El ancla "andante" y el taladro de plasma prometen energía geotérmica profunda y barata

El intenso calor bajo la superficie de la Tierra representa una fuente prácticamente inagotable de energía limpia y confiable que estaría disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana desde cualquier lugar de la Tierra; se podría extraer en forma de vapor para hacer funcionar turbinas generadoras o canalizarla directamente a los sistemas de calefacción urbana.

Eso si pudiéramos llegar a ello. La energía geotérmica más accesible de la Tierra se encuentra en los lugares más cercanos a la superficie: por lo general, áreas geológicamente inestables cerca de volcanes y mucha actividad sísmica, que representan solo alrededor del 3% de la superficie de la Tierra. De lo contrario, no se puede llegar a ese calor sin perforar kilómetros y kilómetros de roca súper dura.

Las temperaturas y presiones involucradas en la perforación súper profunda tienden a destruir incluso las brocas de más alta calidad en poco tiempo. Cambiar una broca significa que tienes que sacar el cabezal de perforación desde millas bajo tierra, colocar uno nuevo y luego volver a colocarlo en el orificio antes de poder comenzar de nuevo. Este proceso desperdicia mucho tiempo y el tiempo es dinero cuando se contratan este tipo de equipos.

Como resultado, la energía geotérmica realmente sólo hace una contribución significativa a la red eléctrica en lugares como Islandia, El Salvador, Nueva Zelanda y otras áreas donde está disponible a menores profundidades. A nivel mundial, la geotermia aporta menos de 100 GWh al año al suministro energético mundial de 166,7 millones de GWh.

La empresa eslovaca GA Drilling se conocía anteriormente como Geothermal Anywhere, y eso resume perfectamente el objetivo de la empresa: hacer que el calor geotérmico sea mucho más barato, más rápido y de más fácil acceso dondequiera que se necesite.

GA ha desarrollado dos tecnologías clave que funcionan con la infraestructura y los equipos de perforación existentes. El primero es un sistema de anclaje para caminar al que llama Anchorbit.

El sistema Anchorbit coloca dos secciones de collar detrás de la broca, cada una con pistones extensibles capaces de empujar hacia afuera y agarrarse al eje del taladro. Cuando el collar superior agarra el orificio, el inferior se extiende hacia abajo, más cerca de la broca, y luego saca sus pistones de agarre para permitir que el collar superior se suelte y se deslice hacia abajo para encontrarse con él. El proceso se ilustra en este vídeo:

Estos collares de anclaje estabilizan la broca, evitando los tipos de vibraciones que se producen cuando se opera un equipo de perforación giratorio al final de muchos kilómetros de cable. También permiten presionar peso adicional sobre la broca. GA dice que espera que el sistema Anchorbit no sólo duplique la tasa de penetración a través de roca dura, sino que también duplique la vida útil de las brocas de perforación existentes, permitiendo a los operadores perforar más rápido durante más tiempo, con menos cambios de broca costosos necesarios.

Anchorbit acelerará los primeros 6 kilómetros (3,7 millas) de perforación, pero la profundidad objetivo de GA para el calor geotérmico es más de 10 km (6,2 millas) bajo tierra. Para alcanzar este nivel, se utilizará la segunda tecnología clave de la empresa, Plasmabit.

El sistema Plasmabit se puede conectar nuevamente a una plataforma de perforación estándar. Pero esta vez, se trata de un sistema de perforación por plasma pulsado, que utiliza un soplete de arco eléctrico giratorio para explotar la roca con gas ionizado a 6.000 °C (10.800 °F) para agrietarla y debilitarla, al tiempo que la explota con agua a alta presión para mecánicamente Retire las astillas de roca y envíelas de regreso por la tubería hasta la superficie. Es básicamente una versión de larga distancia del tipo de túneles con antorcha de plasma que empresas como Petra y Earthgrid realizan más cerca de la superficie.

Dado que es una broca sin contacto, básicamente nunca debería ser necesario levantar y reemplazar la broca. GA dice que hará un progreso relativamente fácil a través del granito duro hasta la marca de los 10 km, yendo significativamente más profundo y más barato que una plataforma normal, y cauterizando el orificio a medida que avanza. A esa profundidad, se pueden esperar temperaturas superiores a 350 °C (662 °F) en la mayoría de las áreas, lo que hace que su perforación sea relevante como planta de energía geotérmica.

Si se quiere ir mucho más allá, se necesita una tecnología mucho más exótica. Quaise, una empresa derivada del MIT, está intentando perforar al doble de esa profundidad utilizando girotrones que se desarrollaron originalmente para sobrecalentar plasmas en experimentos de fusión. Llegar a 20 km (12,4 millas) de profundidad, dice Quaise, daría temperaturas superiores a 500 °C (932 °F), mucho más allá del punto en el que el agua se convierte en un fluido supercrítico, y las plantas de energía que utilizan agua calentada supercríticamente deberían poder extraer hasta 10 veces más energía de un volumen determinado.

Quaise planea hacer esto justo debajo de antiguas centrales eléctricas de carbón y gas a medida que se retiran, reemplazando el calor de combustibles fósiles con energía geotérmica limpia, pero aprovechando las turbinas existentes, las conexiones a la red y otras infraestructuras que de otro modo quedarían varadas cuando el las plantas cierran.

Pero todo esto depende de alguna tecnología bastante exótica y de vanguardia. El equipo de Quaise está actualmente "construyendo un par de unidades de demostración de campo en Houston", nos dice por correo electrónico el director ejecutivo y cofundador Carlos Araque. "No hay mucho que informar por el momento, pero si todo va según lo planeado, dentro de un año estaremos en el campo perforando los primeros pozos a cielo abierto".

Mientras tanto, GA acaba de realizar la primera "demostración pública" de su sistema Anchorbit en un centro tecnológico de Nabors en Houston. No estamos seguros de qué tan pública puede ser realmente una demostración de un sistema de perforación súper profunda y, de hecho, GA no comenta en este momento exactamente qué tan profundo llegó en esta demostración, o si hizo lo que dice en la lata. en términos de tasa de penetración y vida útil de la broca.

"Durante varios años, nuestro equipo trabajó incansablemente para permitir energía geotérmica limpia y de carga básica en cualquier lugar del mundo", dice el director ejecutivo y fundador de GA Drilling, Igor Kocis, en un comunicado de prensa. "Estamos encantados de haber demostrado hoy en un pozo real un logro significativo: el uso exitoso de nuestra primera herramienta Anchorbit, aplicable a los proyectos geotérmicos actuales. Mejorará sus retornos, reducirá el riesgo y ayudará a la industria actual a expandir proyectos a nuevos territorios. Estamos comenzando una nueva era para nuestra empresa y para todo el sector geotérmico para convertirnos en un actor decisivo en la combinación energética. Con este avance, hemos dado otro gran paso hacia el cumplimiento de nuestra promesa de 'Geotermia en cualquier lugar'".

Estas son algunas tecnologías interesantes, pero estamos ansiosos por ver cómo funcionan en el mundo real. Si los avances en perforación de GA realmente pueden colocar plantas de energía geotérmica competitivas en costos más o menos en cualquier lugar donde se desee, esta tecnología podría hacer una enorme contribución a la producción global de energía y a la carrera hacia cero emisiones de carbono para 2050. Y si Quaise alcanza sus objetivos, la Los resultados podrían ser aún más significativos.

Fuente: Perforación GA