Què és l’Energia Geotèrmica? Avantatges i Desavantatges

Sabies que l’energia geotèrmica és una de les més econòmiques del món? Està àmpliament acceptat que el model energètic actual és insostenible. Per tant és necessària una transició energètica per frenar l’augment progressiu de les temperatures a escala global. Cal impulsar no només les energies renovables elèctriques (solar fotovoltaiques, eòlica…), sinó també les energies renovables tèrmiques (geotèrmica, solar tèrmica, aerotèrmia…) Espanya necessita realitzar les investigacions i estudis necessaris amb noves exploracions, per conèixer el seu potencial geotèrmic profund. Tenim un recurs sostenible sota els nostres peus que no utilitzem.

Segons el Consell Europeu d’Energia Geotèrmica (EGEC), el sector elèctric està lluny d’estar descarbonitzat. El 80% del sector de calefacció i refrigeració es basa en combustibles fòssils, i la descarbonització del sector del transport és encara menor.

Si vols saber tot sobre l’energia geotèrmica, no deixis de llegir aquest article.

Què és l’energia geotèrmica? Definició

En els últims anys s’han desenvolupat i consolidat tecnologies que promouen la conservació de l’entorn, un estil de vida sostenible i una societat més verda. Per això, l’interès de governs i empreses en desenvolupar polítiques i estratègies que vagin de la mà amb la cura del planeta.

Una d’aquestes iniciatives és l’energia geotèrmica com a alternativa energètica renovable, on s’aprofita la calor de l’escorça de la Terra. Ara bé, abans d’aprofundir en el coneixement de l’energia geotèrmica explicarem a grans trets d’on prové aquest terme:

• Geo (grec): terra.
• Thermos (grec): calor.

Entenent la paraula “geotèrmica” com el “calor de la Terra”, vol dir que en el seu interior presenta una energia tèrmica, on la temperatura a més profunditat és superior.

Podem dir que l’energia geotèrmica és aquella que utilitza l’escalfor de la Terra, que es genera, principalment, al nucli del planeta. Aquesta energia tèrmica o calòrica és conservada i transportada a través de roques incandescents en contacte amb fluids interns de la Terra que poden estar a molt alta temperatura.

• L’energia geotèrmica és una alternativa sostenible.

Geotèrmia: Font d’energia renovable

L’energia geotèrmica és sens dubte, una font d’energia renovable i que ha tingut un gran auge en els últims anys, especialment als Estats Units, el Japó i el nord d’Europa. Però s’espera un creixement encara més gran en la dècada vinent. Islàndia gràcies a les seves característiques, és el principal referent de l’ús d’aquesta energia calorífica com a font de calor i electricitat.

Els sistemes híbrids que combinen l’energia geotèrmica amb l’energia fotovoltaica poden aconseguir un 100% d’autoconsum.

Tipus d’energia geotèrmica en funció de la temperatura

Molt baixa temperatura:

El Sol és la font principal de l’escalfor superficial per davant de l’escalfor interna de la Terra. La insolació rebuda pel subsol en els primers 100 o 200 metres de profunditat, s’utilitza en geotèrmia superficial o de molt baixa temperatura (menys de 30 graus centígrads). Un sistema amb bomba geotèrmica intercanvia la calor i el fred per als edificis i facilita aigua calenta sanitària.

Baixa temperatura:

Geotèrmia urbana (entre 30 i 100ºC) que utilitza l’energia emmagatzemada a l’escorça terrestre, per climatitzar pobles, balnearis, indústries…

Mitjana temperatura:

Una mica més en profunditat, es poden trobar temperatures (entre 100ºC i 150ºC) necessàries per climatitzar indústries, ciutats, etc, o per generar electricitat.

Alta temperatura:

L’escalfor d’origen profund del nucli terrestre s’empra per a la geotèrmia profunda o d’alta temperatura (més de 150ºC) i altes pressions. Pot trobar-se entre 400 metres i 8 quilòmetres de profunditat. S’utilitza principalment per la producció d’electricitat.

• L’Escalfor terrestre pot generar electricitat, ser utilitzat per a calefacció, refrigeració, obtenció d’aigua calenta sanitària o altres usos industrials o particulars.

Geotèrmia horitzontal, vertical i per aigua subterrània

L’energia geotèrmica superficial es capta a través de les següents tècniques:

• Tècnica de captació horitzontal enterrada.
• Tècnica de captació vertical mitjançant sondes geotèrmiques.
• Tècnica de captació per rius, llacs o aigua subterrània.

Es fan perforacions a terra, amb la profunditat necessària segons la zona i el seu ús.

Les tres tècniques de captació i aprofitament de l’escalfor del subsol terrestre es caracteritzen per:

Tècnica de captació horitzontal enterrada

Aquesta funciona a poca profunditat (entre 0,5 i 1,5 metres) i es realitza a través d’un seriat de canonades de polietilè o col·lectors ubicats de manera horitzontal.

Tècnica de captació vertical mitjançant sondes geotèrmiques

És ideal quan no es compta amb l’espai necessari per a emprar la tècnica de captació anterior. Aquí les canonades estan disposades de manera vertical i poden arribar a assolir una profunditat de 150 metres o més.

Tècnica de captació per rius, llacs o aigües subterrànies

Aquesta tècnica utilitza les masses d’aigua calenta com “les aigües termals” o pous d’aigua freda, molt útils per fer un intercanvi tèrmic.

Les tres tècniques de captació geotèrmica superficial són emprades generalment en les diferents edificacions per climatitzar i obtenir aigua calenta sanitària.

La calefacció de districte geotèrmica permet compartir una gran instal·lació entre múltiples llars. Una xarxa de districte pot arribar a climatitzar una ciutat sencera i facilita la descarbonització.

Com funciona una bomba de calor geotèrmica

Una bomba de calor geotèrmica genera fred a l’estiu, calor a l’hivern, però també pot generar fred i calor de manera simultània i aigua calenta sanitària tot l’any.

• Dos pous de succió i impulsió fan circular aigua glicolada, amb anticongelant, per la bomba de calor a través d’un circuit tancat en instal·lacions horitzontals o verticals. En instal·lacions amb aigua subterrània es fa circular aquesta mateixa aigua, sense esgotar el recurs. La temperatura constant de 15ºC permet rendiments òptims durant tot l’any.
• L’aigua glicolada passa per l’evaporador per transferir energia al gas refrigerant.
• El compressor eleva la temperatura del refrigerant gasós.
• El condensador rep l’energia del refrigerant per transmetre-la al sistema de calefacció (preferentment terra radiant) i al dipòsit de l’aigua calenta sanitària.
• A través de la vàlvula d’expansió, el refrigerant torna a la bomba de calor geotèrmica.
• Fred: Un intercanviador recull i envia l’escalfor de l’edifici a l’aigua glicolada per refrigerar-lo. La calor absorbida per aquest sistema, retorna l’energia sobrant a la bomba de calor.
• I es reinicia el circuit.

Aquest és un dels sistemes de climatització d’edificis més eficients que hi ha.

Quin és el preu d’una instal·lació geotèrmica?

Quant costa una instal·lació geotèrmica? El preu és relatiu i varia segons els següents factors:

• La demanda energètica necessària.
• Tipus i propietats del terreny.
• Condicions climatològiques.
• Disposar o no d’espai físic per construir un camp de captació proper.
• Disposar o no d’una xarxa de climatització urbana de districte centralitzada on poder connectar-se.
• Ubicació de la sala de màquines.
• Tipus de captació.
• Edificació nova o rehabilitació d’edifici existent.

Sistemes geotèrmics estimulats en roca calenta seca

Per recuperar l’escalfor d’una roca calenta seca, cal injectar aigua o algun fluid artificialment. Aquests jaciments geotèrmics estimulats, s’aconsegueixen gràcies a una fracturació de la roca a gran profunditat. L’escalfor subterrània de la roca es transfereix al vapor d’aigua o fluid transportador de l’energia. L’aigua s’envia a la superfície per produir energia elèctrica i es torna a injectar per no esgotar els recursos geotèrmics.

• Per a la indústria de l’energia, la geotèrmia és un negoci rendible i harmònic amb el medi ambient.

Quins són els avantatges de l’energia geotèrmica?

L’energia geotèrmica es caracteritza per ser una energia renovable i amigable amb el medi ambient. Alguns dels avantatges que es poden considerar són:

• És una energia renovable inesgotable. És una alternativa a l’energia producte del combustible fòssil i altres recursos no renovables.
• Produeix menys residus contaminants, per tant, el seu impacte ambiental és reduït.
• És una energia econòmica, després de la inversió inicial.
• Baix cost de manteniment.
• A diferència de les altres indústries energètiques, aquesta no genera soroll.
• L’energia geotèrmica pot explotar-se a escala mundial, sobretot la superficial de mitjana o baixa temperatura.
• No està subjecta a preus internacionals sinó nacionals.
• És una font constant d’energia, 365 dies a l’any, 24 hores al dia, a diferència de la solar o l’eòlica.
• Es pot predir la quantitat que es generarà una central geotèrmica, sense dependre de la meteorologia. No hi ha fenòmens meteorològics que afectin la producció d’energia constant.
• L’emissió de CO2 és reduïda i fins i tot nul·la, a les centrals geotèrmiques.
• Evita el risc sanitari de la legionel·la, associat a les torres de refrigeració que no són necessàries.
• No tenen impacte visual en edificis (com els aires condicionats), ja que la maquinària s’instal·la a l’interior.
• Redueix l’efecte illa de calor urbana, ja que no emet calor a l’exterior a l’estiu.

Quins són els desavantatges de l’energia geotèrmica?

Tot i els grans avantatges que presenta l’energia geotèrmica pel que fa a la indústria, l’economia i l’ambient, alguns dels seus inconvenients són:

• No es pot transportar.
• El cost d’una instal·lació superficial pot ser elevat en edificis ja construïts, tot i que és molt rendible a llarg termini. En edificacions noves, és molt més econòmic i fàcil d’executar.
• Les grans centrals geotèrmiques per la generació d’electricitat, ocasionen el deteriorament del paisatge.
• La geotèrmia profunda, no pot ser captada arreu de món.
• A les plantes de jaciments secs s’han generat sismes per la fracturació o pel refredament de les roques calentes.
• És un sistema energètic que si utilitza aigua de caràcter sulfurós (sulfur d’hidrogen), genera un lleu olor fètid a ou podrit. Contràriament, aquesta aigua medicinal, és la que té millors propietats terapèutiques.
• La geotèrmia profunda, pot contaminar aigües de les proximitats amb substàncies perilloses com l’arsènic o l’amoníac procedents de roques o aigua a gran profunditat. De totes maneres, les emissions de gasos de les plantes d’energia geotèrmica són molt inferiors, en comparació amb les plantes d’electricitat que es basen en la combustió de combustibles fòssils.

Electricitat, calefacció i refrigeració geotèrmica a Catalunya i Espanya

En els anys 70 l’Institut Geològic i Miner d’Espanya va presentar el mapa on es delimiten les àrees que són font potencial d’energia geotèrmica a Espanya, i les més importants són:

• Andalusia i Múrcia (sud-est).
• Catalunya (nord-est).
• La Corunya (nord-oest).
• Madrid (Centre de la península).

No obstant això, segons aquests estudis, on més es concentra l’energia calòrica és a les Illes Canàries (illes volcàniques).

• 1 km3 de roca incandescent a 250ºC genera el mateix que 40.000.000 de barrils de petroli.

IDAE va publicar el 2020 una actualització del potencial a la península. No obstant això, aquesta energia neta és molt poc utilitzada a Espanya. Hi ha molt pocs treballs d’exploració geològica profunda. Sense estudis, ni investigació hi ha desconeixement de les característiques del sòl profund. Sense inversions com les realitzades als principals països europeus (França, Alemanya, Bèlgica, Països Baixos…), les empreses catalanes i espanyoles, no poden desenvolupar aquest tipus d’energia. Les polítiques de suport a la geotèrmia són ineficients a Espanya, per falta de reconeixement del seu enorme potencial i una consciència insuficient sobre la seva competitivitat.

Pel panorama anterior, no s’ha expandit suficientment la calefacció geotèrmica a Catalunya ni a Espanya, ideal per oferir calefacció a les llars, comerços, oficines, col·legis, hospitals…

La Plataforma Europea de les energies renovables tèrmiques (RHC-ETIP) és una xarxa, que reuneix tots els sectors de la biomassa, geotèrmica, solar tèrmica, bombes de calor i calefacció i refrigeració de districte i emmagatzematge tèrmic per definir una estratègia comuna per augmentar l’ús d’energies renovables i les tecnologies energètiques per a calefacció i refrigeració.

L’Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) juntament amb la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), han desenvolupat una aplicació per avaluar el potencial geotèrmic profund. 3DHIP-Calculator és una eina, que utilitza el mètode volumètric USGS “Heat-in-Place (HIP)” i l’energia tèrmica recuperable amb models geològics en 3D, per generar mapes i descobrir zones amb potencial geotèrmic.

• L’energia geotèrmica pot escalfar a l’hivern i refredar a l’estiu.

Fa deu anys era poc coneguda l’energia geotèrmica a Europa i avui dia és un tema d’interès social, ecològic, polític i industrial, clau en la transició energètica. Excepte a Espanya, on pràcticament ningú en parla. Per reduir la dependència energètica de l’exterior cal reduir al mínim les fonts d’energia d’origen fòssil.

Et pot interessar: Energia de biomassa: Què és la bioenergia renovable