Energía geotérmica: ¿qué es y cómo funciona?

Definición y concepto de energía geotérmica

La energía geotérmica es la energía que proviene del calor interno de la Tierra. Ese calor se aprovecha para producir electricidad, calentar agua, climatizar edificios o realizar ciertos procesos industriales. Estamos hablando de una fuente de energía que siempre está ahí, independientemente del clima, las estaciones o la hora del día.

¿En qué consiste la energía geotérmica?

Para que los alumnos entiendan lo que es la energía geotérmica se puede recurrir a un ejemplo cotidiano, como una sopa en una olla. Esa sopa está caliente por dentro, aunque la tapa esté algo más fría. La Tierra funciona de manera parecida: por dentro está muy caliente, y ese calor puede subir hacia la superficie a través de grietas, rocas, vapor o agua caliente.

Características principales de la energía geotérmica

Hay una serie de características que hacen que esta energía sea diferente del resto.  La energía geotérmica es constante, no depende del sol ni del viento, está ahí todo el año y a cualquier hora. Es una energía muy limpia porque no produce humo ni gases contaminantes durante su uso. Además, el calor de la Tierra es prácticamente infinito, por lo que siempre está disponible.

Para entenderlo y llevarlo a la práctica en clase, los alumnos pueden realizar este experimento a modo de analogía, comparando la temperatura del aire con la temperatura del suelo. Primero miden la temperatura ambiente en clase o en el patio y, a continuación, introducen un termómetro en una maceta o vaso lleno de tierra húmeda, a unos centímetros de profundidad. Aunque el aire esté más frío o más cálido, la lectura dentro del suelo será mucho más constante. Si se repite la actividad en distintos días, los niños comprobarán que la tierra mantiene una temperatura estable, porque el suelo actúa como un gran depósito térmico natural que proporciona calor en invierno y frescor en verano.

¿La energía geotérmica es renovable?

El calor de la Tierra se regenera de manera continua, lo que hace que la energía geotérmica sea renovable. Aunque en algunos lugares pueda enfriarse temporalmente si se extrae demasiado rápido, en general es una energía que se renueva naturalmente, así que se considera parte de las energías renovables del planeta.

La energía geotérmica es el calor que la Tierra guarda en su interior y que podemos usar para producir electricidad o calefacción

¿Cómo funciona la energía geotérmica?

La idea de que la Tierra guarda muchísimo calor en su interior no es nueva. Desde la antigüedad, las personas ya sabían que bajo la superficie se escondía un potencial enorme, sobre todo cuando veían la lava de los volcanes o sentían el calor de las aguas termales. Sin embargo, aunque conocían ese calor natural, no sabían cómo aprovecharlo para producir energía de forma útil y segura. Hubo que esperar hasta el siglo XIX para que alguien encontrara una manera de transformarlo en algo parecido a lo que hoy llamamos energía geotérmica.

Fue François Jacques de Larderel, un ingeniero francés quien, en 1818, observó que en una zona cercana a Montecerboli, en Italia, el vapor salía del suelo como si la Tierra estuviera respirando. A Larderel se le ocurrió usar ese vapor natural para calentar las calderas de una fábrica y de esta forma usar menos energía externa. 

La tecnología actual permite capturar el calor que emana del interior de la tierra mediante bombas de calor, tuberías y sistemas específicos para transformarlo en electricidad o calefacción. 
En clase se puede hacer un experimento con un vaso lleno de agua fría y una pequeña cantidad de agua caliente teñida con colorante rojo. El profesor deja caer lentamente el agua caliente hasta el fondo, ayudándose de una cuchara para que descienda sin mezclarse de inmediato. En cuestión de segundos, el agua roja ascenderá en columnas o remolinos, mostrando que el calor siempre se desplaza hacia arriba. La energía geotérmica se basa en ese mismo principio: el calor que se encuentra en las capas profundas de la Tierra tiende a subir y puede aprovecharse para muchos usos.

Origen y fuentes del calor terrestre

El calor terrestre tiene dos orígenes principales: el calor que quedó atrapado cuando se formó el planeta y el calor que se genera todavía hoy por la desintegración de elementos radioactivos en el interior de la Tierra. Gracias a estos procesos, la Tierra funciona como un horno enorme que nunca se enfría del todo. La fuente de energía geotérmica, por tanto, es totalmente natural.

Funcionamiento técnico de una central geotérmica

Volviendo a los ejemplos cotidianos, una central geotérmica funciona de forma similar a una olla gigante. Primero se obtiene agua muy caliente o vapor del subsuelo. Luego este vapor mueve una turbina, igual que el vapor de una olla mueve la tapa cuando hierve. La turbina produce electricidad. Después, el vapor se enfría, se convierte en agua y vuelve a la Tierra para repetirse el proceso. Así es cómo se produce la energía geotérmica dentro de una central.

Para ver en clase cómo el vapor caliente puede mover una turbina, tal como ocurre en las centrales geotérmicas, se puede hacer un pequeño experimento. Se fabrica una pequeña hélice de cartulina fijada al extremo de un lápiz con un clip y el profesor dirige hacia ella un chorro de vapor procedente de agua caliente, siempre con muchísimo cuidado. Cuando el vapor toca las aspas, la hélice comienza a girar, demostrando que el vapor tiene fuerza suficiente para producir movimiento. Esta es la versión simplificada de una turbina real.

¿Cómo se produce y se obtiene la energía geotérmica?

Para entender cómo se obtiene la energía geotérmica, hay que tener en cuenta que el calor viaja siempre desde donde más alta es la temperatura hacia donde menos caliente está. Las plantas geotérmicas perforan el suelo hasta encontrar agua caliente o vapor. Ese vapor se canaliza hasta la superficie, se utiliza para generar energía y luego se devuelve bajo tierra. Es un circuito continuo y seguro.

Es una energía renovable, constante y muy limpia, aunque requiere tecnología específica para aprovecharla

Tipos de energía geotérmica

Hay diferentes formas de aprovechar este calor según la profundidad y la temperatura del terreno. 

Energía geotérmica superficial

La energía geotérmica superficial se encuentra muy cerca de la superficie. Aunque la temperatura no es muy alta, es suficiente para calentar edificios mediante bombas de calor geotérmicas. Muchos colegios o viviendas ya utilizan esta tecnología porque es estable y limpia.

Energía geotérmica profunda

A medida que se avanza más hacia el interior de la tierra, a varios kilómetros de profundidad, la temperatura es cada vez más alta. La energía que puede extraerse de estas zonas puede producir electricidad o abastecer ciudades completas mediante calefacción central.

Energía geotérmica de grandes profundidades

Cuando se perfora aún más hondo, se llega a zonas donde la Tierra supera los cientos de grados. Estas tecnologías están todavía en desarrollo, pero podrían ofrecer energía limpia para el futuro.

Usos y aplicaciones actuales de la energía geotérmica

La energía geotérmica tiene muchos usos prácticos. Se usa para calentar casas, piscinas o colegios, para producir electricidad o para mantener invernaderos y granjas a temperatura estable sin consumir combustibles fósiles.

Geotermia horizontal

La geotermia horizontal utiliza tuberías enterradas a poca profundidad donde el suelo mantiene una temperatura constante. Este sistema es muy común en viviendas y edificios escolares. Ejemplo de ello es el Colegio Calera de Tango, en Chile, que genera energía desde un colector geotérmico, la lleva a una bomba de calor que eleva la temperatura, la inyecta a unos estanques de acumulación de agua, y desde allí, traslada el agua caliente hasta las duchas del gimnasio.  

Geotermia vertical

La geotermia vertical funciona con perforaciones más profundas hacia partes donde la temperatura es aún más estable. Este sistema se utiliza en zonas con poco espacio, ya que permite llegar a puntos concretos.

Geotermia de captación abierta

Este sistema utiliza agua subterránea directamente, la extrae, aprovecha su temperatura y luego la devuelve al terreno.

Ventajas y desventajas

Como toda energía, la geotermia tiene puntos fuertes y también limitaciones.

Ventajas de la energía geotérmica

Entre las ventajas de la energía geotérmica, destaca que es limpia, renovable, constante y muy eficiente. No depende del sol ni del viento y puede utilizarse en cualquier clima.

Desventajas de la energía geotérmica

Las desventajas suelen relacionarse con el coste inicial de las instalaciones, la necesidad de perforaciones y la disponibilidad desigual según el terreno.

Comparativa con otras energías renovables

Cuando se compara la energía geotérmica con otras energías renovables, es mucho más fácil entender qué papel puede tener en el futuro y por qué resulta tan especial. Lo ideal es combinar diferentes energías para que, en conjunto, puedan cubrir las necesidades de nuestra sociedad sin dañar el planeta.

Geotérmica vs solar

La energía solar es una de las más conocidas por los niños, ya que pueden ver los paneles en los tejados o en los colegios. Sin embargo, su funcionamiento necesita sol, y en los días nublados o por la noche no almacena energía. La geotérmica, en cambio, se basa en el calor del interior de la Tierra, que siempre está ahí y no cambia, independientemente del tiempo que haga. Esto significa que una instalación geotérmica funciona las veinticuatro horas del día, 365 días al año, sin interrupciones. 

Geotérmica vs eólica

La energía eólica aprovecha la fuerza del viento para mover enormes aspas colocadas en zonas abiertas o en el mar. Para que funcione bien, necesita lugares donde sople el viento con frecuencia y con suficiente fuerza, además de grandes espacios porque los aerogeneradores deben estar separados entre sí. La energía geotérmica, por el contrario, se instala bajo tierra y ocupa muy poco espacio en la superficie. 

Geotérmica vs biomasa

La biomasa son materiales orgánicos como madera, restos agrícolas o pellets, que al quemarse producen calor. Este proceso genera energía, pero también emisiones que requieren cierto control para no contaminar. Además, depende del cultivo o recogida de estos materiales, lo que significa que necesita espacio y recursos naturales para producirse. La energía geotérmica, en cambio, no necesita quemar nada y no produce humo de ningún tipo. 

Posibles riesgos de la geotermia sobre el medio ambiente

La geotermia es una energía limpia, pero cada proyecto geotérmico necesita una planificación muy cuidadosa y una supervisión constante para asegurarse de que el impacto sobre la naturaleza sea el menor posible. Cuando se hacen perforaciones para llegar al calor del subsuelo, por ejemplo, pueden liberarse pequeñas cantidades de los gases que estaban bajo tierra, aunque suelen ser mínimas y fáciles de controlar. También puede ocurrir que los trabajos afecten a los acuíferos cercanos si no se estudia bien el terreno o no se siguen las medidas adecuadas. 

Futuro y sostenibilidad de la energía geotérmica

A medida que se desarrollen nuevas tecnologías, será más fácil y barato acceder al calor profundo de la Tierra. Países como Turquía, Islandia o Italia, donde las temperaturas subterráneas en numerosos enclaves superan los 150 grados centígrados, ya producen buena parte de su energía con geotermia. 

En España, su uso crece cada año. Edificios como los colegios pueden ser mucho más sostenibles mejorando su eficiencia energética. En el IES Complutense de Alcalá de Henares, por ejemplo, se ha instalado un sistema de calefacción y refrigeración geotérmica basado en 36 pozos a 125 metros de profundidad, que permite cubrir el 100% de la demanda de calefacción del centro y hasta el 80% de la refrigeración.

La geotermia se considera una pieza fundamental para el futuro en la lucha contra el cambio climático. Usarla de manera inteligente puede ayudar a las comunidades a mantener un consumo energético más eficiente y sostenible, aprovechando los recursos naturales que el propio planeta nos ofrece. 

Texto: Arantza García