Con el fin de alcanzar los objetivos globales de protección del clima y la descarbonización, la energía eólica y solar están en la opinión pública. Pero a menudo se pasa por alto una fuente de energía limpia y sostenible. A diferencia del sol y el viento, ofrece un suministro constante: la energía geotérmica. En este blog, conocerás las oportunidades que ofrece la geotermia y por qué los sistemas de tuberías de plástico permiten utilizar este recurso energético inagotable de forma económica.
La producción natural de energía del interior de la tierra no es en absoluto una invención moderna: desde la antigüedad, la civilización ha utilizado los manantiales geotérmicos con fines de calefacción y como baños termales naturales. Sin embargo, solo en las últimas décadas el desarrollo tecnológico ha permitido desarrollar la energía geotérmica a gran escala para la generación de energía y como fuente sostenible de calor.
La energía geotérmica se basa en un principio simple: la tierra genera enormes cantidades de energía térmica en su núcleo, lo que calienta el manto y la corteza. Este calor natural sale a la superficie a través de tuberías y se convierte en energía utilizable. Al mismo tiempo, el proceso de generación de energía está casi libre de CO2. Sin embargo, el uso de la energía geotérmica no solo ofrece la oportunidad de reducir significativamente la huella de CO2, sino también de garantizar un suministro de energía fiable y rentable a largo plazo.
La energía geotérmica es un todoterreno cuando se trata de energías renovables: puede producir electricidad de carga base y también ofrece la posibilidad de operar sistemas de calefacción y refrigeración, en otras palabras, una atractiva triple función como fuente de electricidad, así como calefacción y refrigeración.
A pesar de su potencial como fuente de energía limpia y fiable, un análisis de la situación energética mundial muestra que la energía geotérmica sigue desempeñando un papel marginal.
Las inversiones en tecnologías consolidadas, como la solar y la eólica, representaron el 95% del total en 2022. Otras energías renovables, incluida la geotérmica, representaron solo el 7% de las inversiones.
La generación de electricidad a partir de energía geotérmica ha crecido a nivel mundial a un ritmo moderado de alrededor del 3,5% anual, alcanzando una capacidad instalada total de aproximadamente 15,96 gigavatios de electricidad (GWe) en 2021. Esto significa que la energía geotérmica representa solo una pequeña parte del 0,5% de las energías renovables para la generación de electricidad y la calefacción y refrigeración.
A pesar de la baja participación, la tendencia muestra que la energía geotérmica está creciendo. El uso de la energía geotérmica para calefacción y refrigeración creció una media de alrededor del 9% anual entre 2015 y 2020, lo que se tradujo en una capacidad térmica de 107 gigavatios (GWth) en 2020.
La energía geotérmica ofrece un enorme potencial de crecimiento para la industria energética mundial. Los países con condiciones geológicas favorables demuestran que es posible un uso integral de los recursos geotérmicos.
Los países con actividad volcánica o fallas tectónicas se benefician especialmente de la energía geotérmica, ya que facilita las condiciones geológicas y, por tanto, el acceso a los recursos geotérmicos. Entre ellas se encuentran, por ejemplo:
Islandia: Gracias a su actividad volcánica, Islandia utiliza la energía geotérmica para la calefacción y la generación de electricidad.
Filipinas e Indonesia: Ambos países se encuentran entre los líderes en generación de energía geotérmica, ayudados por su ubicación en el Cinturón de Fuego del Pacífico.
Nueva Zelanda: Este país utiliza sus recursos geotérmicos para la generación de energía y aplicaciones industriales.
Kenia: Es uno de los principales países de África que utiliza la energía geotérmica para generar electricidad, especialmente en el Valle del Rift.
Estados Unidos: Especialmente en California, Nevada y Hawái, la energía geotérmica se utiliza para la electricidad y la calefacción.
La temperatura del interior de la Tierra aumenta a medida que aumenta la profundidad. Este fenómeno se denomina gradiente geotérmico. Este gradiente puede variar dependiendo de las condiciones geológicas. Su promedio es de alrededor de 25 a 30 °C por kilómetro en la corteza terrestre. En áreas volcánicas o tectónicamente activas, el aumento de temperatura por kilómetro de profundidad puede ser significativamente mayor. Se distingue entre diferentes formas de energía geotérmica, dependiendo de la profundidad. Cada uno tiene su propio significado y aplicaciones para la producción de energía. Los diferentes tipos de energía geotérmica ofrecen soluciones para una amplia gama: desde el suministro de calefacción urbana hasta el suministro descentralizado de calor a través de bombas de calor geotérmicas y la producción de electricidad a gran escala.
A estas profundidades, la temperatura puede superar los 60 °C; A menudo se alcanzan temperaturas superiores a los 100 °C a una profundidad de unos pocos miles de metros. La energía geotérmica profunda utiliza principalmente las altas temperaturas para generar electricidad generada por turbinas o generadores. Este tipo de energía geotérmica está especialmente presente en las zonas volcánicas, donde las capas de roca caliente son fácilmente accesibles. Las centrales eléctricas que utilizan esta forma de energía pueden proporcionar una gran cantidad de electricidad de carga base, que constituye la columna vertebral de cualquier red de suministro de energía.
La energía geotérmica de profundidad media utiliza energía geotérmica en un rango de temperatura de aproximadamente
De 25 °C a 60 °C. Ofrece una solución eficiente para el suministro de calor de edificios, invernaderos y procesos industriales. Al aprovechar las temperaturas relativamente estables a esta profundidad, los sistemas geotérmicos de profundidad media pueden proporcionar una fuente constante de energía, ideal para calefacción y, en algunos casos, refrigeración.
A esta profundidad, las temperaturas pueden oscilar entre unos 10 °C y 25 °C, lo que es ideal para el funcionamiento de bombas de calor. Con esta forma de energía geotérmica, las temperaturas constantes y moderadas de la tierra se utilizan para calentar o enfriar edificios. La energía geotérmica cercana a la superficie es especialmente adecuada para los sistemas de bomba de calor utilizados para la climatización en hogares privados e industrias.
Cuando se trata de seleccionar el material de tubería adecuado para aplicaciones geotérmicas, prácticamente no hay alternativa a las tuberías de plástico. La razón de esto es que su excelente resistencia a la corrosión, flexibilidad y larga vida útil los diferencian de otros materiales como el acero y el cobre.
Por lo tanto, las tuberías de plástico son esenciales para el uso de la energía geotérmica. Las tuberías de acero son susceptibles a la corrosión por sustancias químicas en el suelo o el agua. La desventaja de las tuberías de cobre, por otro lado, son los costos de inversión enormemente altos, así como la tendencia a la incrustación y, por lo tanto, un alto esfuerzo de mantenimiento.
La inercia química del plástico hace que estas tuberías conserven su integridad incluso cuando están en contacto con fluidos agresivos. Especialmente adecuados para aplicaciones geotérmicas son los sistemas de tuberías de polipropileno (PP) y polietileno (PE). polipropileno (PP) y polietileno (PE). Ambos plásticos no solo tienen una alta resistencia a las sustancias corrosivas, sino que también son conocidos por su flexibilidad, lo que los hace ideales para la instalación. Además, sus propiedades térmicas aseguran una mínima pérdida de calor, aumentando la eficiencia de todo el sistema geotérmico.
La instalación de sistemas de tuberías de plástico es más fácil y rápida que la de las tuberías de metal. Las técnicas de unión modernas, como la soldadura de plástico, crean uniones duraderas y seguras que garantizan un uso óptimo a largo plazo. Estos beneficios de instalación conducen a una implementación acelerada del proyecto y, por lo tanto, a una reducción de los costos de mano de obra.
La compatibilidad ambiental de las tuberías de plástico también juega un papel importante. Su fabricación es energéticamente eficiente y, a menudo, reciclable al final de su vida útil, lo que minimiza significativamente la huella ecológica en comparación con los sistemas metálicos.
La gama de posibles aplicaciones de la energía geotérmica es impresionante. Pero también cumple lo que promete en la práctica. Dos ejemplos de proyectos en los que se utilizaron sistemas de tuberías aquatherm demuestran la rentabilidad y la sostenibilidad para el futuro energético.
El proyecto de Stadtwerke Arnsberg es un hito en el suministro de energía municipal. Con la planificación, que comenzó en junio de 2005, Arnsberg quiso convertirse en pionera en el uso de fuentes de energía renovables. En el momento de la planificación, era el pozo más profundo de Alemania. El objetivo: calentar la piscina de ocio "Nass" con 2,1 millones de kilovatios hora al año con el máximo rendimiento energético.
El reto radicaba en la profundidad: con un aumento de la temperatura de unos 3 °K por cada 100 metros, se midieron unos impresionantes 83 °C en el fondo del pozo de 2.835 metros de profundidad. Esta agua calentada debe ser llevada a la superficie casi sin pérdidas para poder utilizar el calor y luego devolver el agua enfriada a las profundidades.
Pero hubo problemas: los tubos de doble pared de PRFV (plástico reforzado con fibra de vidrio) destinados al proyecto demostraron ser inadecuados para soportar las enormes cargas. Como resultado, comenzó una búsqueda mundial de una solución robusta e innovadora. aquatherm, que se enteró del problema de Arnsberg a través de numerosos informes de los medios de comunicación, se puso en contacto de forma proactiva con el municipio y la empresa de perforación. Gracias a la experiencia de aquatherm, fue posible desarrollar una solución adecuada.
Después de pruebas en profundidad en el Instituto de Tecnología del Petróleo y el Gas Natural de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Clausthal, en las que la tubería compuesta de aquatherm pasó varias pruebas, se presentó a la administración de la ciudad de Arnsberg. El innovador sistema de tuberías consiste en una tubería exterior de acero con un revestimiento interior hecho de la tubería de plástico PP aquatherm green. Incluso en condiciones extremas, como las que prevalecen en la base del pozo profundo, el sistema de tuberías demostró su fiabilidad: soportó temperaturas de 95 °C y presiones de 320 bar.
La instalación se llevó a cabo sin dificultades técnicas hasta los 2.800 metros de profundidad. Bajo la supervisión de la Autoridad Minera y después de la instalación de la bomba de circulación el 8 de febrero de 2012, el equipo del proyecto alcanzó rápidamente el objetivo de 55 °C de agua caliente que llegaba a la superficie de la tierra. La piscina de ocio "Nass" se beneficia ahora del agua calentada geotérmicamente. Este proyecto es un ejemplo exitoso de transición energética: el impacto climático local se reduce en unas 800 toneladas de CO2 al año.
En 2023, entró en funcionamiento la planta de calefacción geotérmica de Stadtwerke Schwerin, estableciendo nuevos estándares en el suministro de energía sostenible de Alemania. Este proyecto orientado al futuro en Schwerin representa un enfoque innovador para superar los desafíos de la alta mineralización en el agua termal.
Las condiciones especiales de Schwerin (agua termal con un alto contenido mineral que está permanentemente bajo sobrepresión a unos 50/70 °C) requerían un sistema de tuberías que pudiera hacer frente a estos requisitos extremos. La respuesta se encontró en el azul aquatherm, que es lo suficientemente robusto como para soportar las altas influencias corrosivas.
aquatherm blue no solo cumple con los requisitos técnicos, sino que también tiene una visión ecológica y orientada hacia el futuro. La planta geotérmica de Stadtwerke Schwerin puede generar alrededor del 15 por ciento de la calefacción urbana de Schwerin de forma respetuosa con el clima con energía geotérmica de profundidad media y tecnología moderna de bombas de calor. Para ello, el agua termal se transporta primero a la superficie para utilizar la energía geotérmica a través de intercambiadores de calor y bombas de calor. Una vez extraído el calor, el agua enfriada se devuelve a la capa de roca, creando un circuito cerrado y sostenible. La conexión soldada de las tuberías garantiza una alta fiabilidad del sistema, ya que no hay puntos débiles. Esta es una ventaja particular, ya que el agua termal está clasificada como peligrosa para el agua y, por lo tanto, se imponen los más altos requisitos a la seguridad de la instalación.
"Las aguas termales, como las que se extraen en la cuenca del norte de Alemania, plantean exigencias especiales al material de las tuberías", explica el Dr.-Ing. Frank Kabus, director general de Geothermie Neubrandenburg GmbH, la oficina de consultoría y planificación del proyecto. "Debido a la alta mineralización de hasta 300 g/l, la resistencia a la corrosión del material es, por supuesto, un aspecto esencial. Además, por razones geoquímicas, se debe mantener una sobrepresión permanente de unos pocos bares en el sistema de tuberías, a temperaturas en el rango de 50/70 °C. Aquatherm Blue, fabricado en plástico de polipropileno, es una solución ideal en las condiciones que se dan. La entrada de oxígeno al agua termal, que suele ser una desventaja del plástico en comparación con las tuberías metálicas, puede evitarse en este caso integrando una barrera de difusión. Esto es fundamental, ya que de lo contrario puede dar lugar a la formación de partículas en el agua termal, lo que crea problemas de inyección en el subsuelo con el tiempo".
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El sistema de tuberías aquatherm blue ofrece una amplia gama de ventajas que lo convierten en la opción ideal para proyectos geotérmicos exigentes:
Con aquatherm blue, el calor se extrae de la tierra y con aquatherm energy se transporta a los consumidores de una manera altamente eficiente. Esto se debe a que el sistema de tuberías con aislamiento térmico es adecuado para las redes modernas de calefacción urbana. Las propiedades de aislamiento de aquatherm energy minimizan la pérdida de calor en las redes de calefacción urbana y, por lo tanto, son ideales para los requisitos de la calefacción urbana de 4ª generación. Esto proporciona a los clientes una solución integral de una sola fuente.
Aquatherm ofrece mucho más que sistemas de tuberías de alta calidad. Los clientes se benefician de un soporte y servicios integrales que garantizan la seguridad y la eficiencia en varios niveles.
Desde el principio, los expertos de aquatherm están al lado del cliente para ayudar con la planificación técnica y el diseño de los sistemas.
Aquatherm ofrece herramientas y servicios digitales que facilitan el proceso de planificación en particular. Estas soluciones digitales incluyen soporte BIM, software de planificación y aplicaciones.
El servicio de atención al cliente de Aquatherm proporciona respuestas a preguntas técnicas, imparte formación a instaladores y planificadores y proporciona asistencia durante la puesta en marcha.
Con proyectos en todo el mundo, aquatherm cuenta con una amplia experiencia internacional, de la que los clientes se benefician en la ejecución de sus proyectos.
Los productos de aquatherm están ampliamente certificados y la sostenibilidad está documentada en las EPD. Esto da a los clientes la seguridad de que cumplen con las normas nacionales e internacionales.
El amplio soporte y los productos de alta calidad ofrecen un alto nivel de seguridad del proyecto.
Gracias a la larga vida útil, a los mínimos requisitos de mantenimiento y a la eficiencia de los sistemas de tuberías, la inversión inicial se amortiza de forma rápida y sostenible.
Gracias a los fiables procesos de planificación e instalación, aquatherm permite un alto nivel de fiabilidad en los plazos de entrega de los proyectos.
Los beneficios de la energía geotérmica están claramente definidos y su papel en el suministro de energía futura es innegable. La energía geotérmica es una fuente de energía limpia, fiable, libre de CO2 y renovable. Tiene la capacidad de entregar una carga base continua, independientemente del clima:
Debido a sus propiedades especiales del material, los sistemas de tuberías aquatherm blue, aquatherm green y aquatherm energy son cruciales para la implementación y el funcionamiento exitosos de plantas geotérmicas, así como para el transporte en redes de calefacción urbana.
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