Justo debajo de nuestros pies se encuentra una fuente de energía prácticamente inagotable: el calor geotérmico.
El reto es lograr perforar lo suficientemente profundo.
Existen regiones en el mundo donde la energía se manifiesta literalmente en la superficie.
En Islandia, nación con más de 200 volcanes y numerosas fuentes termales, explotar esta energía es relativamente sencillo.
A lo largo del país, hay piscinas de agua caliente, calentadas por los fuegos geotérmicos que arden justo debajo de la corteza.
Los géiseres expulsan ráfagas de agua hirviendo y vapor al aire.
Actualmente, Islandia utiliza energía geotérmica para calentar alrededor del 85% de sus hogares, y el 25% de la electricidad del país también proviene de plantas que aprovechan este calor subterráneo.
Se trata de una oportunidad prometedora: una fuente de energía prácticamente ilimitada esperando a ser utilizada.
La energía geotérmica proporciona un suministro de energía verde esencialmente inagotable en todo el planeta.
Además, está “siempre disponible”, a diferencia de la energía solar o eólica, ya que el calor se libera continuamente desde el núcleo fundido de la Tierra y de la descomposición de elementos radiactivos en la corteza terrestre.
De hecho, la Tierra emite tanta energía al enfriarse que el calor que se pierde en el espacio cada año podría satisfacer múltiples veces la demanda global de energía.
El reto es aprovecharla de forma efectiva.
Actualmente, solo 32 países tienen plantas de energía geotérmica en operación, y a nivel mundial hay menos de 700 en total, que generaron cerca de 97 teravatios hora (TWh) en 2023.
Esto representa menos de la mitad de la electricidad generada por paneles solares en EE.UU. y está muy por debajo de lo que los expertos estiman que la geotermia podría contribuir a la generación total de energía mundial, con proyecciones que apuntan a entre 800 y 1,400 TWh anuales de electricidad para mediados de siglo, además de 3,300 a 3,800 TWh adicionales para calefacción de hogares y comercios.
“La Tierra tiene el potencial de enfrentar diversos desafíos en la transición hacia un futuro de energía limpia”, declaró Amanda Kolker, directora del programa geotérmico del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de EE.UU., al presentar un informe sobre el potencial de la energía geotérmica en 2023.
Sin embargo, no todos los países tienen la misma fortuna que Islandia, que puede acceder fácilmente a depósitos de agua caliente a temperaturas de entre 120 y 240 °C cerca de la superficie, o hasta 350 °C en pozos perforados hasta profundidades de 2.5 kilómetros.
En el sitio geotérmico más importante de Islandia, Reykjanes, se han perforado pozos experimentales a 4.6 kilómetros de profundidad para acceder a fluidos de hasta 600 °C.
En la actualidad, el calor se extrae diariamente a través de pozos más superficiales que aprovechan temperaturas de alrededor de 320 °C, lo que produce 720 gigavatios hora (GWh) de electricidad al año.
Una de las razones por las que la energía geotérmica no se ha adoptado más ampliamente es la alta inversión inicial necesaria para su extracción.
Además, hasta ahora, acceder físicamente a estas profundidades ha sido un desafío.
Para que otras regiones del mundo puedan beneficiarse de esta energía geotérmica limpia, será necesario perforar a mayores profundidades para alcanzar las temperaturas requeridas.
EL ESTADO «SUPERCRÍTICO» DEL AGUA
En gran parte del planeta, las temperaturas aumentan de media entre 25 y 30 ºC por cada kilómetro que se recorre a través de la corteza terrestre.
Si se perfora lo suficiente, es posible alcanzar un punto donde las temperaturas del agua superan los 374 ºC a presiones superiores a 220 bares (un bar es la presión atmosférica promedio al nivel del mar).
En este punto, el agua se encuentra en un estado de alta energía denominado «supercrítico», donde no es ni líquida ni gaseosa. Cuanto más caliente y presurizada esté, mayor cantidad de energía contiene.
De hecho, un único pozo geotérmico supercalentado podría generar entre cinco y diez veces más energía que los pozos geotérmicos comerciales actuales, según el NREL.
Sin embargo, un obstáculo significativo es que los taladros convencionales, incluso aquellos equipados con puntas de diamante, no son adecuados para perforar hasta las profundidades necesarias para alcanzar esas temperaturas.
En el misterioso subsuelo, donde predominan temperaturas extremas y presiones intensas, los componentes de la perforadora suelen fallar con frecuencia, y el desafío de evitar que los pozos se bloqueen es continuo.
En 2009, por ejemplo, un equipo trabajando en el Proyecto de Perforación Profunda de Islandia descubrió accidentalmente condiciones supercríticas tras perforar una cámara de magma en el volcán Krafla, a aproximadamente 2 kilómetros de profundidad.
El vapor de alta temperatura que emanaba de este pozo era altamente ácido, lo que complicaba su utilización.
Las elevadas temperaturas y presiones complicaban su manejo, y el pozo tuvo que ser liberado de manera intermitente durante un par de años antes de que una falla en la válvula obligara a cerrarlo.
La perforación profunda también puede resultar costosa y consumir mucho tiempo.
El pozo más profundo jamás perforado por el ser humano data de la Guerra Fría, cuando las superpotencias competían por alcanzar las mayores profundidades posibles en la corteza terrestre.
Los soviéticos perforaron 12.2 kilómetros de roca, creando el pozo superprofundo de Kola, ubicado en la península de Kola, cerca del Círculo Polar Ártico.
Les tomó casi 20 años alcanzar esa profundidad.
El NREL estima que el costo de perforar un pozo de 1 kilómetro de profundidad ronda los 2 millones de dólares, mientras que perforar hasta cuatro veces esa profundidad podría costar entre 6 y 10 millones de dólares con la tecnología actual.
No obstante, la energía geotérmica profunda podría resultar más económica que la geotérmica convencional, gracias a las mayores temperaturas y presiones.
Investigaciones han indicado que la energía geotérmica profunda podría proporcionar calefacción a las comunidades a costos comparables a otras formas de calentar, como el gas, pero con menores emisiones de gases de efecto invernadero.
En vista de esto, investigadores y empresas innovadoras están explorando nuevos tipos de taladros y técnicas para perforar algunos de los pozos más profundos jamás realizados, con la esperanza de llevar la energía geotérmica a áreas del mundo que antes consideraban imposible.
Quaise Energy, una empresa derivada del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), planea perforar pozos de hasta 20 kilómetros de profundidad para alcanzar temperaturas superiores a 500 °C.
Para ello, están desarrollando herramientas basadas en años de investigación sobre energía de fusión nuclear.
«Mientras otros están cavando, nosotros estamos introduciendo microondas en el suelo por primera vez», afirmó el cofundador de la empresa, Matt Houde.
Él y su equipo están experimentando con haces de energía dirigidos por ondas milimétricas que pueden vaporizar incluso la roca más dura.
El método consiste en enfocar un haz de radiación de alta potencia similar a las microondas, pero a una frecuencia superior, sobre un área de roca, calentándola hasta 3,000 °C para que se funda y se vaporice.
Al dirigir el haz para atravesar la roca, se pueden crear orificios sin los escombros y la fricción que generan las técnicas de perforación convencionales.
«La perforación mediante ondas milimétricas es un proceso que puede funcionar en gran medida sin importar la profundidad», sostiene Houde.
«Y la energía de ondas milimétricas puede atravesar entornos sucios y polvorientos«, añade.
La tecnología se desarrolló a partir de experimentos de plasma de fusión nuclear realizados por Paul Woskov, ingeniero del Centro de Ciencia y Fusión del Plasma del MIT.
Desde la década de 1970, la energía dirigida por ondas milimétricas se ha explorado como un método para calentar el plasma en reactores de fusión nuclear, pero hace unos años Woskov encontró un nuevo uso para esta tecnología.
Comenzó a utilizar haces de ondas milimétricas generados por un dispositivo conocido como girotrón para fundir la roca.
Hasta ahora, la tecnología solo se ha probado en laboratorio, creando orificios poco profundos en muestras de roca relativamente pequeñas, aunque la empresa afirma que podría perforar roca a unos 3.5 metros por hora.
Aunque es un proceso más lento en comparación con las técnicas convencionales, tiene ventajas, como el hecho de que la «broca» no perfora físicamente la roca, lo que significa que no debería desgastarse ni necesitar reemplazo.
Quaise Energy está en la fase final de pruebas de laboratorio de la tecnología de ondas milimétricas antes de comenzar pruebas en campo a principios de 2025.
Sin embargo, trasladar esta nueva tecnología del laboratorio a una operación de perforación a gran escala seguirá siendo un reto.
«Nunca antes se ha aplicado en el entorno subterráneo de alta presión y profundidad», comenta Woskov.
«Los cambios resultado de la intensa interacción entre energía y materia durante la perforación requieren un nuevo proceso de aprendizaje», añade.
OTRAS TECNOLOGÍAS INNOVADORAS
Mientras tanto, GA Drilling, una compañía con sede en Eslovaquia, está investigando una tecnología de perforación de alta energía alternativa para penetrar en la corteza terrestre.
Esta empresa está utilizando un taladro de plasma pulsado, basado en descargas eléctricas de alta energía muy breves que desintegran la roca sin fundirla.
Esto evita la formación de roca fundida viscosa, la cual puede dificultar la operación de las brocas de perforación.
«El proceso es rápido, con breves impactos que descompone la roca, lo que reduce significativamente la necesidad de sustituir la broca», explica Igor Kocis, CEO y presidente de GA Drilling.
«Nuestro actual programa de desarrollo busca alcanzar profundidades de entre 5 y 8 kilómetros, y luego extenderse a 10 kilómetros«, añade.
«Estas profundidades permitirán el acceso casi universal a la energía geotérmica», afirma.
La investigación sobre perforaciones con plasma pulsado (que utilizan pulsos de energía muy cortos que desintegran la roca al usar gas ionizado a temperatura de hasta 6,000 °C) es otra de las vías que está explorando un consorcio europeo liderado por el grupo de Energía Geotérmica y Geofluidos (GEG), con socios en Alemania y Suiza.
GA Drilling también ha colaborado con Konstantina Vogiatzaki, profesora asociada de ciencias de la ingeniería en la Universidad de Oxford, para desarrollar matemáticas avanzadas que estudien cómo controlar fluidos supercríticos al aprovechar fuentes de energía accesibles mediante perforación con plasma.
«Estamos definiendo el sistema de combustión óptimo para una herramienta de perforación a gran escala, abriendo nuevos horizontes en el control de la combustión a alta presión mediante perforación con plasma.«, afirma Vogiatzaki.
Otros están mirando hacia el espacio para encontrar métodos para excavar.
Las empresas de perforación geotérmica están adoptando tecnología creada para misiones de exploración planetaria en la abrasadora superficie de Venus, donde las temperaturas pueden alcanzar los 475 °C.
Ozark Integrated Circuits, un fabricante de circuitos electrónicos en Arkansas, EE.UU., ha estado adaptando circuitos que soporten temperaturas extremas para ser utilizados en plataformas de perforación geotérmica.
Por su parte, el NREL ha recurrido a la inteligencia artificial para analizar entornos subterráneos complejos con el fin de identificar los mejores lugares para perforar en busca de agua supercrítica y para prever y detectar fallas en los equipos antes de que generen problemas serios.
Y algunas empresas ya están logrando avances en las profundidades de la Tierra.
La compañía geotérmica Eavor informó a la BBC que alcanzó en 2024 una profundidad de 5 kilómetros mediante dos pozos verticales en una instalación en Baviera, Alemania.
Han utilizado dos de las plataformas de perforación más grandes de Europa en un esfuerzo por crear una planta a escala comercial que tiene como objetivo llevar calor geotérmico a la superficie mediante un sistema de circuito cerrado que nombran Eavor Loop.
El sistema funciona como un radiador gigante, calentando el agua fría del circuito bajo tierra antes de devolverla a la superficie, donde se utilizará para generar electricidad y será canalizada a casas cercanas mediante un sistema de calefacción urbana.
Eavor espera comenzar la generación de energía en su sitio en la primera mitad de 2025, según indica John Redfern, CEO de la compañía.
«Nuestra tecnología tiene como objetivo perforar hasta 11 kilómetros en el futuro», menciona la geóloga y cofundadora de Eavor, Jeanine Vany.
«Estoy convencida de que lograremos avances significativos para acceder a rocas supercalientes en los próximos tres a cinco años«.
Su enfoque de circuito cerrado también ayuda a prevenir algunos de los problemas de contaminación que pueden presentarse al extraer agua sobrecalentada de pozos geotérmicos profundos, como lo evidenció el Proyecto de Perforación Profunda de Islandia en 2009.
Adicionalmente, podría contribuir a disminuir las emisiones de gases nocivos, como el sulfuro de hidrógeno, que pueden liberarse en sistemas geotérmicos de circuito abierto.
Vany también destaca que la energía geotérmica profunda requiere poco espacio en la superficie, lo que sugiere que podría instalarse en terrenos urbanos en el futuro.
Sin embargo, quedan otros desafíos por superar.
Aún no está claro lo fácil o difícil que será mantener pozos geotérmicos profundos y prevenir que se bloqueen.
El impulso por utilizar energía geotérmica profunda podría también revitalizar antiguas plantas de energía de combustibles fósiles, a medida que las naciones buscan cerrar sus fuentes de energía tradicionales y contaminantes.
Transformar antiguas plantas de energía de carbón en instalaciones geotérmicas podría ser una manera de brindar nueva vida a los generadores basados en vapor y ayudar a acelerar la construcción de plantas geotérmicas aprovechando las líneas de transmisión de electricidad existentes.
Quaise Energy ya ha destinado una planta de energía de carbón cerrada en el norte del estado de Nueva York, y espera reabrirla antes de que finalice la década para generar electricidad a partir del calor de las profundidades subterráneas.
Hay cierta poesía en esta transformación: una planta de energía que anteriormente funcionaba con combustibles contaminantes encuentra nueva vida en la revolución de la energía limpia, usando una fuente de energía que proviene de aún mayores profundidades.
La pregunta es: ¿serán capaces los expertos de perforar lo suficientemente profundo?
(Imágenes: Getty Images)
PURANOTICIA // BBC MUNDO
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