Bajo tus pies, a pocos kilómetros de profundidad, la roca está a cientos de grados. El calor interno de la Tierra (producido por la desintegración radiactiva y el calor residual de la formación del planeta) es una fuente de energía colosal, disponible 24/7, sin depender del sol ni del viento. La energía geotérmica aprovecha ese calor para generar electricidad (en zonas volcánicas) o para climatizar edificios (en cualquier lugar del mundo mediante bombas de calor geotérmicas). Te explico los tipos de yacimientos, cómo se perfora el terreno, las centrales geotérmicas (vapor seco, flash, ciclo binario) y por qué Islandia es el país de los géiseres y la calefacción gratis.
El calor interno de la Tierra: gradiente geotérmico y anomalías
El interior de la Tierra está caliente: el núcleo alcanza unos 5.000-6.000°C. El calor fluye hacia la superficie principalmente por conducción. En condiciones normales, la temperatura aumenta con la profundidad a un ritmo de unos 25-30°C por kilómetro (gradiente geotérmico normal). Eso significa que a 2 km de profundidad, la roca está a unos 50-70°C, suficiente para calefacción pero no para generar electricidad.
Existen anomalías geotérmicas donde el gradiente es mucho más alto: en zonas volcánicas o de límite de placas tectónicas (Islandia, Italia, Japón, México, Kenia, Nueva Zelanda), el gradiente puede superar los 100-150°C/km. Allí, a 2-3 km de profundidad se alcanzan temperaturas de 200-300°C, ideales para generar electricidad con vapor.
La geotermia no necesita que haya un volcán activo justo debajo; basta con que haya roca caliente a profundidad accesible (menos de 5 km) y agua para transportar el calor (o se inyecta agua en el sistema, como en los EGS). El recurso es colosal: el calor terrestre contenido en los primeros 10 km de corteza equivale a muchas veces el consumo energético actual de la humanidad durante millones de años.
El origen del calor: fisión radiactiva
Aproximadamente la mitad del calor interno de la Tierra proviene de la desintegración radiactiva de isótopos de larga vida: uranio-238, torio-232 y potasio-40. La otra mitad es calor residual de la formación del planeta y la diferenciación del núcleo. Sin esa radiactividad, la Tierra se habría enfriado hace miles de millones de años y no habría tectónica de placas ni campo magnético.
Tipos de recursos geotérmicos según temperatura: alta, media y baja entalpía
La clasificación más común divide los recursos por la temperatura del fluido (agua o vapor) extraído:
- Alta entalpía (>150°C): Puede generar electricidad de forma directa con turbinas de vapor. Se extrae vapor seco (pocos lugares, como The Geysers en California) o agua caliente a presión que se vaporiza súbitamente (flash). Ejemplos: Islandia, Italia (Larderello), Kenia, Indonesia.
- Media entalpía (90-150°C): Puede generar electricidad con ciclo binario (ORC, Organic Rankine Cycle) usando un fluido orgánico (isobutano, pentano) que hierve a menor temperatura que el agua. También se usa para calefacción de distrito y procesos industriales.
- Baja entalpía (<90°C): No es rentable para electricidad, pero sí para usos térmicos directos: calefacción urbana (redes de distrito), invernaderos, acuicultura, balnearios (aguas termales), y especialmente para bombas de calor geotérmicas (geotermia somera).
| Tipo | Temperatura fluido | Usos principales | Ejemplos países |
|---|---|---|---|
| Alta entalpía | |||
| >150°C | Generación eléctrica, cogeneración calor/electricidad | Islandia, Italia, Kenia, EEUU, Filipinas | |
| Media entalpía | |||
| 90-150°C | Ciclo binario (electricidad), calefacción de distrito | Alemania (Landau), Francia (Soultz) | |
| Baja entalpía | |||
| 30-90°C | Calefacción directa, ACS, piscinas, invernaderos, bombas de calor. | Todo el mundo con perforaciones someras |
Centrales geotérmicas para electricidad: vapor seco, flash y ciclo binario
Dependiendo del estado del fluido, se usan tres tecnologías principales:
Vapor seco (dry steam)
- El yacimiento produce directamente vapor (sin agua líquida). Es el más raro.
- El vapor se filtra y se envía directamente a la turbina de vapor.
- La turbina gira y acciona un generador. El vapor condensado se reinyecta.
- Rendimiento térmico alto. Ejemplo: The Geysers (California, 1,5 GW).
Flash (vaporización súbita)
- Se extrae agua caliente a alta presión (200-300°C, pero líquida).
- Se pasa a un tanque de expansión (separador flash) a menor presión. Parte del agua se vaporiza instantáneamente.
- El vapor se envía a la turbina; el agua líquida restante se reinyecta.
- Se puede hacer doble flash (dos etapas) para mejorar la eficiencia. Es la tecnología más común.
Ciclo binario (ORC)
- Para yacimientos de temperatura media (100-150°C).
- El agua geotérmica caliente pasa por un intercambiador de calor que calienta un fluido orgánico de bajo punto de ebullición (isobutano, pentano).
- El vapor del fluido orgánico mueve la turbina (circuito cerrado). No hay contacto entre el agua geotérmica y la turbina.
- Permite generar electricidad con temperaturas bajas; evita emisiones de gases disueltos (H₂S, CO₂).
En todos los casos, después de pasar por la turbina, el vapor se condensa en un condensador refrigerado por aire o agua, y el líquido (agua o fluido orgánico) se reinyecta al subsuelo a través de pozos de inyección. La reinyección es crucial para mantener la presión del yacimiento y evitar la subsidencia del terreno. Las centrales geotérmicas tienen un factor de capacidad muy alto (70-90%), porque el calor está siempre disponible, a diferencia de la eólica o solar.
El problema de los gases no condensables
El agua geotérmica suele contener gases disueltos como H₂S (ácido sulfhídrico, olor a huevo podrido), CO₂, metano y amoniaco. Estos gases pasan a la turbina si no se extraen, dañando los álabes. Por eso en centrales flash se instalan sistemas de extracción de gases no condensables (NCG) mediante eyectores de vapor o compresores mecánicos. El H₂S se trata para evitar su emisión a la atmósfera.
Bombas de calor geotérmicas (baja entalpía): climatización eficiente con el subsuelo
Aunque la mayoría de los países no tienen volcanes, todos pueden aprovechar la geotermia de baja profundidad para climatizar edificios. A partir de 1-2 metros de profundidad, la temperatura del subsuelo es constante y aproximadamente igual a la temperatura media anual del aire. En España, esa temperatura oscila entre 12°C en el norte y 18°C en el sur. Es más caliente que el aire en invierno y más fría que el aire en verano. Una bomba de calor geotérmica (aerotermia geotérmica) utiliza ese diferencial para climatizar con muy alto rendimiento.
El sistema consta de:
- Captador geotérmico: tubería de polietileno enterrada horizontal (a 1-2 m de profundidad, en espiral o serpentín) o vertical (sondas de 50-200 m de profundidad). Por dentro circula un fluido anticongelante (agua + glicol).
- Bomba de calor (compresor de vapor): componente principal. Extrae calor del fluido del captador (en invierno) o cede calor al captador (en verano). Funciona con electricidad, pero produce 3-5 kWh de calor por cada kWh eléctrico consumido (COP 3-5).
- Sistema de distribución: suelo radiante (más eficiente, baja temperatura 30-35°C), fancoils o radiadores de baja temperatura.
Ventajas: ahorra 50-70% de energía comparado con calderas de gas o gasóleo; vida útil de 25-30 años; sin combustión ni emisiones en el punto de uso. Desventajas: alta inversión inicial (10.000-25.000 € para una vivienda unifamiliar, según tipo de captador y potencia) y necesidad de espacio exterior o perforación. Es muy popular en Suecia, Suiza, Alemania, Francia y, cada vez más, en España (aunque hay menos cultura).
Sistemas geotérmicos mejorados (EGS): crear yacimientos donde no los hay
La mayoría del calor terrestre está en roca caliente pero seca (Hot Dry Rock, HDR), sin agua natural para transportar el calor a la superficie. Los sistemas geotérmicos mejorados (EGS – Enhanced Geothermal Systems) inyectan agua a presión para fracturar la roca (estimulación hidráulica) y crean un depósito artificial de agua caliente, con un pozo de inyección y uno o varios de producción. El agua circula a través de la roca fracturada, se calienta y se extrae.
La tecnología es compleja y ha tenido fracasos notables (por sismicidad inducida). El proyecto Fenton Hill (EEUU) y el proyecto Soultz-sous-Forêts (Francia, EU) demostraron que es posible, pero los costes son altos. El riesgo más grave es la sismicidad inducida: al fracturar la roca, se pueden producir microterremotos (generalmente de magnitud <3). En Suiza (Basilea, 2006), un proyecto EGS tuvo que cancelarse tras terremotos sentidos. Por eso hoy se realizan estudios sísmicos detallados y protocolos de seguimiento. Pese a ello, varios proyectos en Francia, Alemania y Australia siguen activos, y el coste de la energía podría bajar con la experiencia. Los EGS podrían desplegar la geotermia de alta entalpía en lugares sin volcanes, como el sur de Alemania o el este de Francia.
Potencial de la geotermia en España para electricidad
España no tiene grandes recursos de alta entalpía como Islandia, pero sí algunos yacimientos de media temperatura en las Islas Canarias (volcánicas) y en zonas del sistema Central (fuentes termales). En la Península, las perforaciones profundas (>4 km) encuentran temperaturas de 100-130°C, adecuadas para ciclo binario. El proyecto de investigación “Geoplatea” ha identificado áreas potenciales en Cataluña, Murcia y Andalucía. Por ahora no hay centrales geotérmicas comerciales en España (sí algunas en pruebas). El enfoque principal es la geotermia de baja entalpía (bombas de calor) y los usos térmicos directos (balnearios).
Ventajas y limitaciones: factor de capacidad altísimo pero coste de perforación elevado
La energía geotérmica tiene ventajas únicas: es base (funciona 24/7), factor de capacidad 70-90%, emisiones locales casi nulas (aunque pueden escapar gases de la profundidad), y vida útil muy larga (30-50 años) con bajo mantenimiento. Además, una central geotérmica ocupa poca superficie (aparte de los pozos). Pero las limitaciones son importantes:
- Localización geográfica: la alta entalpía solo existe en zonas tectónicas activas. La mayor parte del planeta no tiene acceso a ella.
- Coste de perforación: los pozos profundos (2-5 km) cuentan entre 5 y 20 millones de euros cada uno, con riesgo de fracaso (pozo seco, muy baja permeabilidad). Los proyectos geotérmicos tienen un alto riesgo financiero.
- Agotamiento térmico: si se extrae calor más rápido de lo que la roca se recarga, el yacimiento se enfría con los años. La reinyección adecuada y el espaciado de pozos mitigan esto.
- Sismicidad inducida: en EGS y en menor medida en yacimientos naturales con fluidos a alta presión, la reinyección puede desencadenar microsismos.
El coste nivelado de la electricidad geotérmica (LCOE) para alta entalpía se sitúa entre 40 y 80 €/MWh, comparable a la eólica marina y más barato que la solar fotovoltaica con almacenamiento. Para media entalpía con ciclo binario, el LCOE puede superar los 100 €/MWh, menos competitivo. La geotermia de bomba de calor es muy rentable (ahorros rápidos) en climas fríos.
La geotermia en España: potencial y proyectos
España tiene un potencial geotérmico moderado. Alta entalpía: en Canarias, por debajo del archipiélago hay cámaras magmáticas. El proyecto “Geothermal Canarias” (Instituto Tecnológico de Canarias) ha realizado perforaciones exploratorias en Tenerife (pozo de 2 km) y Gran Canaria. Aún no hay central comercial, pero se espera que en la próxima década pueda haber 50-100 MW en las islas.
Media entalpía: en la Península, las cuencas sedimentarias (Cataluña, Ebro, Duero) tienen temperaturas de 80-120°C a 3-4 km de profundidad. Proyectos como Mecánica de Rocas S.L. han investigado en Poblet (Tarragona). Por ahora, el único uso eléctrico es experimental.
Baja entalpía (bombas de calor): España ha experimentado un notable crecimiento. Se estiman varias decenas de miles de instalaciones en viviendas unifamiliares, edificios públicos y hoteles, sobre todo desde la implantación del Código Técnico de la Edificación (CTE) que exige energías renovables en sistemas de climatización. Comunidades como Madrid, Cataluña y País Vasco lideran. El mercado crece a un ritmo del 15% anual. El principal obstáculo es la difusión y el desconocimiento entre instaladores y arquitectos.
Uso directo (balnearios): España cuenta con más de 100 balnearios que usan aguas termales (30-60°C) para baños y calefacción. Ejemplos: Arnedillo (La Rioja), Lanjarón (Granada), Caldes de Malavella (Girona).