Lecciones aprendidas del fracking pueden ayudar a la industria geotérmica

Well at the Newberry project site in Oregon (source: AltaRock Energy)

Abraham Ormad 28 Oct 2013

Adjuntamos este interesante artículo perteneciente a la revista MIT Technology Review.

Desde ThinkGeoEnergy ya realizamos una entrevista a Susan Petty (link), presidenta y fundadora de AltaRock Energy, tras el logro obtenido por parte de la empresa.

En este otro artículo (link) y de cara a evitar confusiones, el Consejo Europeo de Energía Geotérmica publicó un documento donde se aclaran las principales diferencias entre la Geotermia estimulada o mejorada respecto la obtención del gas pizarra mediante la tecnología conocida como fracking.

El uso de la fractura hidráulica ha hecho accesibles vastas reservas de gas natural. Ahora AltaRock, una start-up con sede en Seattle (EEUU), está desarrollando tecnología que podría lograr lo mismo para los recursos geotérmicos, y convertir una fuente de energía marginal en una de las principales fuentes de electricidad y calor que no emiten CO₂ en Estados Unidos.

Este año, cerca del volcán Newberry en Oregon (EEUU), AltaRock demostró una parte clave de esa tecnología, un proceso similar a la fractura hidráulica. Dicha tecnología consiste en bombear un líquido a alta presión dentro de formaciones de gas de esquisto subterráneas para liberar el gas natural y el petróleo atrapados en ellas. El avance de AltaRock podría, por su parte, liberar el calor atrapado en las profundidades de la tierra. Al contrario que las energías solar y eólica, ese calor estaría disponible a todas horas y en cualquier condición climatológica.

Las plantas eléctricas geotérmicas actuales proporcionan una fracción diminuta de las necesidades energéticas mundiales. En Estados Unidos, uno de los mayores productores de energía geotérmica del mundo, la capacidad geotérmica total representa alrededor del 1% de la capacidad energética generada por el uso del carbón en el país.

El principal problema es que las plantas geotérmicas convencionales dependen de una combinación de características geológicas poco frecuentes. La piedra subterránea caliente tiene que ir acompañada por grandes cantidades de agua caliente o vapor de agua que se pueda bombear con facilidad a la superficie, donde movería unas turbinas de vapor para generar electricidad. La formación rocosa tiene que ser lo suficientemente porosa para que el agua pueda circular, calentándose y enfriándose continuamente para mantener una central eléctrica en marcha. (A veces se usan bombas geotermales para calentar y enfriar viviendas, pero no son adecuadas para generar electricidad porque funcionan a temperaturas mucho más bajas).

A pesar de que las formaciones de este tipo no se dan con mucha frecuencia, la cantidad de calor almacenado bajo tierra es inmensa. Hay suficiente calor atrapado bajo Estados Unidos a la distancia de perforación adecuada (hasta 10 kilómetros de profundidad) como para cubrir las necesidades energéticas del país durante miles de años. AltaRock es una de entre varias empresas que intentan conseguir acceder a ese calor (ver “Uso de CO₂ para extraer energía geotermal“).

La idea básica de la compañía es modificar la piedra para permitir que el agua fluya a través de ella (los investigadores denominan las reservas resultantes como sistemas geotérmicos mejorados o EGS por sus siglas en inglés). Para ello hay que bombear agua fría en la roca con precisión para expandir fracturas ya existentes en la piedra y que el agua circule a través de ella. Ya se ha intentado muchas veces antes, los primeros proyectos datan de hace varias décadas. Pero ha resultado difícil conseguir que fluyera una cantidad suficiente de agua caliente como para justificar el gasto de perforar un pozo y construir una planta eléctrica.

La solución de AltaRock toma prestado un truco de la industria del gas natural. Uno de los avances claves que ha permitido a las empresas producir cantidades económicas de gas natural de esquisto ha sido la posibilidad de fracturar la piedra en varios puntos a lo largo de un único pozo, lo que reduce el número de pozos necesarios. Se hace taponando temporalmente una parte del pozo para poder aplicar presión hidráulica a una sección y después pasar a otra.

Desde hace tiempo se sabe que aplicar este mismo método podría aumentar la producción de agua caliente de un pozo geotérmico. Pero no se pueden usar las misma técnicas para taponar el pozo que en la fractura hidráulica. Los pozos geotérmicos suelen estar más calientes y hay que adaptar la ingeniería a un mayor flujo de agua.

En esencia, lo que AltaRock ha hecho ha sido inventar un nuevo tapón. En un pozo cerca del volcán Newberry, ha demostrado que se puede taponar temporalmente un pozo geotérmico con un polímero especial. El material se degrada después de estar una cantidad determinada de tiempo en la roca caliente, lo que permite a la empresa pasar a otra zona del pozo. La empresa fracturó tres zonas separadas de un pozo gracias a esta técnica. En el futuro, en un proyecto a escala comercial, podría fracturar siete o más por pozo, lo que “serviría para reducir drásticamente los costes”, afirma la presidenta y directora tecnológica de AltaRock, Susan Petty. Afirma que esta tecnología podría ser clave para que la EGS fuera competitiva con el carbón.

Aunque la tecnología de AltaRock es un avance clave, la energía geotérmica a gran escala sigue estando en sus primeras fases. “La tecnología de AltaRock es importante, pero sólo es una pieza en el puzle”, sostiene el profesor de Sistemas de Energía Sostenible de la Universidad de Cornell (EEUU) Jefferson Tester. Explica que aún quedan varios desafíos de ingeniería y que para resolverlos hará falta que haya una financiación prolongada no sólo del proyecto de AltaRock, sino de varios más. Afirma que lo que se necesita es una masa crítica de demostraciones para probar a las empresas que las plantas eléctricas geotérmicas son una inversión segura. Calcula que para que la energía geotérmica suponga siquiera el 10% de la energía total de Estados Unidos aún faltan décadas.

Petty asegura que el pozo de Newberry podría estar produciendo electricidad para 2016, pero que queda mucho trabajo por hacer. El siguiente paso para AltaRock es perforar otro pozo cercano que forme una intersección con la roca porosa que ha creado con su técnica de fractura. Los ingenieros bombearán agua por el primer pozo, que circulará por la roca y se calentará. Después, saldrá bombeada por el segundo pozo donde se usará para producir vapor en una planta eléctrica.

En anteriores proyectos de EGS, han surgido varios problemas en esta fase. A veces el agua fluye demasiado rápido de un pozo al otro y no se calienta lo suficiente. Otras veces el agua desaparece por grietas no controladas de la piedra y jamás vuelve a aparecer. Para abordar estos problemas, AltaRock está desarrollando nuevas tecnologías de seguimiento del flujo del agua.

La compañía también está trabajando con General Electric en un proceso mejorado para generar electricidad usando agua caliente mejorando la trasferencia de calor del agua caliente a un fluido de trabajo que mueve una turbina. Este método podría aumentar aún más la producción eléctrica de una planta geotérmica.

Fuente: MIT Technology Review.