Del centro de la tierra hasta tu casa...

Aquí vimos cómo el calor que viene del centro de la tierra la ha transformado hasta lo que tenemos hoy. Deberías darle un vistazo si no lo has hecho…

Ahora, ¿cómo podemos usar esa energía térmica?

Las aplicaciones en las podemos dividir en dos:

• Las directas: Esto es cuando se usa el calor… directamente

• Las indirectas: Se transforma el calor para producir algo distinto, como electricidad.

Generar electricidad es de las aplicaciones más rentables, pero es difícil encontrar sitios ideales.

Aún así, las aplicaciones son muchas, y depende en gran medida de la temperatura del sitio. Este gráfico representa muy bien esto.

La geotermia es realmente increíble. No es solo calor lo que se puede aprovechar…

Las aguas geotérmicas suelen tener gran cantidad de minerales y en algunos casos pueden extraerse minerales de gran valor.

En Estados Unidos, por ejemplo, están explorando extraer lítio. Así de variadas son las aplicaciones…

Condiciones “típicas” para la Generación eléctrica.

Algunas regiones cumplen condiciones óptimas para poder generar electricidad a partir del fluido geotérmico.

En el subsuelo debe existir agua y/o vapor a alta temperatura y presión. El agua está contenida en rocas a profundidades desde 1,000 metros a 3,000 metros.

Imagina esta roca como una esponja que además tiene todos esos agujeros interconectados (permeabilidad).

Si se perfora un pozo el agua fluye a la superficie y una parte de convierte en vapor.

En algunos casos fluye vapor desde el fondo… Sin duda Dios tiene sus favoritos 😂. Este es el caso donde la generación eléctrica con recurso geotérmico es más rentable.

Otras condiciones pueden ser estas:

• Se tiene agua y/o vapor y permeabilidad, pero no alta temperatura.

  Es difícil aprovechar la energía de manera rentable.

• Se tiene agua y/o vapor y alta temperatura, pero la roca no es permeable.

  Entonces el pozo no entregará suficiente agua y/o vapor a la superficie, será intermitente. Es un pozo moribundo.

• Se tiene alta temperatura y la roca es permeable, pero no hay agua y/o vapor.

  Entonces es solamente roca caliente.

Incluso en un campo geotérmico que tenga buenos pozos productores, es posible que se perforen pozos que “no funcionen“ porque falta alguna de esas 3 condiciones.

Cuando todo se cumple se tiene un campo geotérmico con mucho potencial para ser explotado.

Es recurso “gratis“ esperando a ser explotado. No tienes que gastar en combustible para vaporizar agua y hacerlo pasar por una turbina.

No dependes de la luz del sol, del viento o de las lluvias.

Con un buen diseño se logra que se genere electricidad prácticamente constante, y pesar de necesitar una gran inversión inicial es muy rentable por generar todo el tiempo.

Pero como vimos antes, son pocas las regiones que tienen todas estas características tan favorables…

Sin embargo, las nuevas tecnologías se enfocan en eso. Aprovechar el calor de esas regiones que antes era imposible.

Ahora sí, a lo que venimos… Esto es lo principal que está desarrollándose para aprovechar la energía geotérmica

🕳️ Perforación de pozos… inteligentes

Los primeros pozos que se perforaban eran verticales y esto no permitía llegar a algunas zonas con más potencial.

Luego se usó la perforación direccional y fue posible accesar a otras zonas más favorables.

Ahora, la tecnología ha avanzado tanto que es posible que desde un solo agujero inicial, se perforen varios pozos.

Además, estos pozos pueden curvarse tanto hasta ser horizontales.

Además startups como Fervo usan instrumentos que miden variables como presión, temperatura y flujo en tiempo real. Todos esos datos les ayudan a identificar adonde se mueve el fluido geotérmico y optimizar la extracción 🤯.

Cabe mencionar que mucha de esta tecnología viene de la industria del gas y el petróleo.

La siguiente imagen es para que tengas una idea… Pero toma en cuenta que son pozos de petróleo.

⚡ Mejoras en el aprovechamiento de reservorios de mediana temperatura

Cuando un reservorio geotérmico entrega fluido a temperaturas entre 90°C a 150°C la cantidad de vapor suele ser poca y toca “devolver” mucha agua que tiene alta energía.

Hasta hace unos 15 años era complicado aprovechar esa energía. No es posible con con una turbina de vapor convencional.

Es entonces cuando hacen su aparición las Plantas de ciclo binario, ORC (Organic Rankine Cicle)

Básicamente es la unión de varios equipos, incluida una turbina que funciona con un fluido distinto al agua. La genialidad es que este fluido se evapora a temperaturas mucho menores que el agua.

El agua geotérmica, transfiere su calor a este fluido y se evapora.

Ahora, ya en la fase vapor, este segundo fluido puede pasar por una turbina. En la turbina se convierte la energía térmica en energía mecácanica, y después en energía eléctrica en el generador.

En este esquema se puede entender mejor

Sarulla Operation, en Indonesia, por ejemplo, tiene cerca de 120 MW instalados en ciclo Binario.

En la actualidad estos sitemas han mejorado mucho. Tienen menores fallas y son más seguros.

El fluido que se evapora muchas veces suele ser inflamable, por esto, las medidas de seguridad en estas plantas son extremas.

🌋Sistemas Geotérmicos mejorados

¿Que pasa si se tiene roca a alta temperatura, pero no hay fluido?

Ahí hacen entrada los Sistemas Geotérmicos Mejorados. Básicamente son reservorios creados artificalmente y quizás sean los más polémicos.

Para formar este reservorio artificial se debe hidrofracturar la roca (romper la roca profunda usando agua a muy alta presión).

En algunas regiones hidrofracturar roca ha provocado sismos, por lo que algunos proyectos se han cancelado. Si quires aprender algo más detallado, puedes verlo aquí.

Lo bueno de esto, es que se ha aprendido. Se han tomado medidas para evitar que se produzcan sismos, y si llegasen a provocarse estén lejos de zonas pobladas.

Fervo, la estarup de la que hablamos antes, está probando un nuevo concepto: Usar la tierra como una batería térmica.

En enero de este año hicieron pruebas con resultados muy optimistas.

Perforaron dos pozos gemelos de unos 2,400 metros de profundidad y horizontalmente corren más de 1,200 metros.

Los presurizaron con agua y los dejaron reposar por algún tiempo. Después abrieron los pozos y fluyeron con alta presión durante periodos de 10 a 14 horas. Luego los cerraron por periodos de 8 horas y repitieron el ciclo

Si bien no es el aprovechamiento típico de uso continuo, podemos combinar energías renovables, como solar y/o eólica.

En el momento que no haya luz solar o viento, complementas la energía faltante con la batería térmica. Durante el día puedes cargar tu propio reservorio y descargarlo cuando lo requieras. Aquí hay información más detallada del proyecto.

➿Desarrollo de circuitos cerrados

La aplicación típica para los circuitos cerrados geotérmicos es la climatización.

A unos 8 a 10 metros de profundidad la temperatura se mantiene constante durante todo el año. En épocas de calor lo percibimos frío, y en épocas de frío se percibe más caliente.

Un circuito cerrado a grandes profundidades, donde la roca esté muy caliente, puede servir para generar electricidad.

Actualmente está en desarrollo. Uno de los pioneros es Eavor

¿Qué te parece?

Uno de los primeros proyectos para estudio fue el Eavor-lite

Aquí su esquema:

El proyecto es un prototipo de su tecnología, y como se aprecia es una perforación en forma de U. Tiene 2400 metros de produndidad y 1,700 metros laterales. Aquí puedes ver los resultados de este prototipo después de 4 años de operación.

Otro de los pioneros en tecnologías de este tipo es GreenFire Energy.

El concepto es reutilizar pozos geotérmicos no productores abandonados. Otra propuesta incluso es usar pozos petroleros que puedan tener alta temperatura. En estos se puede introducir un sistema de tuberías especiales y reutilizar el calor.

Se inyecta agua u otro fluido por una tubería que baja hasta el fondo del pozo y retorna por una tubería interna a alta temperatura. Esta tecnología se está probando en Kenia.

La geotermia tiene mucho, muchísimo potencial por explotar y explorar.

Quizás sea de las energías renovables que con más dificultad ha avanzado, a la espera de mejoras tecnológicas. Todavía hay mucho por investigar, mejorar e inventar.

El camino del curioso

Antes vimos solo alguna de las tecnologías que están mejorando el aprovechamiento geotérmico… Pero por si quieres “bajar por la madriguera del conejo” aquí te dejo más información.

• En este estudio del iNL se hace un análisis muy completo del futuro de la energía geotérmica en Estados Unidos

• Breve historia de la primera planta geotérmica del mundo… en 1913

• Este artículo de NREL da un panorama muy completo de las aplicaciones geotérmicas actuales y en desarrollo. Es una lectura que vale la pena.

Ahora de seguro ya tienes un panorama más amplio de qué es la energía geotérmica, las aplicaciones y qué es lo que se está desarrollando.

La geotermia es un mundo… Uno muy interesante.

Espero que hayas aprendido algo nuevo.

Si este correo te lo reenvió un compañero de trabajo, amigo… o enemigo, ¡Bienvenido!

Que tengas un excelente día

¡Hasta pronto!

Ricardo,