Energía geotérmica: Pozos sin emisiones
Viaje al Centro de la Tierra
La energía geotérmica supone hoy menos del 1% de la demanda energética global. Sin embargo, se estima que basta con un 0.1% del calor almacenado en la Tierra para hacer frente a dicha demanda durante 2 millones de años.
Además, es una energía limpia de emisiones de gases de efecto invernadero, disponible 24x7, sin los problemas de discontinuidad de otras renovables, y que ocupa mucha menos superficie. Y viene con almacenamiento subterráneo incluido y gratuito, lo que le permite asegurar una base al sistema energético.
Sorprende que, en tiempos de transición, una energía con tanto potencial haya pasado tan desapercibida. Pero las previsiones apuntan alto: Un estudio de Princeton estima que su generación podría triplicar la de la energía nuclear en USA en 2050. Y la IEA ya ha ajustado sus previsiones globales al alza, que la sitúan como la segunda energía renovable con mayor capacidad potencial, sólo por detrás de la solar, y estiman que satisfaga el 15% del crecimiento de la demanda energética para 2050.
Pero es que la energía geotérmica que viene no es la que conocíamos hasta ahora. Nuevas tecnologías están extendiendo radicalmente la frontera de cómo podemos aprovechar la energía del centro de la Tierra.
Una energía clásica
Y es que la energía geotérmica no es nueva. Ya los romanos la utilizaban para disfrutar del agua caliente en sus termas. Y es relevante en países tan diferentes como Islandia, que siempre ha aprovechado sus geysers y volcanes, o Kenia, donde genera el 50% de la electricidad.
Energía que es fuente directa de calor. Pero también puede convertirse en generador de electricidad.
El suelo como generador de calor está cada día más presente en instalaciones unifamiliares, mediante bombas de calor que aprovechan la temperatura entre el interior del hogar y el subsuelo. Aunque, con más propiedad, referirse a energía geotérmica implica ir más profundo, en torno a 500 metros subterráneos, donde las temperaturas pueden alcanzar los 40º-60º, y permiten su uso para calefacciones de distrito o procesos industriales.
Esta misma energía subterránea puede aprovecharse para generar electricidad, si se incorpora una turbina de vapor. Ello requiere mayores temperaturas, a partir de los 100ºC, ya normalmente a varios kilómetros de profundidad.
Sólo hace falta encontrar un acuífero subterráneo con el calor necesario. Lo que ha limitado hasta la fecha el potencial geotérmico a aquellas geografías donde dicho acceso es fácil y superficial, que se estima inferior al 10% de la superficie terrestre. Explotación que está muy concentrada en ubicaciones cercanas a placas tectónicas, como Islandia, California, Japón, Nueva Zelanda, y el “cinturón de fuego” que sigue la línea de volcanes que se extiende desde Indonesia hasta los Andes.
Pero la energía geotérmica está en todas partes. Sobre todo si se busca a la profundidad suficiente. Sólo hace falta saber encontrarla. Hacer el viaje al centro de la Tierra.
Una renovable diferente
Que haya que extraerla del interior de la Tierra, y no del exterior, convierte la energía geotérmica en una renovable diferente. Que en lugar de placas solares o molinos eólicos lo que requiere son pozos de perforación. Por tanto, más emparentada con la tradición extractora de los combustibles fósiles.
Es precisamente de la exploración de hidrocarburos de donde vienen buena parte de los aprendizajes -y protagonistas- que hacen pensar que se acerca el momento de la energía geotérmica.
El fracking es tal vez la innovación más relevante que ha ocurrido en la extracción de combustibles fósiles en las últimas décadas. Basada en liberar gas rompiendo rocas subterráneas, su introducción explica el gran crecimiento de la producción de hidrocarburos de Estados Unidos, que llevó al hito geopolítico de pasar de importador a petroestado. Pese a los riesgos de posibles temblores de tierra o contaminación subterránea, se trata de una tecnología ya madura de ejecución controlada.
La aplicación del fracking permite extender la energía geotérmica sin depender de la presencia previa de reservas acuíferas subterráneas. Replicando las condiciones de las reservas naturales mediante fracturas que permiten la canalización de agua, en lugar de los hidrocarburos.
3+1 soluciones
Este renovado momento por la geotermia viene impulsado por una nueva generación de tecnologías, empujadas por algunas de las compañías de las que más se está hablando en el entorno del climatetech .
Las técnicas de extracción más destacadas son conocidas como EGS, “closed loop”y “superhot”. A su vez, surge la llamada Geothermal Discovery Tech, posible gracias a la aplicación de la Inteligencia Artificial.
Todo ha empezado con la EGS (“Enhanced Geothermal Systems” o “geotermia mejorada”). Basada en la adopción del fracking para la explotación de recursos geotermales, esta técnica se basa en crear un circuito de entrada y salida sobre el que inyecta agua, que al volver a la superficie viene acompañada del calor que puede convertirse en energía, líquido o en forma de vapor. Frente a la geotermia tradicional, que depende del agua subterránea ya presente en las reservas acuíferas naturales.
Mediante dos perforaciones separadas, que se comunican en el subsuelo por un conducto de fracturas que permiten la canalización de agua, se crean circuitos alternativos donde el calor y la presión de las rocas, que intentan cerrar dichas grietas, generan dicha energía.
El mejor exponente de la EGS es Fervo Energy, compañía con origen en Stanford, que en 2023 cerró un acuerdo con Google para el desarrollo de una planta pionera que cubriera parte de las necesidades energéticas de sus data centers, y que acaba de completar una ronda de financiación de casi 500 millones USD. Un buen indicador de cómo la demanda por parte de los hyperscalers y sus centros de datos para la IA puede ser el match perfecto para una energía “always on” como la geotérmica.
Fervo también ha compartido una curva de aprendizaje con una reducción de tiempos y costes del 70%, facilitada por su técnica de perforación en múltiples direcciones. Su hito actual es la construcción de una planta de referencia de EGS en Utah, que se convertirá en la principal a nivel mundial, con la que esperan alcanzar costes competitivos frente a energías rivales.
El “closed loop”, o geotermia de circuito cerrado, opera en la misma profundidad y temperaturas que la EGS, pero evita el fracking. Logrando la circulación del calor mediante una canalización cerrada muy resistente con tubos de bajada, subida y distribución subterránea por los que circula un fluido, que porta el calor al volver a la superficie.
Como empresa de referencia destaca la canadiense Eavor. Que ya está poniendo en marcha una instalación que prestará calefacción de distrito en Alemania. Mediante 2 canalizaciones verticales de 5 km, conectadas entre ellas por una docena de canalizaciones horizontales de 3 km de longitud.
Aunque la transmisión vía tubo pueda perder temperatura respecto al EGS, la extracción es más eficiente, y una vez construida la infraestructura, reduce los costes de operativa y mantenimiento, al no requerir agua ni producir sal ni sólidos (“funciona solo”), y minimizar posibles riesgos de terremoto y contaminación de acuíferos. Precisamente por ello, puede también operar en un mayor número de geologías, especialmente en aquellas áridas o “más aburridas”, sin las rocas calientes que precisa el fracking.
La variante “superhot” se basa, como su nombre apunta, en explorar a mayor profundidad para acceder a temperaturas más elevadas, que generan más calor y energía.
Quaise Energy es la referencia en estas profundidades. Con origen en MIT, y sobre la técnica del fracking, son capaces de llegar más profundo gracias a materiales resistentes a la alta presión y temperaturas, y a una técnica de perforación sin contacto físico, capaz de evaporar las rocas. Impulsada por un gyrotron con tecnología maser (que no laser, iniciales para “Microwave Amplification by Simulated Emission of Radiation”), que “equivale al poder de mil microondas concentrado en un tubo”.
Ello permite operar a profundidades de hasta 20 km y temperaturas entre 300º y 500º, donde la densidad energética es mucho mayor. Con presiones 200 veces superiores a la superficie de la Tierra y temperaturas cercanas a los 400º, el agua entra en un estado “supercrítico”, entre líquido y gaseoso, que permite fracturar las rocas mucho más fácilmente y multiplica el rendimiento energético por perforación.
Su CEO, Carlos Araque destaca que su poder energético es 10x frente a menores profundidades: “con un esfuerzo incremental, permite lograr una mejora exponencial”.
En paralelo a estas técnicas de extracción, la industria también se está viendo beneficiada por una mayor facilidad a la hora de encontrar, perforar y operar pozos que facilitan las tecnologías de Geothermal Discovery Tech, basadas en el uso de IA.
Fundada por dos veteranos de la geotermia, procedentes de la exploración y desarrollo tradicionales, y también basados en Utah, Zanskar se ha marcado la misión de “encontrar y explotar esta energía subterránea, convirtiendo el calor de la Tierra en una pieza clave de la red energética del futuro”. Utilizando datos geofísicos, termales, geológicos y vía satélite, localizan mediante IA las ubicaciones más prometedoras, que después validan y perforan. Y son el mejor exponente de cómo la IA puede hacer esta energía más accesible y económica.
El momento de la geotermia
Todas estas innovaciones se están conjurando para hacer realidad que la energía del centro de la Tierra pueda convertirse en una pieza clave del puzzle de la transición energética. Sin emisiones y siempre disponible, almacenada en el subsuelo para cuando sea necesaria.
A lo que ayudan unas economías atractivas basadas en un modelo de operación sencillo: construir los circuitos para extraer vapor caliente y distribuirlo directamente, sea como calor o como electricidad si se añade una central eléctrica. Con costes reducidos de operación y mantenimiento posteriores. Durante largos períodos.
Carlos Araque de Quaise va un paso más allá: “La energía geotérmica va a ser mucho más grande y rentable que el petróleo y el gas”. Industria que espera que se reconvierta y pase a explotar los recursos geotermales, apalancando su experiencia en perforaciones, y dando nuevo uso a sus pozos. Que se conviertan en pozos sin emisiones. Por pura lógica económica. “Capitalismo en acción”, añade.
La energía geotérmica ha vuelto con fuerza. Y con grandes ambiciones. En un contexto de urgencia, por la necesidad de combatir el cambio climático y las demandas de crecimiento energético de los hyperscalers, tiene mucho que añadir.
Todavía nos encontramos en los primeros capítulos de esta nueva temporada. Es el momento de pasar de las demostraciones prometedoras a escalar su actividad. A confirmar estos beneficios y descartar los posibles riesgos. Entender mejor su encaje en el Sistema Operativo de la Tierra. Pero estos pioneros están decididos. Y piensan en grande. Atentos al Viaje al Centro de la Tierra.
¿Quieres saber más? Los artículos que más me han ayudado han sido “How does geothermal energy work, and why don’t we use it more?” de Hannah Ritchie y “Geothermal’s time has finally come” de The Economist (en paywall)
¿Más todavía? También me parecieron muy útiles las entrevistas en Volts a Quaise y Eavor, y este vídeo de Sabine Hossenfelder.
Qué interesante. El ingenio, el esfuerzo y la innovación siguen mejorando la vida en el planeta
Una tecnología que cada vez tenemos más presente en el diseño de edificios. La hemos intentado incorporar en tres proyectos distintos durante los últimos cinco años. En ninguno caso ha llegado a materializarse, principalmente debido a la inversión inicial que requiere y la aversión al riesgo asociada a la incertidumbre (los promotores encuentran demasiadas preguntas abiertas). Pero la sensación es que estamos cada vez más cerca y que en cuanto arranquemos, el camino debería volverse progresivamente más sencillo.