Kirill Degtyarev, investigador, Universidad Estatal de Moscú. M. V. Lomonósov.
En nuestro país, rico en hidrocarburos, la energía geotérmica es una especie de recurso exótico que, en la situación actual, es poco probable que compita con el petróleo y el gas. Sin embargo, este tipo de energía alternativa se puede utilizar en casi todas partes y con bastante eficacia.
Foto de Ígor Konstantinov.
Cambios en la temperatura del suelo con la profundidad.
Un aumento de la temperatura de las aguas termales y de las rocas secas que las contienen con la profundidad.
La temperatura cambia con la profundidad en diferentes regiones.
La erupción del volcán islandés Eyjafjallajokull es un ejemplo de violentos procesos volcánicos que ocurren en zonas tectónicas y volcánicas activas con un poderoso flujo de calor desde las entrañas de la tierra.
Capacidades instaladas de centrales geotérmicas por país, MW.
Distribución de recursos geotérmicos en toda Rusia. Las reservas de energía geotérmica, según los expertos, son varias veces mayores que las reservas de energía de los combustibles fósiles orgánicos. Según la Sociedad de Energía Geotérmica.
La energía geotérmica es el calor del interior de la tierra. Se produce en las profundidades y llega a la superficie de la Tierra en diferentes formas y con distintas intensidades.
Estas son las zonas más favorables para el desarrollo de la energía geotérmica. En el territorio de Rusia, se trata, en primer lugar, de Kamchatka, las Islas Kuriles y el Cáucaso.
Al mismo tiempo, el desarrollo de la energía geotérmica es posible en casi todas partes, ya que el aumento de temperatura con la profundidad es un fenómeno universal, y la tarea es "extraer" calor de las profundidades, al igual que de allí se extraen materias primas minerales.
En promedio, la temperatura aumenta con la profundidad entre 2,5 y 3 o C por cada 100 m. La relación entre la diferencia de temperatura entre dos puntos que se encuentran a diferentes profundidades y la diferencia de profundidad entre ellos se denomina gradiente geotérmico.
El valor recíproco es el paso geotérmico, o el intervalo de profundidad en el que la temperatura aumenta 1 o C.
Cuanto mayor es el gradiente y, en consecuencia, menor es el nivel, más cerca de la superficie llega el calor de las profundidades de la Tierra y más prometedora es esta zona para el desarrollo de la energía geotérmica.
En diferentes áreas, dependiendo de la estructura geológica y otras condiciones regionales y locales, la tasa de aumento de la temperatura con la profundidad puede variar dramáticamente. A escala terrestre, las fluctuaciones en las magnitudes de los gradientes y pasos geotérmicos alcanzan 25 veces. Por ejemplo, en Oregón (EE. UU.) el gradiente es de 150 o C por 1 km, y en Sudáfrica, de 6 o C por 1 km.
La pregunta es: ¿cuál es la temperatura a grandes profundidades: 5, 10 km o más? Si la tendencia continúa, la temperatura a una profundidad de 10 km debería promediar aproximadamente 250-300 o C. Esto lo confirman más o menos las observaciones directas en pozos ultraprofundos, aunque el panorama es mucho más complicado que un aumento lineal de la temperatura. .
Por ejemplo, en el pozo superprofundo de Kola, perforado en el escudo cristalino del Báltico, la temperatura hasta una profundidad de 3 km cambia a una velocidad de 10 o C/1 km, y luego el gradiente geotérmico se vuelve 2-2,5 veces mayor. A una profundidad de 7 km ya se registró una temperatura de 120 o C, a 10 km - 180 o C y a 12 km - 220 o C.
Otro ejemplo es un pozo perforado en la región del Caspio Norte, donde a una profundidad de 500 m se registró una temperatura de 42 o C, a 1,5 km - 70 o C, a 2 km - 80 o C, a 3 km - 108 o C .
Se supone que el gradiente geotérmico disminuye a partir de una profundidad de 20 a 30 km: a una profundidad de 100 km las temperaturas estimadas son de aproximadamente 1300-1500 o C, a una profundidad de 400 km - 1600 o C, en el núcleo de la Tierra. (profundidades de más de 6000 km) - 4000-5000 o CON.
A profundidades de hasta 10-12 km, la temperatura se mide mediante pozos perforados; donde no están presentes, se determina mediante signos indirectos del mismo modo que a mayores profundidades. Estos signos indirectos pueden ser la naturaleza del paso de las ondas sísmicas o la temperatura de la lava en erupción.
Sin embargo, para los fines de la energía geotérmica, los datos sobre temperaturas a profundidades superiores a 10 km todavía no tienen interés práctico.
A varios kilómetros de profundidad hay mucho calor, pero ¿cómo aumentarlo? A veces, la naturaleza misma nos resuelve este problema con la ayuda de un refrigerante natural: aguas termales calentadas que salen a la superficie o se encuentran a una profundidad accesible para nosotros. En algunos casos, el agua de las profundidades se calienta hasta alcanzar el estado de vapor.
No existe una definición estricta del concepto de “aguas termales”. Por regla general, se refieren a aguas subterráneas calientes en estado líquido o en forma de vapor, incluidas aquellas que llegan a la superficie de la Tierra con una temperatura superior a 20 o C, es decir, por regla general, más alta que la temperatura del aire. .
El calor del agua subterránea, el vapor y las mezclas de vapor y agua es energía hidrotermal. En consecuencia, la energía en función de su uso se denomina hidrotermal.
La situación es más complicada con la extracción de calor directamente de rocas secas: la energía petrotérmica, especialmente porque las temperaturas bastante altas, por regla general, comienzan desde profundidades de varios kilómetros.
En el territorio de Rusia, el potencial de la energía petrotermal es cien veces mayor que el de la energía hidrotermal: 3.500 y 35 billones de toneladas de combustible estándar, respectivamente. Esto es bastante natural: el calor de las profundidades de la Tierra está disponible en todas partes y las aguas termales se encuentran localmente. Sin embargo, debido a evidentes dificultades técnicas, actualmente las aguas termales se utilizan principalmente para generar calor y electricidad.
El agua con temperaturas de 20-30 a 100 o C es adecuada para calentar, con temperaturas de 150 o C y más, y para generar electricidad en centrales geotérmicas.
En general, los recursos geotérmicos en Rusia, en términos de toneladas de combustible equivalente o cualquier otra unidad de medida de energía, son aproximadamente 10 veces mayores que las reservas de combustibles fósiles.
En teoría, sólo la energía geotérmica podría satisfacer plenamente las necesidades energéticas del país. En la práctica, por el momento, en la mayor parte de su territorio esto no es factible por razones técnicas y económicas.
En el mundo, el uso de la energía geotérmica se asocia más a menudo con Islandia, un país situado en el extremo norte de la Cordillera del Atlántico Medio, en una zona tectónica y volcánica extremadamente activa. Probablemente todo el mundo recuerde la poderosa erupción del volcán Eyjafjallajökull en 2010.
Gracias a esta especificidad geológica, Islandia dispone de enormes reservas de energía geotérmica, incluidas fuentes termales que emergen de la superficie de la Tierra e incluso brotan en forma de géiseres.
En Islandia, más del 60% de toda la energía consumida actualmente proviene de la Tierra. Las fuentes geotérmicas proporcionan el 90% de la calefacción y el 30% de la generación de electricidad. Añadamos que el resto de la electricidad del país se produce mediante centrales hidroeléctricas, es decir, utilizando también una fuente de energía renovable, lo que hace que Islandia parezca una especie de estándar medioambiental mundial.
La domesticación de la energía geotérmica en el siglo XX benefició enormemente a Islandia económicamente. Hasta mediados del siglo pasado era un país muy pobre, ahora ocupa el primer lugar en el mundo en términos de capacidad instalada y producción de energía geotérmica per cápita y está entre los diez primeros en términos de capacidad instalada absoluta de plantas de energía geotérmica. . Sin embargo, su población es de sólo 300 mil personas, lo que simplifica la tarea de cambiar a fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente: la necesidad es generalmente pequeña.
Además de Islandia, una gran proporción de la energía geotérmica en el balance general de producción de electricidad se obtiene en Nueva Zelanda y los países insulares del Sudeste Asiático (Filipinas e Indonesia), países de América Central y África Oriental, cuyo territorio también es Se caracteriza por una alta actividad sísmica y volcánica. Para estos países, en su nivel actual de desarrollo y necesidades, la energía geotérmica hace una contribución significativa al desarrollo socioeconómico.
(El final sigue.)
