Energía Geotérmica

En centrales geotérmicas, el vapor y el calor y el agua caliente de las reservas

geotérmicas proporcionan la fuerza que hace girar los generadores de turbina y

produce electricidad. El agua geotérmica utilizada es posteriormente devuelta a

inyección al pozo hacia la reserva para ser recalentada, para mantener la presión y

para sustentar la reserva (Armstead, 1983)

Hay tres tipos de centrales geotérmicas. El tipo que se construya depende de las

temperaturas y de las presiones de la reserva. Una reserva de vapor "seco" produce

vapor pero muy poca agua. El vapor es entubado directamente en una central de

vapor "seco" que proporciona la fuerza para girar el generador de turbina. El campo de

vapor seco más grande del mundo es The Geysers, unas 90 millas al norte de San

Francisco. Una reserva geotérmica que produce mayoritariamente agua caliente es

llamada "reserva de agua caliente" y es utilizada en una central "flash". El agua que

esté entre 130 y 330ºC es traída a la superficie a través del pozo de producción donde,

a través de la presión de la reserva profunda, algo del agua se convierte

inmediatamente en vapor en un "separador". El vapor luego mueve las turbinas

(Axelsson y Gunnlaugsson, 2000)

Figura 1. Esquema de funcionamiento de una central geotérmica

Fuente: (Axelsson y Gunnlaugsson, 2000)

Celdas o pilas de Combustible

Las pilas de combustible son sistemas electroquímicos en los que la energía de una

reacción química se convierte directamente en electricidad. A diferencia de la pila

eléctrica o batería, una pila de combustible no se acaba ni necesita ser recargada;

funciona mientras el combustible y el oxidante le sean suministrados desde fuera de la

pila. Una pila de combustible consiste en un ánodo en el que se inyecta el combustible

—comúnmente hidrógeno, amoníaco o hidrazina— y un cátodo en el que se introduce

un oxidante —normalmente aire u oxígeno. Los dos electrodos de una pila de

combustible están separados por un electrólito iónico conductor (Petrovic, 2002)

Su principio de funcionamiento es inverso al de una electrólisis. Por ejemplo, en la

electrólisis del agua, se separa este compuesto en sus dos componentes, hidrógeno y

oxígeno, mientras que en una pila de combustible se obtendría una corriente eléctrica

por medio de la reacción entre estos dos gases:

Hidrógeno + oxígeno -> Electricidad + agua

El sistema opera con dos tipos de gases, combustible y oxidante, que pasan a través

de las superficies del ánodo y cátodo opuestas al electrolito, respectivamente, y

generan energía eléctrica por oxidación electroquímica del combustible, generalmente

hidrógeno, y la reducción electroquímica del oxidante, normalmente oxígeno, se

transforma entonces la energía química, almacenada en el enlace H-H de la molécula

H2, en energía eléctrica y vapor de agua (Petrovic, 2002)

Figura 2. Modelo de una pila de combustible

Fuente: Petrovic, 2002.

Sistemas basados en la producción de biocarburantes

Se puede distinguir entre la producción de biocarburantes destinados a su utilización

en vehículos con motor de encendido por compresión (diesel) y los destinados a su

empleo en vehículos con motor de encendido provocado (gasolina). Los primeros se

obtienen de cultivos o especies vegetales oleaginosas (girasol, colza, cacahuete, etc.)

y sustituyen al diesel tradicional y los segundos de cultivos o especies vegetales ricas

en azúcares (remolacha, pataca, caña de azúcar, maíz, trigo, etc.) y sustituyen a las

gasolinas o a los aditivos de las gasolinas sin plomo (Mc. Carty y Perry, 1964).

Los aceites obtenidos de las especies oleaginosas se pueden emplear como aditivo en

un motor diesel convencional o se pueden utilizar como único combustible en motores

especiales. No obstante, debido a los inconvenientes técnicos que estas opciones

plantean, habitualmente se transforman químicamente mediante una reacción de

esterificación del aceite con un alcohol (generalmente metanol) en un éster metílico

que se denomina biodiesel. Este biodiesel se puede emplear directamente o como

aditivo del diesel tradicional en los motores convencionales (Mc. Carty y Perry, 1964).

Por otra parte, los alcoholes obtenidos de la fermentación de especies ricas en

azúcares se pueden utilizar como aditivo en un motor de gasolina convencional o se

pueden emplear como único combustible en motores especiales, pero como en el caso

de biodiesel, lo más usual es que se usen una vez transformados químicamente

mediante su combinación con un reactivo orgánico (isobuteno) en lo que se denomina

habitualmente como ETBE (etil-ter-butil éter). Este compuesto se puede utilizar como

aditivo de las gasolinas sin plomo sustituyendo al MTBE (metil-ter-butil éter) que

normalmente se obtiene de un combustible fósil (Foulkes et al, 2011)

Figura 3. Diagrama de producción de biocarburantes

Fuente: Oliveros, 2006

Referencias:

1. Armstead, H., 1983. Geothermal Energy. E. & F. N. Spon, London, 404 pp.

2. Axelsson, G. y Gunnlaugsson, E., 2000. Background: Geothermal utilization,

management and monitoring. In: Long-term monitoring of high-and low enthalpy

fields under exploitation, WGC 2000 Short Courses, Japan, 3-10.

3. Carty, M., & Perry, L. (1964). Anaerobic Wastewater Treatment Fundamentals.

Public Works.

4. Foulkes, D., Elliot, R., & Preston, T. (2011). Feasibility of using pressed

sugarcane stalk for the production of charcoal. Tropical Animal production, 135-

130.

5. Oliveros, A. (2006). Tecnología Energética y Desarrollo. CONCYTEC.

6. Petrovic, J. (2002). Advanced Concepts for Hydrogen Storage.