ESCUELA ESPECIALIZADA EN INGENIERÍA ITCA FEPADE CENTRO

ESCUELA ESPECIALIZADA EN INGENIERÍA ITCA FEPADE CENTRO
REGIONAL SANTA ANA
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
TÉCNICO EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
MATERIA
ENERGÍAS RENOVABLES
TEMA
Energía Geotérmica
DOCENTE
Ingeniero Daniel Zepeda
PRESENTADO POR
José Guillermo Orellana
Jaime Adolfo Polanco Olmedo
Luis Alfredo Posadas Serrano
GRUPO
EE1VC4
Santa Ana 11 de septiembre de 2012
Tabla de contenido
OBJETIVO GENERAL............................................................................................................................. 4
ENERGIA GEOTÉRMICA ....................................................................................................................... 5
¿Dónde se encuentra esta energía?......................................................................................... 6
Manantiales geotérmicos para centrales eléctricas ............................................................ 7
Uso directo del calor ................................................................................................................ 8
Bombas de calor geotérmicas................................................................................................ 8
Principales ventajas de la energía geotérmica................................................................................ 9
Desventajas de la energía geotérmica ............................................................................................ 9
GENERACIÓN..................................................................................................................................... 11
PLANTA GEOTÉRMICA AHUACHAPAN (EL SALVADOR) ................................................................. 15
PLANTA GEOTÉRMICA BERLÍN (EL SALVADOR)............................................................................. 16
CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 18
Bibliografía .................................................................................................................................... 19
INTRODUCCIÓN
La energía geotérmica es una de tantas energías renovables de la que el hombre
se está beneficiando grandemente por el ahorro de recursos y el pensamiento que
es inagotable, en los últimos años las energías renovables se han vuelto más
conocidas con el pasar del tiempo ya que la demanda de energía crece no solo a
nivel nacional sino a nivel internacional.
La tecnología y la industria agotan el recurso de la energía eléctrica es por ello
que se ha optado por usar energías limpias con el fin de aminorar el golpe de
contaminación a la naturaleza, logrando el desarrollo energético de acuerdo a la
demanda ofreciendo un servicio de calidad y amigable con el ambiente.
La energía geotérmica es la que se obtiene de la extracción del calor interno de la
tierra el calor es permanente esto debido a la descomposición de componentes
radioactivos acumulados, se presentan así también las diversas formas de
extracción, ventajas, desventajas y generación.
En el país existen 2 generadoras geotérmicas una está ubicada en el
departamento de Ahuachapán y la otra en Berlín.
OBJETIVO GENERAL
Conocer que es la energía geotérmica y sus aplicaciones en la industria eléctrica
asi como también el proceso de generación de una planta geotérmica.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Reconocer la importancia de la implementación de la energía geotérmica.
 Comprender el sistema de generación de una planta geotérmica en el país.
 Hacer conciencia del buen uso de las energías renovables y aprovechar su
generación.
ENERGIA GEOTÉRMICA
La energía geotérmica es aquella que se obtiene mediante la extracción y
aprovechamiento del calor del interno de la Tierra.
Esta energía es un recurso parcialmente renovable y de elevada disponibilidad,
producido en las profundidades de nuestro planeta que se transmite por
conducción térmica hacia la superficie.
La energía geotérmica, es obtenida a partir del calor que se genera en el centro de
nuestra Tierra, permite desarrollar tanto sistemas de aprovechamiento de energía
extremadamente complejos, con enormes plantas que se dedican a extraerla,
como pequeños y simples sistemas domésticos, capaces de abastecer al hogar.
Debajo de la corteza terrestre se encuentra una capa de roca caliente y fundida
denominada magma. El calor es permanente allí, debido sobre todo a la
descomposición de componentes radioactivos, como el uranio y el potasio.
A escasos metros de la superficie ya se comienzan a registrar temperaturas más
elevadas, en un lugar cualquiera donde excavemos unos tres metros ya
detectaremos una temperatura de entre 10 °C y 15 °C más que en el ambiente.
¿Dónde se encuentra esta energía?
En nuestro planeta existen los denominados “puntos calientes”, los cuales son
los que cuentan con mayor cantidad de energía geotérmica debajo de la capa
terrestre y por ende los puntos estratégicos donde establecer las plantas de
energía. Por lo general estos puntos calientes se encuentran en zonas cercanas a
volcanes.
Uno de los principales puntos calientes del planeta está ubicado en la cuenca del
Pacífico, en la zona denominada “Anillo de Fuego”, por su gran cantidad de
volcanes. También en Alaska, California, Oregon, Nevada e Islandia.
Estados Unidos es uno de los países que más está aprovechando esta fuente de
energía, sobre todo para abastecer los servicios de alumbrado público, en este
momento produce unos 8000 Mw. en 8 estados.
Otros países como Filipinas, Islandia y nuestro país El Salvador también están
utilizando ya este recurso.
Sin embargo la energía geotérmica abarca toda la superficie terrestre, habiendo
zonas de más y zonas de menos calor. Por lo que para suministrar energía para
una casa por ejemplo, no es necesario estar sobre un punto caliente, sino
simplemente excavar a la profundidad necesaria.
¿COMO SE OBTIENE ESTA ENERGIA?
Existen diversas formas de extraer esta energía desde debajo de la tierra, a
continuación alguna de las principales:
Manantiales geotérmicos para centrales eléctricas
Este es el sistema más común para la obtención de esta fuente de energía.
Existen tres sistemas diferentes de manantiales geotérmicos, la elección
dependerá de cuán caliente sea el interior de la Tierra en esa zona.
El primero es a través tubos que penetran en la tierra, por los cuales se introducen
grandes cantidades de agua fría, que al entrar en contacto con el calor terrestre
vuelve a subir en forma de vapor.
En el segundo tiene un diseño similar, pero en lugar de usar vapor, se utiliza el
agua muy caliente que cuando sube a la superficie se despresuriza en vapor y
puede ser utilizado para accionar una turbina.
Y finalmente el tercero, se denomina sistema binario, ya que son dos tubos los
que ingresan en el interior de la Tierra, el agua caliente dentro de uno de los tubos
toma contacto con el calor terrestre y en segundo lugar se la hace pasar por un
“intercambiador de calor”, donde se calienta un segundo líquido, que puede ser
isobutano. De esta manera el agua se transforma en vapor para hacer funcionar
las turbinas.
Uso directo del calor
También es posible utilizar el calor que emana desde la tierra a través de los
manantiales de forma directa; de esta manera es útil para múltiples usos: calentar
invernáculos, descongelar rutas, spa de aguas termales, calefaccionar casas o
edificios, entre otros muchos más usos.
Bombas de calor geotérmicas
Estas bombas de calor son frecuentes para refrigerar o calefaccionar grandes
casas o edificios. Estas bombas no se colocan muy profundamente, sino sólo a
unos pocos metros de la superficie terrestre.
Por las tuberías circula gas o líquido anticongelante, que desciende al interior de la
tierra para calentarse y vuelve a subir. En verano se utiliza el sistema a la inversa,
el calor de adentro de los edificios es bombeado hacia el interior de la tierra,
introduciendo aire fresco.
Principales ventajas de la energía geotérmica
Una de las principales ventajas de esta fuente de energía es que está presente en
todas partes del mundo, a diferencia del petróleo por ejemplo.
Otro de los aspectos positivos es que genera bajos niveles de contaminación,
sobre todo en relación a los combustibles fósiles.
Si bien la energía geotérmica no es infinita, se calcula que existe unas 50.000
veces más de esta energía, que de gas natural o petróleo.
Los costos de producción de esta fuente de energía son sensiblemente menores
al costo que implican las plantas de carbón o plantas nucleares.
En muchos países, utilizar la energía geotérmica, evitaría la dependencia de otros
países.
Desventajas de la energía geotérmica
Una de las principales desventajas, sobre todo en el caso de los géiseres que se
encuentran a cielo abierto, es que estos pueden desprender ciertas cantidades de
emisiones contaminantes como el sulfuro de hidrógeno, arsénico y otros
minerales. Esto no ocurre en el sistema binario, ya que todo lo que se extrajo de la
Tierra, vuelve a ella.
La contaminación también se puede producir a través del agua, por sólidos que se
disuelven en ella y finalmente escurre conteniendo metales pesados como el
mercurio.
Como dijimos anteriormente, la contaminación de esta fuente de energía es baja,
sin embargo el costo medioambiental puede ser elevado sin en las zonas donde
se encuentran los puntos calientes se destruyen bosques u otros ecosistemas
para instalar las plantas de energía.
Otra de las desventajas es que, si bien es mucho más abundante que el petróleo u
otros combustibles, los “puntos calientes” que justifiquen una inversión en plantas
energéticas no son muchos y si no son bien administrados pueden agotarse en
poco tiempo.
Finalmente, otra de las desventajas, es que hasta el momento, no se han
desarrollado sistemas para poder transportar la energía producida por este medio.
GENERACIÓN
La energía geotérmica es probablemente la energía renovable que menos se cita
en foros energéticos, lo que hace suponer que la producción de electricidad en
plantas que aprovechan este tipo de energía es mínima y con un impacto nulo en
el sistema energético mundial, sin embargo a nivel mundial los 10 GW instalados
de esta tecnología producen 70 TWh /año de electricidad (10 veces más que la
obtenida en plantas fotovoltaicas y 2.5 veces la eólica), su contribución a la
producción mundial de electricidad es del 2.28%, sólo 7 veces menos que la
energía nuclear (17%) que da muchísimo más que hablar.
El no depender del sol, a diferencia del resto de las renovables, supone que
las plantas geotérmicas sean las únicas renovables que tengan una producción
constante garantizada independientemente de las condiciones meteorológicas y
que no requiera almacenamiento (el almacenamiento es la propia corteza
terrestre), a esto hay que añadir un prácticamente nulo impacto visual y ambiental,
una regulación de la producción sencilla y un coste medio de la electricidad
producida inferior
Para calcular la energía anual generada por cada tecnología, hay que tener en
cuenta el número de horas de funcionamiento anual, para que lo que debe utilizar
el factor de utilización (% de horas que la planta funciona), así la fotovoltaica
funciona únicamente durante las horas de sol (aproximadamente 8 horas al día y
factor de utilización entorno al 30%), la eólica siempre y cuando la velocidad del
viento se encuentre dentro de unos valores mínimos y máximos (factor de
utilización medio anual del 20%). Por el contrario la geotermia es la única
renovable que está disponible las 24 horas al día, (se considera un factor de
utilización del 73%).
Todo esto hace que la geotermia genere 10 veces más electricidad que la
fotovoltaica y 2.5 veces la eólica.
Con respecto a la ocupación del terreno y el impacto visual ésta última
tecnología es prácticamente nulo (edificio de turbinas, control, y poco más ya que
el esto está bajo tierra), a lo que hay que añadir que mientras que la fotovoltaica y
la eólica no se pueden almacenar (la electricidad debe consumirse en el momento
en el que se genera), en la geotermia, su fuente de energía es a su vez su
almacenamiento (el interior de la tierra).
Con respecto al potencial, la energía térmica en los últimos diez kilómetros de la
corteza del planeta es a modo de ejemplo 50.000 veces mayor que la energía
contenida en todas las fuentes de petróleo y de gas natural.
Chile, Perú, México, Estados Unidos, El Salvador Canadá, Rusia, China, Japón,
las Filipinas, Indonesia y otros países a lo largo del anillo del fuego (un área de
alta actividad volcánica que cerca la cuenca del océano Pacífico) son ricos en
energía geotérmica. Otro punto caliente geotérmico es el gran valle del Rift de
África, que incluye países como Kenia y Etiopía. En todo el mundo, 39 países con
una población de 750 millones de personas obtienen recursos geotérmicos
suficientes para cubrir todas sus necesidades de electricidad.
Los países con mayor potencia instalada son: EEUU con 2923 MW instalados,
Filipinas con 1969 MW, Indonesia y Méjico con 950 MW , Italia con 810 y Japón
535 MW, entre los 6 generan el 80% de la energía geotérmica mundial.
Y los países con mayor contribución de la energía geotérmica a su sistema
energético son Filipinas que obtiene el 24% de su energía total a partir de la
geotermia, el Salvador el 17%, Kenia el 13%, Nueva Zelanda 5%, Islandia el 7%, y
México 4.4%.
PLANTA GEOTÉRMICA AHUACHAPAN (EL
SALVADOR)
La energía producida de esta planta es producto de la operación de dos unidades
a condensación de una entrada de presión (single flash) de 30 MW cada una,
ambas de la marca Mitsubishi. Estas turbinas son de cinco etapas de tipo impulso
que operan a una velocidad de 3,600 RPM. Para una carga completa requieren de
520 t/h (144 kg/s) de vapor saturado a una presión de entrada de 4.6 bar-g que
proviene de dos tanques a presión que son los colectores del vapor producido por
una serie de pozos productores.
A la salida de turbina se localiza un condensador del tipo barométrico de contacto
directo en donde se rocía agua líquida proveniente de una torre de enfriamiento de
cinco celdas del tipo flujo cruzado tiro forzado. El flujo total de agua de
enfriamiento es aproximadamente 8,650 m3/h a una temperatura ambiente de 27
ºC, la presión promedio del condensador es de 0.085 bar-a. En el condensador se
encuentra un sistema de extracción de gases del tipo “eyector” que posee un
sistema de enfriamiento que enfría 0.2% en peso de los gases no condensables
que entran junto con el vapor geotérmico.
El sistema de extracción de gases es de dos etapas con Inter condenser y after
condenser, estos eyectores requieren para operar un flujo de vapor de 4,100 kg/h
de vapor para comprimir el gas desde las condiciones de vacío en el condensador
a las condiciones atmosféricas externas en la zona de descarga.
Las turbinas se encuentran acopladas directamente a un generador síncrono con
excitación sin escobillas y sistema de enfriamiento por intercambiador para evitar
contaminación con gas sulfídrico (H2S). La capacidad nominal del generador es
de 35 kVA a un factor de potencia de 0.85. El voltaje a la salida del generador es
de 13.8 kV, el cual es acoplado a la red nacional de 115 kV por medio de una sub
estación.
La tercera unidad de la central es marca Fuji de doble entrada de presión (double
flash) con una capacidad de 35 MW, entró en operación comercial en 1981. A
diferencia de las otras dos unidades esta utiliza un vapor de menor presión (1.5
bar-a) el cual se obtiene de un proceso doble de separación del fluido geotérmico.
Para llevar a cabo este proceso, el agua separada de cada pozo es conducida a
dos separadores de baja presión (flashers) del cual se obtiene el vapor de baja
presión (BP) que es llevado a la entrada BP de la turbina por medio de un colector
BP. Con esta modificación la salida de la central se incremento en 20%.
La turbina de la tercera unidad es de 7 etapas del tipo de reacción y opera a una
velocidad de 3,600 RPM. El vapor MP requerido es de 170 t/h a 5.6 bar-a mientras
que el vapor BP es 145 t/h a 1.5 bar-a para generar a plena carga.La potencia
nominal del generador es de 40,000 kVA a una factor de potencia de 0.875, es del
tipo síncrono con excitación sin escobillas y enfriamiento por intercambiador.
PLANTA GEOTÉRMICA BERLÍN (EL SALVADOR)
Las dos unidades a condensación instaladas en la planta son marca Fuji de 28.1
MW cada una, ambas de una sola entrada de presión (10 bar-a) que proviene de
dos colectores de vapor. El vapor a las salida entra a un condensador de contacto
directo de bajo nivel y la presión de operación del condensador es de
aproximadamente 0.01 bar-a, ambas unidades disponen de eyectores de doble
etapa para la extracción de gases no condensables.
El flujo de agua en el condensador es de 6,480 m3/h a una temperatura de 29 ºC.
La mezcla de agua y condensado en el condensador alcanza una temperatura de
alrededor de 42.4 ºC a una presión de operación del condensador de 0.098 bar-a
El agua de enfriamiento se recircula por medio de dos bombas hacia sendas torres
de enfriamiento del tipo tiro forzado flujo cruzado.
Cada una de las unidades generadoras requiere para plena carga un flujo de
vapor de 186.2 t/h (51.72 kg/s) que incluye el vapor para los eyectores. El vapor
geotérmico contiene 0.4% en peso de gases no condensables.
Ambos generadores son del tipo síncrono y operan a 3,600 RPM, la capacidad
nominal es de 34,000 kVA a un factor de potencia de 0.85. El voltaje de salida del
generador es de 13.8 kV el cual se conecta la red nacional de 115 kV por medio
de una sub estación
CONCLUSIONES
 Las energías renovables son un grupo de energías inagotables y ecológicas
que benefician y contribuyen al desarrollo de los países a nivel mundial.
 La tecnología y la industria son las mas beneficiadas con este tipo de
energía ya que permiten a grandes fabricas ahorrar recursos eléctricos en
la elaboración de sus productos.
 Una de las principales desventajas, sobre todo en el caso de los géiseres
que se encuentran a cielo abierto, es que estos pueden desprender ciertas
cantidades de emisiones contaminantes como el sulfuro de hidrógeno,
arsénico y otros minerales.
 Una de las principales ventajas de esta fuente de energía es que está
presente en todas partes del mundo.
Bibliografía

http://energias-renovables-y-limpias.blogspot.com/2012/08/que-es-la-energiageotermica-definicion-clasificacion-y-usos.html?m=1

www.ojocientifico.com/2011/01/28/energia-geotermica-ventajas-y-desventajas

www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2009/02/02/112128