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La tecnología inédita permite derretir rocas con temperaturas de 700°F, creando nuevas oportunidades de exploración energética e industrial
La energía geotérmica enfrenta desafíos para ampliar su potencial. La mayoría de las plantas opera en temperaturas entre 100 y 250°C. Esto limita la eficiencia y la expansión de la tecnología. La solución puede estar en las llamadas rocas sobrecalentadas.
Se encuentran en temperaturas superiores a 375°C y pueden aumentar significativamente la producción de electricidad.
La dificultad está en el acceso a estas rocas. Se requieren perforaciones profundas de hasta 12 millas (aprox. 19 km). Esto supera el agujero más profundo del mundo, el Kola Borehole, de 7,6 millas (aprox. 12 km).
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Una solución innovadora puede estar en camino. La empresa estadounidense Quaise Energy desarrolla una nueva tecnología para perforación usando ondas milimétricas. Este sistema promete alcanzar profundidades mayores al derretir y vaporizar rocas.
Daniel Dichter, ingeniero mecánico senior de Quaise, publicó una investigación sobre plantas de energía geotérmicas sobrecalentadas. Afirmó que los principios del diseño convencional pueden aplicarse a temperaturas más altas.
Según Dichter, estudios analizan proyectos geotérmicos convencionales y los adaptan a temperaturas superiores a 300ºC.
«Tenemos un buen entendimiento de cómo diseñar plantas geotérmicas en el dominio de temperatura convencional, pero no tenemos mucha experiencia con temperaturas de fuentes geotérmicas mayores que eso. Estos artículos aplican principios de diseño geotérmico convencional a un rango de temperatura más alta comenzando en 300ºC (572°F)”, dijo Dichter.
La energía de las rocas sobrecalentadas
La energía geotérmica depende del bombeo de agua calentada por rocas subterráneas. El agua supercrítica, presente a altas temperaturas, tiene más energía que el agua convencional. Esta fase se asemeja al vapor, pero posee una mayor densidad. Esto la convierte en una fuente de energía más potente.
Un punto planteado en la investigación de Dichter es que mantener el agua supercrítica en la superficie puede no ser esencial. El estudio sugiere que los sistemas geotérmicos sobrecalentados pueden operar eficientemente incluso a temperaturas más bajas. Esto haría que la energía geotérmica sobrecalentada fuera más accesible.
Las pérdidas de energía al transportar agua sobrecalentada por tubos son un desafío. Cuanto mayor es la temperatura, más energía lleva el agua. Sin embargo, el caudal disminuye. El estudio indica que la ganancia de temperatura y la pérdida de caudal acaban anulándose.
«Mientras que el contenido de calor del agua supercrítica es mayor, el caudal de masa a través de los tubos disminuye, y básicamente se cancelan«, explica Dichter.
Sistemas que operan con temperaturas superficiales de 350ºC aún pueden ser más eficientes que los actuales. Sin embargo, mantener el agua en estado supercrítico en el reservorio subterráneo sigue siendo un factor relevante. Esto puede garantizar la producción incluso con pérdidas entre la roca sobrecalentada y la superficie.
Turbinas accesibles para energía geotérmica
Otro descubrimiento relevante del estudio es el uso de turbinas convencionales para energía geotérmica sobrecalentada. Si la temperatura de los fluidos superficiales es superior a 300ºC, se pueden utilizar turbinas estándar. Esto reduce los costos y facilita la implementación de la tecnología.
La investigación también examina los sistemas de turbinas utilizados actualmente. Los ciclos binarios, que combinan dos fluidos, son comunes en la generación geotérmica. Se utilizan hidrocarburos para optimizar la conversión de calor en electricidad.
Sin embargo, Dichter sugiere que el agua puede ser una alternativa mejor. A altas temperaturas, se vuelve más eficiente y reduce los impactos ambientales.
La energía geotérmica sobrecalentada puede beneficiar a diversos sectores. Las plantas de electricidad, calefacción regional y bombas de calor están entre las posibilidades.
«Las aplicaciones son diversas, desde plantas de energía hasta calefacción regional y bombas de calor domésticas de fuente terrestre, y hay muchos ojos nuevos en el campo. Hay un renacimiento sucediendo en la energía geotérmica ahora«, destaca Dichter.
La tecnología aún enfrenta desafíos. Las perforaciones profundas requieren avances técnicos y grandes inversiones. La transmisión de calor también necesita ser más eficiente.
Aun así, los expertos ven el potencial de las rocas sobrecalentadas como un paso importante. Si se viabiliza, esta energía puede convertirse en una fuente renovable aún más competitiva en el futuro.
Con información de Interesting Engineering.
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