Energía geotérmica

La energía geotérmica es el calor del interior de la Tierra, alimentado por la lenta desintegración de isótopos radiactivos en la corteza y el manto y por el calor que quedó de la formación del planeta. De media, la temperatura sube unos 25-30 °C por cada kilómetro de profundidad (el gradiente geotérmico). Cerca de los límites de placas, de los arcos volcánicos y de los valles de rift, el gradiente puede ser varias veces más pronunciado, y eso pone agua a más de 200 °C al alcance de una perforación. Casi todas las centrales geotérmicas del mundo están en estos puntos calientes.

La geotermia aporta una porción pequeña pero constante de la electricidad mundial. Ember y Our World in Data la incluyen en «otras renovables»: unos 89 TWh, el 0,3 % de la generación mundial en 2025. La potencia instalada ronda los 15-17 GW, según la fuente y el criterio de cómputo. Su valor está en cómo funciona, no en su tamaño. A diferencia de la solar y la eólica, una central geotérmica produce de forma casi constante, de día y de noche y durante todo el año, lo que la convierte en una de las pocas fuentes renovables de potencia firme y de carga base.

Cómo funciona la generación geotérmica

Un sistema hidrotermal convencional necesita tres cosas: calor, una roca almacén permeable y agua que transporte ese calor. Los pozos de producción, normalmente de 1-3 km de profundidad y a veces más, llegan al yacimiento. Mientras el fluido caliente sube, la presión cae y parte de él puede vaporizarse de golpe (flash). En superficie mueve una turbina, directamente o a través de un intercambiador de calor. El fluido usado vuelve al subsuelo por pozos distintos, lo que permite deshacerse de los minerales disueltos y ayuda a mantener la presión del yacimiento.

La temperatura marca el límite básico. Los fluidos geotérmicos están mucho más fríos que el vapor de una central de carbón o nuclear, así que el rendimiento teórico es bajo:

Las centrales reales logran un rendimiento neto de conversión de un 10-20 % en las flash de alta temperatura y de un 5-15 % en las binarias de baja temperatura. Como el calor es gratis, un rendimiento bajo no supone coste de combustible. Lo que sí implica es más pozos y mayores caudales de fluido por MW.

Principales tipos de central geotérmica

Vapor seco

Es el diseño más sencillo: el vapor seco del yacimiento va directo a la turbina. Este tipo de recurso es raro. Los dos mayores son Larderello, en la Toscana, donde se produjo la primera electricidad geotérmica del mundo en 1904 y la generación comercial empezó en 1913, y The Geysers, en el norte de California, el mayor complejo geotérmico del mundo. The Geysers llegó a superar los 1,5 GW de potencia instalada a finales de los años 80. La sobreexplotación vació después la presión del yacimiento, y desde finales de los 90 se inyectan aguas residuales tratadas, llevadas por tubería desde el condado de Lake y Santa Rosa, para recargarlo; así la producción neta se mantiene en unos 700-900 MW.

Vapor flash

Las centrales flash son la opción más común para los recursos de alta temperatura (por encima de unos 180 °C). El agua caliente a presión sube por el pozo, parte de ella se vaporiza en un separador y el vapor mueve la turbina. Las centrales de doble flash hacen pasar la salmuera sobrante por un segundo separador de menor presión para sacarle más energía. Entre los grandes campos flash están Wairakei en Nueva Zelanda, Olkaria en Kenia, Tiwi y Makban en Filipinas, Cerro Prieto en México y Hellisheiði en Islandia.

Ciclo binario

En una central de ciclo binario, el fluido geotérmico, a unos 100-180 °C, pasa por un intercambiador de calor y hace hervir un segundo fluido de trabajo con un punto de ebullición bajo (isobutano, isopentano o un refrigerante). Ese vapor mueve la turbina en un ciclo Rankine orgánico. El geofluido permanece en circuito cerrado y se reinyecta sin tocar la atmósfera, así que las emisiones directas son prácticamente nulas. Las unidades binarias son modulares, normalmente de unos pocos MW a decenas de MW cada una, y son la mayoría de las centrales nuevas en número, sobre todo en Estados Unidos, Turquía y Alemania.

Sistemas geotérmicos mejorados (EGS)

Un sistema geotérmico mejorado crea un yacimiento donde la roca está caliente pero no es lo bastante permeable. Se inyecta agua a alta presión para abrir fracturas y luego se hace circular fluido entre pozos de inyección y de producción. En teoría, los EGS podrían llevar la generación geotérmica a casi cualquier lugar a 3-7 km de profundidad. Los avances recientes vienen directamente del petróleo y el gas de esquisto: perforación horizontal, estimulación en varias etapas y brocas de diamante policristalino. El Project Red de Fervo Energy en Nevada demostró en 2023 un doblete horizontal a escala comercial, y su proyecto Cape Station en Utah apunta a unos 100 MW en la primera fase, con más previstos. El emplazamiento Utah FORGE del DOE estadounidense sirve de laboratorio de campo. Los diseños de circuito cerrado, que hacen circular fluido por pozos sellados sin fracturar la roca, son un enfoque emparentado.

Uso directo y bombas de calor geotérmicas

El calor geotérmico también se aprovecha como calor, sin convertirlo en electricidad. El uso directo abarca las redes de calor urbanas, los invernaderos, la acuicultura, los baños termales y el secado industrial. La red de calor geotérmica de Reikiavik calienta casi toda la región de la capital, y en torno al 90 % de los hogares islandeses se calientan con geotermia. La revisión del World Geothermal Congress de 2020 (Lund y Toth) contabilizó más de 100 GW de potencia térmica de uso directo en el mundo, pero más de dos tercios correspondían a bombas de calor geotérmicas.

Las bombas de calor geotérmicas son otra tecnología. No aprovechan calor volcánico. Usan el terreno poco profundo, que se mantiene cerca de la temperatura media anual del lugar (unos 8-14 °C en buena parte de Europa y Norteamérica), como fuente de calor estable en invierno y sumidero en verano, con un COP que suele estar entre 3 y 5. Funcionan casi en cualquier sitio, pero necesitan electricidad. Puedes dimensionar una con la calculadora de bomba de calor geotérmica.

Países líderes

Las cifras de potencia son rangos redondeados de IRENA, ThinkGeoEnergy y estadísticas nacionales de 2023-2025. Fichas de país: Islandia, Kenia, Estados Unidos.

Rendimiento y factor de capacidad

Pocos generadores igualan los factores de capacidad de la geotermia. La media ponderada mundial de IRENA para las centrales recientes supera el 80 %, y los campos bien gestionados pasan del 90 %. El conjunto de la flota funciona por debajo, a menudo al 70-75 %, porque algunos campos antiguos están en declive y algunas centrales en mercados como Nueva Zelanda y Estados Unidos ya operan de forma flexible en lugar de a producción constante. La gestión del yacimiento decide mucho. Producir más deprisa que la recarga natural hace caer la presión, y cada pocos años hay que perforar pozos de reposición para compensarlo. La calculadora de factor de capacidad compara la producción anual con la de una instalación solar o eólica de la misma potencia nominal.

Costes

La perforación inicial domina la economía geotérmica. La exploración y la perforación de pozos pueden suponer el 30-50 % o más del coste total del proyecto, y cada pozo cuesta varios millones de dólares sin garantía de que vaya a producir. Este riesgo de recurso, que se asume en la fase de exploración antes de ingresar nada, es la principal barrera a la inversión. Por eso los seguros de riesgo geológico y los fondos públicos de exploración (como en Kenia, Indonesia y Turquía) han marcado tanta diferencia.

• IRENA (2024): el LCOE medio ponderado mundial de las nuevas centrales geotérmicas fue de unos 0,071 USD/kWh en 2023, con proyectos concretos muy dispersos en torno a esa cifra. La inversión suele ir de unos 3.000 a más de 6.000 USD por kW.
• Lazard LCOE+ (2024): geotermia en Estados Unidos sin subvenciones a unos 64-106 USD/MWh.
• NREL ATB separa las centrales hidrotermales flash y binarias de los EGS profundos. Los EGS son hoy mucho más caros, pero las proyecciones prevén un fuerte abaratamiento en los escenarios avanzados.

Una vez construida, la central tiene costes de operación bajos y no sufre riesgo de precio del combustible, así que con rehabilitaciones puede funcionar 30-50 años o más. Por MWh de producción firme y gestionable, la geotermia aguanta bien la comparación con otras opciones bajas en carbono. La calculadora de LCOE muestra cómo un factor de capacidad alto compensa una inversión elevada.

Suelo, agua y materiales

Suelo. Por unidad de energía, la geotermia tiene una de las huellas superficiales más pequeñas de todas las fuentes. Una central y sus plataformas de pozos ocupan unas pocas hectáreas por cada decena de MW, y la perforación dirigida permite que muchos pozos compartan una misma plataforma. Las tuberías que recorren el campo añaden una huella lineal.

Agua. Las centrales flash y de vapor seco suelen reponer el agua de sus torres de refrigeración con vapor geotérmico condensado, así que necesitan poca agua dulce externa, aunque la evaporación puede dejar menos fluido para reinyectar. Las centrales binarias refrigeradas por aire consumen muy poca agua. Los EGS necesitan agua para la estimulación y para reponer las pérdidas de circulación, algo que puede pesar en zonas áridas.

Materiales. El grueso del material son las tuberías de revestimiento de acero y el cemento de los pozos, junto con aleaciones resistentes a la corrosión para pozos e intercambiadores que manejan salmueras ácidas o salinas. Algunas salmueras, como las del Salton Sea en California, contienen litio recuperable, un posible nuevo coproducto.

Emisiones de CO2 directas y en el ciclo de vida

Las emisiones geotérmicas varían más que las de la mayoría de las fuentes, porque algunos yacimientos contienen gases disueltos que escapan cuando el fluido llega a la superficie. Son sobre todo CO2, junto con sulfuro de hidrógeno (H2S) y pequeñas cantidades de metano.

• IPCC AR5 WGIII Annex III (2014): mediana en ciclo de vida de 38 gCO2e/kWh, con un rango de 6-79 g.
• Emisiones de operación: un estudio de ESMAP (Banco Mundial) de 2016 sobre centrales de todo el mundo halló emisiones directas de CO2 que iban de unos pocos gramos a varios cientos de gramos por kWh, con una media ponderada del orden de 100 g. Las centrales binarias que reinyectan todo su fluido no emiten casi nada. Las flash en yacimientos ricos en carbonatos, por ejemplo en partes del oeste de Turquía y en algunos campos italianos, pueden igualar o superar a la generación con gas. (La evaluación de UNECE de 2021 no incluyó la geotermia.)

La reducción de emisiones va a mejor. El proyecto CarbFix de Hellisheiði, en Islandia, disuelve el CO2 y el H2S en agua y los bombea al basalto, donde se transforman en minerales carbonatados estables en unos dos años. Las centrales italianas usan unidades AMIS para eliminar el H2S y el mercurio. En Turquía y Nueva Zelanda, cada vez más centrales nuevas reinyectan todos los gases no condensables como práctica habitual.

Seguridad e impactos ambientales

La sismicidad inducida es el riesgo más conocido. La mayoría de los eventos son microterremotos, pero algunos han causado daños. El proyecto EGS de Basilea provocó un terremoto de magnitud 3,4 en 2006 y se abandonó, y una investigación del Gobierno coreano concluyó que la inyección de fluido en un emplazamiento EGS cercano desencadenó el terremoto de magnitud 5,4 de Pohang en 2017. The Geysers registra miles de pequeños terremotos al año ligados a la inyección. Las mejores prácticas actuales combinan una cartografía detallada de fallas, vigilancia sísmica en tiempo real y protocolos de semáforo que reducen o detienen la inyección cuando se superan ciertos umbrales.

Entre los demás impactos están el olor y la toxicidad del H2S cerca de centrales flash sin sistemas de reducción; la subsidencia del terreno (más de 10 m en algunos puntos de Wairakei tras décadas de producción sin reinyección); la gestión de salmueras con arsénico, boro o mercurio; el ruido durante la perforación y las pruebas de pozos, y los posibles efectos sobre fuentes termales y géiseres apreciados por su valor cultural y turístico. La reinyección y los sistemas de reducción resuelven la mayoría de estos problemas, y las muertes por unidad de energía son bajas.

Perspectivas

Durante un siglo, la generación geotérmica ha estado limitada a lugares con una geología generosa. Eso puede estar cambiando. El informe de la IEA de 2024 The Future of Geothermal Energy sostiene que las tecnologías de nueva generación, los EGS y los sistemas de circuito cerrado basados en la experiencia de perforación del petróleo y el gas, podrían llevar la geotermia a la mayoría de los países. Si los costes siguen bajando, afirma, la geotermia podría cubrir una parte considerable del crecimiento de la demanda eléctrica mundial hasta 2050, y el coste de los proyectos de nueva generación podría caer hasta unos 50 USD/MWh en 2035. El estudio GeoVision del DOE estadounidense también vio potencial para decenas de GW en Estados Unidos en 2050 si los costes de perforación siguen cayendo. Los operadores de centros de datos que buscan electricidad limpia, firme y disponible las 24 horas se han convertido en compradores pioneros.

El crecimiento hidrotermal continúa en Indonesia, Kenia, Filipinas, Turquía y Nueva Zelanda, y las redes de calor geotérmicas se extienden por Europa, entre otros países en Alemania, Francia y los Países Bajos. La geotermia complementa a las renovables variables: una producción firme y baja en carbono reduce el almacenamiento necesario. Las centrales aparecen en el mapa mundial de centrales eléctricas, y la página de comparativa de tecnologías enfrenta la geotermia con la hidroeléctrica y otras fuentes.