Estudio tecnoeconómico estima alto potencial para EGS en Estados Unidos continental
Distribución espacial de la capacidad total de EGS durante la vida útil del proyecto en los EE.UU. UU. continentales (fuente: Aljubran y Horne, 2024)
Oscar Llamosa Ardila
7 Sep 2024
Un estudio de Stanford analiza la tecnoeconomía de los sistemas geotérmicos mejorados en todo Estados Unidos continental en escenarios base y avanzados.
El potencial de los sistemas geotérmicos mejorados (EGS, por sus siglas en inglés) en los Estados Unidos continentales puede alcanzar hasta 82.945 GW en base a escenarios de continuidad y hasta 184.112 GW considerando el escenario de despacho geotérmico flexible. Esto es según un estudio realizado por Mohammad Aljubran y el profesor Roland Horne de la Universidad de Stanford.
El artículo completo “Power supply characterization of baseload and flexible enhancement geothermal systems” (Caracterización del suministro de energía de los sistemas geotérmicos mejorados flexibles y de carga base) se puede consultar a través de este enlace. El estudio también incluye un mapa web ArcGIS complementario.
Un nuevo enfoque para el modelado de EGS
En el pasado se han realizado varios estudios sobre el potencial de los EGS para la generación de energía. El nuevo estudio propone mejorar estos estudios mediante el uso de un nuevo modelo de temperatura en profundidad e incorporando simulaciones más precisas dependientes del tiempo y del clima del ciclo de vida del proyecto EGS, así como un simulador detallado del ciclo de vida de EGS llamado Flexible Geothermal Economics Modeling (FGEM, por sus siglas en inglés).
Se consideraron dos escenarios de tasa de perforación: un escenario de referencia y un escenario de perforación avanzado que tiene en cuenta el mejor desempeño en las tasas de perforación observado en proyectos EGS recientes.
El potencial de suministro de EGS se estimó con respecto al costo de capital y el costo nivelado de la electricidad (LCOE), teniendo debidamente en cuenta las profundidades óptimas requeridas para maximizar las perspectivas económicas de EGS y la variabilidad de generación estacional de operaciones flexibles.
Parámetros y supuestos de modelado
El análisis técnico-económico se realizó asumiendo que múltiples proyectos independientes explotarán el recurso EGS, cada uno ocupando una concesión de 18 km3 (extensión de área de 18 km2 y 1 km de espesor). Se utilizó FGEM para simular el ciclo de vida de las plantas EGS, así como las operaciones geotérmicas flexibles a través de la regulación de la boca del pozo y la derivación de la planta de energía.
Con base en implementaciones exitosas de EGS, el modelo consideró que los sistemas EGS consisten en dobletes de pozos horizontales de producción e inyección, cada uno con una sección lateral de 2000 metros completada con una sarta de revestimiento de 9,625 pulgadas. Cada doblete se configuró para ocupar un yacimiento estimulado hidráulicamente con un volumen de 1,16 km3 y una porosidad del 10%, y un total de 16 dobletes llenarán cada celda de la cuadrícula de 18 km2. Cada pozo se configuró para que fluyera a 125 kg/s.
Solo se consideraron como tecnoeconómicamente significativos para la generación de energía los recursos con una temperatura a profundidad de 150 °C o superior. Se consideraron recursos que abarcan profundidades de 1 a 7 kilómetros en los Estados Unidos continentales. La generación de energía se realizó mediante plantas de energía de ciclo orgánico de Rankine (ORC), y cada proyecto de EGS tuvo una vida útil de 25 años.
Estimaciones del potencial de generación de energía eólica marina
El estudio estimó un potencial total de capacidad bruta de energía eólica marina de 245.032 GW, significativamente mayor que las estimaciones más recientes de 7469 GW de Augustine et al. Aunque el potencial de energía eólica marina estimado es grande, es importante señalar que la cantidad que se puede producir económicamente es probable que sea mucho menor. También es importante señalar que el 78% de ese potencial se encontraba a una profundidad de 6 a 7 km, donde las temperaturas del subsuelo eran significativamente altas en comparación con profundidades menores.
La mayor parte del potencial de generación neta de energía eólica marina por unidad de área se encuentra en las regiones occidental y sudoeste de los Estados Unidos. Después de excluir las tierras sensibles, California mostró el mayor potencial de capacidad para energía eólica marina, con un potencial total de 20.882 GW. Oregon, Nevada, Montana y Texas le siguieron en la clasificación con un potencial relativamente alto de 18.270, 16.484, 15.681 y 14.578 GW, respectivamente.
Tecnoeconomía de los sistemas de generación de energía eólica
El estudio evaluó la viabilidad económica de cada proyecto de sistemas de generación de energía eólica de 18 km3 en función de los gastos de capital (CAPEX), los gastos operativos (OPEX) y la generación a lo largo del tiempo, que se representaron en términos de LCOE con una tasa de descuento del 7 % y un crédito fiscal a la inversión (ITC) del 30 %.
Teniendo en cuenta el escenario habitual de despacho de carga base y las tasas de perforación de referencia, el estudio determinó que el LCOE se minimizó perforando hasta el punto más profundo (7 km) en el 89,3 % de la superficie de los Estados Unidos. Mientras tanto, la perforación a profundidades de ? 4 km resultó óptima solo en el 0,27 % de la superficie de los Estados Unidos, principalmente alrededor del oeste de los Estados Unidos.
Las tasas de perforación avanzadas dieron como resultado una mejora del LCOE del 24,3 %, en promedio, mientras que los escenarios de referencia y avanzado dieron como resultado un LCOE promedio de 86,1 y 63,4 USD/MWh, respectivamente.
Teniendo en cuenta el escenario BAU de despacho de carga base y los costos de perforación de referencia, se disponía de una capacidad total de recursos EGS de 93.176 GW con un LCOE inferior al del precio promedio de los PPA geotérmicos. En comparación con las estimaciones del LCOE de los recursos hidrotérmicos y de biomasa, el estudio estimó una capacidad total de recursos EGS en el escenario BAU de 82.945 GW y 155.821 GW, respectivamente. El estudio también estimó que las capacidades totales de recursos EGS de 0,65 GW eran económicamente factibles en comparación con el LCOE marginal de la energía solar fotovoltaica, pero no se encontró que ningún recurso EGS fuera viable en comparación con la energía eólica terrestre en términos de LCOE.
El estudio también descubrió que se puede lograr una reducción promedio del 6,36 % en el LCOE en todos los recursos EGS implementando operaciones flexibles en las que se varió la producción de energía para maximizar la generación de energía durante la vida útil del proyecto. En este escenario, el estudio estimó que las capacidades totales de recursos de EGS flexibles eran de 189.667 GW y 46,16 GW, que eran económicamente viables considerando el LCOE marginal de la biomasa y la energía solar fotovoltaica, respectivamente.
Fuente de referencia vía nuestra plataforma global ThinkGeoEnergy / Mohammad Aljubran via LinkedIn
