Desbloquear el potencial global de la energía geotérmica: las tecnologías de próxima generación abren nuevas vías para el despliegue a gran escala

Desbloquear el potencial geotérmico mundial: las tecnologías de próxima generación abren nuevas vías para el despliegue a gran escala

La energía geotérmica está atravesando un punto de inflexión histórico. Esta fuente de energía limpia, que antes estaba limitada a recursos geológicos específicos, hoy en día muestra un enorme potencial global gracias a los avances en las técnicas de perforación derivados de la revolución del esquisto en Estados Unidos. Según un estudio reciente de la Fundación Carnegie para la Paz Internacional, el potencial de recursos geotérmicos de próxima generación a nivel mundial ya solo es superado por la energía solar, convirtiéndose en el segundo pilar de las energías renovables. Este artículo, basado en dicho estudio, analiza los avances tecnológicos, las perspectivas de mercado y las rutas políticas.

Contexto del sector: de la periferia al centro

La energía geotérmica utiliza el calor interno de la Tierra para generar electricidad desde hace más de un siglo. En 1904, Italia fue la primera en utilizar vapor geotérmico para generar electricidad; posteriormente, Estados Unidos, Nueva Zelanda, Japón y otros países hicieron lo propio. La crisis energética de los años setenta impulsó a Islandia a desarrollar en gran medida la geotermia para compensar los choques de los precios de los combustibles. A finales de 2022, la capacidad geotérmica instalada a nivel mundial ascendía a unos 16 gigavatios, cubriendo al menos 30 países en seis continentes, pero su participación en la estructura eléctrica mundial era de solo aproximadamente el 0,34 %.

Durante mucho tiempo, el desarrollo geotérmico ha dependido en gran medida de los recursos hidrotermales, es decir, yacimientos naturales que cuentan simultáneamente con calor, fluido y permeabilidad. Esta escasez ha hecho que los proyectos geotérmicos se concentren en las zonas de límite de placas, como el cinturón geotérmico del Pacífico o el Gran Valle del Rift en África Oriental. Al mismo tiempo, desde la década de 1990, los costos del gas natural, la energía eólica y la solar han disminuido rápidamente, lo que ha hecho que la economía de la geotermia palidezca en comparación. El crecimiento de la capacidad instalada ha sido lento y la fabricación de equipos también ha tenido dificultades para lograr economías de escala.

Dinámicas de desarrollo actuales: las tecnologías geotérmicas de próxima generación salen del capullo

El punto de inflexión proviene de la aplicación transversal de las técnicas de perforación de la industria del petróleo y el gas. La madurez de la fracturación hidráulica y de la perforación horizontal ha permitido a la humanidad crear artificialmente yacimientos térmicos en roca seca caliente; esto es lo que se conoce como sistema geotérmico mejorado (EGS). Además, los sistemas de circuito cerrado (AGS) amplían aún más los límites de aplicabilidad de la geotermia al hacer circular un fluido de transferencia de calor a través de un pozo sellado, sin necesidad de fluidos externos.

En la década de 2010, el Departamento de Energía de Estados Unidos volvió a aumentar su apoyo a este campo, proporcionando fondos de investigación y tierras públicas como banco de pruebas. En la actualidad, tanto el EGS como los sistemas de circuito cerrado se encuentran en las primeras fases de demostración comercial, y se espera que las primeras instalaciones entren en funcionamiento hacia 2026. La tecnología de roca supercrítica (superhot rock) apunta a fuentes de calor profundas por encima de los 375 °C, y la generación de electricidad por pozo puede ser más de diez veces superior a la de la geotermia convencional, pero aún se encuentra en una etapa temprana de investigación y desarrollo.

El estudio de la Fundación Carnegie para la Paz Internacional utilizó los datos de GeoMap™ de Project InnerSpace para evaluar sistemáticamente la dotación de recursos, la base industrial, y el entorno político y de mercado de 30 países a nivel mundial. El estudio muestra que, además de los países geotérmicos tradicionales como Alemania, Indonesia, Kenia, México y Turquía, Australia, Rumanía, Colombia, Vietnam y otros países tienen el potencial de convertirse en la segunda ola de adoptantes de la tecnología; mientras que Malasia, Arabia Saudita, Tanzania, Argentina y otros países presentan un potencial de desarrollo a largo plazo.En cuanto a los costos, el costo nivelado de electricidad (LCOE) de los sistemas geotérmicos mejorados (EGS) es actualmente de aproximadamente 100 a 240 dólares por megavatio-hora, un nivel cercano al de la energía nuclear de nueva construcción. Pero los análisis señalan que podría reducirse a 80 dólares para 2030 y a 50 dólares para 2035, momento en que se igualará con la generación térmica y se situará entre la eólica terrestre y la marina. La tasa de aprendizaje de los primeros proyectos EGS ya alcanza el 35%, superando incluso a las baterías de iones de litio (alrededor del 30%) y a la fotovoltaica (alrededor del 24%), lo que indica un margen considerable para la reducción de costos.

Los costos actuales de los sistemas de circuito cerrado varían ampliamente, desde 105 dólares por megavatio-hora en regiones de alto gradiente de temperatura hasta 321 dólares en áreas con recursos más pobres. Pero si se logra una producción especializada, se espera que se reduzcan a entre 64 y 160 dólares. Cabe destacar que los sistemas de circuito cerrado tienen una ventaja única en la calefacción urbana: la eficiencia de calefacción puede alcanzar hasta el 90% y no requieren turbinas, lo que permite reducir los costos del proyecto en un 30% a 50%, ofreciendo una alternativa para mercados como el europeo, que son cautelosos con respecto a la fracturación hidráulica.

Impacto en el sistema energético: flexibilidad firme

El valor más central de la energía geotérmica radica en su carácter "flexible y confiable". A diferencia de la eólica y la solar, que se ven afectadas por la fluctuación meteorológica, los EGS y los sistemas de circuito cerrado pueden proporcionar una producción despachable 24/7, ofreciendo a la red una capacidad estable de carga base y de regulación de picos. Esto es especialmente crucial en sistemas con alta proporción de energías renovables, ya que puede reducir eficazmente la dependencia del sistema del almacenamiento y de la regulación de picos con gas natural.

En cuanto a la seguridad energética, la distribución de los recursos geotérmicos es mucho más amplia que la del petróleo y el gas; casi todos los países cuentan con energía térmica profunda aprovechable. Esto contribuye a reducir la dependencia de las importaciones de energía y a mejorar la autonomía energética. Al mismo tiempo, los proyectos geotérmicos pueden impulsar la transformación de la industria de servicios de petróleo y gas, proporcionando nuevas direcciones comerciales sostenibles para las cadenas de suministro existentes, como la perforación y la fracturación.

Desde la perspectiva de la cadena industrial, la expansión de la geotermia dará lugar a nuevas etapas como la fabricación de equipos especializados, los servicios en pozos y la exploración geológica, además de impulsar la formación de talento en ingeniería. En cuanto a la reducción de carbono, las emisiones del ciclo de vida de la geotermia son muy bajas, y su huella de terreno es mucho menor que la de los parques eólicos y solares, lo que ayuda a lograr los objetivos de descarbonización al tiempo que se protege el recurso de la tierra.

Desafíos: múltiples pruebas, de la tecnología a las instituciones

A pesar del prometedor panorama, la promoción global de la próxima generación de geotermia aún enfrenta numerosos obstáculos.

Limitaciones de recursos y ubicación geográfica: Aunque los recursos de roca seca caliente son mucho más abundantes que los sistemas hidrotermales, no están disponibles en todas partes. Los EGS requieren condiciones específicas de permeabilidad de la roca, y la mayoría de los recursos de temperatura ultraalta se encuentran enterrados a grandes profundidades, donde el equipo de perforación actual aún no puede llegar.

Presión de costos y financiamiento: Las inversiones iniciales en exploración y perforación son enormes y conllevan un alto riesgo. A pesar de la excelente tasa de aprendizaje, la prima de riesgo del mercado de capitales podría retrasar la materialización de los proyectos. La financiación de los primeros proyectos comerciales requiere el apoyo de bancos de desarrollo e instituciones de inversión verde.

Incertidumbre política y regulatoria: Muchos países aún no han establecido un marco regulatorio para los recursos geotérmicos profundos, incluidos los derechos de propiedad del subsuelo, las normas ambientales y la responsabilidad por riesgo sísmico. Algunos países europeos son muy sensibles al riesgo sísmico causado por la fracturación, lo que podría limitar la promoción de los EGS y, en cambio, brindar una ventana de oportunidad política para los sistemas de circuito cerrado.Impactos sobre los recursos hídricos y el medio ambiente: El proceso de fracturación de EGS consume grandes cantidades de agua, lo que puede generar competencia por los recursos hídricos en regiones áridas. Además, el riesgo de sismos inducidos, aunque extremadamente bajo, requiere un monitoreo estricto y comunicación pública.

Madurez tecnológica: La durabilidad a largo plazo de los sistemas de circuito cerrado, la resistencia a altas temperaturas de los materiales de fondo de pozo y la eficiencia de la perforación a gran escala aún requieren mayor verificación. La geotermia supercrítica permanece en la etapa de laboratorio, lejos de la comercialización.

Perspectivas futuras: una nueva variable en el panorama energético global

Los próximos cinco a diez años serán una ventana crítica para que la próxima generación de geotermia pase de la demostración a la escala comercial. Si los costos de EGS se reducen según lo previsto por debajo de los 80 dólares por MWh, su competitividad aumentará notablemente, especialmente en regiones con recursos eólicos y solares inestables o escasez de tierra. El sistema de circuito cerrado podría lograr un avance inicial en el mercado europeo de calefacción de distrito, formando así un nicho de mercado de circuito cerrado.

En cuanto a las tendencias de inversión, las grandes empresas de servicios de petróleo y gas están ingresando al sector geotérmico con sus ventajas en tecnología de perforación, y se espera que repliquen la curva de reducción de costos de la revolución del esquisto. El apoyo de fondos públicos (como el Departamento de Energía de EE. UU.) y de los bancos multilaterales de desarrollo tendrá un efecto de apalancamiento, reduciendo el riesgo de los proyectos en etapas tempranas. La investigación de Carnegie recomienda que los países mejoren el mapeo de recursos, simplifiquen los procesos de otorgamiento de permisos, establezcan mecanismos de distribución de riesgos y promuevan la transferencia de tecnología mediante alianzas internacionales, tal como Islandia compartió conocimientos con Kenia en su momento.

Para 2040, se espera que la próxima generación de geotermia se convierta en una fuente de energía limpia de carga base ineludible en la estructura eléctrica mundial. Agencias multilaterales como la Agencia Internacional de la Energía (AIE) ya han incorporado la geotermia en sus escenarios de cero emisiones netas a largo plazo; su atributo de "electricidad libre de carbono las 24 horas del día, los 7 días de la semana" seguirá ganando valor en un sistema eléctrico con una proporción creciente de energía eólica y solar. Aunque le resulte difícil lograr una expansión exponencial como la de la energía fotovoltaica, la geotermia, con sus características únicas, compensará las deficiencias de las energías renovables y se convertirá en un contrapeso clave para la transición energética.

A corto plazo, países como Australia, Rumania, Colombia y Vietnam podrían convertirse en los próximos puntos de avance; a largo plazo, a medida que la tecnología supercrítica madure, la cobertura global de la geotermia se ampliará aún más. La revolución profunda del mundo energético se está gestando silenciosamente bajo la superficie.