Perforación para determinar el potencial de calefacción geotérmica en la Universidad de Cornell, Nueva York

Cornell University (source: flickr/ Lina Rodriguez, creative commons)

carlos Jorquera 27 Jan 2021

Cornell está avanzando, y bajo tierra, con planes para perforar un pozo de observación para explorar la viabilidad, y garantizar la seguridad, de usar energía geotérmica para calefaccionar el campus de Ithaca, por lo que una noticia en el sitio web de Cornell.

En un foro de la comunidad virtual el 19 de enero, un panel de profesores y personal de Cornell describió los próximos pasos para probar Earth Source Heat (ESH), el proceso mediante el cual el agua se extraería de la corteza terrestre y su calor se transferiría a un suministro de agua separado, fluyendo dentro de la tubería de distribución de calefacción de Cornell para calentar la mayoría de los edificios del campus de Ithaca, y el agua geotérmica original regresa al subsuelo.

Rick Burgess, vicepresidente de instalaciones y servicios del campus y copresidente del Sustainable Cornell Council, señaló “Earth Source Heat no solo permitiría a Cornell calentar nuestro campus sin quemar combustibles fósiles”, además, “También brinda una oportunidad emocionante para el descubrimiento científico”.

Cornell comenzó a explorar ESH en 2009, cuando la universidad creó su Plan de Acción Climática, y ha refinado el concepto en los últimos años a través de una serie de estudios y talleres. Una subvención de $ 7.7 millones del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) anunciada en agosto de 2020 estableció efectivamente a Cornell como el caso de prueba nacional para la tecnología.

Joel Malina, vicepresidente de relaciones universitarias, quien moderó el foro, donde “Uno de los muchos beneficios de este proyecto es que nos ayudará a lograr nuestro objetivo de neutralidad de carbono en el campus de Ithaca para 2035”, además, “Por lo tanto, anticipamos ahorros de emisiones significativos (letras mayúsculas, significativos)”.

La mecánica de ESH es relativamente sencilla. El agua geotérmica caliente se extrae bombeando desde un pozo de producción y luego a través de un intercambiador de calor. El agua se vuelve a inyectar en un segundo pozo para que pueda circular a través de las rocas naturalmente calientes a través de una red de poros y grietas subterráneas, y la temperatura del agua aumenta de nuevo a medida que circula hacia el pozo de producción. En el intercambiador de calor, el calor se transfiere a un circuito secundario que atraviesa el campus y se conecta a los edificios individuales. El agua geotérmica y el agua de calefacción del campus no se mezclan.

Según estimaciones preliminares, el campus de Ithaca podría calentarse con tres o cuatro pares de pozos, dijo Burgess, pero se necesitan investigaciones y análisis adicionales para determinar si el proyecto es factible y mitigar las posibles consecuencias adversas.

Por lo tanto, la universidad está preparada para construir un pozo de observación de 10,000 pies de profundidad que se ubicará en un pequeño estacionamiento de las instalaciones, cerca de Palm Road. El lote de grava se utiliza actualmente como área de preparación de contratistas y es propiedad de la universidad.

El Observatorio de Pozos de la Universidad de Cornell (CUBO) permitirá a los investigadores estudiar cuánto calor puede producir la energía geotérmica, si será suficiente para las necesidades del campus y por cuánto tiempo, y cuáles, si los hay, son los efectos no deseados.

El equipo de CUBO ya ha identificado tres zonas geológicas claramente diferentes a las que apuntar.

Steve Beyers, el ingeniero principal de ESH de Instalaciones y campus. Servicios, señaló “Conocer las profundidades precisas y la temperatura correspondiente, la tasa de flujo de fluido sostenible, el carácter del fluido y el tipo de roca de cada objetivo nos ayuda a cuantificar los beneficios, costos y riesgos de cualquier proyecto futuro”, así también, “Anticipamos que nuestro enfoque de sistemas será muy diferente para cada zona objetivo. Cada una presenta diferentes desafíos, técnica, ambiental y físicamente. Alcanzar estos objetivos nos ayudará a decidir si un proyecto aquí en Ithaca es factible y seguro”.

Los investigadores buscarán específicamente rocas que estén a más de 70 grados Celsius, o aproximadamente 160 grados Fahrenheit, dijo Terry Jordan, profesor de ingeniería J. Preston Levis.

Los fluidos no circularán dentro del pozo exploratorio CUBO, ni se extraerá calor de este. CUBO existirá únicamente para la recopilación de datos y el monitoreo futuro, como el seguimiento del cambio de fluidos, temperatura y condiciones mecánicas en el subsuelo, dijo Jordan.

El diámetro del pozo será de 36 pulgadas en la superficie y contendrá revestimientos progresivamente más pequeños en diámetros progresivos (telescópicos) más delgados, todos estrechándose alrededor de un revestimiento central de 8 pulgadas que se extiende a lo largo del pozo, junto con cables de fibra óptica para recolectar y transmitir los datos.

El pozo estará rodeado por cinco capas de revestimiento y cemento para aislarlo, sin secciones abiertas bajo tierra, dijo Tony Ingraffea, profesor emérito de ingeniería Dwight C. Baum.

“No es un pozo de gas, no es un pozo de petróleo, no va a ser un pozo fracturado. Es un pozo de datos. Lo único que sale de ella es información … Este equipo está utilizando la mejor ingeniería y tecnología disponibles para eliminar el riesgo de esta fase de exploración del proyecto”.

Los únicos productos químicos que se utilizarán en la construcción de CUBO son los que normalmente se agregan al lodo de perforación, como agua y bentonita. No son peligrosos, no cancerígenos y no se parecen en nada a los productos químicos utilizados en la perforación de pozos de gas de esquisto.

Si bien uno de los experimentos programados para CUBO utilizará agua a alta presión para fracturar localmente una porción de roca, Ingraffea señaló, “bajo ninguna circunstancia estaríamos haciendo algo parecido a lo que se les está haciendo a nuestros vecinos del sur en Pensilvania en este momento”.

Para garantizar la seguridad de la perforación y las actividades de CUBO, se instalaron cuatro pozos de monitoreo de agua alrededor del sitio de CUBO. Ya se ha colocado una gama de sismómetros alrededor del campus, en la superficie y bajo tierra, y cerca y lejos del sitio, para establecer una línea de base de la actividad sísmica natural, así como para detectar la sismicidad inducida por el hombre, como los martinetes utilizados. en el centro de Ithaca construcción y explosiones de cantera.

El pozo de agua privado más cercano está a casi a una milla del sitio.

La planificación y el diseño de CUBO tardarán unos seis meses y la construcción se espera que comience a fines del verano. La perforación y el “registro”, en el que se envían herramientas especiales por el pozo para recopilar datos y probar el subsuelo, durarán unos ocho meses, dijo Beyers.

Beyers, señaló “La subvención (del DOE) en sí tendrá una duración de tres años”, además, “Durante el resto de ese tiempo, continuaremos recopilando datos, analizando datos, refinando estimaciones y ayudando al DOE a determinar la viabilidad de este tipo de tecnología en esta región geológica general, no solo para Cornell, sino para otros que pueda haber esperanzas similares para un futuro de calor sostenible renovable”.

Fuente:  Cornell University