Un estudio demuestra que el intercambiador de calor por circuito cerrado profundo (DCHE) proporciona los requisitos térmicos necesarios para generar electricidad
Corriere nazionale.- Un grupo de investigadores del Instituto de Geociencias y Georecursos del (Consejo Nacional de Investigación (CNR) italiano, en colaboración con el Departamento de Geociencias de la Universidad de Padua, ha publicado un estudio sobre la cuantificación de la energía térmica extraíble del subsuelo para dar respuesta a las demandas de electricidad y calor mediante la tecnología denominada Intercambiador de Calor de Circuito Cerrado Profundo (DCHE).
El sistema DCHE consta de dos pozos verticales profundos, un pozo de inyección y un pozo de producción, conectados entre sí a través de una sección horizontal en profundidad de 4,8 kilómetros y una tubería en la superficie, estableciendo así un circuito cerrado efectivo.
El sistema, según los investigadores Gianluca Gola, Eloisa Di Sipio, Marina Facci, Antonio Galgaro y Adele Manzella, se puede configurar, además, mediante la reutilización de pozos existentes de explotaciones de hidrocarburos abandonadas.
comparación de las temperaturas evaluadas en el fondo del pozo de inyección vertical (CP1) y en la cabeza del pozo de producción (CP2)
El fluido principal circula en el circuito artificial, intercambia calor con las rocas circundantes y lo cede en la superficie a un intercambiador de calor ubicado en la central geotérmica. La tecnología DCHE puede proporcionar un suministro continuo de electricidad y/o calor en función de las condiciones geológicas y térmicas locales. Y gracias a la circulación artificial, no hay extracción de fluidos geotérmicos del subsuelo. Esta característica reduce el riesgo de minería y el impacto ambiental.
Los resultados de una serie de simulaciones numéricas muestran que la producción de fluidos con temperaturas y caudales suficientemente altos, indispensables para aplicaciones reales, es sostenible.
Además, este estudio se muestra claramente que, así como la práctica de la rotación de cultivos en el sector agrícola mantiene o mejora la fertilidad y el rendimiento del suelo destinado al cultivo, la sostenibilidad del sistema DCHE aumenta cuando se utiliza una estrategia de extracción de calor fluctuante y periódica. Los conceptos propuestos asociados a una planificación innovadora del uso del recurso pueden satisfacer las demandas energéticas locales.
Durante muchas décadas, la energía geotérmica se ha utilizado a gran escala aprovechando los acuíferos calientes. Estos sistemas son los recursos geotérmicos profundos situados entre 1.000 y 3.000 metros de profundidad son una valiosa fuente de energía con muchas aplicaciones demostradas, según su rango de temperatura, apuntas los científicos..
Entre los 40ºC y 60 °C (baja entalpía, se utilizan principalmente en calefacción de invernaderos o suelos cubiertos, acuicultura, así como en aplicaciones de baño y natación. Por encima de los 60ºC y 70 °C para calefacción, agua caliente y climatización de espacios es su uso más común.
Se puede integrar una amplia variedad de usos directos en procesos industriales, incluidos lavado, cocción, esterilización, secado, precalentamiento del agua de alimentación de calderas, calentamiento de procesos industriales con necesidades de calor de baja temperatura entre los 70ºC y 80ºC. También se puede dotar de refrigeración a los edificios.
Sin embargo, mediante las plantas binarias geotérmicas para producir electricidad (alta entalpía) se requieren fluidos primarios en la superficie que tengan una temperatura de al menos 100 °C. El estudio mencionado demuestra numéricamente que el intercambiador de calor por circuito cerrado profundo (DCHE), consistente en dos pozos verticales profundos, conectados por un pozo horizontal en profundidad y una tubería aislada en un sistema de circuito cerrado efectivo, proporcionan los requisitos térmicos necesarios para generar electricidad.
Los investigadores subrayan que para satisfacer la demanda de electricidad y calefacción/refrigeración de la sociedad moderna, es necesario desarrollar tecnologías innovadoras que exploten al máximo el potencial geotérmico de la Tierra. Si el Acuerdo Verde Europeo establece el ambicioso objetivo de reducir las emisiones de CO2 y gases que alteran el clima en un 55 % para 2030 (desde los niveles de 1990) y la neutralidad climática para 2050, se espera que el sector de la energía geotérmica crezca de manera constante. Por lo tanto, aumentar la participación de la energía geotérmica en la combinación energética es fundamental para desarrollar políticas energéticas nacionales y europeas.
En este sentido, la geotermia ofrece para la descarbonización y la transición energética tres ventajas principales: facilita una transición rápida a las energías renovables; contribuye a reducir las necesidades térmicas del sector residencial; es una fuente de energía continua en el tiempo y potencialmente ubicua. De momento está desaprovechada. La capacidad geotérmica instalada representa tan sólo menos del 1% de los recursos geotérmicos globales.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.08.071