Desbloquear la energía geotérmica mundial: La ruta para el despliegue a escala de los sistemas geotérmicos de próxima generación

Desbloquear la energía geotérmica mundial: la ruta para el despliegue a escala de la próxima generación de sistemas geotérmicos

La energía geotérmica, como una fuente de energía limpia y estable, está pasando de ser un recurso regional a tener un potencial global. En el pasado, la energía geotérmica se ha visto limitada debido a su dependencia de ciertas formaciones geológicas. Sin embargo, gracias al progreso en la perforación impulsado por la revolución de la fracturación hidráulica en Estados Unidos, el potencial de la generación de electricidad geotérmica a nivel mundial ha pasado de ser una pequeña parte de la demanda a estar a la par de la energía solar. Las nuevas tecnologías están logrando su despliegue a una escala comercial pionera y con una velocidad de reducción de costos significativa. Al mismo tiempo, aprovechando los efectos sinérgicos del sector de servicios petroleros, la geotermia está ofreciendo una nueva solución de energía sostenible a la industria existente. Los datos demuestran claramente que las nuevas tecnologías subterráneas pueden extraer energía geotérmica de rocas calientes abundantes y expandir este recurso a nuevas regiones en todo el mundo.

Repaso histórico de la energía geotérmica

La generación de electricidad geotérmica —que impulsa turbinas extrayendo vapor o agua caliente de reservorios geotérmicos— tiene más de un siglo de historia. A finales de 2022, la capacidad de generación de electricidad geotérmica instalada en al menos treinta países y seis continentes era de aproximadamente 16 gigavatios, lo que representaba una pequeña parte de la estructura eléctrica mundial, alrededor del 0.34%. Esta tecnología se implementó por primera vez en Italia en 1904 y se extendió rápidamente a Estados Unidos, Nueva Zelanda y Japón después de la guerra. Durante la crisis energética de la década de 1970, Islandia utilizó sus recursos geotérmicos para protegerse del impacto de los combustibles fósiles y de las fluctuaciones macroeconómicas. A principios de la década de 1980, la geotermia comenzó a propagarse a regiones como Oriente Medio y África, como México, Filipinas y Turquía, y al caso más famoso, Kenia, un éxito geotérmico actual. El auge geotérmico de Kenia es un caso importante en este estudio, y gran parte de su conocimiento y tecnología ha sido respaldada por Islandia durante décadas.

Desde la década de 1990, las energías renovables como el gas natural barato, la eólica y la solar han superado a la geotermia en términos de nueva capacidad instalada. Esta tendencia coincide con la dificultad de la industria geotérmica para lograr economías de escala, lo que ha llevado a que sus equipos de turbinas se limiten al ámbito de la industria personalizada, careciendo de una tasa de aprendizaje tecnológica comparable (en comparación con la eólica y la solar). En mercados saturados como Nueva Zelanda y Estados Unidos, el crecimiento de la geotermia se ha estancado durante mucho tiempo. Sin embargo, los países del centro de América del Norte (Costa Rica, El Salvador y Honduras) han experimentado un crecimiento de capacidad relativamente fuerte desde el año 2000.

En la última década, el crecimiento real de la capacidad geotérmica mundial ha sido impulsado principalmente por tres actores importantes: Indonesia, Kenia y Turquía. Estos países utilizan diversas medidas políticas para acelerar sus industrias nacionales.

#### Rocas calientes

Los investigadores e innovadores han estado buscando durante mucho tiempo nuevas tecnologías de perforación y completamiento geotérmico, tecnologías que no requieren la búsqueda de recursos geotérmicos más difíciles de encontrar.#### Roca caliente

Los investigadores e innovadores han estado buscando continuamente nuevas tecnologías de perforación y completamiento geotérmico, que no requieren buscar recursos geotérmicos más difíciles de encontrar. En la década de 1970, los investigadores del Laboratorio Nacional Los Alamos de EE. UU. comenzaron a experimentar con la llamada "roca seca", un recurso que contiene calor pero carece del fluido necesario para formar un yacimiento geotérmico. Los primeros experimentos intentaron crear yacimientos artificiales mediante fracturamiento de la roca, un proceso ahora conocido como Sistema Geotérmico Mejorado (EGS). En la década de 1980, los investigadores de Francia y Japón también intentaron crear yacimientos artificiales mediante fracturamiento de la roca, pero sin éxito. A principios del siglo XXI, los investigadores de Corea y Suiza intentaron estimular pozos mediante fracturamiento de la roca, pero esto provocó actividad sísmica, deteniendo esencialmente la investigación. Sin embargo, en la década de 2010, el gobierno de EE. UU. volvió a apoyar esta tecnología. Esto se debe a la financiación de la investigación del gobierno de EE. UU. y al uso de tierras públicas como campos de prueba de perforación, y el conocimiento de la revolución de los *shale* de EE. UU. ayudó a resolver algunos de los desafíos técnicos que EGS enfrentaba en la perforación y el mantenimiento del flujo de fluidos en los yacimientos. En ese momento, surgió otro método para resolver el desafío de las rocas secas: el uso de sistemas de circuito cerrado, que recirculan el calor de la Tierra sin depender de agua externa. Este diseño de circuito cerrado, conocido como Sistema Geotérmico Avanzado (AGS), comenzó a ganar terreno a finales del siglo XXI y rápidamente se hizo visible.

Aunque EGS y la geotermia de circuito cerrado son las dos vías principales de la geotermia de próxima generación, otras estrategias también están buscando avances. Algunos investigadores optan por abordar las cuencas sedimentarias, que son más permeables que las rocas fracturadas típicamente utilizadas en EGS, lo que podría abrir un recurso infravalorado que se pueda explotar como un sistema hidrotermal tradicional. Otros se centran en lo más profundo: proyectos de geotermia supercrítica o rocas supercalientes (SHR), destinados a encontrar y extraer calor superior a 375 grados Celsius. Estos recursos pueden convertir el agua en estado supercrítico, y la generación de electricidad por pozo puede ser diez veces mayor que la de la geotermia tradicional. Sin embargo, los proyectos SHR todavía se encuentran en una etapa temprana de investigación y requieren tecnologías de perforación más profundas.

Factores que afectan al sistema energético

La aparición de la energía geotérmica, especialmente en el contexto de las tecnologías de próxima generación (EGS y sistemas de circuito cerrado), tiene un impacto profundo en el sistema energético. Aunque EGS y los sistemas de circuito cerrado pueden tener dificultades para igualar los costos de pureza en la década de 2030 con la energía eólica o solar terrestre, ofrecen ventajas a nivel de sistema: son fuentes de energía despachables y 24/7. Esta fiabilidad es clave para proporcionar una oferta de energía a gran escala y estable. En el contexto del cambio climático, el potencial de esta fuente de energía de base es crucial para reducir la intensidad de carbono del sistema eléctrico.

Además, el despliegue de la energía geotérmica, especialmente aprovechando su característica de energía estable, puede aumentar la resiliencia de la red eléctrica.En el contexto del cambio climático, el potencial de estas fuentes de energía de base es crucial para reducir la intensidad de carbono del sistema eléctrico.

Además, el despliegue de la energía geotérmica, especialmente aprovechando sus características como fuente de energía estable, puede aumentar la resiliencia de la red. Cuando el problema de la intermitencia de las energías renovables se hace evidente, la producción continua de la geotermia puede equilibrar eficazmente la demanda de la red, reduciendo la dependencia de la energía de punta de corto plazo y alto costo. Desde una perspectiva de inversión, el potencial de reducción de costos de la geotermia, si se materializa, la pondría a la par de los costos de la generación eléctrica térmica tradicional y la eólica terrestre/marina, lo que proporciona un nuevo punto de anclaje de valor a largo plazo para la inversión verde.

Desafíos

A pesar de las amplias perspectivas, el despliegue global a escala de la energía geotérmica sigue enfrentando múltiples desafíos. La falta de almacenamiento es uno de los mayores cuellos de botella actuales, especialmente para el rápido y a gran escala despliegue de la geotermia. Aunque EGS ofrece una capacidad de despacho inherente, las soluciones de almacenamiento a nivel de sistema aún deben madurar para hacer frente a los cambios dinámicos de la red. Además, las limitaciones de la red de transmisión y la presión de financiación de proyectos son obstáculos de ingeniería y económicos que deben superarse. Para la próxima generación de sistemas, como EGS y los sistemas de circuito cerrado, el gasto de capital inicial es elevado, lo que requiere una orientación política clara y un mecanismo de reparto de riesgos.

Además, existen la incertidumbre regulatoria y los problemas de suministro de materias primas. Por ejemplo, el proceso de EGS puede implicar el consumo de recursos hídricos, lo que en algunas regiones puede generar preocupaciones regulatorias, lo que ofrece una posible ventana regulatoria para los sistemas de circuito cerrado. Al mismo tiempo, asegurar la madurez tecnológica, especialmente la comercialización de tecnologías de vanguardia como la geotermia de alta temperatura (SHR), requiere una inversión continua en I+D y gestión de riesgos.

Perspectivas Futuras

En los próximos 5 a 20 años, el panorama de la energía geotérmica presentará una tendencia de diferenciación tecnológica y colaboración estratégica. La transformación de la estructura energética dejará de ser una competencia entre fuentes de energía únicas, sino una fusión profunda entre las fuentes de base limpia y las energías renovables intermitentes. La geotermia evolucionará de ser una tecnología de nicho a convertirse en una componente importante como estabilizador clave del sistema.

Las tendencias de inversión cambiarán de la simple búsqueda del costo de descarbonización más bajo a la búsqueda del valor de confiabilidad del sistema y la seguridad energética. Para la inversión verde, la geotermia atraerá a las instituciones que buscan flujos de caja a largo plazo y de baja volatilidad, especialmente en el sector de empresas eléctricas e infraestructura energética que requieren electricidad de base estable para soportar el almacenamiento a gran escala y los procesos de descarbonización.

La dirección del desarrollo tecnológico se centrará en reducir el gasto de capital inicial de EGS y los sistemas de circuito cerrado, y en mejorar su versatilidad bajo diferentes condiciones geológicas. La clave estará en aumentar aún más la tasa de aprendizaje tecnológica para reducir el costo de producción por unidad de energía a niveles más competitivos. Al mismo tiempo, los avances en termodinámica avanzada y ciencia de materiales serán el camino a seguir para desbloquear recursos más profundos como la geotermia supercrítica.

El panorama de la competencia energética global será más diversificado. El despliegue de la geotermia ya no se limitará a las formaciones geotérmicas tradicionales, sino que buscará nuevas reservas geológicas a nivel mundial a través de la tecnología EGS y de circuito cerrado. Los legisladores de diferentes países y regiones adoptarán medidas de incentivos personalizadas según sus condiciones geológicas y necesidades de seguridad energética para impulsar la implementación de tecnologías geotérmicas específicas.

En resumen, el futuro de la energía geotérmica no reside en reemplazar la energía solar o eólica, sino en ser la piedra angular indispensable para construir un sistema de energía sostenible verdaderamente sostenible.En resumen, el futuro de la energía geotérmica no reside en reemplazar la energía solar o eólica, sino en ser el pilar indispensable para construir un sistema de energía sostenible verdaderamente. A través de la inversión continua en nuevas tecnologías de perforación y ciclo, combinada con una orientación política prudente, la energía geotérmica tiene el potencial de desempeñar un papel estable, fiable y de valor a largo plazo en la transición energética.