Un vistazo a la energía geotérmica (Serie geotermia I)

Actualización: esta será la primera de una serie sobre geotermia. En el siguiente capítulo, se empezará por la clasificación de los diferentes sistemas empleados y tipos de yacimientos, para ir entrando poco a poco en sucesivos posts en aspectos más específicos. Agradecer a @PiensaGeotermia los apuntes, comentarios e inestimable ayuda.

El núcleo terrestre constituye un poderoso motor térmico de 4.600 millones de años de antigüedad, que con temperaturas de 5.000 ºC en la capa más externa del núcleo provoca corrientes y flujos convectivos constantes que transportan una enorme cantidad de energía hacia la corteza. El aprovechamiento de esta energía es ya otro cantar cuando se habla de disponibilidad, al no estar equitativamente repartida en la superficie. De hecho, se calcula que el 66% de la energía calorífica se concentra a lo largo de las dorsales oceánicas, “perdiéndose” sin remedio. Una excepción lo constituyen aquellos lugares de naturaleza volcánica, donde se concentran las actuales instalaciones de producción (el 80% de ellas se encuentra en el Cinturón de Fuego), convirtiendo a países como EEUU, Indonesia, Filipinas, México, Nueva Zelanda, Islandia, Italia, Japón, Kenya y El Salvador en potencias mundiales.

El principal atractivo de la generación eléctrica mediante geotermia con respecto a sus competidoras renovables es el elevado factor de planta que tiene, proporcionando carga base al sistema (75% de promedio, aunque se diseñan para operar las 24 horas del día durante todo el año, salvo 15 días para mantenimiento, lo que da un 99,82%). A finales de 2011, se alcanzó una potencia instalada de 11.013 MW, con importantes proyectos finalizados o de ampliación en fases en Islandia (90 MW) y Costa Rica (42 MW). Por su parte, EEUU sigue acaparando la mayor cuota, con un 28,3% del total mundial, y sólo unos cuantos países aumentaron su capacidad instalada con respecto a 2010 (Costa Rica, Islandia, Filipinas, Kenya, EEUU y Turquía).

Técnicamente, los problemas asociados a esta tecnología no son baladí. La incertidumbre que lleva asociada la naturaleza del comportamiento del subsuelo es algo que se intenta reducir mediante nuevas técnicas de cartografía subterránea, más aún cuando se aplican sistemas EGS (Sistemas Geotérmicos Estimulados, en castellano). Tradicionalmente, el aprovechamiento de esta fuente de energía se había realizado extrayendo las aguas termales del subsuelo a través de un pozo de sondeo, para una vez extraído la energía, devolverla a través de un segundo pozo ya enfriada. Cuando el agua contiene un elevado grado de sales, se emplean intercambiadores de calor, transfiriendo el calor del agua a un disolvente orgánico con bajo punto de ebullición. Allí donde no hay acceso al agua (o sencillamente no hay), sólo queda el calor de la roca seca. Este problema se conocía ya desde la década de los 60, y se propuso permeabilizar el subsuelo, agrietando grandes extensiones de roca mediante la inyección de agua a presión, mediante la técnica conocida como microsismicidad inducida. Dicha técnica, empleada en el sector del petróleo y gas natural, permite crear acuíferos artificiales para que el agua fluya, absorba el calor de la roca, y sea bombeada de nuevo hacia la central. Este tipo de instalaciones son los EGS mencionados. No en vano, inicialmente hubo varios intentos fallidos al emplear esta técnica: en EEUU, ingenieros de Los Álamos no lograron crear el circuito hidráulico deseado, mientras que en Japón conectaron dos pozos demasiado cercanos, provocando un cortocircuito hidráulico (el agua pasaba del primer al segundo pozo sin pasar por la roca caliente). La clave está en conseguir un entramado de grietas aprovechable, provocando microsismos (inapreciables por el ser humano) que ayudan a diagnosticar el estado del subsuelo. Sin embargo, si la presión empleada es excesiva, las sacudidas pueden tornarse apreciables. Este fue el caso de la primera central EGS comercial, en Basilea, que produjo en 2006 un terremoto de 3,4 en la escala Ritcher, llevando al procesamiento del director de la planta (absuelto después) y al cierre cautelar de la planta. Por otra parte, cabe destacar la complejidad a la hora de entender cómo reacciona la roca a la fracturación hidráulica: por ejemplo, el Instituto Federal de Geociencias y Recursos Naturales de Hannover analizó las consecuencias de inyectar agua a elevadas presiones en el proyecto GeneSys pero los sismógrafos no detectaron temblores apreciables, pese al pozo de 3.800 m perforado y los 330 bar de presión a la que el agua era inyectada. (El estudio completo aquí).

Sin embargo, dos modelos me parecen especialmente interesantes: uno el archiconocido caso islandés. El otro, nuestro vecino germano, un país volcánicamente inerte.

El caso islandés

Un 66% de la energía primaria de Islandia procede de la energía geotérmica, cifra que se eleva al 90% a la hora de calefactar. Además cubre un 25% de la electricidad demandada.

islandia

Como puede apreciarse, pese a la tradición islandesa en la utilización de la geotermia, ha sido en la última década cuando realmente ha sido protagonista en la generación eléctrica, con un crecimiento exorbitante desde el año 2000. Debido a los excelentes recursos geotérmicos de la isla, no es de extrañar esta expansión conforme la tecnología ha ido madurando más y afinando las técnicas de explotación.

El uso que hacen las industrias de esta energía es especialmente llamativo en el caso de la del aluminio, cuyo 90% de su demanda eléctrica es de origen geotérmico.

Además de estos prometedores datos, que son ya una realidad, la isla tiene aún un margen de mejora por explotar. Cabe destacar el Proyecto de Excavación Profunda, que pretende extraer agua subterránea a 400-600 ºC. Este agua se encuentra en condiciones supercríticas, con lo que podría aumentar notablemente los exiguos rendimientos de estas centrales. La dificultad radica en la perforación: en el año 2009, los islandeses intentaron perforar en el sistema volcánico del Kafla, pero a 2 km de profundidad encontraron que la taladradora se desviaba o se atascaba. Al sacarla a la superficie, encontraron en la broca restos de magma a 1.000 ºC, demasiado pese a estar refrigerada a conciencia.

El caso alemán

Pese a que Alemania es volcánicamente inerte, a diferencia de Islandia, existen zonas con un buen potencial de aprovechamiento geotérmico. Uno de ellos, la fosa del Rin (entre Francfort y Basilea) está sometida a tensiones considerables, que si bien no llegan a fracturarla, es más delgada y se encuentra a mayores temperaturas. La TAB (Oficina de Evaluación Técnica alemana) concluyó en 2003 que el potencial técnico geotérmico del país era de, nada más y nada menos, 300.000 TWh para la producción de electricidad, unas 600 veces la demanda anual, pese a que aclara que esta cifra es el máximo teórico, y no el comercialmente extraíble.

La central más exitosa de Alemania es la de Unterhaching (40 MWt; 3,4 MWe), levantada sobre terreno kárstico, permeable al agua termal subyacente. Extrae 150 L/s a una temperatura de 120 ºC, generando 47 GWh térmicos y 22 GWh eléctricos al año (el equivalente a la demanda de 6.000 hogares). Tuvo un coste de 80 M€.

Otra central, la de Landau, fue conectada a red en el año 2007 y extrae 50-70 L/s de agua a una temperatura de 160 ºC. Su potencia es de 8 MWt y 3,8 MWe.

Central geotérmica de Unterhaching.

En Alemania, la retribución Feed-in-Tariff aumentó en diciembre de 2011, y se sitúa en 2012 en 0,25 €/kWh durante 20 años, con un bonus de 0,05 €/kWh si se explotan recursos petrotérmicos. Sin duda, pese a los elevados costes de inversión (en muchos casos la perforación supone el 40-45%), la retribución es lo suficientemente atractiva para ayudar al desarrollo y expansión comercial de esta tecnología.

La geotermia es constante, renovable en términos prácticos, y se prevé un crecimiento mayor al tímido 5% en potencia instalada en los últimos años (incluso el IPCC así lo pronostica). Aún así, los retos particulares de cada lugar a los que ingenieros y geólogos han de hacer frente constituyen de por sí un avance en conocimiento y madurez tecnológica, y sobretodo en conocimiento sobre el comportamiento del subsuelo.

Fuentes:

TAB – Possibilities for geothermal electricity generation in Germany

Proyecto GeneSys –  Hannover

National Energy Authority – Geothermal Electricity Generation

BMU (Federal Ministry for Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety) –  EEG Feed-in-Tariffs for 2012

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