Según los investigadores, la electricidad del calor subterráneo natural podría ser competitiva en costos con la energía de la red para 2027 utilizando EGS, aunque se necesita atención para abordar los riesgos de terremotos.
Históricamente, el acceso a la energía geotérmica ha dependido de los bienes raíces famosos tres factores más importantes: ubicación, ubicación y ubicación.
Debido a que las centrales geotérmicas convencionales requieren rocas calientes y permeables y mucho fluido subterráneo, el uso de la tecnología se ha limitado principalmente a lugares con volcanismo reciente, como Japón, Nueva Zelanda, Filipinas, Kenia, El Salvador, Islandia y el oeste de los Estados Unidos.
Sin embargo, en los últimos 50 años, las técnicas desarrolladas originalmente para campos petroleros y adaptadas para “sistemas geotérmicos mejorados” (EGS) han ofrecido la promesa de aprovechar las reservas profundas de calor natural en una franja más amplia del planeta.
“Hay mucha emoción sobre la energía geotérmica mejorada, dijo” Roland Horne, un profesor de ciencias de la energía e ingeniería en el Escuela de Sostenibilidad Stanford Doerr450 Ingenieros, científicos y gerentes de 28 países a principios de este mes en el 50o Taller Geotérmico de Stanford para intercambiar ideas e informar los resultados de proyectos en todo el mundo.
Hasta la fecha, casi todas las aplicaciones de EGS han sido para fines de investigación en plantas únicas a pequeña escala, dijo Horne, quien fue invitado a reunir a un equipo de autores para escribir una documento de revisión para la edición de febrero de 2025 de Nature Reviews Tecnología Limpia acerca de EGS y su potencial para suministrar energía a mayor escala.
Milenios después de que los antiguos romanos aprovecharan el calor subterráneo para calentar sus edificios, y más de un siglo después de que Italia iniciara la primera planta de energía geotérmica de la comunidad mundial, Horne y sus coautores señalan que la energía geotérmica hoy en día contribuye hasta el 45% del suministro de electricidad en algunos países, como Kenia. Pero aún contribuye con menos de la mitad del 1% a nivel mundial. La energía solar y eólica contribuyen más de 25 veces más. Con EGS, ahora existe el potencial de que la geotermia comprenda una proporción mucho mayor de las necesidades energéticas de la humanidad.
La perforación más rápida reduce los costos
Muchas de las técnicas de perforación que permitieron el auge del gas de esquisto de principios de la década de 2000 se han adaptado para hacer que la geotermia funcione en más regiones a un costo menor, dijo Horne. Estas técnicas incluyen la perforación horizontal y la fracturación hidráulica, o fracking, que consiste en bombear fluidos a alta presión en pozos perforados hacia abajo y a través de formaciones rocosas a miles de pies bajo tierra. Las fuerzas de presión abren las fracturas existentes en la roca o crean otras nuevas, facilitando el flujo de petróleo u otros fluidos a la superficie. En sistemas geotérmicos mejorados, el fluido es solo agua caliente de los embalses subterráneos naturales.
Otras técnicas adaptadas incluyen la perforación de múltiples pozos desde una sola almohadilla para aumentar la eficiencia y reducir los costos. Las brocas de diamante sintético, que pueden masticar efectivamente roca dura, también han demostrado ser críticas, lo que permite completar un nuevo pozo geotérmico en unas pocas semanas en lugar de meses.
“La perforación más rápida hace una enorme diferencia en toda la economía de EGS,” dijo Horne, profesor Thomas Davies Barrow en Stanford, quien también es miembro del consejo asesor científico de una compañía de desarrollo geotérmico mejorada cofundada por Stanford ex alumnos Tim Latimer, MS-MBA ’17, y Jack Norbeck, PhD ’16.
Basado en parte en modelado dirigido por un estudiante de doctorado Mohammad Aljubran, Horne y sus coautores en el documento de revisión estiman que las tasas de perforación más rápidas podrían hacer que los sistemas geotérmicos mejorados sean competitivos con los precios promedio de la electricidad en gran parte de los Estados Unidos para 2027, a aproximadamente $80 por megavatio-hora.
En California, que actualmente se mueve 5% de su electricidad a partir de la geotermia, los autores estiman que la capacidad geotérmica podría multiplicarse por diez con EGS para alcanzar los 40 gigavatios para 2045 y reemplazar los combustibles fósiles por energía de carga base. De esta manera, EGS complementaría las energías renovables intermitentes de la energía eólica y solar, agregando estabilidad a una red eléctrica descarbonizada.
“Con EGS, podemos cumplir con la carga,” dijo Horne, cuyos coautores en el documento de revisión del 31 de enero incluyen Norbeck y el ex alumno Mark McClure, MS ’09, PhD ’12, el cofundador y director ejecutivo de una compañía que comercializa software de modelado de fracturas para compañías de petróleo, gas y EGS. Los coautores adicionales incluyen William Ellsworth, profesor emérito de investigación de geofísica en la Escuela de Sostenibilidad Doerr; Schill Eva, quien dirige el programa de sistemas geotérmicos Lawrence Berkeley National Laboratories; y Albert Genter, subdirector general de geotermia en Electricité de Strasbourg, que está involucrado en el desarrollo comercial de proyectos EGS en Francia.
Un enfoque de goteo-goteo-goteo en lugar de una manguera contra incendios puede reducir significativamente el riesgo y el tamaño de la sismicidad inducida.”Roland HorneProfesor de Ciencia e Ingeniería Energética en la Escuela de Sostenibilidad Stanford Doerr
Mitigar los riesgos de terremotos
Al igual que con el fracking de petróleo y gas, la fractura de rocas profundas para acceder a los embalses geotérmicos puede desencadenar terremotos.
Una forma obvia de mitigar el riesgo vuelve a escuchar la ubicación: Simplemente evite perforar en lugares propensos a terremotos. Por ejemplo, construir un sitio encima de la falla de San Andreas que se extiende peligrosamente por California sería una mala noticia, dijo Horne.
Un segundo enfoque es monitorear la sismicidad con un sistema conocido como protocolo de semáforo. Si se produce un evento sísmico de cierta magnitud, los operadores ralentizan su perforación. Los eventos sísmicos más grandes se tratan como luces rojas que detienen todas las perforaciones y provocan una revisión antes de un posible reinicio.
Una estrategia recientemente desarrollada para limitar la sismicidad, dijo Horne, implica crear muchas fracturas más pequeñas durante la perforación en lugar de solo una o algunas fracturas masivas. La mayoría de los terremotos asociados con EGS han ocurrido cuando las fracturas grandes estimuladas por el hombre se bombean llenas de líquido y activan fallas, que son fracturas naturalmente existentes en la roca. “Un goteo-goteo-goteo en lugar de un enfoque de manguera contra incendios puede reducir significativamente el riesgo y el tamaño de la sismicidad inducida,” dijo Horne.
Él y sus colegas esperan que el nuevo estudio fomente una mayor investigación y desarrollo de EGS como una fuente de energía sostenible y confiable. “EGS podría ser un cambio de juego para la producción de energía verde no solo en California sino en los Estados Unidos y en todo el mundo,” dijo Horne. “Aprovechar con seguridad el calor interno de la Tierra podría contribuir sustancialmente a alimentar nuestro futuro.” Stanford News. Traducido al español
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