El ancla "caminante" y el taladro de plasma prometen energía geotérmica profunda y barata

El intenso calor debajo de la superficie de la Tierra representa una fuente prácticamente inagotable de energía limpia confiable que estaría disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana desde cualquier lugar de la Tierra: podría extraerlo como vapor para hacer funcionar las turbinas del generador o canalizarlo directamente a los sistemas de calefacción de distrito.

Eso es si pudiéramos llegar a eso. La energía geotérmica más fácilmente accesible de la Tierra se encuentra donde está más cerca de la superficie, por lo general, áreas geológicamente inestables cerca de volcanes y mucha actividad sísmica, que representan solo alrededor del 3% de la superficie de la Tierra. De lo contrario, no se puede llegar a ese calor sin perforar kilómetro tras kilómetro de roca súper dura.

Las temperaturas y presiones involucradas en la perforación súper profunda tienden a destruir incluso las brocas de perforación de la más alta calidad en poco tiempo. Cambiar una broca significa que tiene que volver a sacar la cabeza de perforación desde millas bajo tierra, colocar una nueva y luego volver a meterla en el pozo antes de que pueda comenzar de nuevo. Este proceso desperdicia mucho tiempo, y el tiempo es dinero cuando contrata este tipo de equipos.

Como resultado, la energía geotérmica realmente solo hace una contribución significativa a la red eléctrica en lugares como Islandia, El Salvador, Nueva Zelanda y otras áreas donde está disponible a menor profundidad. A nivel mundial, la energía geotérmica aporta menos de 100 GWh al año al suministro mundial de energía de 166,7 millones de GWh.

La empresa eslovaca GA Drilling se conocía anteriormente como Geothermal Anywhere, y ese es un resumen perfecto del objetivo de la empresa: hacer que el calor geotérmico sea mucho más barato, más rápido y más fácil de acceder donde sea que se necesite.

GA ha desarrollado dos tecnologías clave que funcionan con la infraestructura y los equipos de perforación existentes. El primero es un sistema de anclaje para caminar que se llama Anchorbit.

El sistema Anchorbit coloca dos secciones de collar detrás de la broca, cada una con pistones extensibles capaces de empujar y sujetar el eje de la perforación. Cuando el collar superior agarra el orificio, el inferior se extiende hacia abajo más cerca de la broca y luego saca sus pistones de agarre para permitir que el collar superior se suelte y se deslice hacia abajo para encontrarse con él. El proceso se ilustra en este video:

Estos collares de anclaje estabilizan la broca y evitan los tipos de vibraciones que se producen cuando se opera un equipo de perforación giratorio al final de muchas millas de cable. También permiten que se presione el peso extra sobre la broca. GA dice que espera que el sistema Anchorbit no solo duplique la tasa de penetración a través de roca dura, sino que también duplique la vida útil de las brocas existentes, lo que permitirá a los operadores perforar más rápido durante más tiempo, con menos cambios de broca costosos.

Anchorbit acelerará los primeros 6 kilómetros (3,7 millas) de perforación, pero la profundidad objetivo de GA para el calor geotérmico es más como 10 km (6,2 millas) bajo tierra. Para alcanzar este nivel, se lanzará la segunda tecnología clave de la compañía, Plasmabit.

El sistema Plasmabit se puede volver a conectar a una plataforma de perforación estándar. Pero esta vez, se trata de un sistema de perforación de plasma pulsado, que utiliza un soplete de arco eléctrico giratorio para hacer estallar rocas con gas ionizado a 6000 °C (10 800 °F) para agrietarlas y debilitarlas, al mismo tiempo que las hace estallar con agua a alta presión para repararlas mecánicamente. Retire las astillas de roca y envíelas de vuelta por la tubería hasta la superficie. Es básicamente una versión de larga distancia del tipo de túnel con antorcha de plasma que compañías como Petra y Earthgrid están haciendo más cerca de la superficie.

Dado que es una broca sin contacto, básicamente nunca debería ser necesario levantar y reemplazar la broca. GA dice que avanzará con relativa facilidad a través del duro granito hasta la marca de los 10 km, yendo significativamente más profundo y más barato que una plataforma normal, y cauterizando la perforación a medida que avanza. A esa profundidad, puede esperar temperaturas superiores a los 350 °C (662 °F) en la mayoría de las áreas, lo que hace que su perforación sea relevante como planta de energía geotérmica.

Si quieres ir mucho más profundo que eso, se requiere una tecnología mucho más exótica. Quaise, spin-off del MIT, está intentando perforar al doble de esa profundidad utilizando girotrones que se desarrollaron originalmente para sobrecalentar plasmas en experimentos de fusión. Llegar a 20 km (12,4 millas) de profundidad, dice Quaise, generaría temperaturas de más de 500 °C (932 °F), mucho más allá del punto en el que el agua se convierte en un fluido supercrítico, y las plantas de energía que usan agua calentada supercríticamente deberían poder extraer hasta 10 veces más energía de un volumen dado.

Quaise planea hacer esto justo debajo de las viejas centrales eléctricas de carbón y gas cuando se retiren, reemplazando el calor de combustibles fósiles con geotérmica limpia, pero aprovechando las turbinas existentes, las conexiones a la red y otra infraestructura que de otro modo quedaría varada cuando el las plantas cierran.

Pero todo esto depende de una tecnología bastante exótica y de vanguardia. El equipo de Quaise está actualmente "construyendo un par de unidades de demostración de campo en Houston", nos dice el CEO y cofundador Carlos Araque por correo electrónico. "No hay mucho que informar en este momento, pero si todo sale según lo planeado, estaremos en el campo perforando los primeros pozos a cielo abierto dentro de un año a partir de ahora".

Mientras tanto, GA acaba de realizar la primera "demostración pública" de su sistema Anchorbit en un centro tecnológico de Nabors en Houston. No estamos seguros de cuán pública puede ser realmente una demostración de un sistema de perforación súper profundo y, de hecho, GA no está comentando en este momento exactamente qué tan profundo fue en esta demostración, o si hizo lo que dice en la lata. en términos de tasa de penetración y vida útil de la broca.

"Durante varios años, nuestro equipo trabajó incansablemente para habilitar energía geotérmica limpia y de carga base en cualquier lugar del mundo", dice el CEO y fundador de GA Drilling, Igor Kocis, en un comunicado de prensa. "Estamos encantados de que hoy hayamos demostrado en un pozo real un logro significativo: el uso exitoso de nuestra primera herramienta Anchorbit, aplicable a los proyectos geotérmicos actuales. Mejorará sus rendimientos, reducirá el riesgo y ayudará a la industria actual a expandir los proyectos en nuevos territorios. Estamos comenzando una nueva era para nuestra empresa y para que todo el sector geotérmico se convierta en un jugador decisivo en la combinación energética. Con este avance, hemos dado otro gran paso hacia el cumplimiento de nuestra promesa de 'Geotermia en cualquier lugar'".

Estas son algunas tecnologías geniales, pero esperamos ver cómo funcionan en el mundo real. Si los avances de perforación de GA realmente pueden colocar plantas de energía geotérmica rentables más o menos en cualquier lugar que desee, esta tecnología podría hacer una gran contribución a la producción de energía global y la carrera hacia cero emisiones de carbono para 2050. Y si Quaise alcanza sus objetivos, el los resultados podrían ser aún más significativos.

Fuente: Perforación GA