Comienzan las pruebas de tecnología de perforación geotérmica potencialmente disruptiva
Quaise Inc. engineers in Houston with a second test fixture for Phase II of the testing at Oak Ridge National Laboratory to develop a novel drilling technique. (source: Matt Houde)
carlos Jorquera
15 Oct 2021
La startup estadounidense de tecnología de perforación Quaise Inc. ha comenzado a probar su tecnología de perforación potencialmente disruptiva desarrollada inicialmente en el MIT.
La energía geotérmica, el calor debajo de nuestros pies, podría convertirse en un actor crucial en la transición energética lejos de los combustibles fósiles, pero solo si podemos profundizar lo suficiente para liberar todo su potencial, como señaló Matt Houde de Quaise Inc. en una presentación en la conferencia 2021 Geothermal Rising conference en San Diego esta semana. En su presentación, describió la primera campaña de prueba para llevar una tecnología de perforación MIT potencialmente disruptiva al mundo en general, donde podría resolver el problema.
La campaña de prueba, que comenzó este mes, involucra a investigadores de la industria, el MIT y el Oak Ridge National Laboratory (ORNL). La campaña tiene su sede en ORNL y cuenta con el apoyo de una subvención del Departamento de Energía de EE. UU. A través de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E).
El equipo ya está muy avanzado en los preparativos para las fases futuras de la campaña. Por ejemplo, los ingenieros de Quaise Inc. están construyendo un segundo dispositivo de prueba para la Fase II en Houston. Debería estar listo pronto para su envío a ORNL.
Los coautores de Houde del artículo que presentó son el CEO de Quaise, Carlos Araque, Paul Woskov del MIT Plasma Science and Fusion Center (PSFC), Jimmy Lee del PSFC, Ken Oglesby de Impact Technologies LLC, Tim Bigelow de ORNL, y Geoff Garrison y Matt Uddenberg, ambos de AltaRock Energy Inc.
Araque en el 8º Congreso de Geotermia para América Latina y el Caribe (GEOLAC 2021) el mes pasado, señalo “Creo que el máximo potencial de la geotermia es realmente ser un reemplazo de los combustibles fósiles”, además, “La energía solar y eólica jugarán un papel, pero desplazar los combustibles fósiles requerirá mucho más [que esos dos]. Creo que la geotermia y algunas tecnologías nucleares son la única forma de llegar allí”.
La energía en lo profundo
La veta madre de la energía geotérmica se encuentra entre 2 y 12 millas por debajo de la superficie de la Tierra, donde la roca está tan caliente (las temperaturas superan los 374 grados C o 704 grados F) que si se pudiera bombear agua al área se volvería supercrítica, una fase similar al vapor con la que la mayoría de la gente no está familiarizada. (Las fases familiares son el agua líquida, el hielo y el vapor que forma las nubes). El agua supercrítica, a su vez, puede transportar entre 5 y 10 veces más energía que el agua caliente normal, lo que la convierte en una fuente de energía extremadamente eficiente si se puede bombear por encima tierra a turbinas que podrían convertirlo en electricidad.
Los autores en su artículo Geothermal Rising, destacaron “La abrumadora mayoría de los recursos [de rocas súper calientes] se almacenan en la corteza continental profunda, accesible al 80 por ciento de los principales centros de población del mundo a profundidades que van de 10 a 20 km”.
Hoy no podemos acceder a esos recursos excepto en Islandia y otras áreas donde están relativamente cerca de la superficie. El problema número uno: no podemos profundizar lo suficiente. Los taladros utilizados por las industrias del petróleo y el gas no pueden soportar las formidables temperaturas y presiones que se encuentran a kilómetros de distancia.
Perforación de onda milimétrica
Quaise está trabajando para reemplazar las brocas convencionales que rompen mecánicamente la roca con energía de ondas milimétricas (primos de las microondas con las que muchos de nosotros cocinamos). Esas ondas milimétricas (MMW) literalmente se derriten y luego vaporizan la roca para crear agujeros cada vez más profundos.
La técnica general fue desarrollada por Woskov en el MIT, quien “durante los últimos diez años demostró en el laboratorio gran parte del núcleo de la física y la ciencia involucradas”. Woskov, quien recientemente completó las pruebas que confirmaron esos datos, también mostró que podía usar MMW para perforar un agujero en basalto con una relación de aspecto de 1: 1 (dos pulgadas de profundidad por dos pulgadas de diámetro).
Houde enfatizó que la tecnología general, como la máquina gyrotron que produce la energía de ondas milimétricas, no es nueva. “Estamos aprovechando unos 70 años de investigación hacia la fusión nuclear como fuente de energía”, además, “No tenemos que reinventar la rueda porque la fusión ha llevado esta tecnología al punto en que puede servir a nuestros propósitos. Simplemente tenemos que optimizarlo para perforaciones profundas”.
La técnica Quaise también aprovecha las tecnologías de perforación convencionales, como las desarrolladas por las industrias del petróleo y el gas. La compañía todavía los usará para perforar a través de las capas superficiales hasta el lecho de roca, que fue para lo que fueron optimizados.
Escalamiento
La nueva campaña de pruebas en ORNL utilizará un gyrotron que es 10 veces más poderoso que el que usó Woskov en el MIT. El objetivo de la fase de prueba actual es perforar un agujero con una relación de aspecto de 10:1. Además, el gyrotron más potente permitirá al equipo simular el proceso de perforación completo. Específicamente, les permitirá vaporizar la roca (el gyrotron de Woskov solo era lo suficientemente poderoso como para derretir el basalto). “Esta será la primera vez que alguien haga esto”.
En general, las pruebas darán como resultado una gran cantidad de datos nuevos “que nos permitirán modelar completamente el proceso de perforación MMW”, escribió el equipo en su artículo Geothermal Rising.
El equipo ya está avanzando con planes y equipos para fases adicionales de la campaña de prueba. Por ejemplo, los ingenieros están construyendo un segundo dispositivo de prueba para la siguiente fase en ORNL cuando apuntarán a una relación de aspecto de perforación de 100:1. Houde, recalco “A continuación, iremos al campo para una demostración de 1000:1. Estamos desarrollando un prototipo de plataforma de perforación MMW para ese propósito”, “Es una cuestión de probar el proceso de MMW a profundidades cada vez más profundas”.
El artículo fue escrito por Elizabeth Thomson, corresponsal de Quaise Inc.
