Informe político: Innovación energética en la Tierra  

Apoyo a la investigación, el desarrollo, la demostración y el despliegue de la energía geotérmica de nueva generación 

Introducción 

Las innovaciones geotérmicas de nueva generación pueden transformar el acceso del país a una energía limpia y segura. Una de estas tecnologías, energía superhot rock (SHR), obtiene su energía del calor profundo de la Tierra, que es inagotable y está disponible en todo momento. El aprovechamiento de este recurso podría proporcionar electricidad limpia y firme a la escala necesaria para descarbonizar la economía mundial. Debido a su alta densidad energética, sus escasos requisitos de suelo, su suministro ilimitado y su disponibilidad mundial, energía superhot rock tiene el potencial de satisfacer la demanda a largo plazo de energía renovable 24 horas al día, 7 días a la semana y con costes competitivos. Sin embargo, a pesar de su inmenso potencial, energía superhot rock pasa casi desapercibido en la política de descarbonización. Otros tipos de energía geotérmica innovadora de nueva generación, como los sistemas geotérmicos mejorados y los sistemas geotérmicos de bucle cerrado (CLGS), tampoco reciben el apoyo necesario para alcanzar todo su potencial.  

Para comprender los obstáculos a la innovación geotérmica y cómo superarlos, Clean Air Task Force (CATF) se embarcó en una serie de sesiones de escucha. De octubre de 2022 a enero de 2023, CATF mantuvo 24 conversaciones con representantes de 21 organizaciones que participan activamente en la innovación geotérmica. Entre ellas se encontraban socios industriales (promotores, empresas de perforación y empresas de servicios), laboratorios nacionales y universitarios, etc. El objetivo de estas sesiones de escucha era identificar las lagunas políticas y las necesidades de la industria relacionadas con la investigación, el desarrollo y la demostración de la energía geotérmica de próxima generación. 

Lo más destacado de la campaña de escucha de Superhot Rock

Octubre de 2022 - Enero de 2023

Como resultado, CATF identificó las principales barreras a la innovación en energía geotérmica y al desarrollo de energía superhot rock en Estados Unidos y esbozó tres áreas clave de oportunidad para el liderazgo político federal:  

1. Establecer un marco: Establecer un marco institucional que proporcione los recursos necesarios para centrarse en tecnologías geotérmicas transformadoras y facilite la escalabilidad necesaria para que la geotermia alcance todo su potencial. 

2. Fomentar la aceleración tecnológica: Apoyar la investigación y el desarrollo (I+D) tanto en el sector público como en el privado.  

3. Facilitar una hoja de ruta: Facilitar una serie de estudios de agencias federales que se concentren en crear una hoja de ruta bien informada para que Estados Unidos cambie hacia una energía limpia, 24/7, derivada de fuentes geotérmicas de nueva generación. 

¿Por qué promover políticas que impulsen energía superhot rock (SHR)?: Los proyectos de demostración sugieren que el agua que entra en contacto con el calor profundo de la Tierra podría proporcionar hasta diez veces más energía que el vapor de los recursos geotérmicos convencionales. Debido a su alta densidad energética, su escasa necesidad de suelo, su suministro inagotable y su disponibilidad casi universal, energía superhot rock tiene el potencial de satisfacer la demanda a largo plazo de energía permanente sin emisiones de carbono. Pero para lograr el despliegue de la energía SHR en los próximos años, la I+D en operaciones bajo condiciones de temperatura y presión supercalientes debe comenzar ya. El mundo no puede permitirse esperar otra década para seguir desarrollando esta fuente de energía transformadora. 

Por qué también debemos seguir potenciando una innovación geotérmica más amplia: Aunque la energía geotérmica tiene un futuro prometedor, hay necesidades inmediatas de tecnologías que estén listas para desplegarse hoy mismo. Sólo el 0,1% del calor que hay bajo nuestros pies puede cubrir las necesidades energéticas totales del planeta durante los próximos 2 millones de años, y ese calor se regenera constantemente. Las tecnologías geotérmicas que mejoran la capacidad de acceder a este suministro ilimitado de calor permiten, en última instancia, que Estados Unidos adquiera independencia energética con una fuente de energía limpia, robusta y disponible 24 horas al día, 7 días a la semana. 

A continuación figura una lista de las conclusiones más destacadas de las sesiones de escucha.

9 obstáculos al avance de la energía geotérmica  

Barrera 1: Incapacidad para desplegar proyectos 

La concesión de permisos es un cuello de botella crítico para muchas de las partes interesadas entrevistadas. El desarrollo de instalaciones de energía geotérmica requiere un extenso proceso de obtención de permisos. En enero de 2022, Idaho National Labs elaboró un modelo hipotético de concesión de permisos para un proyecto en el oeste de EE.UU. Estados Unidos . Dicho modelo preveía retrasos de entre 6 y 13 años para un único proyecto geotérmico. La gestión de terrenos públicos es una consideración clave para comprender este problema de despliegue: el 67% de la capacidad de generación de electricidad geotérmica en Estados Unidos se encuentra en terrenos gestionados por la Oficina de Gestión de Terrenos (BLM) (BLM, 2022). Numerosas partes interesadas indicaron que el personal de los organismos de concesión de permisos sobre el terreno, como la BLM, no dispone de recursos suficientes para comprender las tecnologías y los enfoques geotérmicos con los que no interactúa a menudo.  

Como resultado, los permisos geotérmicos pierden prioridad frente a los de tecnologías más conocidas. La lentitud e incertidumbre de los plazos de concesión de permisos hace que los inversores eviten invertir en tecnologías geotérmicas de nueva generación, incluida la SHR, y ralentiza drásticamente el proceso de prueba y desarrollo de estas tecnologías. Para contrarrestar este riesgo, los promotores se sienten atraídos por lugares en los que se espera que se reduzcan las obligaciones de concesión de permisos, en lugar de por lugares en los que hay demanda de energía o en los que se puede optimizar la tecnología. 

Barrera 2: Estados Unidos va a la zaga de sus socios internacionales en innovación energía superhot rock  

Países como Japón, Nueva Zelanda e Italia han sido sedes de destacados proyectos de investigación sobre la energía SHR. Los grupos de investigación nacionales mencionaron sistemáticamente la necesidad de colaborar con socios internacionales en el ámbito de la energía SHR y lamentaron la ineficacia de trabajar en compartimentos estancos. A través de iniciativas de Horizonte 2020 como DEEPEN y DESCRAMBLE, la UE ha impulsado una amplia investigación y desarrollo de energía superhot rock. Es imprescindible que los grupos de investigación de Estados Unidos dispongan de los recursos necesarios para colaborar con grupos de investigación internacionales. 

Barrera 3: recursos ineficaces para compartir datos 

Múltiples partes interesadas entrevistadas por CATF señalaron su interés por compartir datos de caracterización de yacimientos y de perforación. Los datos son un recurso valioso para el desarrollo geotérmico, y el acceso a los datos del subsuelo es fundamental para ayudar a las empresas a estudiar el calor y reducir el riesgo de fallo de los pozos mediante programas de perforación bien informados. Aunque existen depósitos de datos tanto a nivel federal como estatal, es necesario organizarlos, centralizarlos y hacerlos más accesibles. La base de datos existente que procede de la investigación financiada con fondos federales, el Geothermal Data Repository, fue criticada por algunos entrevistados por "funcionar mal" o ser "inaccesible".  

Barrera 4: Falta de atención de los organismos federales  

Numerosas partes interesadas expresaron su preocupación por el hecho de que las oficinas del Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos duden a la hora de destinar recursos sustanciales a las tecnologías geotérmicas incipientes, incluida la SHR, porque estas tecnologías tienen unos costes iniciales más elevados y un largo plazo para demostrar su éxito. Para una agencia es mucho más fácil financiar una tecnología madura que tenga más posibilidades de construirse aunque su potencial de descarbonización sea menor. 

Aunque es importante apoyar la innovación geotérmica en general, sin una oficina encargada específicamente de perseguir el desarrollo de la tecnología SHR, la investigación a nivel federal sobre SHR corre el riesgo de estancarse. A menudo se considera que las tecnologías geotérmicas maduras son un peldaño hacia la consecución de los SHR, pero no es necesariamente así. En muchos casos, la I+D de tecnologías geotérmicas maduras no es aplicable a la SHR porque requiere el uso de equipos de alta temperatura y alta presión (HTHP). Para garantizar la asignación de fondos, la investigación, la colaboración y el desarrollo de mejores prácticas específicas para la RHG, es necesario que la Oficina de Tecnologías Geotérmicas (GTO) preste apoyo institucional a la RHG. La Oficina de Tecnologías Geotérmicas debería abogar por la innovación en el campo de los SHR, además de la innovación en tecnologías geotérmicas de baja temperatura.  

Barrera 5: Esfuerzos aislados de investigación y desarrollo 

La comercialización de energía superhot rock no requerirá un gran avance científico, sino que será el producto de iteraciones de ingeniería intencionadas en múltiples disciplinas. Estas áreas incluyen: 

• Sistemas de perforación capaces de perforar rápidamente rocas más profundas, calientes y sometidas a presiones más elevadas que las que se dan en la perforación de pozos de petróleo y gas o en la perforación geotérmica convencional; 
• Materiales de pozo más robustos diseñados para soportar los ciclos térmicos dentro de este entorno más duro;  
• Mejora de la circulación de fluidos a través de roca seca a alta presión y alta temperatura; 
• Herramientas o mecanismos de enfriamiento que puedan medir las condiciones supercalientes del fondo del pozo;  
• Equipos de superficie diseñados para soportar vapor sobrecalentado; 

• Conocimientos avanzados de vigilancia y mitigación sísmicas; y mucho más.  

Algunas de estas tecnologías se han desarrollado pero aún no se han probado sobre el terreno. Y todos estos avances tecnológicos pueden basarse en trabajos previos desarrollados para otras fuentes de energía, como la geotermia convencional y los recursos no convencionales de petróleo y gas. Pero, a diferencia del sector del petróleo y el gas, el de las rocas supercalientes no está integrado verticalmente. Más bien, las empresas y los laboratorios nacionales tienden a trabajar sólo en una o dos de las áreas mencionadas. Esto se debe a que cada una de estas tecnologías/áreas de trabajo es única, con conocimientos técnicos específicos necesarios para realizar avances. Los esfuerzos aislados de investigación y desarrollo dificultan el desarrollo de rocas supercalientes al crear una compleja red de propiedad intelectual. Para que la SHR alcance una escala comercial, las innovaciones que se están desarrollando tendrán que trabajar juntas. Cuando ninguna empresa tiene acceso a todas estas innovaciones, no pueden probarse juntas, y mucho menos utilizarse juntas en un proyecto de demostración. 

Barrera 6: Acceso limitado a las pruebas sobre el terreno 

Las nuevas empresas y los investigadores de laboratorio tienen muy pocos recursos para acceder a las pruebas sobre el terreno. Las empresas de RHS y los grupos de investigación con los que hablamos consideraron que las pruebas sobre el terreno eran una necesidad clave, y muchos de ellos las calificaron como su necesidad más crítica y/o inmediata. Sin embargo, la falta de asociaciones coordinadas y de centros de pruebas compartidos supuso un obstáculo para que las empresas y los investigadores pudieran probar sus innovaciones sobre el terreno.  

Tanto los laboratorios nacionales como las empresas privadas desempeñan un papel importante en el avance tecnológico, y un planteamiento de colaboración que aproveche los puntos fuertes de ambos puede tener el mayor impacto. Se necesita un programa que financie a los desarrolladores para que prueben sus tecnologías sobre el terreno en centros autorizados y las perfeccionen a escala de banco colaborando con un consorcio de laboratorios nacionales. 

Un centro de pruebas sobre el terreno (el centro FORGE de Utah) ofrece este servicio para sistemas geotérmicos mejorados de baja temperatura. Nuestros entrevistados reconocieron el valor de FORGE como centro de pruebas, y algunos habían planeado o querían trabajar con FORGE. Sin embargo, algunos entrevistados también señalaron que el calor de este emplazamiento no es ideal para probar tecnologías de roca supercaliente. Algunos entrevistados sugirieron reproducir el modelo de FORGE en un entorno con temperaturas más elevadas.

Barrera 7: Desajuste entre financiación y necesidades 

La financiación pública de los laboratorios nacionales y la financiación privada de la I+D deberían destinarse a ámbitos tecnológicos que no se abordan de otro modo ni en el ámbito público ni en el privado. Esto es especialmente importante en áreas de investigación que de otro modo no se abordarían a través de los mecanismos del mercado comercial. Durante nuestras sesiones de escucha, la industria nos ha repetido una y otra vez que las lagunas tecnológicas cruciales y realizables en el ámbito de la energía SHR se han ignorado en gran medida, mientras que otras áreas tecnológicas han sido el centro de atención de la I+D durante décadas. Definir áreas de investigación específicas tiene más impacto que la financiación no específica.  

Barrera 8: A los promotores les preocupa conservar los derechos de propiedad intelectual 

La propiedad intelectual fue uno de los principales motivos de preocupación de muchas de las partes interesadas que participaron en las sesiones de escucha. Aunque no se ha dado ningún caso en el que el gobierno de Estados Unidos haya recurrido a la Ley Bayh-Dole -que le permitiría ejercer derechos de marcha para retener la propiedad intelectual generada a partir de un proyecto financiado con fondos federales-, la posibilidad de que esto ocurra suele preocupar a los promotores. Una de las partes interesadas afirmó que la industria a menudo no está dispuesta a solicitar subvenciones federales para I+D porque no conoce bien las normas de propiedad intelectual o las exenciones disponibles. Para estas partes interesadas, estaba claro que la necesidad de comprender las protecciones de la PI prevalece sobre el deseo de financiación federal, lo que en última instancia ahoga el crecimiento y la innovación.  

La ampliación de los plazos de solicitud de subvenciones y la publicación de un documento de preguntas frecuentes sobre las protecciones de la propiedad intelectual relacionadas con la financiación del DOE, así como el proceso de exención, podría dar a los desarrolladores el tiempo necesario para familiarizarse con las implicaciones de los términos y condiciones asociados a la financiación federal y garantizar que puedan proteger adecuadamente la propiedad intelectual asociada a la participación en un programa federal durante el proceso de solicitud. 

Barrera 9: Falta de una hoja de ruta intencionada para el desarrollo tecnológico 

Es importante que el desarrollo de la tecnología geotérmica y su ampliación sean intencionados. Varias partes interesadas vieron la necesidad de aumentar la concienciación y el análisis sobre los impactos en la comunidad, las necesidades tecnológicas, los impactos en el mercado, las lagunas en la cadena de suministro, los impactos en la mano de obra, los riesgos y los beneficios asociados a la innovación de SHR y la próxima generación geotérmica. 

¿Por qué es importante que la I+D pública complemente el desarrollo tecnológico privado? 

La I+D privada y la pública desempeñan papeles complementarios en el desarrollo tecnológico, y la financiación de ambas es importante. Los laboratorios nacionales son idóneos para responder a cuestiones académicas fundamentales de aplicación más general. Al no tener ánimo de lucro, son también el mejor lugar para generar investigación y desarrollo en áreas en las que los aprendizajes deben compartirse abiertamente entre las partes interesadas. Por último, los laboratorios nacionales pueden desarrollar tecnologías que no tienen un mercado inmediato en el que la industria privada pueda capitalizar. Por ejemplo, los sensores de alta temperatura y alta presión pueden no tener un uso inmediato, más allá de la exploración espacial, hasta que el SHR sea comercialmente viable. Aunque es razonable prever que la industria privada acabará siendo rentable en este espacio, no podrá hacerlo hasta que exista el mercado.  

La financiación de la I+D privada también desempeña un papel clave a la hora de impulsar un cambio tecnológico rápido e impactante. La industria privada puede trabajar con rapidez y agilidad, tomar decisiones rentables y destinar dinero a generar propiedad intelectual que tenga valor financiero sin necesidad de futuras ayudas públicas. Esto es importante para generar una tecnología que sea competitiva en un mercado comercial.  

¿Qué papel puede desempeñar el Gobierno federal en el desarrollo de la tecnología geotérmica? 

La política federal desempeña un papel importante en el avance de las tecnologías de carbono cero. La inversión privada en energía geotérmica de nueva generación ha cobrado un impulso significativo y creciente en los últimos años. Sin embargo, el gobierno federal puede desempeñar un papel único en el desarrollo y despliegue de esta tecnología: 

• Asumir riesgos: La inversión pública no está sujeta a la necesidad de las empresas privadas de alcanzar objetivos financieros a corto plazo y, por tanto, está facultada para emprender proyectos de desarrollo energético de alto riesgo y alta rentabilidad. El sector público también tiene la obligación ante sus electores de mantener el acceso a una energía limpia y a la carta durante un horizonte temporal igualmente largo. No es una tarea trivial, dada la creciente demanda de electricidad firme. Aunque las estimaciones de la demanda futura de electricidad varían enormemente, casi todas coinciden en que seguirá creciendo dada la tendencia hacia la electrificación de los sistemas de transporte, las nuevas técnicas de computación y almacenamiento y el floreciente interés por el hidrógeno bajo en carbono. Los responsables políticos federales están en una posición única para intervenir en las primeras fases e impulsar la tecnología. La financiación pública puede incentivar proyectos para avanzar e iterar sobre nuevas tecnologías hasta que las empresas privadas estén dispuestas a invertir significativamente y permitir que la tecnología sea competitiva en los mercados energéticos. 
• Catalizar la investigación y el desarrollo: El gobierno federal desempeña un papel clave en la aceleración de la investigación y el desarrollo de los SHR. La financiación de la investigación y el desarrollo privados puede contribuir a una rápida aceleración de la tecnología, y la financiación de los laboratorios y universidades nacionales puede ayudar a proporcionar un apoyo imparcial a la I+D, así como una hoja de ruta imparcial para la adopción de la tecnología. Además, la inversión pública a gran escala indica intrínsecamente a los participantes de la industria que se espera que ésta desempeñe un papel importante en el futuro, desencadenando un círculo virtuoso de aumento de la inversión por parte del sector privado. 

• Establecimiento de normas y mejores prácticas: Las agencias federales están en una posición única para proporcionar una fuente común para el desarrollo de las mejores prácticas. Estas prácticas son necesarias para garantizar el despliegue tecnológico, la equidad, la seguridad y la eficacia de tipos de energía nacientes como la SHR. 
• Fomento de la colaboración: La comercialización de energía superhot rock será el resultado de una serie de innovaciones tecnológicas en numerosos ámbitos, como la perforación, la estimulación, la terminación de pozos y la producción de energía, entre otros. El trabajo en estos ámbitos se lleva a cabo a través de un conjunto diverso de partes interesadas que corren el riesgo de trabajar en compartimentos estancos. Los programas federales pueden contribuir al desarrollo de la SHR fomentando la colaboración entre las partes interesadas a todos los niveles, incluidos los aliados internacionales, las agencias gubernamentales, las instituciones académicas y las empresas privadas.  
• Ampliar la cuantía del premio: Estados Unidos va a la zaga de otros países en su inversión en innovación en energía geotérmica. Sin embargo, las empresas de combustibles fósiles con sede en Estados Unidos poseen casi toda la mano de obra cualificada y las cadenas de suministro necesarias para producir energía geotérmica de nueva generación. A diferencia de muchos de los países punteros, Estados Unidos tiene una oportunidad única para ampliar rápidamente las tecnologías geotérmicas aprovechando las cadenas de suministro existentes y convertirse en líder del desarrollo de electricidad limpia las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

energía superhot rock es prometedor, pero el apoyo federal es fundamental

Las tecnologías geotérmicas de nueva generación, como energía superhot rock, tienen el potencial de convertir a Estados Unidos en líder de la transición energética mundial. Aprovechar la fuente ilimitada de energía térmica de la Tierra podría acelerar rápidamente la descarbonización de las fuentes de energía de Estados Unidos y garantizar la seguridad energética y la prosperidad económica en Estados Unidos y más allá. Y aunque hay interés por parte de diversas partes interesadas en hacer avanzar esta innovadora fuente de energía 24/7, el apoyo del gobierno federal es fundamental para hacer frente a los retos descritos anteriormente. A medida que la energía geotérmica de nueva generación sigue cobrando impulso, el gobierno federal tiene la capacidad única de llevar esta tecnología desde su madurez inicial hasta su despliegue comercial.