El núcleo fundido de la Tierra, a unos 4,000 kilómetros bajo la superficie, tiene aproximadamente la misma temperatura que la superficie del sol, alrededor de 6,000 °C (10,800 °F). Es por eso que el sector de la energía geotérmica lo llama “el sol bajo nuestros pies”. El calor se renueva constantemente por la descomposición de elementos radiactivos naturalmente presentes a un flujo de aproximadamente 30 teravatios, casi el doble de todo el consumo de energía humano. Este proceso se estima que durará miles de millones de años. Según el informe, “solo el 0.1 por ciento del contenido térmico de la Tierra podría satisfacer las demandas energéticas de la humanidad durante 2 millones de años”. A solo unos kilómetros bajo la corteza terrestre, hay suficiente energía para alimentar toda la civilización humana durante milenios. Solo necesitamos aprovecharla. Sin embargo, acceder a ella resulta difícil. La forma más simple de hacerlo es utilizar el calor directamente donde emerge en la superficie, como en manantiales termales, géiseres y fumarolas (aberturas de vapor cerca de actividad volcánica). El agua caliente se puede utilizar para bañarse o lavarse, y el calor se puede utilizar para cocinar. El uso de la energía geotérmica de esta manera se ha practicado desde los primeros seres humanos, al menos desde el Paleolítico Medio. Un poco más avanzado es el uso de depósitos de calor geotérmico naturalmente presentes cerca de la superficie para calentar edificaciones. La tecnología para llegar a la geotermia profunda está evolucionando rápidamente en la actualidad. Veamos sus formas fundamentales, desde lo tradicional hasta lo experimental.

Recursos Hidrotermales Convencionales

Agua o vapor calentados por el núcleo de la Tierra ascienden a través de rocas relativamente permeables, llenas de fisuras y grietas, en algunas regiones seleccionadas (piensa en partes de Islandia o California), solo para quedar atrapados detrás de una capa de roca impermeable. Estos enormes depósitos de agua caliente a presión a menudo se manifiestan en la superficie como fumarolas o manantiales termales. Después de localizar un depósito, se perforan pozos de exploración hasta encontrar un lugar adecuado para el pozo de producción. Dependiendo del campo, el agua caliente que sube por ese pozo puede variar desde justo por encima de la temperatura ambiente hasta 370 °C; para alcanzar temperaturas más altas se requiere ir más profundo. Después de extraer el calor, los fluidos se enfrían y se reintroducen en el campo a través de un pozo de inyección para mantener la presión. Casi todos los proyectos geotérmicos convencionales, incluida la mayoría de los que ya están en funcionamiento, hacen uso de recursos hidrotermales de alta calidad. Un problema con los depósitos hidrotermales es que sus manifestaciones visibles, como manantiales termales y fumarolas, siguen siendo la única manera confiable de identificarlos; explorar y caracterizar nuevas áreas es costoso e incierto. Otro problema es que están geográficamente concentrados. Después de extraer el calor, los fluidos se enfrían y se reintroducen en el campo a través de un pozo de inyección para mantener la presión.

Sistemas Geotérmicos Mejorados (SGM)

Los sistemas geotérmicos convencionales están limitados a regiones especializadas donde coinciden el calor, el agua y la porosidad. Sin embargo, esas regiones son limitadas. Pero hay mucho calor almacenado en toda esa roca sólida, no porosa y típica. Para ser claros, la distinción entre un recurso hidrotermal convencional y un recurso SGM no es nítida. Húmedo/poroso y seco/sólido tienen diversas graduaciones y variaciones. En pocas palabras, a medida que aumenta la profundidad del recurso y la roca se vuelve más caliente y menos porosa, también lo hace la dificultad técnica de alcanzarlo. La idea principal siempre ha sido que los SGM comenzarían en reservorios hidrotermales existentes con campos bien caracterizados. Luego, a medida que aprendiera, mejorara su técnica y redujera los costos, se expandiría desde recursos “en el campo” hacia recursos “cerca del campo”: roca sólida cercana a los depósitos a profundidades similares. Eventualmente, podría aventurarse más en nuevos campos y más profundamente en rocas más calientes. En teoría, los SGM podrían encontrarse prácticamente en cualquier lugar del planeta. Geotermia de roca súper caliente. El horizonte lejano de los SGM incluye la geotermia de ‘roca súper caliente’, que tiene como objetivo aprovechar rocas increíblemente profundas y extremadamente calientes. A temperaturas extraordinariamente altas, el rendimiento geotérmico no solo aumenta, sino que salta. Cuando el agua alcanza los 373 °C y 220 bares de presión, entra en una nueva fase que no es ni líquida ni gaseosa. Hay dos aspectos cruciales del agua supercrítica para nuestros propósitos. Primero, su entalpía es sustancialmente mayor que la del agua o el vapor, lo que significa que retiene de 4 a 10 veces más energía por unidad de masa. En segundo lugar, está tan caliente que casi duplica la eficiencia de Carnot de la conversión eléctrica.

Sistemas Geotérmicos Avanzados (SGA)

Los SGA son una nueva generación de sistemas ‘de circuito cerrado’ que no introducen ni eliminan fluidos de la Tierra; no hay fracturación. En cambio, los fluidos circulan debajo en tuberías y pozos sellados, absorbiendo calor por conducción y transportándolo a la superficie, donde se puede utilizar para una combinación personalizada de calor y electricidad. Los sistemas geotérmicos de circuito cerrado existen desde hace décadas, pero algunas nuevas empresas los han mejorado recientemente con tecnologías de la industria del petróleo y el gas.

El principal problema con la energía renovable es que sus fuentes principales, el viento y el sol, son variables. Mientras que las plantas de energía de carbón y gas son ‘despachables’, es decir, se pueden encender y apagar según la demanda, el viento y el sol van y vienen con el viento y el sol. Crear un sistema eléctrico basado en el viento y el sol requiere llenar los vacíos e identificar fuentes, tecnologías y prácticas que puedan intervenir cuando el viento y el sol fallen (por ejemplo, por la noche). Y la infraestructura eléctrica debe ser extremadamente segura y resistente, porque descarbonizar implica electrificar todo, incluido el transporte y la calefacción, lo que aumentará significativamente la demanda total de electricidad.