Gracias a nuevas tecnologías y técnicas de vanguardia, se pueden aprovechar grandes cantidades de calor subterráneo como fuente de energía eléctrica constante y fiable a nivel mundial.

Durante más de un siglo, la energía geotérmica ha sido un pilar confiable en la provisión de electricidad limpia a nivel global. Hoy en día, a pesar de su probada trayectoria, con 16 GW instalados en todo el mundo, la geotermia apenas representa el 0,5% de la totalidad de la capacidad eléctrica renovable instalada en el mundo. Esta penetración limitada puede atribuirse a las restricciones geográficas inherentes, ya que esta forma de energía requiere condiciones subterráneas específicas: una combinación precisa de calor, agua y porosidad.

La tecnología necesaria para aprovechar esta fuente de energía implica la extracción del calor emanado de las rocas sedimentarias y volcánicas, ubicadas a profundidades de hasta 3 kilómetros bajo la corteza terrestre, donde las temperaturas pueden alcanzar hasta 250 °C.

Esas son temperaturas muy altas, pero ¿qué pasaría si los pozos se perforaran a mayor profundidad y de mejor manera para explotar las rocas aún más calientes y conductoras?

Alejandro Solé, Chief Investment Officer de TechEnergy Ventures, de la unidad de transición energética de Tecpetrol, analizó este tema y los desafíos que trae en una presentación en el marco de CERAWeek by S&P Global, la conferencia sobre energía realizada en Houston.

"La discusión de hoy gira sobre el siguiente paso, se trata de progresar, de alcanzar teravatios. La idea es lograr un impacto masivo en el proceso para descarbonizar el mundo", dijo. “La Geotermia 2.0 es la oportunidad de alcanzar temperaturas más altas, reducir los costos, entrar en modo fábrica y ofrecer costos altamente competitivos. La Geotermia 3.0 se centra en alcanzar los 500 °C, explorar profundidades supercríticas y avanzar en el desarrollo de pozos con capacidades de hasta 50 MW cada uno”.

La respuesta es que el potencial es enorme. Si bajamos a 10 kilómetros bajo la superficie, el llamado vapor supercrítico de 500 °C está disponible en el 70% de la tierra, mientras que, a 20 kilómetros de profundidad, está en todas partes. Aprovechar esta fuente de energía permitiría democratizar el acceso a una fuente confiable de energía limpia, actualmente restringida por la disponibilidad de fuentes de calor menos profundas en rocas más permeables.

¿Qué profundidad (de temperatura) deberíamos alcanzar?

La lógica nos dice que debemos ir lo más profundo posible para poder alcanzar los 500 °C en la superficie y así desbloquear las condiciones de vapor supercríticas; esto podría producir entre 4 y 10 veces más entalpía que, digamos, el vapor a 200 °C. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, los desafíos asociados con la perforación a mayores profundidades y temperaturas con la tecnología actual son también exponenciales".

“Se están produciendo avances increíbles con la tecnología geotérmica que podríamos llamar Geotermia 2.0”, dijo Solé en su presentación el 19 de marzo durante la conferencia. "Esto se refleja en el último plan de lanzamiento del Departamento de Energía (DOE por sus siglas en inglés), que incluye la ambición de alcanzar 90 GW de energía base, muestra que el progreso es real con empresas como Fervo ahora entrando en modo de construcción de pozos de manera efectiva."

La Geotermia 2.0 significa alcanzar profundidades de hasta 200-300 °C (3-5 km), utilizando tecnologías existentes/actualizadas que se centran en mejorar el rendimiento de la perforación.

El Observatorio Fronterizo para la Investigación en Energía Geotérmica del Departamento de Energía de EE.UU., (FORGE), está desarrollando nuevas técnicas de perforación y estimulación para que sea comercialmente viable perforar a profundidades de hasta 5 km a gran escala. Actualmente, se están probando técnicas de estimulación geotérmica mejorada con el fin de facilitar el acceso y mejorar la permeabilidad en la roca madre, la cual presenta una mayor resistencia a ser penetrada a estas profundidades. Solé dijo que este era sólo el primer paso, ya que se debe hacer aún más para llevar la geotermia a una escala de teravatios.

El Grupo Techint, matriz de TechEnergy Ventures, está apoyando estos esfuerzos con planes de inversión, soporte técnico y el desarrollo de negocios, aprovechando el conocimiento de sus diferentes unidades en ingeniería y construcción, siderurgia y producción de petróleo y gas.

Las empresas emergentes también desempeñan un papel importante en este sentido. De hecho, dos startups, apoyadas por TechEnergy Ventures, acompañaron a Solé en su presentación.

Carlos Araque, CEO de Quaise Energy, explicó cómo su empresa está desarrollando una tecnología de perforación que hace uso de haces electromagnéticos de ondas milimétricas. La tecnología tiene como objetivo realizar perforaciones ultraprofundas a un costo reducido, permitiendo el aprovechamiento del calor a profundidades comprendidas entre los 10 y los 20 kilómetros.

Araque realzó la necesidad de lograr temperaturas de calor geotérmico consistentes con la generación existente y la infraestructura industrial que actualmente funciona con combustibles fósiles.

"Vivimos en un mundo impulsado por vapor", dijo Araque. “Tenemos teravatios de centrales eléctricas que funcionan todas con vapor y tenemos teravatios de procesos basados en calor. Imagínense si pudiéramos tomar cualquiera de estos procesos y convertirlo, accediendo al vapor a la temperatura adecuada. Si podemos alcanzar entre 300 y 500 °C, de acuerdo con esa infraestructura alimentada con combustibles fósiles, podremos acceder a esa temperatura a 5 km de profundidad para aproximadamente entre el 5% y el 10% del mundo. Cuando lleguemos a los 10 km, alcanzaremos el 50% de la población mundial, y cuando lleguemos a los 15 o 20 km, podremos tener a casi toda la humanidad conectada a la energía geotérmica”.

Paris Smalls, CEO de Eden GeoPower, contó cómo su nueva empresa con sede en Massachusetts está desarrollando una innovadora tecnología de fracturación electrohidráulica. Esta tecnología busca aumentar la permeabilidad de los fluidos y mejorar la eficiencia en la recolección de calor de las formaciones rocosas. Esto se logra al mitigar el cortocircuito de fluidos que ha sido una limitación persistente en la productividad de los pozos geotérmicos.

Smalls dijo que los métodos de estimulación hidráulica, utilizada para la extracción de petróleo y gas natural de formaciones de esquisto, no representan la opción más adecuada para la energía geotérmica. Esto se debe a las diferencias en los tipos de roca, principalmente granito, que se encuentran a mayores profundidades bajo tierra y que alcanzan temperaturas significativamente más altas. En lugar de depender de la inyección masiva de agua característica de la fracturación hidráulica, Eden utiliza electricidad de alto voltaje para optimizar el proceso, reduciendo la necesidad de inyección de agua y mejorando la efectividad de la fractura.

"Una vez que logremos desarrollar métodos para alcanzar las profundidades más extremas de estos depósitos y estimularlos eficazmente, podremos acelerar significativamente nuestra capacidad para aprovechar al máximo el calor obtenido de ellos y avanzar rápidamente hacia la producción geotérmica en estado supercrítico".

Son los avances necesarios para el desarrollo de las vastas reservas de altas temperaturas que se encuentran en las profundidades de la Tierra, lo que las hace accesibles y convierte a la geotermia en un motor de la transición energética hacia la reducción de las emisiones netas de gases de efecto invernadero. Creemos que esto es lo que se necesita para permitir que nuestra Geotermia 3.0 alcance una escala de teravatios en su crecimiento.

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