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Sistema geotérmico mejorado

Sistema geotérmico mejorado: 1 depósito, 2 sala de bombas, 3 intercambiador de calor, 4 sala de turbinas, 5 pozo de producción, 6 pozo de inyección, 7 agua caliente para calefacción urbana, 8 sedimentos porosos, 9 pozo de observación, 10 lecho de roca cristalina

Un sistema geotérmico mejorado ( EGS ) genera electricidad geotérmica sin recursos hidrotérmicos convectivos naturales. Tradicionalmente, los sistemas de energía geotérmica funcionaban solo donde el calor, el agua y la permeabilidad de la roca que se producen naturalmente son suficientes para permitir la extracción de energía. [1] Sin embargo, la mayor parte de la energía geotérmica al alcance de las técnicas convencionales se encuentra en rocas secas e impermeables. [2] Las tecnologías EGS amplían la disponibilidad de recursos geotérmicos a través de métodos de estimulación, como la "estimulación hidráulica".

Descripción general

En muchas formaciones rocosas, las grietas y los poros naturales no permiten que el agua fluya a tasas económicas. La permeabilidad se puede mejorar mediante el corte hidráulico, bombeando agua a alta presión a través de un pozo de inyección en la roca fracturada naturalmente. La inyección aumenta la presión del fluido en la roca, lo que desencadena eventos de corte que expanden las grietas preexistentes y mejoran la permeabilidad del sitio. Mientras se mantenga la presión de inyección, no se requiere una permeabilidad alta ni tampoco se requieren soportes de fracturación hidráulica para mantener las fracturas en un estado abierto. [3]

El hidrocizallamiento es diferente de la fracturación hidráulica por tracción , utilizada en la industria del petróleo y el gas, que puede crear nuevas fracturas además de expandir las existentes. [4]

El agua pasa a través de las fracturas, absorbiendo calor hasta que sale a la superficie en forma de agua caliente. El calor del agua se convierte en electricidad mediante una turbina de vapor o un sistema de central eléctrica binaria , que enfría el agua. [5] El agua se devuelve al suelo para repetir el proceso.

Las plantas de energía eólica marina son recursos de carga base que producen energía a un ritmo constante. A diferencia de la hidrotermal, la energía eólica marina es aparentemente factible en cualquier parte del mundo, dependiendo de la profundidad del recurso. Las mejores ubicaciones suelen ser sobre granito profundo cubierto por una capa de 3 a 5 kilómetros (1,9 a 3,1 millas) de sedimentos aislantes que retardan la pérdida de calor. [6]

Las técnicas de perforación avanzadas penetran rocas cristalinas duras a profundidades de hasta 15 km o más, lo que da acceso a rocas de mayor temperatura (400 °C y más), ya que la temperatura aumenta con la profundidad. [7]

Se espera que las plantas de EGS tengan una vida útil económica de 20 a 30 años. [8]

Se están desarrollando sistemas EGS en Australia , Francia , Alemania , Japón , Suiza y Estados Unidos . El proyecto EGS más grande del mundo es una planta de demostración de 25 megavatios en Cooper Basin , Australia. Cooper Basin tiene el potencial de generar entre 5.000 y 10.000 MW.

Investigación y desarrollo

Mapa de 64 proyectos de EGS en todo el mundo

Las tecnologías de estimulación electromagnética emplean una variedad de métodos para crear vías de flujo adicionales. Los proyectos de estimulación electromagnética han combinado métodos de estimulación hidráulica, química, térmica y explosiva. Algunos proyectos de estimulación electromagnética operan en los bordes de sitios hidrotermales donde los pozos perforados intersecan rocas de yacimiento calientes, pero impermeables. Los métodos de estimulación mejoran esa permeabilidad. La siguiente tabla muestra los proyectos de estimulación electromagnética en todo el mundo. [9] [10]

Australia

El gobierno australiano ha proporcionado fondos de investigación para el desarrollo de la tecnología Hot Dry Rock. Entre los proyectos se incluyen Hunter Valley (1999), Cooper Basin: Habanero (2002), Cooper Basin: Jolokia 1 (2002) y Olympic Dam (2005). [78]

unión Europea

El proyecto de I+D EGS de la UE en Soultz-sous-Forêts , Francia, conecta una planta de demostración de 1,5 MW a la red. El proyecto Soultz exploró la conexión de múltiples zonas estimuladas y el rendimiento de configuraciones de pozos tripletes (1 inyector/2 productores). Soultz está en Alsacia .

La sismicidad inducida en Basilea provocó la cancelación del proyecto EGS allí. [ cita requerida ]

En diciembre de 2008, el gobierno portugués otorgó a Geovita Ltd una licencia exclusiva para la prospección y exploración de energía geotérmica en una de las mejores zonas del Portugal continental. Geovita está estudiando un área de unos 500 kilómetros cuadrados junto con el departamento de Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad de Coimbra. [ cita requerida ]

Corea del Sur

El proyecto Pohang EGS comenzó en diciembre de 2010, con el objetivo de producir 1 MW. [79]

El terremoto de Pohang de 2017 podría estar relacionado con la actividad del proyecto Pohang EGS. Todas las actividades de investigación se suspendieron en 2018.

Reino Unido

United Downs Deep Geothermal Power es el primer proyecto de electricidad geotérmica del Reino Unido . Está situado cerca de Redruth en Cornwall , Inglaterra. Es propiedad de Geothermal Engineering (GEL), una empresa privada del Reino Unido, y está operada por ella. El sitio de perforación está en el polígono industrial United Downs , elegido por su geología, conexión a la red existente, proximidad a las carreteras de acceso e impacto limitado en las comunidades locales. [80] La energía se extrae haciendo circular el agua a través de un depósito naturalmente caliente y utilizando el agua calentada para impulsar una turbina para producir electricidad y para calefacción directa. La empresa planea comenzar a suministrar electricidad (2  MWe) y calor (<10  MWth) en 2024. Se descubrió un recurso de litio en el pozo. [81]

Estados Unidos

Los primeros días: Fenton Hill

El primer proyecto de EGS —en aquel entonces denominado Hot Dry Rock— se llevó a cabo en Fenton Hill, Nuevo México, en un proyecto dirigido por el Laboratorio federal Los Álamos. [82] Fue el primer intento de crear un depósito de EGS profundo y a gran escala.

El yacimiento EGS de Fenton Hill se terminó en 1977 a una profundidad de unos 2,6 km, aprovechando temperaturas de roca de 185  °C. En 1979, el yacimiento se amplió con estimulación hidráulica adicional y estuvo en funcionamiento durante aproximadamente un año. Los resultados demostraron que se podía extraer calor a tasas razonables de una región estimulada hidráulicamente de roca cristalina caliente de baja permeabilidad. En 1986, se preparó un segundo yacimiento para la circulación hidráulica inicial y las pruebas de extracción de calor. En una prueba de flujo de 30 días con una temperatura de reinyección constante de 20  °C, la temperatura de producción aumentó de forma constante hasta unos 190  °C, lo que corresponde a un nivel de potencia térmica de unos 10  MW. Los recortes presupuestarios pusieron fin al estudio.

2000-2010

En 2009, el Departamento de Energía de los Estados Unidos ( USDOE ) emitió dos anuncios de oportunidades de financiación (FOA, por sus siglas en inglés) relacionados con sistemas geotérmicos mejorados. En conjunto, los dos anuncios ofrecían hasta 84 millones de dólares en un período de seis años. [83]

El DOE abrió otra FOA en 2009 utilizando fondos de estímulo de la Ley de Reinversión y Recuperación Estadounidense por $350 millones, incluidos $80 millones destinados específicamente a proyectos de EGS, [84]

FRAGUA

El Observatorio Frontier para la Investigación en Energía Geotérmica (FORGE) es un programa del gobierno de Estados Unidos que apoya la investigación en energía geotérmica . [85] El sitio de FORGE está cerca de Milford, Utah, y cuenta con una financiación de hasta 140 millones de dólares. En 2023, se habían perforado numerosos pozos de prueba y se habían realizado mediciones de flujo, pero la producción de energía no había comenzado. [86]

Universidad de Cornell - Ithaca, Nueva York

El desarrollo de EGS junto con un sistema de calefacción de distrito es parte del Plan de Acción Climática de la Universidad de Cornell para su campus de Ítaca. [87] El proyecto comenzó en 2018 para determinar la viabilidad, obtener fondos y monitorear la sismicidad de referencia. [88] El proyecto recibió $7.2 millones en fondos del USDOE . [89] Se perforaría un pozo de prueba en la primavera de 2021, a una profundidad de 2,5 a 5 km, apuntando a rocas con una temperatura > 85 °C. Está previsto que el sitio suministre el 20% de la carga de calefacción anual del campus. Se propusieron ubicaciones geológicas prometedoras para el yacimiento en la formación Trenton - Black River (2,2 km) o en la roca cristalina del basamento (3,5 km). [90] El pozo de 2 millas de profundidad se completó en 2022. [91]

EGS "tiro a tierra"

En septiembre de 2022, la Oficina de Tecnologías Geotérmicas de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del Departamento de Energía anunció un "Enhanced Geothermal Shot" como parte de su campaña Energy Earthshots. [92] El objetivo de Earthshot es reducir el costo de los EGS en un 90%, a $45/megavatio hora para 2035. [93]

Otros fondos y apoyos federales

La Ley de Inversión en Infraestructura y Empleo autorizó 84 millones de dólares para apoyar el desarrollo de EGS a través de cuatro proyectos de demostración. [94] La Ley de Reducción de la Inflación extendió el crédito fiscal a la producción (PTC) para fuentes de energía renovable (incluida la geotérmica) hasta 2024 e incluyó la energía geotérmica en el nuevo PTC de Electricidad Limpia que comenzará en 2024. [95]

Sismicidad inducida

La sismicidad inducida son temblores de tierra causados ​​por la actividad humana. La sismicidad es común en los EGS, debido a las altas presiones involucradas. [96] [97] Los eventos de sismicidad en el campo geotérmico Geysers en California están correlacionados con la actividad de inyección. [98]

La sismicidad inducida en Basilea llevó a la ciudad a suspender su proyecto y posteriormente cancelarlo. [99]

Según el gobierno australiano, los riesgos asociados con la "sismicidad inducida por la fracturación hidráulica son bajos en comparación con los de los terremotos naturales, y pueden reducirse mediante una gestión y un seguimiento cuidadosos" y "no deberían considerarse un impedimento para un mayor desarrollo". [100] La sismicidad inducida varía de un sitio a otro y debería evaluarse antes de la inyección de fluidos a gran escala.

Potencial EGS

Estados Unidos

Tecnologías de energía geotérmica .

Un informe de 2006 del MIT , [8] financiado por el Departamento de Energía de los EE. UU ., realizó el análisis más completo hasta la fecha sobre los EGS. El informe ofreció varias conclusiones importantes:

Véase también

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