INTRODUCCIN

La geotermia es, con toda probabilidad, la grandesconocida entre las denominadas energas reno-vables. Las razones para ese desconocimiento pue-den estar relacionadas con su origen y procedencia,de ese subsuelo igualmente poco conocido. Tam-bin se esgrime como causa del desconocimiento,esa aparente falta de proximidad. El sol, el viento,las mareas, se aprecian como cercanos; de la geo-termia, sin embargo, se ignora que los manantialestermales, ampliamente distribuidos en el territorio ysuficientemente conocidos, no son sino indicios dela existencia de recursos geotrmicos ya que consti-tuyen en muchos casos aliviaderos de los yacimien-tos geotrmicos. Que la geotermia es una energaprxima ya lo apreciaban incluso los primeros po-bladores del planeta Tierra cuando se protegan enlas cavernas de los rigores del clima aprovechandola estabilidad trmica de las mismas. El aprovecha-miento de las aguas termales es bien conocido yadesde poca romana, tal como atestigua la toponi-mia de muchas poblaciones (Caldas, Caldes, Escal-des, Baos, Bauelos,). Acercar el conocimientode este recurso energtico renovable para que nocontine siendo el gran desconocido, es el objetoque se persigue en los siguientes prrafos.

CALOR DE LA TIERRA Y GRADIENTEGEOTRMICO

A lo largo de miles de aos, el calor interno dela Tierra y sus manifestaciones en superficie se hanconsiderado como un fenmeno caprichoso de lanaturaleza. Lo que s es un hecho cierto es que lacantidad de energa existente en el interior del glo-bo, en forma de energa calorfica, es inmensa. De

hecho, la distribucin de temperaturas de las dife-rentes capas que conforman el planeta desde las zo-nas mas internas as lo atestiguan. Desde el puntode vista de sus caractersticas fsicas y muy simpli-ficadamente, se pueden considerar tres capas con-cntricas que forman el globo. Desde el centro deste, situado a unos 6370 kilmetros de la superfi-cie, se localiza una zona interior denominada n-cleo, cuyas temperaturas se estiman en ms de5000 C. La capa que rodea al ncleo, se denominamanto: tiene unos 2900 kilmetros de espesor y lastemperaturas van desde los 4000 hasta los 800-1000 C en su parte ms exterior, en donde los ma-teriales que lo conforman tienen un comportamien-to fluido. Finalmente, la capa mas externa delglobo, la corteza, tiene un espesor variable entrelos 4 y los 40 kilmetros y su temperatura va desdelos 800 C en su contacto con el manto hasta losaproximadamente 15 C en la superficie (Fig. 1).

239Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

LOS RECURSOS GEOTRMICOSGeothermal Resources

Celestino Garca de la Noceda (*)

RESUMEN

Se presenta una visin general sobre los recursos geotrmicos, su origen, los conceptos bsicos deyacimientos geotrmicos y sus tipos, su investigacin y aprovechamiento, as como una panormica gene-ral de la energa geotrmica en el mundo y en Espaa y sus perspectivas de futuro.

ABSTRACT

A general view on the geothermal resources is presented: their origin, the basic concepts of geother-mal fields and their classification, their investigation and utilization, as well as a general panoramic ofthe geothermal energy in the world and Spain and its perspective for the future.

Palabras claves: geotermia, energa geotrmica, yacimiento geotrmicoKeywords: geothermics, geothermal energy, geothermal field

(*)Instituto Geolgico y Minero de Espaa. C/ Ros Rosas 23, 28003, Madrid. e-mail:c.garcia@igme.es

Fig. 1. Estructura interna de la tierra. (IGME, 1985).

Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008. (16.3) 239-247I.S.S.N.: 1132-9157

Esta estructura en capas con diferentes viscosi-dades y temperaturas no slo contribuye a la trans-misin del calor interno del globo desde sus capasmas profundas, sino que produce fenmenos detransmisin trmica convectiva que implica movi-mientos de los materiales viscosos que conformanlas distintas capas, lo que a su vez produce libera-cin de calor. La diferencia de temperaturas entre elcentro del globo y las diferentes capas implica unflujo continuo de calor desde el interior hacia la su-perficie; a lo largo de la existencia de la Tierra, sehabra producido su enfriamiento si no fuese a cau-sa, entre otras, de la existencia de materiales ra-diactivos en la corteza terrestre cuya desintegracinaporta energa calorfica que mantiene no slo laaportacin permanente de calor a la atmsfera sinoque mantiene una elevada cantidad de calor almace-nada. Se estima que, tan slo en los diez kilmetrosexteriores de la corteza terrestre, la energa almace-nada es del orden unas 2000 veces la energa queproduciran las reservas de carbn mundiales(Abad, 1981).

El flujo de calor en la corteza terrestre alcanzaun valor medio de 1-1,5 cal/cm2 seg; este valor esel que se encuentra en un 90% de la superficie delglobo. Sin embargo, en ciertas zonas del planeta,este flujo es anormalmente elevado, llegando a va-lores que alcanzan las diez veces el valor medio(Edwards, 1982). Estas zonas coinciden con reasgeolgicamente activas en las que existe actividadssmica, hay o ha habido actividad volcnica recien-te o bien se han formado cordilleras en pocas geo-lgicas recientes.

El flujo de calor en la corteza terrestre implicaun incremento de temperatura con la profundidadque, para los valores de conductividad trmica delas rocas que conforman la corteza y como valormedio, es de 2-4 C cada cien metros (Fig. 2). Es loque se conoce como gradiente geotrmico normal,que en zonas anmalas puede superar los 20-30 Ccada cien metros de profundidad.

Como antes se ha sealado las zonas de flujoelevado coinciden con reas geolgicamente acti-vas. De hecho, considerando el globo desde un pun-to de vista mecnico, no se puede olvidar que la li-tosfera est formada por placas que se mueven

separndose entre s y flotando sobre el resto delmanto que se comporta como un fluido pastoso su-jeto a movimientos de conveccin trmica, porquela periferia del ncleo (rgida) est a ms tempera-tura que el lmite ms profundo de la litosfera,igualmente rgida.

Como consecuencia de los movimientos de lasplacas y, sobre todo en sus lmites, se produce unaaproximacin a la superficie del magma del manto,y por tanto, del calor interno, posibilitando los fen-menos de manifestaciones superficiales: mayor flu-jo, actividad ssmica, formacin de cordilleras re-cientes, actividad volcnica...

Todos estos fenmenos geo1gicos se producensiempre asociados a distintos tipos de reasgeo1gicas relacionadas con la citada tectnica deplacas (Fig. 3):

reas de extensin o separacin de placas, endonde existe una generacin continua de cortezaa partir de magmas ascendentes (caso de las dor-sales centro-ocenicas);

reas de convergencia de placas, en donde seproduce la subduccin de una bajo la otra con laconsiguiente fusin de corteza y generacin demagmas (caso de los arcos circumpacfico);

reas de actividad distensiva dentro de una placa,en las que debido al adelgazamiento de corteza

240 Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

Fig. 2. Gradiente geotrmico. (IDAE-IGME, 2008).

Fig. 3. Implicaciones geotrmicas de la tectnica de placas. http://iga.igg.cnr.it/index.php.

producido se pueden originar asimismo ascen-sos de magmas procedentes del manto (fallastransformantes, que se producen por expansinde los fondos marinos a la altura de las dorsalesmedio-ocenicas, caso de las fosas africanas, eu-ropeas y del medio oeste americano);

reas con presencia de fallas de cierta profundi-dad que motivan el ascenso de fluidos.

De este modo, la generacin del flujo calorfico(fundamentalmente el flujo anmalo) est directa-mente relacionado con el movimiento relativo delas placas litosfricas. Las zonas anmalas se en-cuentran en regiones de actividad tectnica volcni-ca (fin de terciario o ms reciente) y ssmica: cres-tas de las dorsales medio-ocenicas, sobre fallastransformantes o sobre reas internas de las cadenasa1pinas. Las zonas de gradiente normal se corres-ponden con los grandes escudos continentales, do-minios externos y plataforma de las cordillerasa1pinas-peripacficas y las vastas llanuras abisalessituadas a una media de cuatro mil metros bajo elnivel del mar.

YACIMIENTOS GEOTRMICOS. CLASIFI-CACIN

En su ms amplio sentido, la energa geotrmicadefine la energa que, en forma de calor, est alma-cenada o se genera en el seno de nuestro planeta. Enese mismo sentido, la geotermia es la ciencia quetrata del aprovechamiento del calor de la Tierra.

En estas definiciones genricas no se tiene encuenta el carcter de la energa geotrmica como re-curso energtico y que, en este sentido, debe eva-luar y sopesar la posibilidad de su utilizacin por loque se requiere una clara restriccin en su defini-cin. Por ello, cuando se habla de la energa geotr-mica se considera la energa calorfica existente enel subsuelo, susceptible de ser explotada econmi-camente para su aplicacin directa en usos de cale-faccin, industria, agricultura o bien para su con-versin en energa elctrica, conforme a lastecnologas existentes y aquellas que pudiesen serdesarrolladas en tiempos venideros. Con esta defi-nicin se introducen elementos econmicos y tec-nolgicos que afectan claramente a la valorizaciny cuantificacin de los recursos.

Con estas restricciones establecidas, se llega alconcepto de yacimiento geotrmico: cuando en unrea geogrfica se cumplen las condiciones geolgi-cas y tcnicas necesarias para que se pueda explotarla energa geotrmica del subsuelo, se dice que allexiste un yacimiento geotrmico. Aunque la clasi-ficacin de los yacimientos geotrmicos debe ha-cerse de acuerdo con su nivel energtico y, por tan-to en funcin de su entalpa, al ser sta unamagnitud de la termodinmica que plantea dificul-tades para su comprensin, se suele utilizar unamagnitud bien conocida como es la temperatura pa-ra establecer los distintos tipos de yacimientos.

Teniendo en cuenta nicamente su temperatura,los yacimientos geotrmicos pueden ser (Elder, 1981):

Yacimientos geotrmicos de baja temperatura:aquellos en los que a profundidades general-mente inferiores a los 2500 metros existen for-maciones permeables conteniendo fluidos cuyastemperaturas son del orden de 40-90 C. Porello, son adecuados para el aprovechamiento di-recto del calor (calefaccin de viviendas, proce-sos industriales, agricultura, piscicultura...). Es-tos yacimientos se localizan en zonas establescon gradientes y flujos geotrmicos normales.

Yacimientos geotrmicos de alta temperatura:aquellos en los que a profundidades tcnicamenteaccesibles, existe un volumen de roca permeable,conteniendo un fluido que puede recorrerla, a unatemperatura generalmente superior a los 150 C yque se encuentra sellada o entrampada por forma-ciones impermeables que impiden el escape delfluido. Son adecuados para la produccin de elec-tricidad y se sitan sobre zonas geolgicamenteactivas y de flujo geotrmico elevado.

Es evidente que esta clasificacin tan simple ycon varias indeterminaciones puede ser motivo decrticas puristas. Sin embargo una clasificacin msprecisa exige unas acotaciones geolgico-econmi-co-tecnolgicas que seran rpidamente invalidadaspor criterios de economa-tecnologa-demanda lo-cal, en cada uno de los casos que se quisiera clasifi-car. No hay que olvidar que la importancia de laexistencia de una fuente de energa est en relacininversa a la existencia de otras fuentes de energaen la misma rea.

En este sentido hay que considerar que con re-cursos geotrmicos de baja temperatura se podragenerar electricidad, o que en zonas de gradientenormal se localizan fluidos con temperaturas de150 C aunque a profundidades generalmente supe-riores a los 4000 metros.

Sin embargo los logros tecnolgicos permitenestablecer y considerar otros tipos de yacimientosgeotrmicos de inters de los que se sealan a con-tinuacin aquellos que disponen de tecnologasmaduras o prximas a ellas (IDAE-IGME, 2008):

Yacimientos geotrmicos de muy baja tempera-tura: la tecnologa de la bomba de calor permiteutilizar recursos geotrmicos de muy baja tem-peratura. En general se podra considerar inclui-dos en este tipo de yacimientos geotrmicos, to-dos los acuferos y el propio subsuelo a escasaprofundidad (en general inferior a 250 metros).

Yacimientos geotrmicos de media temperatura:en los que la temperatura (generalmente entre los90 y 150 C) permite la produccin de electrici-dad mediante el empleo de fluidos intermedios debajo punto de ebullicin (ciclos binarios). Los ci-clos binarios, conocidos ya desde hace dcadas,han experimentado un desarrollo importante lo-grando incrementar sus rendimientos de formanotable, factor que limitaba la valoracin de losyacimientos de media temperatura hace tan sloun cuarto de siglo.

Yacimientos geotrmicos de roca caliente seca(actualmente incluidos en los denominados sis-

241Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

temas geotrmicos estimulados): son aquellos enlos que sin previa existencia de fluido (tan slo unamasa de roca a elevada temperatura), mediante tc-nicas de fracturacin artificial e inyeccin de fluidose consigue establecer un circuito geotrmico coninyeccin de agua fra y extraccin de vapor que esutilizado para la generacin de electricidad.

Existen otros tipos de yacimientos cuya tecnolo-ga an est en fase incipiente, entre los que cabesealar:

Yacimientos geotrmicos en rocas incompleta-mente solidificadas: en reas de volcanismo re-ciente, se encuentran rocas en estado de fusin oparcialmente solidificadas, a las que se les pue-de extraer su energa.

Yacimientos geotrmicos en condiciones hiper-crticas: las condiciones termodinmicas delfluido geotrmico se sitan por encima del pun-to crtico. Se trata de futuros desarrollos en zo-nas muy privilegiadas del globo.

En todo caso, resulta muy importante considerarel modelo tradicional del yacimiento geotrmico dealta temperatura ya que ilustra claramente sobre lascondiciones geolgicas necesarias para la existenciade este tipo de yacimientos (Fig. 4):

Foco de calor activo, o lo que es lo mismo, estarsituado en reas inestables de la corteza, con flu-jos anmalos de calor.

Roca almacn permeable: existencia a profundi-dad adecuada (1,5 -2 kilmetros) de rocas per-meables que permiten la circulacin de fluidoscapaces de extraer el calor de la roca.

Cobertera impermeable: existencia de rocas im-permeables que actan de sello o cierre de losfluidos contenidos en la roca almacn, de mane-ra que se evite la disipacin continua de la ener-ga en cantidades importantes (en general exis-ten pequeos escapes de fluido a la superficieque dan origen a los indicios de existencia delyacimiento: geiser, fumarola, solfatara, fuentetermal, etc.).

INVESTIGACIN DE RECURSOS GEOTR-MICOS

Los recursos geotrmicos constituyen un recur-so geolgico-minero de tipo energtico y en granparte renovable cuyas especificidades hacen que losprocesos de investigacin de su potencial difierannotablemente del resto de los recursos mineralespero adapte de ellos ciertas tcnicas y se diferencietambin de la prospeccin de hidrocarburos aunqueutilice buena parte de las herramientas de investiga-cin que este sector desarrolla, adaptndolas a lascaractersticas del recurso geotrmico.

En todo caso, y unido a lo expuesto con anterio-ridad al definir la energa geotrmica, el proceso deinvestigacin y evaluacin de los yacimientos geo-trmicos no slo incluye el propio proceso de bs-queda con aplicacin de diferentes tcnicas que per-mitan evidenciar el recurso sino que requieretambin la cuantificacin y valoracin de las condi-ciones y medios para su aprovechamiento (Institutode la Ingeniera de Espaa, 1984; IGME, 1985).

Conforme a la clasificacin de los yacimientosanteriormente descrita, hay que diferenciar entre lainvestigacin de yacimientos de baja temperatura ylos de alta temperatura.

Los recursos geotrmicos de baja temperaturase investigan con objeto de su aprovechamiento enusos directos. Por lo tanto y en funcin de sus ca-ractersticas, requieren una importante demanda insitu, se localizan en grandes cuencas sedimentariasy su nivel de temperatura lo alcanzan debido al gra-diente geotrmico. Lo que se precisa es un acuferoprofundo con buenas caractersticas de porosidad ypermeabilidad que permita una importante produc-tividad. Habitualmente no existen descargas de es-tos acuferos en superficie y su salinidad es elevadapor lo que precisan no slo de un sondeo de extrac-cin sino de otro de inyeccin a travs del que sedevuelve el agua al acufero una vez que se le haextrado el calor en el intercambiador.

Por ello el proceso de investigacin requiere deuna recopilacin y reinterpretacin de informacingeolgica e hidrogeolgica de los niveles profundos,fundamentalmente de la informacin que aportan lasprospecciones de hidrocarburos (geologa, geofsicay perforaciones) con la seleccin de los posibles al-macenes, dado que difcilmente se justificara eco-nmicamente la realizacin de nuevas campaas degeofsica por su elevado coste. Los sondeos de reco-nocimiento en estos casos requieren el empleo demaquinaria de perforacin de grandes dimensiones ylos sondeos se realizan directamente con los dime-tros de los sondeos de explotacin por lo que la eva-luacin del riesgo en la fase previa a la perforacindebe ser muy ajustada. Tras la realizacin del primersondeo se llevan a cabo pruebas de su productividadtrmica y, en funcin de stas la evaluacin y diseodel aprovechamiento geotrmico con una valoracintcnico-econmica de su viabilidad.

La investigacin de los recursos de alta tempe-ratura es muy diferente, dado que se trata de locali-zar zonas de flujo geotrmico anmalo y en la que

242 Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

Fig. 4. Yacimiento geotrmico convencional. http://iga.igg.cnr.it/index.php.

se suelen presentar indicios en superficie que evi-dencian el potencial del subsuelo. Se parte de unaseleccin de reas a nivel regional en la que se va-loran los diferentes elementos que pueden condicio-nar la presencia de un yacimiento: estructuras geo-lgicas favorables, actividad ssmica, volcanismo,presencia de fuentes termales, giseres, fumarolas oemanaciones gaseosas. En las reas de inters sellevan a cabo estudios de mayor detalle en cuanto ageologa, geoqumica de las diferentes manifesta-ciones y geofsica de tipo estructural que permitandefinir el modelo preliminar del campo geotrmicoque se investiga.

Conforme se avanza con la definicin del mo-delo, se circunscribe el rea de investigacin a laszonas de mayor probabilidad y se emplean tcnicasgeofsicas de mayor detalle que ofrecen suficientecontraste para localizar los posibles yacimientos. Amedida que se avanza en el proceso se encarecenlas tcnicas que se pueden emplear para minimizarel riesgo de las perforaciones exploratorias que, enestos casos, se pueden emplear equipos de perfora-cin de menores dimensiones y alcanzar los objeti-vos con menores dimetros de perforacin lo quepermite llevar a cabo las primeras valoraciones conmenores costes de inversin.

Durante todo el proceso de investigacin, seprocede con la aplicacin de las tcnicas que impli-can menores costes y que pueden ofrecer la mejorinformacin para concluir en cada fase del procesocon un modelo del yacimiento y una valoracin tc-nico-econmica de su posterior aprovechamiento.Ello permitir tomar las decisiones adecuadas parala continuacin de la investigacin utilizando tcni-cas cada vez mas precisas y costosas que permitanvalidar y adecuar el modelo de yacimiento y portanto su viabilidad.

El abanico de tcnicas empleadas en cada fasedel proceso exploratorio permite garantizar en cadamomento las posibilidades de xito del proyecto deinvestigacin y descartar aquellas reas y modelosque ofrezcan menores garantas para la consecucinde los objetivos propuestos.

APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOSGEOTRMICOS

Como ya se ha sealado anteriormente, el recur-so geotrmico es un recurso energtico en el que elagua sirve como elemento de transporte de la ener-ga. Las caractersticas de los fluidos existentes enel yacimiento definen sus posibilidades de aprove-chamiento.

Aplicaciones y usos

Los recursos geotrmicos de baja temperaturapermiten el aprovechamiento directo del calor. Da-do que el transporte del calor requiere infraestructu-ras de elevado coste y con prdidas energticas im-portantes, se requiere en estos casos que lademanda se site prxima al centro geotrmico,donde se ubican las cabezas de los sondeos y se lo-

caliza el intercambiador. De esta forma, el circuitogeotrmico que acta como la caldera del sistemade calefaccin que se va a utilizar, est compuestonicamente por los dos sondeos que conforma eldoblete geotrmico (el sondeo de extraccin y el deinyeccin) y el intercambiador. El resto es el siste-ma de superficie que prcticamente es un sistemaconvencional de distribucin de calefaccin.

Adems de los usos en calefaccin de viviendasy locales, existen multitud de aplicaciones de tipoindustrial en las que se necesita aporte de calor. Lamayor parte estn relacionadas con las industriasdel sector agrcola y alimentario si bien cabe desta-car los usos en calefaccin de invernaderos, pisci-cultura, etc.

Los recursos geotrmicos de alta temperatura seaprovechan fundamentalmente para la produccinde electricidad (Duffield, 2003). Dependiendo de lascaractersticas del fluido geotrmico se disear eltipo de planta precisa para la generacin elctrica.

Tecnologas

Las tecnologas de aprovechamiento geotrmicodependen bsicamente del nivel energtico del flui-do. En usos directos y cuando se trata de recursosde baja temperatura, los circuitos geotrmicos de-ben estar protegidos contra los procesos de corro-sin producidos por los fluidos con altos niveles ensales disueltas as como los problemas de precipita-cin de sales y encostramientos. Dado que los cir-cuitos los componen nicamente los dos sondeosdel doblete y el intercambiador, son nicamente es-tos elementos los que deben ser protegidos. Encuanto a los sistemas de calefaccin, la geotermiase adapta con mayor facilidad cuando se utilizanelementos de calefaccin de baja temperatura comoson los suelos radiantes. Normalmente la coberturaenergtica total de la demanda de calefaccin me-diante la geotermia dificulta la rentabilidad del sis-tema al desaprovechar gran parte de la potencia tr-mica disponible; por esta razn se suele usar unsistema de apoyo que cubra las puntas de demanda,garantizando la geotermia la mayor parte de la de-manda de energa (Harrison, 1990).

Cuando se trata de recursos geotrmicos some-ros (geotermia de muy baja temperatura) se requie-re el empleo de bomba de calor. Estos equipos per-miten suministrar calefaccin a sistemasconvencionales a partir de enfriar fluidos que ini-cialmente se encuentran a bajas temperaturas (15-20 C); mediante la bomba de calor se enfra el flui-do del denominado foco fro y la energa que se lequita a ste es aportada al fluido del foco caliente(el circuito de calefaccin) que llega a la bomba decalor a mayor temperatura que la del foco fro.

Este tipo de recurso poco profundo aprovecha laestabilidad trmica del subsuelo (a escasos metrosde profundidad la temperatura del terreno es establetodo el ao) o de las aguas subterrneas y, mediantela tecnologa de la bomba de calor que, a diferenciacon los intercambiadores, permite extraer calor deun foco fro y trasladarlo a un foco mas caliente, pa-

243Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

ra disponer de un sistema de suministro de energatrmica de gran eficiencia (G de la Noceda, 2007).

Existen varios sistemas que permiten el aprove-chamiento geotrmico en sistemas someros. Lossistemas cerrados (Fig. 5) se realizan formando bu-cles de tubera por los que circula agua con anticon-gelante que toma calor del subsuelo y lo cede a labomba de calor. Estos bucles se realizan en disposi-ciones horizontales bajo el terreno a poca profundi-dad, en perforaciones verticales de menos de 250metros habitualmente o conjuntamente con elemen-tos estructurales de construccin como son los pila-res de edificacin.

Los denominados circuitos abiertos (Fig. 6)aprovechan la temperatura estable de las aguas sub-terrneas (o de otras aguas como las aguas de minao de drenaje de tneles) para suministrar calor a labomba de calor; una vez enfriada, el agua subterr-nea se suele devolver al acufero.

Las posibilidades de funcionamiento reversible

de la bomba de calor permiten que estos sistemaspuedan funcionar como elementos de climatizacindurante la poca estival. El subsuelo acta en esecaso como sumidero o almacn del calor que seaporta desde la edificacin (G de la Noceda, 2008).

Los diferentes tipos de centrales de generacinelctrica a partir de geotermia dependen de las ca-ractersticas del fluido. En los contados casos en losque existen yacimientos de vapor seco, ste se tur-bina directamente. Lo habitual es la mezcla de va-por y agua sobrecalentada. Las plantas requieren lainstalacin de un separador de fases que podrn seren una o varias etapas, lo que da origen a las plantasflash, con los diferentes elementos de la turbina(alta y baja presin).

Cuando las temperaturas no son suficientes paraque el fluido geotrmico se lleve directamente a tur-binas (o cuando el contenido salino pueda ser dai-no para los elementos de la turbina), se utilizan ci-clos binarios. En este tipo de plantas, el fluidogeotrmico intercambia su energa con un fluido debajo punto de ebullicin que es el que se lleva a laturbina. El desarrollo de numerosos y novedosos ci-clos en las ltimas dcadas, ha permitido incremen-tar el rendimiento de este tipo de plantas, cada vezms numerosas en el mundo.

Desde el comienzo de los aos 70 se investig laposibilidad de aprovechar el calor existente en masasde roca calientes a ciertas profundidades, an sinexistencia de fluido geotrmico. Fueron as denomi-nados los yacimientos de Roca Caliente Seca (HDR),en los que se trataba de crear artificialmente una zonafisurada en el macizo rocoso en la que posteriormentese inyectase agua y se extrajese vapor para producirelectricidad. Los esfuerzos innovadores en este cam-po se centraron en la forma de crear una zona perme-able en el interior de la masa rocosa. La adaptacin detcnicas utilizadas en los yacimientos de hidrocarbu-ros fue la clave para lograr el xito en este tipo de ya-cimientos creados artificialmente. La inyeccin deagua a presin a travs de una primera perforacinque alcance la zona objetivo, permite abrir las fisuraspreexistentes en la roca objetivo y que stas se man-tengan abiertas de forma permanente, por lo que secrea en el macizo rocoso una zona permeable limita-da localmente. Tras alcanzar esta zona alterada me-diante una segunda perforacin, se establece un cir-cuito geotrmico en el que uno de los sondeos seutiliza para la inyeccin de agua y por el segundosondeo se obtiene esta agua a la temperatura suficien-te para poder llevarla a una planta geotrmica en laque se turbina para producir electricidad (Fig. 7). Es-tas tcnicas desarrolladas para los yacimientos de ro-ca caliente seca, pueden ser usadas para aquellos enlos que pueda existir fluido aunque la permeabilidadsea muy baja; por ello se ha extendido su campo deaplicacin a los yacimientos que puedan ser objeto demejora en su productividad, incluyendo aquellos quefueron descartados en pocas anteriores debido a subaja permeabilidad; se denominan por tanto a todosellos como Sistemas Geotrmicos Estimulados (EGS)que engloba a los anteriores yacimientos HDR. Lademostracin de la viabilidad tcnica y econmica de

244 Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

Fig. 5. Geotermia somera. Circuito cerrado. http://www.igme.es/internet/Geotermia/inicio.htm.

Fig. 6. Geotermia somera. Circuito abierto. http://www.igme.es/internet/Geotermia/inicio.htm .

este tipo de yacimientos permite albergar grandes ex-pectativas para estos nuevos recursos.

Caractersticas de la energa geotrmica

Por contraposicin con una gran parte de lasenergas renovables, la geotermia es una energaque puede garantizar el suministro durante las 24horas del da y los 365 das del ao sin sufrir varia-ciones de suministro ni limitaciones en ningn mo-mento del ao. Se trata, por tanto de una energagestionable.

La geotermia debe ser aprovechada de formasostenible dado que se trata de un recurso que recu-pera lentamente su nivel energtico, hecho que ca-racteriza a esta energa renovable. El fluido geotr-mico ha de ser considerado como el elementotransmisor de la energa, por lo que nunca debe seraprovechado como recurso minero en el sentido desu uso consuntivo, sino que debe ser planteada sureinyeccin en el yacimiento una vez que se hayahecho uso de su energa.

La energa geotrmica es una energa respetuosacon el medio ambiente y no produce emisiones con-taminantes. Existen las adecuadas tecnologas paragarantizar que nunca se produciran escapes de ga-ses o elementos qumicos disueltos en los fluidosgeotrmicos que pudiesen ser perjudiciales.

Factores econmicos

La energa geotrmica es una energa que re-quiere una importante inversin econmica previa-mente a su puesta en funcionamiento. No slo en

los procesos de investigacin sino en los propioselementos de la instalacin geotrmica como sonlos sondeos, la inversin es elevada. Sin embargotiene unos bajsimos costes de mantenimiento y ex-plotacin. Ello permite que los tiempos de retornode la inversin sean moderadamente bajos.

Son los proyectos con menores inversiones losque, por tanto, obtienen mayores rentabilidades.Dado que los sondeos significan un montante im-portante de la inversin, sern los proyectos en losque, a igualdad de condiciones del fluido, los recur-sos se encuentren a menor profundidad los queofrezcan mejores perspectivas econmicas.

La disminucin del riesgo en estas fases finalesde la exploracin (geofsica de detalle y perfora-cin) y en los sondeos de explotacin, as como elcoste de stos, sern fundamentales para garantizarla rentabilidad econmica de los proyectos.

En relacin con la geotermia somera o de muybaja temperatura, ha de tenerse muy en cuentaque la Agencia de Proteccin Ambiental de losEstados Unidos (EPA) valora las bombas de calorgeotrmicas (GHP) como la tecnologa mas efi-ciente en calefaccin y climatizacin. No slodesde el punto de vista de la eficiencia sino delconfort y el ahorro en coste, la geotermia somerapermite tasas de retorno de inversin muy acepta-bles, por debajo de los 9 aos. La utilizacin deeste tipo de sistemas en forma reversible (calefac-cin en invierno y climatizacin en verano) per-mite mejorar notablemente la rentabilidad econ-mica de los proyectos.

LA GEOTERMIA EN EL MUNDO

Los recursos potenciales de energa geotrmicaen el mundo alcanzan cifras de gran importancia,no slo en cuanto a los recursos convencionales(baja, media y alta temperatura) sino cuando seconsidera el potencial que ofrecen las nuevas tecno-logas ya en desarrollo como son los Sistemas Geo-trmicos Estimulados, respecto de los cuales el Ins-tituto Tecnolgico de Massachusetts elabor uninforme en 2006 titulado El Futuro de la EnergaGeotrmica. Impacto de los Sistemas GeotrmicosEstimulados (EGS) en los Estados Unidos en el si-glo XXI. En l se seala que, con la inversin ade-cuada, esta tecnologa podra suministrar en 2050hasta el 10% de la energa elctrica que actualmenteest instalada en USA (MIT, 2006).

La energa geotrmica ha sido ampliamente uti-lizada durante cinco dcadas en numerosos pasesevalundose su aprovechamiento en el orden decientos de MW tanto para la produccin de electri-cidad como para usos directos y su mayor creci-miento se produce en las ltimas tres dcadas(Gupta, 2007).

La geotermia para produccin de electricidad seutiliza en 24 pases. Con una potencia actual insta-lada que supera los 9 GW (Tabla I), se espera al-canzar los 11 GW en 2010.

245Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

Fig. 7. Yacimiento de roca caliente seca. http://iga.igg.cnr.it/index.php.

Los usos directos de la geotermia, aunque masdifciles de contabilizar debido a su dispersin yuso heterogneo, se cuantifican en el orden de los15 GWt de potencia instalada en mas de 60 pases(Tabla II), con una produccin energtica de mas de190000 TJ/ao.

RECURSOS GEOTRMICOS EN ESPAA.PERSPECTIVAS

El potencial de recursos geotrmicos en Espaafue puesto en evidencia por el Instituto Geolgico yMinero de Espaa (IGME) a lo largo de las dcadasde los 70 y 80.

Las investigaciones se extendieron a lo largo detodo el territorio, aunque se concentraron en las re-as consideradas de mayor potencial. Sin duda las Is-las Canarias fueron objeto de estudios detalladosfundamentalmente en las islas de Lanzarote, La Pal-ma (Hurter, 2002), Gran Canaria y sobre todo Tene-rife (Snchez, 2005) en donde las posibilidades deexistencia de geotermia de alta temperatura se con-tinan evaluando en la actualidad.

En el territorio peninsular los esfuerzos en in-vestigacin se concentraron en las Cordilleras Bti-cas en las que destaca el potencial existente en lasdenominadas depresiones internas, fosas tectnicas

donde las formaciones sedimentarias del terciariotiene gran permeabilidad y en las que aparecen nu-merosas manifestaciones termales. Las depresionescatalanas tambin fueron objeto de los proyectos deinvestigacin (Cuch, 2000); se trata de importantesfosas con saltos de fallas superiores a los 3000 me-tros en algunos casos y con algunas de las manifes-taciones termales de mayor temperatura en Espaa.Igualmente en Galicia, en materiales granticos si-tuados prximos a fallas importantes se investig supotencial con detalle y se alcanzaron temperaturasdel orden de los 80 C a tan slo unos centenares demetros de profundidad. En otras reas sedimenta-rias, la informacin proveniente de los sondeos dehidrocarburos permiti definir niveles de inters ge-otrmico sin existencia de surgencias en superficie.

Fruto de estas investigaciones se localizaronreas de elevado potencial en recursos de baja ymedia temperatura as como posibles yacimientosde alta temperatura (Tabla III y Fig. 8) y se realiza-ron diversos sondeos profundos de reconocimientoy preexplotacin con vistas al desarrollo de proyec-tos de demostracin en este campo.

Los problemas surgidos en los proyectos de de-mostracin iniciados en la dcada de los 80 no fue-ron debidos a problemas tcnicos ni bsicamente aproblemas de rentabilidad econmica sino a monta-

246 Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

Pas MW

Estados Unidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.687Filipinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.970Indonesia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992Mjico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 953Italia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811Japn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535Nueva Zelanda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472Islandia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421Otros 16 pases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896

Total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.737

Tabla I. Potencia elctrica instalada en 2007 deorigen geotrmico. Principales pases productores.

Pas MWt

Estados Unidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.766China. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.282Islandia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.469Japn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.167Turqua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 820Suiza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547Hungra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428Alemania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397Resto de pases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.269

Total. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15.145

Tabla II. Potencia trmica instalada en 2000 deorigen geotrmico. Principales pases productores.

Almacenes Cuenca del Tajo: Madrid sedimentarios Cuenca del Duero: Len, Burgos y Valladolid

profundos rea Prebtica e Ibrica: Albacete y Cuenca

Baja temperatura Galicia: zonas de Orense y PontevedraT < 100C Zonas Depresiones catalanas: Valls, Peneds, La Selva

intramontaosas y AmpurdnYacimientos y volcnicas Depresiones internas de las Cordilleras Bticas: Geotrmicos Granada, Guadix, Baza, Cartagena, Mula, Mallorca

Canarias: isla de Gran Canaria

Cordilleras Bticas: Murcia, Almera, GranadaMedia temperatura Catalua: Valls, Peneds, La Selva y Olot100C < T < 150C Galicia: reas de Orense y Pontevedra

Pirineo Oriental: zona de Jaca-Sabinigo

Alta temperatura T > 150C Islas Canarias: Tenerife, Lanzarote y La Palma

Tabla III. Principales reas geotrmicas en Espaa.

jes empresariales inadecuados para este tipo de pro-yectos (Calvo, 2006). Estos problemas causaron laprctica paralizacin de la actividad en geotermiadurante casi dos dcadas.

La llegada del nuevo siglo ha trado nuevasperspectivas para la geotermia en Espaa; se reto-man viejos proyectos abandonados aos atrs; seplantea la continuacin de las investigaciones queel IGME llev a cabo dos o tres dcadas atrs, convistas a la utilizacin de los recursos tanto para usosdirectos como para produccin de electricidad, pro-bablemente mediante ciclos binarios; se estudian lasposibilidades de existencia de yacimientos profun-dos que puedan ser aprovechados para la produc-cin de electricidad mediante las tecnologas deEGS; finalmente, el crecimiento ya detectado delsector de geotermia somera evidencia un fuerte in-cremento de este tipo de sistemas en los prximosaos, tal como ha sucedido en otros pases de laUnin Europea, aunque en el caso espaol con no-tables ventajas dado las posibilidades de uso no s-lo en calefaccin y agua caliente sanitaria sino enclimatizacin (Garca de la Noceda, 2009).

BIBLIOGRAFA

Abad, J. y Pinuaga, J.I. (1981). Conceptos Generalesde Energa Hidro-Geotrmica. IGME (indito).

Calvo, J.P. (2006). Energa Geotrmica para el sigloXXI. Cuadernos de Energa 14, 64-68.

Cuch, J.A., Baeza, J. y Garca de la Noceda, C.(2000). Overview of hydrogeotermics in Spain. Environ-mental Geology 39, 482-487.

Duffield, W.A. y Sass, J.H. (2003). GeothermalEnergy. Clean power from the earths heat. United StatesGeological Survey (USGS). Circular 1249.

Edwards, L.M., Chilingar, G.V., Rieke III, H.H. yFertl, W.H. (1982). Handbook of Geothermal Energy.Gulf Publishing Company. Houston.

Elder, J. (1981). Geothermal Systems. AcademicPress. London.

Garca de la Noceda, C. (2007). Energa geotrmica ybomba de calor. Actualidad Minera 40, 20-24.

Garca de la Noceda, C. (2008). Perspectivas para lageotermia en el sector de la edificacin. Obras Urbanas12, 50-52.

Garca de la Noceda, C. (2009). La Energa Geotr-mica en Espaa. IngeoPress 189, 60-64.

Gupta, H. y Roy, S. (2007). Geothermal Energy. An al-ternative resource for the 21st century. Elsevier. Amsterdam.

Harrison, R., Mortimer, N.D. y Smarason, O.B.(1990). Geothermal Heating. A Handbook of EngineeringEconomics. Pergamon Press. Oxford.

Hurter, S. y Haenel, R. (2002). Atlas of GeothermalResources in Europe. Europen Communities. Luxembourg.

IDAE-IGME (2008) Manual de geotermia. Ed.IDAE, Madrid.

IGME. (1985). La energa geotrmica. Ed. IGME.Madrid

IGME. Los recursos geotrmicos . URL:http://www.igme.es/internet/Geotermia/inicio.htm. Conacceso: mayo 2009

Instituto de la Ingeniera de Espaa (IIE). Comit deEnerga (1984). Energa Geotrmica. Ed. IGME, Madrid.

International Geothermal Association (IGA). Qu esla Energa Geotrmica? URL: http://iga.igg.cnr.it/index.php. Con acceso mayo 2009.

Massachusetts Institute of Technology (MIT) (2006).The Future of Geothermal Energy. Impact of EnhancedGeothermal Systems (EGS) on the United States in the21st Century. U.S. Department of Energys Office of theGeothermal Technology Program. Idaho.

Snchez, J. y Garca de la Noceda, C. (2005). Geot-hermal Energy Development in Spain - Country UpdateReport. Proceedings World Geothermal Congres.

Este artculo fue solicitado desde E.C.T. el da 29de noviembre de 2008 y aceptado definitivamentepara su publicacin el 23 de junio de 2009.

247Enseanza de las Ciencias de la Tierra, 2008 (16. 3)

Fig. 8. Sntesis de reas geotrmicas en Espaa. (Calvo, 2006).