Estudio proporciona información sobre la extracción de calor de yacimientos geotérmicos supercalientes

Respuesta de presión del sistema geotérmico mejorado con roca nominalmente dúctil (NDR-EGS) después de 1 año y 10 años de extracción de calor con reinyección (fuente: Adaptado de Scott et al., 2024)

Oscar Llamosa Ardila 21 Jun 2024

Un estudio publicado recientemente propone un nuevo modelo para aprovechar el calor de yacimientos geotérmicos supercalientes. El modelo se basa en un enfoque similar al EGS de inyectar fluido frío en el yacimiento supercaliente, provocando así la fragilización de la roca normalmente dúctil y aumentando la permeabilidad total del yacimiento.

El estudio de Scott et al. sobre “Restricciones hidrológicas en el potencial de sistemas geotérmicos mejorados en la corteza dúctil” se ha publicado en la revista Geothermal Energy.

Este artículo invitado de Elizabeth Thomson, corresponsal de Quaise Energy, analiza en detalle el nuevo estudio y modelo, brindando información sobre diferentes enfoques para aprovechar los recursos geotérmicos supercalientes.

Una “nube de permeabilidad”

La energía geotérmica procedente de rocas supercalientes situadas a kilómetros de profundidad bajo nuestros pies tiene el potencial de convertirse en un actor importante en la transición energética. Sin embargo, se necesitarán recursos y tecnologías para acceder a este calor y extraerlo. Ahora, un modelo informático arroja luz sobre esto último, describiendo por primera vez qué sucede cuando una roca a esas profundidades y temperaturas se calienta.
expuestos a fluidos que eventualmente pueden transferir el calor de las rocas a la superficie.

Básicamente, el modelo muestra la formación de grietas microscópicas que crean una densa “nube de permeabilidad” en toda la roca afectada. Esto contrasta con las fracturas macroscópicas mucho más grandes y menores inducidas por los sistemas geotérmicos diseñados (EGS) que se utilizan hoy en día, que operan más cerca de la superficie y a temperaturas mucho más bajas.

Las simulaciones que utilizan el modelo “confirman que un sistema supercaliente puede entregar de cinco a diez veces más energía que la que normalmente se produce hoy en día con los sistemas EGS durante hasta dos décadas”, dice Trenton Cladouhos, vicepresidente de desarrollo de recursos geotérmicos de Quaise Energy, que financió el trabajo. .

Cladouhos describió el modelo y la importancia de los sistemas geotérmicos de rocas supercalientes en general el 21 de mayo en la Cumbre de Transición Geotérmica, en América del Norte. Su charla se tituló “Superhot Rock EGS: métodos, desafíos y caminos a seguir”.

Los autores del artículo sobre energía geotérmica son Samuel Scott del Instituto de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Islandia, Alina Yapparova del Instituto de Geoquímica y Petrología de ETH Zurich, Philipp Weis del Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ Potsdam y Matthew Houde. cofundador de Quaise.

Energía de roca supercaliente

Los comentarios de Cladouhos se centraron en los desafíos asociados con la extracción de calor desde lugares muy subterráneos, donde rocas supercalientes se encuentran a temperaturas de más de 707 °F (375 °C). El agua que se filtrara a través de esas áreas se volvería supercrítica. Esta fase similar al vapor transporta de 3 a 4 veces más energía que el agua caliente normal y, cuando se conecta a turbinas en la superficie, se convierte de 2 a 3 veces más eficientemente en electricidad.

La recuperación de sólo el 2% de la energía térmica almacenada en rocas calientes de 3 a 10 km [2 a 6 millas] por debajo de los EE.UU. continentales equivale a 2.000 veces el consumo de energía primaria de los EE.UU. anualmente, según “El futuro de la energía geotérmica”, una Estudio dirigido por el MIT de 2006 sobre el potencial de la energía geotérmica en los Estados Unidos.

Un problema clave para acceder a esa energía es simplemente llegar allí. Las perforadoras utilizadas por las industrias del petróleo y el gas no están diseñadas para soportar temperaturas y presiones extremas a kilómetros de profundidad, donde se encuentra la veta madre de la energía geotérmica. Es por eso que Quaise está trabajando en una forma completamente nueva de perforar utilizando energía de ondas milimétricas (primas de las microondas con las que muchos de nosotros cocinamos) que pueden literalmente derretir y vaporizar la roca.

Pero perforar rocas supercalientes es sólo el primer desafío. Extraer el calor es un rompecabezas al menos tan difícil como llegar hasta allí, afirma Cladouhos.

Investigadores de todo el mundo están trabajando en sistemas geotérmicos diseñados, esencialmente radiadores o intercambiadores de calor subterráneos, que apuntan a hacer precisamente eso. Hay una variedad de enfoques que están siendo desarrollados y utilizados en el campo por empresas como Eavor y Fervo Energy, pero ninguno ha sido demostrado a temperaturas superiores a aproximadamente 200 °C.

“Si realmente queremos que la geotermia cambie las reglas del juego, tenemos que operar a temperaturas muy altas, o más de 375 °C”, dice Cladouhos. Pero se sabe poco sobre lo que sucede cuando una roca supercaliente a gran profundidad se expone a agua fría bombeada a altas presiones.

Una nueva comprensión

Actualmente existen tres conceptos generales sobre cómo extraer la energía geotérmica más cerca de la superficie, o hasta unas dos millas. Estos incluyen sistemas de circuito cerrado que se basan en una serie de tuberías subterráneas horizontales que conectan dos pozos. El agua bombeada desde un pozo viaja a través de estas tuberías, recoge la energía de la roca y luego regresa a la superficie a través del segundo pozo. Este es el enfoque utilizado por Eavor. Otro concepto implica conectar dos pozos horizontales con un sistema de cientos de fracturas artificiales. Ése es el enfoque utilizado por Fervo Energy.

El modelo que Cladouhos describió en la Cumbre de Transición Geotérmica y una semana después en el taller del Clean Air Task Force.

Introduzca las microfisuras. “La idea es que se estén conectando pozos a través de una gran ‘nube’ de permeabilidad en lugar de fracturas específicas y mucho más grandes”, dice Cladouhos. “Por lo tanto, es más una conexión difusa que una conexión localizada”.

El modelo se basa en lo que sabemos sobre la alteración de formaciones bajo estas condiciones extremas. Piense en los enormes pozos abiertos de rocas anaranjadas de las que se extraen minerales de cobre y oro. También se basan en pruebas realizadas en Japón que han demostrado que se forman microfisuras en condiciones análogas en el laboratorio. Este último trabajo fue reportado el año pasado en un informe sobre Energía Geotérmica.
papel.

Que sigue

Cladouhos señala que el modelo, que Scott y sus colegas continúan perfeccionando, “ayudará a guiar futuras pruebas de roca supercaliente en el campo”. Quaise pretende hacer precisamente eso durante el próximo año o dos en un sitio como el volcán Newberry en el centro de Oregón, donde se pueden alcanzar condiciones de supercalor a profundidades menores.

Y concluye: “este es un modelo. No sabemos si la permeabilidad debida al microcracking será suficiente para conectar dos pozos en el mundo real. Ahora necesitamos probarlo y otros conceptos de fractura de roca supercaliente en el campo. Al final, puede ser necesario un enfoque híbrido que incluya fracturas planas, fracturas naturales y microfracturas”.

Fuente de referencia vía nuestra plataforma global ThinkGeoEenergy / Elizabeth Thomson a través de correspondencia personal.