La energía geotérmica está entrando en una nueva fase de desarrollo gracias a tecnologías avanzadas adaptadas de la industria del petróleo y gas. Un claro ejemplo de este progreso es Cape Station, un proyecto desarrollado al suroeste de Utah por la empresa Fervo Energy. Esta planta ha demostrado la capacidad de producir 400 MWe de energía limpia y constante, operando las 24 horas del día. No es solo una planta experimental; representa un cambio de paradigma en la generación de energía renovable al utilizar lo último en tecnología geotérmica mejorada o EGS (Enhanced Geothermal Systems).
¿Por qué Cape Station es diferente?
La geotermia tradicional depende de reservorios naturales que requieren condiciones geológicas muy específicas: anomalías geotérmicas accesibles, zonas calientes cerca de la superficie y cierta permeabilidad que permita el flujo de agua subterránea. Sin embargo, lo habitual es que el gradiente de temperatura sea reducido y que las temperaturas de interés se encuentren a profundidades muy grandes, haciendo inviable su explotación con tecnologías convencionales. Por lo tanto, los reservorios geotérmicos económicamente viables son limitados y no están disponibles en todas partes.
El concepto de EGS rompe esta limitación al no depender de la permeabilidad natural del subsuelo. Utiliza la fracturación hidráulica para crear fracturas en la roca y aumentar su permeabilidad, permitiendo así la creación artificial de sistemas de intercambio de calor mediante perforación profunda. Esto posibilita aprovechar recursos geotérmicos de formaciones rocosas de baja permeabilidad que antes eran inaccesibles. Con EGS, se puede extraer calor de las profundidades de la Tierra incluso en áreas sin recursos geotérmicos naturales.
Avances técnicos clave en Cape Station
Cape Station ha integrado varios avances técnicos que contribuyen a la eficiencia y sostenibilidad del proyecto:
- Perforación horizontal y en múltiples pozos: La planta utiliza perforación horizontal en sus pozos, alcanzando profundidades de hasta 2,994 metros. Esta técnica permite fracturar formaciones de alta temperatura y medios geológicos impermeables, logrando un mayor contacto con zonas calientes y optimizando el flujo térmico. Esto amplía significativamente la capacidad para capturar y aprovechar el calor geotérmico en comparación con sistemas tradicionales.
- Estimulación de múltiples etapas: Emplea una técnica conocida como plug-and-perforate, adaptada de la industria petrolera. Los pozos horizontales se dividen en secciones que se fracturan de manera independiente para crear un flujo controlado de agua. Se aplicó en 80 etapas en tres pozos, logrando una tasa de éxito del 100% y alta precisión en la carga de proppant—partículas similares a arena que mantienen abiertas las fracturas y aseguran un flujo continuo de agua.
- Desarrollo en múltiples capas de roca (Multibench Development): En lugar de extraer calor de una sola capa, se perforó en varias capas o "banquillos" dentro de la formación de granito. Este enfoque permite aprovechar el calor de distintos niveles, maximizando la densidad de generación de energía. Cape Station ha logrado una densidad de capacidad de 9.1 MW por km³, superando los valores convencionales de 0.7 a 0.9 MW por km³ para sistemas EGS.
- Monitoreo en tiempo real: Se instalaron sistemas avanzados que miden temperatura, presión y actividad sísmica en tiempo real. Utiliza tecnologías de fibra óptica distribuidas para registrar datos a lo largo del pozo, permitiendo ajustes inmediatos ante cambios inesperados y aumentando la eficiencia del sistema.
Pruebas de producción y resultados
Las primeras pruebas en Cape Station han sido impresionantes. Tras la estimulación de tres pozos, se realizó una prueba de producción de 30 días. Uno de los pozos alcanzó una capacidad de generación sostenida entre 8 y 10 MW. Además, mantuvo temperaturas superiores a 380 °F (193 °C) sin señales de disminución térmica, indicando que la fuente de calor es estable y sostenible a largo plazo.
El sistema operó en condiciones de flujo autosostenido, es decir, el fluido sube a la superficie sin necesidad de bombas adicionales. Esto mejora la eficiencia energética y reduce la necesidad de mantenimiento y equipos, mejorando la viabilidad económica del proyecto.
Impacto Ambiental y Económico
Cape Station destaca por su diseño que minimiza el impacto ambiental. Al utilizar pozos horizontales y perforar en múltiples capas desde una misma plataforma, reduce significativamente la huella superficial en comparación con sistemas geotérmicos tradicionales. Esto conserva más áreas naturales y facilita el cumplimiento de regulaciones ambientales.
Económicamente, se proyecta una inversión de 1,100 millones de dólares en la economía local de Beaver County, Utah, y la creación de 6.600 empleos durante su construcción y 160 empleos permanentes. Además, el proyecto reducirá costos en futuras instalaciones EGS gracias a la curva de aprendizaje y mejoras tecnológicas implementadas.
El futuro de la Energía Geotérmica
El éxito de Cape Station podría abrir la puerta a la implementación de EGS en diversos entornos geológicos, demostrando que la energía geotérmica puede ser una fuente continua y confiable de energía limpia a gran escala. En el contexto de los esfuerzos globales por la descarbonización, EGS ofrece una ventaja única: a diferencia de la energía solar y eólica, no depende del clima y puede producir energía de manera constante las 24 horas del día.
Este desarrollo sugiere que la energía geotérmica podría desempeñar un papel clave en la transición hacia una matriz energética libre de carbono, complementando otras fuentes renovables. Proyectos similares podrían implementarse en otras regiones del mundo, especialmente en áreas con recursos geotérmicos profundos actualmente inalcanzables con tecnologías convencionales.
Conclusión
Cape Station representa un paso significativo hacia el futuro de la energía geotérmica, aprovechando la experiencia en perforación y estimulación de la industria del petróleo y gas para desarrollar una fuente de energía limpia y constante. Este proyecto no solo aporta beneficios ambientales y económicos a corto plazo, sino que también establece las bases para sistemas geotérmicos mejorados que podrían replicarse a nivel mundial.
En resumen, la planta experimental Cape Station es una innovación técnica y un hito que podría redefinir el papel de la energía geotérmica en la transición energética global.
Alejandro García Gil es Científico Titular de OPIS en el Departamento de Aguas y Cambio Global del Instituto Geológico y Minero de España (CSIC).