Este artículo apareció originalmente en Revista Conocible.
En las secas extensiones del desierto de Nevada brilla un tipo inusual de central eléctrica que aprovecha la energía no del sol o del viento, sino de la Tierra misma.
Conocido como Proyecto Rojo, bombea agua a miles de pies de profundidad, donde las rocas están lo suficientemente calientes como para asar un pavo. Las 24 horas del día, la planta aspira el agua calentada hasta los generadores de energía. Desde noviembre pasado, esta energía terrestre libre de carbono ha estado fluyendo hacia una red local en Nevada.
La energía geotérmica, aunque irradia continuamente desde el núcleo supercaliente de la Tierra, ha sido durante mucho tiempo una fuente de electricidad relativamente específica, limitada en gran medida a regiones volcánicas como Islandia, donde brotan aguas termales del suelo. Pero los entusiastas de la geotermia han soñado con obtener energía de la Tierra en lugares sin condiciones geológicas tan específicas, como el sitio del Proyecto Red en Nevada, desarrollado por la startup energética Fervo Energy.
Estos sistemas geotérmicos de próxima generación han estado en proceso durante décadas, pero han resultado costosos y tecnológicamente difíciles, y en ocasiones incluso han provocado terremotos. Algunos expertos esperan que nuevos esfuerzos como el Proyecto Rojo puedan finalmente marcar un punto de inflexión, al aprovechar técnicas que se perfeccionaron en la extracción de petróleo y gas para mejorar la confiabilidad y la rentabilidad.
Los avances han generado esperanzas de que con suficiente tiempo y dinero, la energía geotérmica, que Actualmente genera menos del 1 por ciento de la electricidad mundial.y 0,4 por ciento de la electricidad en Estados Unidos—podría convertirse en una fuente de energía convencional. Algunos postulan que la geotermia podría ser una herramienta valiosa en la transición del sistema energético fuera de los combustibles fósiles, porque puede proporcionar un respaldo continuo a fuentes de energía intermitentes como solar y viento. “Para mí, es la fuente de energía más prometedora desde hace mucho tiempo”, afirma el ingeniero energético Roland Horne de la Universidad de Stanford. “Pero ahora que avanzamos hacia una red libre de carbono, la geotermia es muy importante”.
Un comienzo difícil
La energía geotérmica funciona mejor con dos cosas: calor y roca que sea lo suficientemente permeable para transportar agua. En lugares donde la roca fundida chisporrotea cerca de la superficie, el agua se filtrará a través de la roca volcánica porosa, se calentará y burbujeará hacia arriba en forma de agua caliente, vapor o ambos.
Si el agua o el vapor están lo suficientemente calientes (idealmente al menos alrededor de 300 grados Fahrenheit), se pueden extraer del suelo y utilizar para alimentar generadores de electricidad. En Kenia, casi el 50 por ciento de la electricidad generada proviene de la energía geotérmica. Islandia obtiene el 25 por ciento de su electricidad de esta fuente, mientras que Nueva Zelanda obtiene alrededor del 18 por ciento y el estado de California, el 6 por ciento.
Algunos recursos geotérmicos naturales aún están sin explotar, como en el oeste de Estados Unidos, dice el geólogo Ann Robertson-Tait, presidente de GeothermEx, una división de consultoría en energía geotérmica de la empresa de servicios petroleros SLB. Pero, en general, nos estamos quedando sin recursos geotérmicos naturales de alta calidad, lo que lleva a los expertos a considerar formas de extraer energía geotérmica de áreas donde es mucho más difícil acceder a ella. “Hay mucho calor en la Tierra”, dice Robertson-Tait. Pero, añade, “gran parte está encerrada dentro de una roca que no es permeable”.
Aprovechar ese calor requiere perforar profundamente y crear grietas en estas rocas densas y no volcánicas para permitir que el agua fluya a través de ellas. Desde 1970, Los ingenieros han estado desarrollando “sistemas geotérmicos mejorados” (EGS) que hacen precisamente eso, aplicando métodos similares a la fracturación hidráulica (o fracking) utilizada para extraer petróleo y gas de rocas profundas. Se bombea agua a alta presión hacia pozos, de hasta varios kilómetros de profundidad, para abrir grietas en las rocas. La roca agrietada y el agua crean un radiador subterráneo donde el agua se calienta antes de subir a la superficie a través de un segundo pozo. Se han construido docenas de instalaciones de EGS de este tipo en Estados Unidos, Europa, Australia y Japón (la mayoría de ellas experimentales y financiadas por el gobierno) con éxito desigual.
Es famoso el caso de una planta de EGS en Corea del Sur que fue abruptamente cerrado en 2017 después de haber provocado probablemente un terremoto de magnitud 5,5; El fracking de cualquier tipo puede añadir presión a las fallas tectónicas cercanas. Otros problemas fueron tecnológicos: algunas plantas no crearon suficientes fracturas para un buen intercambio de calor, o las fracturas viajaron en la dirección equivocada y no lograron conectar los dos pozos.
Sin embargo, algunos esfuerzos se convirtieron en plantas de energía viables, incluidos varios sistemas alemanes y franceses construidos entre 1987 y 2012 en el valle del Rin. Allí los ingenieros aprovecharon las fracturas existentes en la roca.
Pero en general, simplemente no ha habido suficiente interés para convertir EGS en una tecnología más confiable y lucrativa, dice el geofísico Dimitra Teza del instituto de investigación energética Fraunhofer IEG en Karlsruhe, Alemania, quien ayudó a desarrollar algunos de los sistemas EGS del valle del Rin. “Ha sido bastante difícil para la industria”.
Nuevo impulso
Existen soluciones tanto para problemas tecnológicos como de seguridad. De hecho, hay Protocolos sólidos para evitar terremotos., como por ejemplo no perforar cerca de fallas activas. El seguimiento a largo plazo de las plantas de EGS en funcionamiento en Francia y Alemania sólo ha documentado pequeños temblores, lo que genera confianza en la seguridad de la tecnología. Es importante destacar que la metodología de perforación y fracking ha mejorado a pasos agigantados, gracias al auge de la extracción de petróleo y gas a partir de rocas de esquisto que comenzó en la década de 2010. “Desde entonces, hemos visto un interés renovado en EGS como concepto, porque las técnicas que son fundamentales para EGS se perfeccionaron y redujeron significativamente sus costos durante ese tiempo”, dice Wilson Ricksinvestigador de sistemas energéticos de la Universidad de Princeton.
En 2015, por ejemplo, el Departamento de Energía de EE. UU. lanzó un sitio de investigación en Utah dedicado al avance de las tecnologías EGS. Varias nuevas empresas norteamericanas, incluidas Geosistemas sabios y Soluciones de energía E2E, están desarrollando nuevos sistemas EGS en Texas y Canadá, respectivamente. La más avanzada es Fervo Energy, que ha aplicado varias técnicas de la industria del esquisto en su planta de Nevada, que ahora suministra una red local que incluye centros de almacenamiento de datos propiedad de Google, que absorben energía. (Google se asoció con Fervo para desarrollar la planta).
Los ingenieros perforaron casi 8,000 pies hacia abajo en la roca de Nevada, alcanzando temperaturas de casi 380 grados Fahrenheit, y luego, en el fondo, perforaron otro pozo horizontal de 3,250 pies para expandir el área de roca caliente que toca el sistema, una técnica utilizada en petróleo. y extracción de gas para maximizar el rendimiento. La empresa también fracturó la roca circundante en varios sitios a lo largo del pozo horizontal para crear una red más extensa de grietas por las que pueda filtrarse el agua. Desde el punto de vista tecnológico, en comparación con esfuerzos anteriores de EGS, “son, de hecho, un gran paso adelante”, dice Horne, que forma parte del consejo asesor científico de Fervo.
Queda por ver cómo funcionan estos nuevos sistemas EGS a largo plazo. Una ventaja de sistemas como el de Fervo es que Se puede hacer más rentable aprovechando las fluctuaciones de los precios de la energía., según una investigación reciente de Ricks, un colega de Princeton y varios expertos de Fervo Energy. Los operadores podrían tapar los pozos de salida, provocando que el agua se acumule dentro del sistema, generando presión y calor. Luego, la energía podría extraerse durante los momentos en que es más valiosa, como durante los períodos nublados o sin viento cuando la energía solar o eólica no funcionan.
Aun así, dichos sistemas tendrían que ampliarse significativamente para que sean comercialmente viables, afirma Ricks. Aunque el Proyecto Rojo afirma tener una capacidad mayor que cualquier otra planta de EGS—3,5 megavatios, suficiente para alimentar a más de 2.500 hogares—todavía es relativamente pequeño; una planta nuclear o de carbón puede fácilmente tener una producción de 1.000 megavatios, mientras que las grandes plantas solares o geotérmicas tradicionales suelen producir varios cientos de megavatios.
Lo que el campo de EGS necesita en este momento, dice Ricks, es financiación para construir y probar más sistemas de este tipo para inspirar confianza a los inversores. “Todo esto debe estar muy bien demostrado, hasta el punto de que el riesgo percibido sea bajo”, afirma.
¿Un punto de inflexión para la geotermia?
Con ese fin, el Departamento de Energía de Estados Unidos recientemente recibió 60 millones de dólares en financiación a tres proyectos de demostración de EGS y tecnologías relacionadas como parte de un Iniciativa más amplia para acelerar el desarrollo de EGS. Un informe de 2019 de la agencia estimó que, con los avances en EGS, la energía geotérmica podría representar alrededor de 60 gigavatios (60.000 megavatios) de capacidad instalada en los Estados Unidos para 2050generando el 8,5 por ciento de la electricidad del país, un aumento de más de 20 veces con respecto a la actualidad.
Incluso un aumento de un pequeño porcentaje podría ayudar en una transición energética global que apunta a llegar a cero emisiones netas de carbono para 2050. “Si en quince o veinte años, los EGS son viables, creo que podrían desempeñar un papel muy importante”, dice Nils Angliviel de La Beaumellequien recientemente fue coautor de un artículo sobre las perspectivas globales de la energía renovable en el Revisión anual de medio ambiente y recursos.
Otras tecnologías geotérmicas también pueden ayudar. Algunas empresas son explorando la viabilidad de la energía geotérmica de “roca súper caliente”Esencialmente, una variante joven y extrema de EGS que implica perforar aún más profundamente en la corteza terrestre, hasta una profundidad donde el agua alcanza un estado “supercrítico” similar al vapor que le permite transportar mucha más energía que el vapor o el líquido. En el sur de Alemania, la empresa energética Eavor está Construyendo el primer sistema geotérmico de “circuito cerrado” del mundo.: Una vez que las tuberías canalizan el agua hacia la roca profunda, el sistema se abre en abanico hacia una red de pozos paralelos, sin que el agua penetre nunca en la roca. Se trata de una forma más predecible, aunque menos eficiente, de calentar el agua, ya que no implica incertidumbres sobre cómo fracturar la roca de la manera correcta, afirma Teza. “Estoy muy emocionada de ver que se está invirtiendo en estas tecnologías”, afirma. “Creo que sólo puede ayudar”.
En general, es un momento importante para la energía geotérmica, y no sólo para proporcionar electricidad libre de carbono, afirma Robertson-Tait. Las salmueras geotérmicas extraídas de la Tierra son Rico en litio y otros minerales críticos. que se pueden utilizar para construir tecnologías verdes como paneles solares y baterías para vehículos eléctricos. Existe una creciente presión para utilizar calor geotérmico directo para calentar edificios, ya sea a través de bombas de calor poco profundas para edificios residenciales o sistemas más grandes diseñados para distritos enteros—como ya lo han hecho París y Munich.
Algunas compañías de petróleo y gas, reconociendo que se avecina un cambio, están cada vez más interesadas en construir sistemas geotérmicos de diversos tipos, dice Robertson-Tait. “Nuestra Tierra es geotérmica”, dice, “y por eso creo que nos debemos a nosotros mismos hacer todo lo posible para utilizarla”.
Este artículo apareció originalmente en Revista Conocible, un esfuerzo periodístico independiente de Annual Reviews. Regístrese para el Boletin informativo.