La geotèrmia és una font energètica renovable, estable i sostenible. El seu ús permet aprofitar la calor acumulada al subsòl per produir electricitat, calefacció i refrigeració amb un impacte ambiental molt reduït. Catalunya disposa de recursos geotèrmics significatius i d'un important potencial de desenvolupament en aquest sector.

L'origen de la calor de la Terra

A finals del segle XVII es concebia la Terra com una massa fosa amb una escorça sòlida conseqüència del seu refredament. No va ser fins al segle XIX que es van elaborar els primers càlculs de l'edat de la Terra basats en la seva evolució tèrmica, i es va definir per primera vegada el terme geotèrmia com la disciplina científica que estudia la calor terrestre, l'origen d'aquesta, la distribució i l'aprofitament.

La Terra és un cos calent immers en un espai fred que perd temperatura contínuament a un ritme de 130 ºC per cada 1.000 milions d'anys. La temperatura augmenta des d'uns 15 °C a la superfície fins a més de 5.000 °C al nucli intern.

Els volcans i els sistemes hidrotermals que donen lloc a surgències d'aigua a temperatures elevades són les manifestacions més evidents de la calor interior de la Terra que podem observar a la superfície.

Principals fonts de calor interna

• Calor latent de cristal·lització: generada al límit entre el nucli extern líquid i el nucli intern sòlid.
• Compressió gravitatòria: la força de la gravetat genera escalfament intern.
• Calor residual: procedent de la formació original del planeta.
• Fregament intern: entre diferents capes terrestres afectades per les forces de marea.
• Reaccions fisicoquímiques: canvis de fase minerals a elevades pressions i temperatures.
• Desintegració radioactiva: d'isòtops com l'urani, el tori i el potassi.

Distribució de temperatures a l'interior de la Terra.

Gradient geotèrmic i flux de calor

El gradient geotèrmic descriu l'increment de temperatura amb la profunditat i la diferent conductivitat tèrmica dels materials que travessa. De manera mitjana, la temperatura augmenta aproximadament 3 °C cada 100 metres.

Factors regionals

• Volcanisme actiu.
• Aprimament de la litosfera.
• Context tectònic regional.

Factors locals

• Conductivitat tèrmica de les roques.
• Circulació d'aigua subterrània.
• Presència de fractures i falles.
• Zones de recàrrega i descàrrega d'aqüífers.

Flux de calor: quantitat de calor que la Terra transmet cap a la superfície per unitat de temps i superfície. Els valors continentals típics són d'uns 60 mW/m².

Què és un jaciment geotèrmic?

Un jaciment geotèrmic és una zona del subsòl on la calor pot ser explotada tècnicament i econòmicament.

Cal considerar que per extraure la calor del subsol és necessària la presència d'un fluid que la transporti i que a més cal perforar a prou profunditat per assolir les temperatures òptimes per a l'explotació, fet que comporta uns costos i una dificultat tècnica que també s'incrementen amb la fondària.

Per classificar els jaciments es té en compte tant la temperatura del fluid com les possibles aplicacions. Es defineixen quatre grans tipus de jaciments geotèrmics:

Alta temperatura (>150 °C)

• Producció d'electricitat.
• Zones volcàniques o amb gradients elevats.
• Sistemes de roca seca calenta i estimulació de jaciments geotèrmics.

Mitjana temperatura (100-150 °C)

• Electricitat amb rendiment moderat.
• Xarxes urbanes de calefacció.
• Aplicacions industrials.

Baixa temperatura (30-100 °C)

• Calefacció urbana.
• Processos industrials.
• Aigua termal profunda.

Molt baixa temperatura (<30 °C)

• Bombes de calor geotèrmiques.
• Climatització d'habitatges.
• Aplicació pràcticament universal.

Exemple de tipus d'explotació de jaciments geotèrmics:

1. D'alta temperatura: en un basament granític molt profund sota una cobertora sedimentària (relació d'unitats amb un contrast de conductivitat tèrmica que afavoreix el gradient geotèrmic), s'injecta aigua freda i s'extreu molt calenta de forma que, en contacte amb un segon circuït en superfície, es genera vapor d'aigua per produir electricitat.
2. De mitjana temperatura: d'un aqüífer profund s'extreu aigua calenta per intercanviar calor amb un sistema de calefacció de districte urbà, i es reinjecta.
3. De baixa temperatura: mitjançant un intercanviador de calor enterrat s'explota la inèrcia tèrmica del terreny que proporciona una temperatura estable per climatitzar una casa tant a l'hivern com a l'estiu.
4. També es representa una surgència tèrmica natural originada per un procés de circulació d'aigua: infiltració en una zona de recàrrega, transició lenta per un aqüífer profund i descàrrega ràpida a través d'una falla permeable.

Energia geotèrmica

L'energia geotèrmica és l'energia obtinguda a partir de la calor interna de la Terra. Es considera una font renovable perquè el planeta es refreda extremadament lentament.

Avantatges

• Baixes emissions de CO₂.
• Producció contínua 24/7.
• Recurs renovable.
• Mínim impacte paisatgístic.
• Gran eficiència energètica.

Aplicacions principals

• Generació elèctrica.
• Calefacció urbana.
• Refrigeració i climatització d'edificis.
• Hivernacles.
• Piscifactories.
• Balnearis i aigües termals.
• Processos industrials.

Geotèrmia a Catalunya

Catalunya disposa d'una llarga trajectòria d'investigació geotèrmica, especialment des dels anys setanta i vuitanta. L'estudi de l'energia geotèrmica a Catalunya i a Espanya va ser objecte d'un gran nombre de treballs i inversions durant els anys vuitanta, arran de la crisi del petroli. L'Instituto Geológico y Minero de España (IGME) va elaborar l'Inventario Nacional de Manifestaciones Geotérmicas (1976), i a Catalunya es van fer diferents reculls del punts termals.

L'interès creixent per les àrees potencialment geotèrmiques de Catalunya va fer que l'IGME iniciés estudis a la zona del Vallès (entre Sentmenat i Samalús), on les surgències termals brollaven a una temperatura entre 60 ºC (la Garriga) i 70 ºC (Caldes de Montbui). L'estructura geològica de l'àrea del Vallès (falla occidental del Vallès i encavalcament granític prelitoral) afavoria la regió com a possible zona de jaciment geotèrmic. El Vallès Occidental va ser declarat Reserva Geotèrmica, i es va dur a terme la perforació del primer pou de prospecció geotèrmica a Samalús (1981).

Les depressions d'Olot i la Selva també es van considerar àrees d'interès i, juntament amb l'Empordà, es van unificar com la Reserva Geotèrmica d'Olot. L'àrea de Sant Cugat va ser objecte d'interès i l'empresa ENHER, conjuntament amb l'IGME, va fer un estudi detallat de l'anomalia geotèrmica de Sant Cugat, on es va perforar un pou de control piezomètric (1983) i un pou de producció (1984).

A principis dels anys noranta i coincidint amb l'abaratiment del preu del petroli, es van abandonar els estudis sobre l'energia geotèrmica.

Actualment, a Catalunya, l'energia geotèrmica encara és força desconeguda i poc considerada, tot i que recentment, amb l'auge de les energies renovables, torna a ser objecte d'estudi i l'aplicació en la climatització d'edificacions està en plena expansió. La Generalitat de Catalunya en promou la utilització en habitatges i equipaments, alguns tan emblemàtics com l'Hospital de Mollet, que utilitza bombes de calor geotèrmica per a la climatització.

A data de Febrer de 2024 es comptabiltzen 128 instal·lacions geotèrmiques promogudes pel sector públic.
 

Zones d'interès geotèrmic

• Caldes de Montbui.
• La Garriga.
• Samalús.
• Sant Cugat del Vallès.
• Olot.
• La Selva.
• Empordà.

Paper de l'ICGC

• Elaboració de l'Atles Geotèrmic de Catalunya.
• Recopilació de dades geotèrmiques.
• Producció de cartografia geotemàtica.
• Suport a la planificació energètica.
• Promoció del coneixement del recurs geotèrmic.

Organismes i recursos

Organismes

ICAEN, Institut Català d'Energia
Energia, mines i seguretat industrial, Departament d'Empresa i Coneixement
IDAE, Instituto para la diversificación y ahorro de la energía
 

European Comission Energy: http://ec.europa.eu/energy/index_en.htm
Geothermal Energy Association (GEA): http://www.geo-energy.org/
Geothermal Education Office (GEO): http://geothermal.marin.org/
European Geothermal Energy Council (EGEC): https://www.egec.org/
International Geothermal Association: http://www.geothermal-energy.org/
 

Projectes i divulgació

Clúster de l'Energia Eficient de Catalunya. Grup de Treball de Geotèrmia (GTG). Reunió de presentació del projecte. Sala d'Actes, ICGC. 28 de setembre de 2018

Exposició "Energia geotèrmica: Una aposta de futur sostenible". 17a edició de la Setmana de la Ciència, 2012. CST Pirineus, Tremp (inclou tríptic i pòsters de l'exposició)

Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid (FENERCOM): https://www.fenercom.com
European Geothermal Energy Council (EGEC): https://www.egec.org/
Plataforma tecnològica espanyola de geotèrmia (GEOPLAT): http://www.geoplat.org
 

GeoVic - Explore Victoria online: http://earthresources.vic.gov.au/earth-resources/maps-reports-and-data/geovic 
Island Dam and Geothermal Impact Map: http://mappery.com/map-of/Iceland-Dam-and-Geothermal-Impact-Map
ThermoGIS: https://www.thermogis.nl