La Energía Geotérmica: Que es, y como se obtiene-

Luisondome

Esquema del Gyrotron

Nuestra generación vive en una encrucijada. Tome un camino y, dentro de 15 años, agotaremos el presupuesto de carbono del planeta para un aumento de la temperatura global de 1,5 °C, lo que exacerbará con terrible certeza los efectos del cambio climático que vemos hoy. Tome el otro camino, liberando el poder de la energía inagotable y libre de emisiones, y mantendremos a raya lo peor. Pero ese último camino, en el que eliminamos los combustibles fósiles, requerirá soluciones con mucha más densidad de potencia que las fuentes de energía renovable actuales, como la eólica y la solar, sin un almacenamiento de energía de carga base generalizado.

Las plantas de energía geotérmica obtienen su energía del inmenso calor del núcleo de la Tierra. Cuanto más profundo se está, más caliente se está. Entonces, al perforar un agujero profundo, podemos encontrar rocas lo suficientemente calientes, 500⁰C por ejemplo, como para hervir agua y convertirla en vapor. Luego, simplemente inyecte agua en la profundidad, deje que el vapor formado salga a presión, y diríjalo para hacer girar una turbina y ¡listo! Ya tenemos montones de energía de cero emisiones.

Como las plantas geotérmicas son tan simples, pueden ser relativamente baratas, fáciles de construir, usando menos materiales y ser mucho más compactas que cualquier otra forma de energía. Además, el único subproducto es un poco de vapor. La geotermia realmente parece ser la solución energética ideal con el impacto ambiental más insignificante.

Si cavamos lo suficientemente profundo, podemos aprovechar esta energía térmica con densidades de potencia consistentes como las que se obtienen con los combustibles fósiles. Estas condiciones existen en todo el planeta a profundidades de 10 a 20 kilómetros. Quaise, una startup nacida de la investigación en el Plasma Science and Fusion Center del MIT, es pionera en un nuevo tipo de sistema de perforación de energía para alcanzar las profundidades necesarias para explotar la mayor fuente de energía limpia de gran densidad de energía en la Tierra.

Solo hay un problema. Esas rocas calientes están, según donde miremos,  muy, muy profundas bajo tierra. Están más cerca de la superficie en algunos lugares únicos como Islandia, Hawai o las Islas Canarias, lo que significa que podemos perforar fácilmente agujeros lo suficientemente profundos allí sin tener que profundizar mucho. Pero en cualquier otro lugar de la Tierra se encuentran a 15 kms. debajo de la superficie e incluso mas. 

El pozo Kola Superdeep en Rusia es el pozo más profundo jamás excavado a 7.5 millas. WikiCC

Hay pocos sitios experimentales en el planeta, como el Pozo Kola Superdeep de Rusia, en el que se han perforado más de 10 kilómetros de profundidad utilizando métodos convencionales. Quaise espera profundizar aún más en solo 100 días, órdenes de magnitud más rápido que tales experimentos. Para hacerlo, necesitarán mucho más que una broca resistente.

Carlos Araque, cofundador y director ejecutivo, conoció el trabajo experimental de Paul Woskov (cofundador científico) en 2017. Woskov, que trabajaba en el Centro de Fusión y Ciencia del Plasma del MIT, fue pionero en una técnica de uso de ondas electromagnéticas para atravesar las rocas. Las ondas son generadas por un girotrón, una máquina grande que se usa con frecuencia en entornos industriales para procesos de calentamiento y curado, así como en experimentos de fusión nuclear y con fines de defensa.

Araque, que tiene un título de ingeniería del MIT, pasó casi 15 años trabajando para Schlumberger, uno de los proveedores de servicios de perforación más importantes del mundo para la industria del petróleo y el gas. Fue su tiempo en la industria de la energía tradicional, viendo sus consecuencias desde adentro, lo que lo llevó a liderar una empresa de energía limpia. Y su experiencia técnica lo ayudó a reconocer el potencial de las innovaciones de Woskov y las posibilidades de una plataforma perforadora híbrida.

“No estamos reemplazando lo que existe actualmente, sino que lo estamos usando a nuestro favor para darnos una ventaja de 100 años”, señala Araque. “También estamos formando un equipo global, aprovechando los mejores expertos en perforación, física de plasma y girotrones del mundo, con miembros y socios en Boston, Houston, US National Labs y Cambridge, Reino Unido”.

Si bien la principal innovación de Quaise es su sistema de perforación de energía de ondas milimétricas alimentado por girotrones, planea aprovechar la infraestructura establecida, la cadena de suministro y la experiencia de la industria del petróleo y el gas. La industria energética tradicional ha estado perforando pozos de hasta cinco kilómetros de profundidad durante décadas. Sus herramientas y técnicas están refinadas y ya implementadas a escala.

Usando tecnología convencional, Quaise planea perforar hasta cinco kilómetros. Una vez allí, desplegará su sistema de perforación energética para alcanzar profundidades de 10 a 20 kilómetros. Es un plan sencillo, pero que requiere saltos en la innovación técnica y una excelente ingeniería y ejecución operativa.

Como una startup de Tough Tech en etapa inicial, Quaise debe completar muchos de sus experimentos de escalado en el laboratorio antes de probar su tecnología en el sitio. Espera tener su plataforma de perforación impulsada por girotrones lo suficientemente refinada para 2023 como para perforar más de un metro de roca. A partir de ahí, es cuestión de escalar en tamaño y potencia.

Matthew Houde, cofundador y geólogo, no se desanima. Señala que durante milenios la Tierra nos ha demostrado que son posibles agujeros estables de increíble profundidad. Los volcanes extraen su poder de mucho más profundo.

La transición de los combustibles fósiles a la energía libre de emisiones representa un desafío existencial que debe resolverse si las generaciones futuras quieren habitar un planeta próspero. Si bien las fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar, brindan alternativas potenciales a los combustibles fósiles, simplemente no hay suficiente masa de tierra para implementarlas a la escala necesaria para suplantar las fuentes de energía dominantes actuales. La energía geotérmica supercrítica, con su pequeña huella de tierra y su capacidad para aprovechar más de 100 años de infraestructura de perforación, topografía y transmisión de combustibles fósiles, representa una fuente de energía potencial demasiado convincente para ignorarla.

Un Gyrotron usado en un reactor de fusión.  WikiCC

Pero a Quaise se le ha ocurrido que puede aprovecharse de las turbinas gigantes y de los suministros de agua necesarios que hoy utilizan las plantas de energías de combustibles fósiles para producir la energía geotérmica, pues piensa la empresa que es posible reciclar estas centrales térmicas convirtiéndolas en geotérmicas, simplemente eliminando el horno y perforando en su lugar el agujero para llegar a la capa geotérmica para producir el vapor que se conduciría hasta la vieja turbina.

Planta de energía geotérmica en Islandia. WikiCC

El proyecto de Quaise es sumamente ambicioso, pues podría ser la forma más rápida y económica de cambiar todo el suministro de energía producido por centrales térmicas, las de ciclo combinado e incluso las nucleares de todo el mundo a centrales geotérmicas que son neutrales en emisiones de carbono. Solo tenemos una década más o menos para detener los terribles daños que estamos infligiendo en la Tierra, por lo que esta es la única vía en la que el ahorro de tiempo y de costos son significativos, viables y que nos pueden hacer llegar a tiempo de evitar cruzar la raya roja de no retorno en las consecuencias que tienen las emisiones de CO2.

Pero esto también significa que las plantas de energía reciclada de Quaise también utilizarían mucho menos material nuevo que cualquier otra forma de energía neutra en carbono. Los parques solares y eólicos necesitan mega baterías, millas de nuevas líneas eléctricas, montones de materiales raros y mucha industria para construirlos, todo lo cual tiene un impacto ambiental masivo. Entonces, la tecnología de Quaise parece tener un impacto ecológico más insignificante que cualquier otra fuente de energía.

Falta ya poco para conocer la viabilidad del proyecto de Quaise, pero si tiene éxito en las pruebas, y puede comenzar su desarrollo comercial, no cabe duda de que se extenderá rápidamente por el mundo, contribuyendo a contener la emisiones de gases de efecto invernadero.

Fuentes: The Engine, Quaise Energy, Think GeoEnergy