Energía Geotérmica

La energía geotérmica es una energía renovable a la escala temporal humana y que se origina por una serie de procesos internos, algunos mejor conocidos que otros, y que en ocasiones dan lugar a manifestaciones superficiales muy llamativas como son los géiseres, fumarolas, manantiales calientes o “hot springs” (fig. 1 y 2) y , en general, a anomalías térmicas en zonas más o menos extensa.

 

Desde antiguo se conoce, gracias a las minas y al construcción de pozos profundos, que la temperatura de la Tierra aumenta con la profundidad. A este fenómeno se le denomina gradiente geotérmico, cuya magnitud por término medio es de 25-30 ºC por km. En las zonas “geotérmicamente” anómalas es mucho mayor alcanzándose flujos térmicos superiores a los 100 mW/m2, mientras que en las áreas normales estos flujos no superan los 30-40 mW/m2.

 

 

Fig. 1.- Hot spring en el parque de Yellowstone (USA)

Fuente: NPS (National Park Service, U.S. Dep. Of the Interior)

 

En cualquier caso, la energía geotérmica es un fenómeno que se produce a escala planetaria, pero que se presenta con mayor intensidad en unas zonas concretas de la corteza terrestre. Dichas áreas están relacionadas con los bordes de las placas litosféricas, y sobre todo con los fenómenos volcánicos que se relacionan con ellos y con la dinámica de las placas. Como se verá a continuación la mayor parte de los aprovechamientos geotérmicos de alta-media entalpía se ubican en las proximidades de dichas áreas y generalmente se relacionan con fenómenos volcánicos o con el emplazamiento de magmas a poca profundidad.

 

 

 

Fig. 2.- Géiseres en el parque de Yellowstone (USA).

Fuente: NPS (National Park Service, U.S. Dep. Of the Interior) .

 

La Tierra es un planeta cuya estructura es concéntrica y se caracteriza por una clara diferenciación de cada capa tanto en sus aspectos físico, químico como en su comportamiento mecánico (fig. 3). Los parámetros básicos del planeta son:

 

- masa: 5,976.1027g

- radio: 6378 Km (ecuatorial), 6356 (polar)

- densidad media: 5,517 g/m3

- superficie: 5,1.108 Km2

 

Fig. 3.- Estructura interna de la Tierra. Fuente: Dikson y Fanelli (2004).

 

La observación del campo gravitatorio terrestre nos indica que la Tierra no está en un total equilibrio gravitatorio y que su masa no está distribuida uniformemente. Otras características del planeta son:

 

a) existencia de un campo magnético sujeto a inversiones (20 en 3.106 años).

b) Existencia de un flujo de calor a razón de 20-30ºC por cada km, y sometido a un movimiento convectivo.

 

El estudio de la estructura de la Tierra por medio de técnicas geofísicas (ondas elásticas) y el estudio en laboratorio de los equilibrios químicos de estabilidad de algunos minerales han permitido definir la estructura de la Tierra (fig. 3). Así, la corteza terrestre tiene un espesor medio de 30 Km en las áreas continentales, y de unos 8 km bajo el océano. La mayor parte de la misma es accesible al investigador bien mediante sondeos, o por observación directa de los materiales levantados por procesos tectónicos.

 

La densidad media de los materiales de la corteza es de 2,8 g/cm3 y su composición media se caracteriza por el predominio del O y el Si sobre el resto de los elementos. Dado que la corteza está dominada por los elementos: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, es evidente que la mayoría de los minerales comunes serán compuestos del oxígeno. En general los silicatos y aluminosilicatos constituyen la mayor parte de las rocas.

 

A partir de los elementos anteriores podemos formar la inmensa mayoría de los minerales que constituyen la corteza, y que podemos sintetizar en 6 grandes grupos: óxidos, feldespatos, piroxenos, olivinos, micas y anfíboles. Los minerales anteriores constituyen el 80% de la corteza, sin embargo la variedad de minerales es muy grande debido a varias causas:

 

- intervalo de condiciones de Presión y Temperatura en que se forman los minerales (cambios de fase).

- Cristalización en sistemas complejos y disoluciones sólidas.

- Procesos de fraccionamiento natural.

 

 

Fig. 4.- Precipitados minerales formados por la actividad geotérmica en Yellowstone (USA).

Fuente: NPS (National Park Service, U.S. Dep. Of the Interior).

 

Fig. 5.- Modelo conceptual de los yacimientos de metales preciosos de carácter epitermal originados por sistemas hidrotermales continentales.

 

También es preciso señalar que los fenómenos geotérmicos no sólo se limitan al transporte de calor, sino que también se relacionan con la formación de yacimientos minerales (fig. 4 y 5), puesto que los fluidos geotérmicos también pueden transportar metales preciosos (Au, Ag) y otros metales pesados y metaloides (Cu, Zn, Pb, Hg, As, y Sb).