¿Qué es la energía geotérmica?
El calor del manto y la corteza terrestre se almacena y se transfiere a la superficie de la Tierra
de manera diferente según el entorno geológico.
La energía geotérmica es el calor producido y contenido en la Tierra. Se puede utilizar como un recurso de energía limpio, confiable y renovable. La energía geotérmica es una alternativa eficiente de calefacción y refrigeración para aplicaciones residenciales, comerciales e industriales, y es potencialmente una fuente importante para la generación de energía eléctrica en algunas regiones de los Estados Unidos.
En el oeste de los Estados Unidos, la energía geotérmica se asocia comúnmente con aguas termales y géiseres donde se forman depósitos geotérmicos de alta temperatura en áreas de actividad volcánica y sísmica relativamente reciente. En estos lugares, el agua subterránea circula profundamente en el lecho rocoso permeable, recogiendo el calor y acercándolo a la superficie, creando un alto gradiente geotérmico. Varios de estos embalses se han desarrollado para aplicaciones comerciales que incluyen calentamiento directo, deshidratación de alimentos, acuicultura y generación de energía eléctrica.
En el entorno geológico relativamente estable del este de los Estados Unidos, las rocas generadoras de calor son mucho más profundas y los gradientes geotérmicos tienden a ser más bajos. Sin embargo, existen oportunidades para desarrollar recursos geotérmicos de baja temperatura que pueden incluir el uso directo, los sistemas de intercambio geotérmico, la geotermia coproducida con recursos de petróleo y gas, y los sistemas geotérmicos mejorados (EGS).
Las aguas termales, como las piscinas Jefferson en la ciudad de Warm Springs, Virginia, han sido una fuente de salud y relajación para los virginianos durante cientos de años.
En Virginia, las aguas termales en los condados de Bath y Alleghany se han utilizado durante mucho tiempo como balnearios y centros turísticos que proporcionan un recurso geotérmico de uso directo al público desde la década 1760. Estas aguas termales se originan a partir del agua que se calentó en las profundidades de la corteza terrestre y se transportó relativamente rápido a la superficie a lo largo de fallas y fracturas geológicas.
Una tecnología en rápido desarrollo se centra en los sistemas de intercambio geográfico, que incluyen bombas de calor geotérmicas o geotérmicas. Esta tecnología representa una alternativa fiable y eficiente a los sistemas convencionales de calefacción y refrigeración en aplicaciones residenciales y comerciales. Los sistemas de intercambio geológico utilizan zanjas horizontales, pozos verticales y cuerpos de agua (estanques, lagos, etc.) para aprovechar las temperaturas relativamente constantes en el subsuelo para regular las temperaturas interiores durante todo el año.
Las bombas de calor geotérmicas se pueden configurar de varias maneras diferentes según las condiciones del sitio. En el sistema de circuito cerrado horizontal, los fluidos de intercambio de calor circulan en un circuito de tubería instalado en una zanja poco profunda (de4 a 6 pies de profundidad). El sistema de circuito cerrado vertical puede instalarse en uno o más pozos verticales. Esta configuración funciona de manera similar al bucle cerrado horizontal, pero puede ser más apropiada para ciertas condiciones del sitio. Un estanque u otro cuerpo de agua también puede proporcionar la temperatura relativamente constante necesaria para un sistema de circuito cerrado y tiene la ventaja de un menor costo de instalación.
Configuraciones típicas de bombas de calor geotérmicas.
Temperatura contorneada por color en °C a una elevación de -1,200 m (-3,937 pies) por debajo del datum del nivel del mar. Resultados preliminares basados en registros de temperatura de pozos de gas en el campo de carbón del suroeste de Virginia.
En las regiones productoras de carbón y gas de Virginia, el agua caliente es a menudo un subproducto de la producción de combustibles fósiles y generalmente se considera un producto de desecho. Los nuevos desarrollos en la generación de energía geotérmica binaria utilizando recursos de temperatura más baja pueden hacer factible en un futuro cercano la coproducción de energía geotérmica junto con los recursos tradicionales de combustibles fósiles. En general, la cantidad de agua producida con gas natural en la región carbonífera del suroeste de Virginia es muy pequeña, pero la posibilidad de coproducción geotérmica a partir de pozos con mayores volúmenes de agua, pozos de gas agotados o minas subterráneas sigue sin probarse.
El diverso entorno geológico de Virginia ofrece posibilidades para tecnologías de sistemas geotérmicos mejorados (EGS). Las rocas graníticas generadoras de calor situadas a profundidades debajo de capas aislantes de rocas sedimentarias, como puede ocurrir en la llanura costera, pueden proporcionar el calor natural necesario para el desarrollo geotérmico si la permeabilidad y/o el suministro y la circulación de agua subterránea pueden mejorarse artificialmente.
Nuestro papel en la investigación geotérmica
Con el fin de evaluar mejor el potencial nacional de energía geotérmica, el Departamento de Geología y Recursos Minerales ha participado en un proyecto denominado Sistema Nacional de Datos Geotérmicos (NGDS). El NGDS es una red distribuida de bases de datos para la adquisición, gestión y mantenimiento de datos geotérmicos, financiada por el Departamento de Energía de EE. UU. y administrada por el Servicio Geológico del Estado de Arizona. Geología y Recursos Minerales ha colaborado con los estudios geológicos estatales de Maryland, Delaware, Carolina del Norte y Georgia y otras agencias estatales y federales para compilar datos que ayuden a identificar fuentes de energía geotérmica en el este de los Estados Unidos. El proyecto NGDS ha dado como resultado la compilación de más de 60registros de datos000 para estos estados. Algunos ejemplos de estos datos son:
- Información de pozos: registros de pozos de agua, petróleo y gas, y geotérmicos, incluidos datos litológicos y geofísicos.
- Profundidad hasta el lecho rocoso - Mediciones de registros de pozos en Virginia
- Aguas termales - Descripciones y química del agua
- Instalaciones geotérmicas : registros de bombas de calor geotérmicas de Virginia instaladas en escuelas y residencias
- Conductividad térmica : mediciones de una variedad de unidades de roca específicas
- Temperatura - Mediciones de la temperatura bajo tierra (temperaturas del pozo y gradientes de temperatura)
- Flujo de calor - Mediciones de pozos de prueba geotérmicos
- Gravedad y aeromagnetismo - Mapas y mediciones de estaciones científicas
- Mapas geológicos digitales: incluye descripciones detalladas de las unidades rocosas
- Publicaciones en línea - Referencias relevantes para la investigación geotérmica
Además de contribuir al desarrollo del NGDS, Geology and Mineral Resources también utilizó datos geotérmicos de Virginia para producir herramientas cartográficas que podrían contribuir a futuras investigaciones sobre la idoneidad geotérmica para Virginia. Estos mapas incluyen:
- Instalaciones de bombas de calor geotérmicas geotérmicas : un mapa de las bombas de calor geotérmicas actuales instaladas en residencias y escuelas de Virginia
- Temperatura en profundidad : mapas de 14 que ilustran la variabilidad de la temperatura debajo de la superficie del suelo en función de los datos de temperatura de los pozos de prueba de petróleo y gas y geotérmicos.
- Flujo de calor : mapa estatal de transferencia de calor basado en mediciones y cálculos de pozos de prueba geotérmicos y datos de pozos de petróleo y gas.
- Profundidad hasta el lecho rocoso : mediciones de pozos en Virginia
Ver referencias geotérmicas aquí »
Ver mapa interactivo aquí »
Vea los datos geotérmicos nacionales aquí »
Presentaciones de Geología y Recursos Minerales
Simposio de Investigación 2011, póster, (pdf)
2011 Técnicas de Mapeo Digital, póster, (pdf)
2013 Simposio de Investigación, presentación, (PDF)
2013 Taller de Geotermia, presentación, (pdf)
2013 Sociedad Geológica de Washington, presentación, (pdf)
Recursos geotérmicos adicionales
Programa Geotérmico de Virginia Tech
Laboratorio Geotérmico de la Universidad Metodista del Sur
Programa de Recursos Energéticos del Servicio Geológico de EE. UU.
Oficina de Tecnologías Geotérmicas del Departamento de Energía de EE. UU.
Laboratorio Nacional de Energías Renovables
Consejo de Recursos Geotérmicos
Referencias seleccionadas:
Costain, J.K., L. Glover, III, y A.K. Sinha, 1982, Energía geotérmica para el este de los Estados Unidos, Virginia Minerals, v. 28, no. 2.
Este estudio fue apoyado por una subvención del Servicio Geológico de Arizona como parte del proyecto del Sistema Nacional de Datos Geotérmicos (NGDS). El proyecto NGDS fue organizado por la Asociación de Geólogos del Estado Americano con el apoyo financiero de la Oficina de Tecnologías Geotérmicas del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Para obtener más información sobre este programa, visite el sitio web de NGDS: http://www.geothermaldata.org/
