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Fracking para calor geotérmico en lugar de gas
El uso de la fracturación hidráulica ha desbloqueado vastas nuevas reservas de gas natural. Ahora roca alta , una startup con sede en Seattle, está desarrollando tecnología que podría hacer lo mismo con los recursos geotérmicos, convirtiendo una fuente de energía marginal en una fuente importante de electricidad y calor sin carbono en los Estados Unidos.
Rock on: Un pozo geotérmico en el volcán Newberry en Oregon donde se probó una nueva tecnología de fracturamiento de rocas.
A principios de este año, cerca del volcán Newberry en Oregon, Alta Rock demostró una parte clave de esa tecnología, un proceso similar al fracking. Así como el fracking implica bombear líquido a alta presión en formaciones de lutitas subterráneas para desbloquear el gas natural y el petróleo que han quedado atrapados allí, la nueva tecnología podría desbloquear el calor atrapado en las profundidades del subsuelo. A diferencia de la energía solar y eólica, ese calor estaría disponible las 24 horas del día y en todo tipo de clima.
Las plantas de energía geotérmica ahora proporcionan una pequeña fracción de las necesidades energéticas del mundo: en los EE. UU., Uno de los mayores productores de energía geotérmica del mundo, la capacidad geotérmica total es aproximadamente el 1 por ciento de la capacidad de energía de carbón del país.
El principal problema es que las plantas geotérmicas convencionales se basan en una combinación poco común de características geológicas. La roca caliente debe ir acompañada de grandes cantidades de agua caliente o vapor que se pueda bombear fácilmente a la superficie, donde impulsaría turbinas de vapor para generar electricidad. La formación rocosa debe ser lo suficientemente porosa como para que el agua pueda recircularse y recalentarse continuamente para mantener la planta de energía en funcionamiento. (Las bombas geotérmicas se utilizan a veces para calentar y enfriar hogares, pero son inadecuadas para generar electricidad porque funcionan a temperaturas mucho más bajas).
Aunque estas formaciones son raras, la cantidad de calor subterráneo es realmente enorme (ver Abundant Power from Universal Geothermal Energy). Hay suficiente calor atrapado debajo de los Estados Unidos a una distancia de perforación (de hasta 10 kilómetros) para satisfacer sus necesidades energéticas durante miles de años. AltaRock es una de las varias empresas que intentan averiguar cómo acceder a más de ese calor (consulte Cracking Rock para obtener más de los campos geotérmicos y Uso de CO2 para extraer energía geotérmica).
La idea básica es modificar la roca para permitir que el agua fluya a través de ella (los investigadores llaman a los embalses resultantes sistemas geotérmicos mejorados, o EGS). Esto implica bombear agua fría a la roca de la manera correcta para provocar que las fracturas existentes en la roca se expandan y permitan que el agua fluya a través de ella. Se ha probado muchas veces en el pasado, con esfuerzos que se remontan a décadas. Pero ha sido difícil hacer fluir suficiente agua caliente para justificar el gasto de perforar un pozo y construir una planta de energía.
La solución de AltaRock toma prestada un juego de la industria del gas natural. Uno de los avances clave que permitió a las empresas producir cantidades económicas de gas natural a partir de roca de esquisto es la capacidad de fracturar la roca en varios puntos a lo largo de un solo pozo, lo que reduce la cantidad de pozos que deben perforarse. Hacen esto tapando temporalmente parte de un pozo para que puedan aplicar presión hidráulica a una sección y luego pasar a otra parte.
Se sabe desde hace mucho tiempo que hacer lo mismo podría aumentar la producción de agua caliente de un pozo geotérmico. Pero no es posible utilizar las mismas técnicas que se utilizan en el fracking para taponar el pozo. Los pozos geotérmicos suelen estar más calientes y deben diseñarse para mayores cantidades de flujo de agua.
AltaRock esencialmente ha inventado un nuevo enchufe. En un pozo cerca del volcán Newberry, se ha demostrado que es posible tapar temporalmente un pozo geotérmico con un polímero especial. El material se degrada después de haber estado en la roca caliente durante cierto tiempo, lo que permite que la empresa se traslade a otra parte del pozo. La empresa fracturó tres áreas separadas de un pozo utilizando la técnica. En un proyecto comercial futuro, podría hacer siete o más por pozo, lo que podría reducir drásticamente el costo, dice Susan Petty, presidenta y directora de tecnología de AltaRock. Ella dice que la tecnología podría ser clave para hacer que EGS sea competitivo con el carbón.
Pero si bien la tecnología AltaRock es un avance clave, todavía es temprano para la energía geotérmica. La tecnología de AltaRock es importante, pero es solo una parte del rompecabezas, dice Probador de Jefferson , profesor de Sistemas de Energía Sostenible en la Universidad de Cornell. Él dice que hay varios desafíos de ingeniería pendientes, y resolverlos requerirá una financiación sostenida, no solo para el proyecto en el que está trabajando AltaRock, sino también para varios otros. Él dice que lo que se necesita es una masa crítica de demostraciones para demostrar a las empresas que las plantas de energía geotérmica son una inversión sólida. Él estima que se necesitarán décadas para que la energía geotérmica represente incluso el 10 por ciento de la energía total en los Estados Unidos.
Petty dice que el sitio de Newberry podría estar produciendo energía ya en 2016, pero queda mucho trabajo por hacer. El siguiente paso para AltaRock es perforar otro pozo cercano que se cruzará con la roca porosa que creó con su técnica de fractura. Los ingenieros bombearán agua por el primer pozo, que circulará a través de la roca y se calentará. Luego se bombeará del segundo pozo y se utilizará para producir vapor en una planta de energía.
En proyectos EGS anteriores, han surgido varios problemas en esta etapa. A veces, el agua fluye demasiado rápido de un pozo a otro, por lo que no se calienta lo suficiente. En otras ocasiones, el agua desaparece por grietas desconocidas en la roca y nunca más se la vuelve a ver. Para abordar estos problemas, AltaRock está desarrollando nuevas tecnologías para monitorear dónde fluye el agua.
AltaRock también está trabajando con GE en un proceso mejorado para usar agua caliente para generar electricidad. Implica mejorar la transferencia de calor del agua caliente a un fluido de trabajo que impulsa una turbina. El enfoque podría aumentar aún más la producción de energía de un sitio geotérmico.