Colección Ensayos.Fundación Juan March(Madrid)

LA ENERGIA GEOTER ESPAÑA, ¿UNA ENER COMPLEMENTARIA? Por José María Fúster Casas Energías complementarias y energías alternativas Con la limitación o incluso el agotamiento de las fuentes de ener­ gía en que se fundamenta la, es­ tructura de la socíedad actual, se ha creado una terminología equívoca que contribuye no poco a 'aumen­ tar el confusionismo del hombre de la calle sobre la problemática energética. Así, el contraste explí­ cito que se establece entre las ex­ presiones «energías convenciona­ les» y «energías alternativas» tan repetídamente usadas induce la idea de que, cuando se exploten a tope algunas de las fuentes que hoy utilizamos (por ejemplo, la hidráulica) o cuando se agoten las materias prímas naturales que libe­ ran energía (por ejemplo, petró­ leo, carbón; uranio, etc.), podre­ mos disponer en abundancia de

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• BAJO la rúbrica de «Ensayo» el Boletín Informati March publica cada mes una colaboración original y ex sobre un aspecto de un tema general. Anteriormente fuer temas relativos a la Ciencia, el Lenguaje, el Arte, la Histo y la Psicologla. El tema desarrollado actualmente es l En números anteriores se han publicado Materia y e Federico Goded Echeverria, Catedrático de Tecnologla N nica Superior de Ingenieros Industriales de Madrid; El pe dades. prospecciones. suministros exteriores, por José B de Investigación Operativa de la Compañia Española de P en España. por Feliciano Fúster Jaume, Jefe del Prog Nacional de Industria; El carbón. sus posibilidades de u J. R. García-Conde Ceñal, Catedrático de Combustibles perior de Ingenieros de Minas, de Oviedo; y La energia h ción aciual y perspectivas. por Alejandro del Campo Ag nos y Subdirector Técnico en Iberduero, S. A.

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otras fuentes o materias que hasta ah zado o lo han sido en muy pequeña p solar, fusión nuclear, calor del interi gías del viento, de las mareas, otros co Puesto que la expresión «alternati sentido de sustitución, no es extraño dio piense en un automóvil del futuro de llenar el depósito de gasolina haya plo, una antena con células solares ponerle en marcha. Es previsible que mos dentro de varias décadas, aqué de energía hayan sustituido casi por hoy utilizamos mayoritariamente y qu que hoy pueden parecer de ciencia-fi normales. En cambio, en un plazo m la vuelta de este siglo, aquellas ene mente complementar en una proporci que vital, el total de las necesidades en Yo .prefiero, por ello, el adjetiv para estas energías, pues sin pensa descubrimientos científicos o tecnológ parte no hay que descartar- es de esp que hasta ahora no se han utilizado poco grado, podrán contribuir en el b energético con unos 'porcentajes de c mo debido a la necesidad de mejora vida y bienestar de la sociedad actual. Este desenfoque cuantitativo y tem ha llegado a penetrar hasta en el tecnológico, pues no es extraño trope los que los partidarios de la utiliza fuente de energía dibujan la posibilid vuelta al siglo, «su fuente» sea la pan utilizada. Estos optimismos se refue entre los partidarios de unas y otras se el mayor trozo del pastel de los p de cada país, pues «su energía» es e prometedora y rentable. La energía geotérmica está hoy s de energías complementarias. Curiosa cipación en el balance energético mun carestía de transformar el calor existe planeta en otras' formas transportab 4

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ejemplo, .electricidad, pues las plantas existentes generan electricidad con unos ción y producción decididamente más ba les eléctricas térmicas (carbón, derivado nucleares. Su poca participación resulta los lugares de donde se puede extraer c calor del subsuelo son relativamente escas

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Energía geotérmica. Principios fundamen

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En la desintegración espontánea, natu los isótopos radiactivos. que existen disp queña proporción en todas las rocas na mente uranio, potasio. y torio) se prod distribuye por el interior del planeta. Par transporta hacia el espacio exterior muy do en cuenta la pequeña conductividad constituyen el interior de la Tierra. Es generación constante de calor y débil c cen que las temperaturas del interior del gresivamente más elevadas. El concepto diente geotérmico (elevación de la temp que la profundidad es mayor) y el m flujo calórico, expresan estas circunstanc último es una expresión de la cantidad d tantemente sale desde nuestro planeta a medirse en calorías que llegan a la supe de superficie y por unidad de' tiempo. natural es, por término medio, 1.5 micro centímetro cuadrado cada segundo de tie El gradiente se puede medir determi mente, mediante perforaciones, las temp rior de la Tierra, en dos puntos a dife situados fuera de la zona más externa d las temperaturas están influenciadas po climáticas y solares. El flujo calórico n narse directamente, pero si en una per mina, además del gradiente, la, conductívi rocas que allí existen, puede calcularse el fórmula sencilla:

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De la fórmula anterior se deduce que tes geotérmicos altos se requiere que alto o que la conductividad sea pe circunstancias coincidan. Existen en el interior de la Tierra valores del flujo térmico son rr.ás ele debido al ascenso lento de m,~eriale lientes. Cuando en estos sectores l fusión parcial de los materiales prof terminadas condiciones dinámicas, p cerca de la superficie como rocas fundidas. Pueden así, situarse masas men y a temperaturas comprendid 1.000° C. eh sectores de la corteza q ciones normales a "temperaturas infer nares.de grados. Este emplazamiento de materiales voca una anomalía geotérmica positiv del transporte de calor adicional pr originándose una elevación transitori y un aumento considerable del flujo las masas calientes. El tiempo necesa de la anomalía térmica varia en fu factores, siendo los más importantes calor aportado por la masa emplaza de transporte de calor desde la mas más frías periféricas. Aparte de estas anomalías' de producirse en la naturaleza anomalía cia por acumulación de calor debido de fa superficie. de rocas con débil c nan la salida del calor natural interno Variación del gradiente geotérmico ­

En la mayor parte de la superf medio del gradiente geotérrnico es del lo cual significa que para alcanzar te de 100° C. habría que profundizar puede resultar de valores de flujo no

(.) Superficies de igual temperatura que teór superficie del geoide en el supuesto de que el inter y con propiedades térmicas homogéneas.

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microcalorías en rocas con conductivida madamente 6 milicalorías por cm' por ca grado de temperatura). La existencia de ductoras (*) cerca de la superficie, que ac manta térmica retardando la salida del cie, puede duplicar el gradiente local, c fundidad para alcanzar una determinada daría reducida a la mitad en el supuest flujo de calor normal. Si el flujo, cual causa, es algo más elevado que lo .norr microcalorías, las profundidades para al serían del orden de 1,25 km. Estos últimos valores, en circunstanci después se indicarán, son ya dignos d desde el punto de vista de su aprovecham Con todo, la mayor parte de las vari tes del gradiente geotérmico se deben a tantes del flujo térmico debidos a la ex cercanas a la superficie, de masas ígn flujos que pueden llegar a ser diez o más normal, lo cual significa que pueden a de 100° ó 200° C. por km. De esto se deduce que las anoma interesantes están localizadas en los sec ígnea actual o reciente, considerando r sectores en donde hay datos para supone ígnea ha tenido lugar hace unos millones Efectivamente la mayoría de los ca hoy explotados están en zonas donde ex en los últimos millones de años activida jo en superficie de la actividad ígnea inte ello hay que suponer que cualquier zon ceptible de explotación directa. La an sólo se crea cuando masas calientes de m cúbicos se infiltran o emplazan en secto superficie. Si los .materiales fundidos asc te a la superficie desde zonas muy pro decenas de kilómetros de profundidad,

(.) Valores bajos de conductividad en rocas nat 2 mcal. cm2 seco o C. (U) La disipación del calor de una intrusión Ignea millones de años, teniendo en cuenta la débil conduct cas sólidas naturales.

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ves de tiempo y por fisuras de peque cantidad de calor que se transmite a a la superficie no es significativa. Sistemas geotérmicos

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La localización de zonas extensas temperatura y a profundidades asequ condición que se requiere para pode geotérmica, pero por desgracia no e débil conductividad térmica, las rocas con la misma lentitud que se calenta extracción directa de su calor sólo condiciones adicionales. En la naturaleza esta extracción de cuando 'a profundidades asequibles existen formaciones geológicas porosas das de aguas que en general proced ción superficial. El agua caliente, si la formación p de la superficie por otras formacione quirirá la temperatura del sistema y tado líquido o en forma de vapor s inferior o superior, respectivamente, ción que crece en función de la profu Dentro de la formación permeable, a fisuras interconectados se establecerá u nos complejo de convección con asce hacia el techo de la formación perme más calientes y descenso de aguas rel por otros sectores. Es difícil imaginar que un sistem esté totalmente aislado de la superfic samente impermeables. Rocas no to bles, o más frecuentemente zonas de tan a este sistema convectivo con la condiciones, parte del agua caliente as cie y eventualmente llegará hasta ell caliente o de vapor. De la misma forma es dificil imag naturales, una formación permeable q

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(.) Por ejemplo, a las presiones que existen a agua pura hierve a una temperatura cercana a los 30

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por infiltración aguas desde la superficie permeables o a través de otras fisuras, el sistema geotérmico más frecuente se existe un balance hídrico condicionado de agua a través de fuentes termales y das a la infiltración, y un balance energ calorías restadas por el agua caliente q calentamiento del nuevo agua aportada quedar compensado 'por las calorías que tema desde las zonas profundas. Como culación del agua es más rápido que e lor, en cualquier sistema' geotérmíco exi gativo en el balance, independientemen temporal de la anomalía de primer ord encajado el sistema geotérmíco. El agua en estos sistemas, que con bieran denominarse hidrogeotérmicos, n un medio eficaz de extraer el calor tra mente a la superficie. Es también, cua en vapor, el factor dinámico que pue tamente, para mover a través de turbin eléctricos una vez que el vapor pueda diante sondeos. De todo ello se deduce que las con que permiten la existencia de un sistem análogas a las que se requieren para e ciones de gases y petróleo. Formacione das (rocas almacén) aísladas o casi ai por formaciones. poco permeables y en bles que permitan el aislamíento y a fluidos; Existen anomalías térmicas importa a zonas de rocas permeables o a zo estos casos se estudia su posible transf mas geotérmicos por inyección de agua terior rocas permeables, o creando artifi meabilidad en las rocas del interior me subterráneas que las fragmenten. Campos g.eotérmicos

Cuando se perfora un sistema geot su proceso de, explotación se establece directa con la superficie y se introduc

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factores adicionales en el balance hídric sistema. Si el vapor o agua que se ex la recarga natural del sistema, disminu agua existente en la roca permeable; est negativo a largo plazo, pero en alguno micos el descenso de presión hará hervi temperatura y por el sondeo saldrá una de vapor. Esto puede ser conveniente se utiliza para generación de electricidad En los sondeos en los que únicame caliente, una extracción excesiva superio tural será siempre un factor de degrad especialmente en regiones áridas. Por reinyectar los fluidos geotérmicos, tant factor de degradación como para evit geotérmicos, en general muy cargados d rales en disolución puedan contaminar biente (*). La extracción de energía del sistema tor de mucha más importancia en la vi campo. En este sentido no disponemos mente precisos para evaluar la duración do campo geotérmico, pues, en gener pocos datos sobre la cantidad de calor de transporte del mismo desde las zona el sector, generalmente, muy somero do sistema geotérmico. En la mayor part tiende a plantear un sistema de extrac comportamiento' en el tiempo del propi do, los, campos que se están explotand tiempo (como el de Lardarello en Itali do descenso significativo de su capacidad Utilización

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la energía geotérmica

Los campos geotérrnicos pueden clas tegorías principales:

1) Campos geotérmicos en los que seco o sobrecalentado (por ejemplo, Lardar

(.) Por otra parte, en algunos campos geoténnico ralizados se intenta explotar estas sustancias minerales ductos secundarios del proceso.

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Geysers en U.S.A.). Dentro del sistema do es vapor y como tal se utiliza pa que generan electricidad. Los fluidos tie pia, en general. superior a las 600 calorí

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2) Campos geotérmicos en donde, geotérmico, existe agua a temperaturas ral a temperaturas superiores a los 2 cender se transforman total o parcialm se utiliza como en el caso anterior, pre del agua del vapor antes de que éste en Su entalpia es menor, en general, comp 400 cal./gr. Ejemplos de estos campos s en Nueva Zelanda o Ahauchapán en El

3) Campos geotérmicos de bajaen fluido geotérmico es agua que llega a debajo de los 100°. Se utilizan en la a lefacción urbana, procesos industriales lefacción de invernaderos en países f etcétera. Ejemplos de estas explotacione mediaciones de París, Islandia, Hungría

Como es natural, los campos geoté santes desde el punto de vista económ dos primeras categorías, pues al trans energía eléctrica fácilmente transportabl gráfica del campo geotérmico no introd económicos en la utilización de la energí da introducir, por ejemplo, la localiz hidroeléctrico o el emplazamiento de u de carbón al pie de la mina.

En los de la tercera categoría existe tores de situación que pueden condici Puesto que el' agua caliente no se pu distancias muy' grandes del punto de de un campo geotérmico de este tipo e nada por factores, tales como el de su p pobladas, o con desarrollo industrial o ble. Por supuesto la disponibilidad de un factor condicionante del desarrollo nadas regiones, pero el problema de su sujeto a muchas otras variables. 1t

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Por esta causa se ensayan en la actu plo, en U.R.S.S.) 'la posibilidad de ut baja entalpía para generar electricidad u geotérmico en sistema cerrado para ca bajo punto de ebullición (freón, propan bién en ciclo cerrado mueven las turbinas

Posibilidades de energía geotérmica en Es

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La evaluación primaria de las posibi geotérmica de una región es un problem que se requiere la utilización de dato procedencias: imágenes de infrarrojo ob tes; datos abundantes de flujo térmico o dientes geotérmicos en perforaciones pr gía de la actividad ígnea y sus característi períodos geológicos; conocimiento de las ras geológicas; estudio geoquímico de la y otras manifestaciones superficiales, etc. A la hora de evaluar las posibilida más reducido, en donde por los datos sospecharse la existencia de un posible c es necesario realizar estudios' detallados d geológicas y sus estructuras mediante la más variables técnicas geológicas, geofísi y determinar el estado térmico del secto detáIlados de temperaturas en sectores ce ficie y de gradientes, a distintas profun sondeos de exploración. Puesto que los 'campos geotérmicos suceptibles de originar vapor seco y el más atractivos, y éstos, salvo excepcion dos en regiones volcánicas recientes en suelen existir manifestaciones termales e sers, fuentes termales), las primeras inv máticas se han centrado en las Islas Ca cretamente en el sector de Timanfaya o del Fuego (Lanzarote), donde es conoci cho tiempo una anomalía térmica espec raturas de más de 200° C. a pocos metro La anomalía no está asociada a salidas 12

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dos geotérmicos (agua o vapor) y pos una zona de fractura por la que se través de un sistema convectivo super ciones volcánicas más recientes y muy intervienen en buena parte. el aire in teriales. Tras una serie de campañas d lógica, termometría de superficie, pro y gravimétricas realizadas por los equip to de Petrologia de la Universidad C.S.I.C~, se ejecutó por el Instituto Ge España y Enadimsa un sondeo profun to de más de mil metros de profund atravesar un espeso paquete de materi marinos bastante compactos. Posiblem constituye la cobertera de las zonas pro Este posible campo sigue siendo, p pues para demostrar su existencia y ren investigaciones costosas adicionales zado. Quizás la falsa esperanza defrau mer sondeo de exploración debía ser casi nunca ocurre) y también el hecho hasta ahora si existe en profundidad u con agua y vapor, hayan sido factore proseguir la campaña de sondeos p para evaluar definitivamente esta anom En la Península no existe volcanis tualidad, 'aunque algunas provincias Campos de Calatrava, SE de España dios activos para los .que se pueden riores al millón de años. El volcanismo de Calatrava,. que en conjunto es más SE de España, no es un principio muy ginar grandes masas ígneas emplazada ficiales; se trata, más bien, de un v de origen profundo fisural y rápido, de poca entidad en regiones asequibl geotérmica. El vo1canismo del SE de de Murcia y Almería), aunque es de rece el ascenso lento de grandes mas y andesitas) creadoras de anomalías conjunto mucho más antiguo que la por ello, es de esperar que las anom 13

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relacionadas con los procesos de erup dan haberse disipado en buena parte. Por unas y otras razones no es de que en las tres regiones volcánicas pe existan muchas posibilidades de encon tas entalpias. La carencia de geyseres relativamente bajas de las fuentes term herencia de la pasada actividad volcán esta apreciación inicial. En cuanto a la posibilidad de loc sula campos geotérmicos de baja o puedan servir como fuentes directas d urbana, procesos industriales) y, event ducir energía eléctrica, si se desarrol cambio de calor a líquidos de bajo pun investigaciones concretas hasta ahora bién muy insuficientes. Se han realizado investigaciones pr nas cuencas sedimentarias (Vallés, Olo sospechar la existencia de sistemas hidr fundidades de más de 1.000 metros co canas o superiores a los 100° C., pero estatales ni la empresa privada han a informaciones, las campañas de sondeo limitar los posibles sistemas hidrogeotér La estructura geológica de nuestro cuentes cuencas sedimentarias limitadas tónicos, en las que alternan con frec porosas e impermeables (cuencas y sub Tajo, -Ebro, Guadalquivir; cuencas p Hespérico) es, sin embargo, muy fav para que, si existen anomalías geoténni cerse campos hidrogeotérmicos. Desgr tenemos datos sobre la distribución de de nuestro subsuelo, pues en España mos la excepción- no existe un sólo d minación de flujo térmico. En tanto estos datos básicos fundamentales, es d ciones fiables. Es de esperar que la carestía prog y la dieta que se avecina de producto revulsivo que nos haga dar pasos decid 14