En el mundo de las energías renovables, la generación eléctrica geotérmica es un gigante en ciernes, listo para ser explotado. 

Según el Departamento de Energía de Estados Unidos, se prevé que ese país genere 90 gigavatios (GW) de electricidad a partir de fuentes geotérmicas en 2050. Las previsiones apuntan a que esta cifra podría crecer hasta los 300 GW con el paso del tiempo. Para tener una perspectiva, Estados Unidos genera actualmente 1.250 GW anuales.

Impresionantes atributos de la energía geotérmica

• Es un recurso 24/7, de carga base y libre de carbono.
• Es flexible, es decir, la producción eléctrica puede subir o bajar.
• No tiene costos de combustible y necesita muy poca agua.
• Se dispone de personal formado en la industria del petróleo y el gas.
• Hay poco riesgo en la cadena de suministro.
• La huella es bastante pequeña.
• El agua utilizada en los pozos es 100% reutilizable in situ, lo que evita la toxicidad de las salmueras asociadas a la fracturación para la extracción de petróleo y gas natural.
• Proporciona puestos de trabajo locales y seguros.
• La economía del proyecto mejora rápidamente gracias a las nuevas tecnologías de la industria del petróleo y el gas.

La historia de la electricidad geotérimica

Los antiguos romanos utilizaban el calor generado por los manantiales minerales para calentar las casas y los baños comunales. Hay pueblos del siglo XVI en Vicenza, Italia, que se enfriaron y calefaccionaron durante 600 años utilizando corrientes de aire geotérmicas subterráneas. La primera central geotérmica empezó a hacer electricidad hace más de 100 años en Italia. Gran parte de Reikiavik (Islandia) lleva más de 100 años calentando sus edificios con calor geotérmico.

Es necesario distinguir entre el calor de origen subterráneo y el recurso geotérmico utilizado para impulsar las turbinas de vapor empleadas en la generación de electricidad a gran escala. La palabra geotérmico se utiliza para ambos, porque los dos se basan en el calor de la tierra. Uno se deriva del núcleo de la tierra (aproximadamente 5000 ° C) y el otro del calor del sol, almacenado en la superficie terrestre. 

Empresas como Bedrock Energy, Diverso y Dandelion lograron grandes avances en la comercialización de calefacción y refrigeración para edificios. Aunque el calor de la superficie es omnipresente, fácil de aprovechar y un excelente recurso para la calefacción y la refrigeración de edificios. A continuación, los avances realizados en la generación de energía.

Geotermia hidrotérmica tradicional

En el pasado, el alto calor necesario para generar electricidad (de 150°C a 200°C grados) sólo estaba disponible donde existían yacimientos naturales de alto calor. En estas instalaciones "geotérmicas hidrotermales" convencionales, se perforaban pozos de bucle abierto (pozos perforados que contienen agua circulante) hasta los yacimientos naturales de alto calor bajo la superficie. Si las condiciones del subsuelo eran lo suficientemente permeables, el agua calentada podía subir para alimentar una turbina en la superficie y producir electricidad. Los yacimientos naturales demostraron ser difíciles de encontrar y de acceder. El Departamento de Energía estadounidense calcula que ese país cuenta con unos 40 GW de recursos hidrotermales, de los cuales 4 GW están en la red actualmente.

Bajo la administración de Biden, la Oficina de Tecnología Geotérmica (GTO) del Departamento de Energía publicó un informe llamado Next Generation Geothermal Liftoff report, uno de los 10 informes tecnológicos que evalúan las tecnologías de energías renovables actuales y futuras, y proyectan sus vías de comercialización. Abarca varios avances tecnológicos recientes de esta antigua tecnología y su expansión a futuro.

Una nueva tecnología llamada sistemas geotérmicos mejorados (ESG, por las siglas en inglés) crea yacimientos artificiales donde la roca caliente del subsuelo no es permeable y el agua escasea. Utilizando técnicas tomadas del sector del petróleo y el gas, se perforan pozos paralelos (uno sube, otro baja) y se consigue la permeabilidad de la roca mediante técnicas de fracturación horizontal, que conectan pares de pozos de bucle abierto o cerrado (entubados). Se necesitan pequeñas cantidades de agua que se recirculan, sin la toxicidad que se crea en la fracturación del petróleo y el gas. 

El laboratorio de campo del Observatorio Fronterizo para la Investigación en Energía Geotérmica (FORGE) de Estados Unidos, lleva a cabo pruebas de todas las nuevas tecnologías relevantes, incluyendo sensores de alta temperatura, fracturación dirigida, mediciones sísmicas y una amplia recopilación de datos. Sus trabajos de demostración mejoraron la velocidad de perforación en un 500% en tres años y provocaron un descenso de los costos de 13 millones de dólares por pozo a 5 millones de dólares por pozo.

Las tecnologías de perforación y exploración adaptadas de la industria del petróleo y el gas, que incluyen no sólo la fracturación horizontal y por radiación direccional, sino también la perforación por láser, microondas y plasma, así como el haz de electrones, el chorro de agua por arco eléctrico y la espalación hidrotérmica, lograron que el proceso de perforación sea más rápido, mejor y barato.

Las innovaciones en tecnología geotérmica

Varias empresas de sistemas geotérmicos mejorados están colaborando con FORGE . Una de ellas, Fervo Energy, fundada por el ex ingeniero de perforación de petróleo y gas, Tim Latimer, es pionera en métodos avanzados de perforación con fracturación horizontal, gestión avanzada de yacimientos y recolección de datos por fibra óptica. Fervo tuvo avances notables y bien documentados en la reducción del tiempo de perforación, el aumento de la producción de energía, la reducción de la huella con la fracturación radial y direccional y, por tanto, el abaratamiento de los costos. 

Quaise Energy utiliza tecnología desarrollada en el MIT para vaporizar la roca. En lugar de utilizar brocas y taladros mecánicos, emplea microondas y electrones para fundir un agujero a través de la roca. Mazama Energy, logró avances significativos en la geotermia de muy alta temperatura (roca supercaliente, SHR EGS), a aproximadamente el doble de temperatura (374°C frente a 200°C) que otras tecnologías similares, lo que se traduce en una densidad energética y una generación de energía mucho mayores.

Gran parte del costo de los proyectos geotérmicos se debe a la ineficacia del proceso de exploración. En el pasado, aproximadamente el 90% de las perforaciones de prueba fracasaban, a pesar de utilizar las mejores mentes en geología y cartografía geológica. Las nuevas tecnologías impulsadas por la IA, como las desarrolladas por primera vez en Zanskar, buscan rápidamente datos relativos a las placas tectónicas, la geología y la temperatura y pueden determinar con precisión, con un 90% de éxito, dónde perforar en busca de recursos de alta temperatura. Superar este obstáculo hará que la perforación geotérmica sea mucho menos costosa.

El futuro de la geotermia

¿Cuáles son los próximos pasos para la comercialización de la tecnología geotérmica? Gran parte de esta investigación y de la atención prestada a la comercialización en Estados Unidos fue financiada por el Departamento de Energía y depende en gran medida del mecanismo de financiación IRA. 

El mundo enfrenta un enorme repunte en la demanda de electricidad, en gran parte debido a la proliferación de centros de datos de IA, la electrificación de edificios y vehículos e incluso la llegada de la minería de criptomonedas. Ante eso, empresas como Fervo ya suministran electricidad a, por ejemplo, un centro de datos de Google en Nevada. Sage Geothermal firmó un acuerdo con META para brindar energía a su centro de datos. 

Informes del gobierno de Estados Unidos estiman que el recurso de sistemas geotérmicos mejorados, una vez comercializado, podría superar los 5 TW (aproximadamente 5 veces el consumo actual de electricidad en ese país). Afortunadamente, el Secretario de Energía designado, Chris Wright, tiene experiencia en tecnologías de perforación. Aparentemente, invirtió en algunas de estas tecnologías, y también es un defensor de la generación de energía de carga base firme y permanente. 

La legislación estadounidense pendiente para acelerar la concesión de permisos para las energías renovables, así como para el petróleo y el gas, si se aprueba beneficiará el despliegue de la geotermia. 

La promesa de la energía geotérmica, un recurso firme y flexible que previsiblemente bajará de precio con el desarrollo de las tecnologías antes mencionadas, es enorme. Es posible que los avances realizados en estas prometedoras tecnologías continúen hasta bien entrada la administración Trump.

Nota publicada en Forbes US.