen calor del contenido calórico general de la corteza y del flujo de calor a través de la corteza. La profundidad de acceso también es un elemento prioritario.

Los recursos poco profundos se refieren al flujo de calor normal a través de las formaciones cercanas a la superficie (< 200 m de profundidad) y a la energía térmica que se almacena en las rocas y sistemas subacuáticos calientes cerca de la superficie de la corteza terrestre. Los desarrollos actuales en la aplicación de bombas de calor de fuente terrestre han abierto nuevas posibilidades para la utilización de estos recursos.

Revisado por David Nuevo el 2 de noviembre de 2023