La investigación es fundamental para liberar la energía geotérmica supercaliente. El programa propuesto por el DOE podría ayudar a alcanzar su potencial.

La oficina de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada - Energía (ARPA-E) del Departamento de Energía Estados Unidos ha dado un paso importante para acelerar el desarrollo de la energía geotérmica de roca supercaliente (SHR) al explorar un programa centrado en el avance de los sistemas geotérmicos que funcionan en entornos duros y de alta temperatura. Si se aprueba, el programa podría tener una repercusión significativa en el sistema energético al contribuir a acelerar los plazos para la comercialización de energía superhot rock. 

ARPA-E ha solicitado recomendaciones del público para apoyar la planificación del programa SHR con el fin de informar sobre la posible formulación de futuros programas de investigación, y ha pedido aclaraciones sobre la I+D necesaria. CATF ha respondido con ideas recogidas de nuestro tiempo hablando con líderes tecnológicos de todo el sector geotérmico, la serie Bridging the Gaps y nuestra experiencia en política climática y energética. CATFEn la respuesta de la Comisión se identifican las áreas de investigación y desarrollo que pueden ayudar a comercializar los sistemas geotérmicos de roca supercaliente.  

¿Por qué un programa de investigación y desarrollo geotérmico de rocas supercalientes? 

Hacer realidad los SHR exigirá avances tecnológicos con respecto a las tecnologías geotérmicas y fósiles existentes en la actualidad. Y a través de su exploración de un programa SHR, ARPA-E se está centrando exactamente en esto. Si ARPA-E sigue adelante con un programa de investigación de SHR, podría haber grandes avances en la tecnología SHR, lo que sería bueno para la resiliencia energética y la descarbonización. Si ARPA-E se encarga de la I+D específica de la SHR, podría garantizar que el alcance de la geotermia se amplíe más allá de las pequeñas zonas del mundo con actividad hidrotermal y que su potencial energético aumente significativamente. Las inversiones específicas en I+D, que se señalaron como una prioridad clave en el Informe de Política de SHR deCATF, podrían hacer realidad esta tecnología no tan lejana.  

Tras el anuncio de ARPA-E de que está estudiando un programa SHR, el impulso mundial también ha aumentado: la agencia celebró un acto a principios de octubre para recabar más información sobre las necesidades de I+D; CATF celebró una cumbre SHR a finales de octubre para elaborar una hoja de ruta tecnológica; y países como Islandia, Nueva Zelanda y Japón están preparando el terreno para sus propios trabajos sobre el tema.  

CATFrespuesta de la Comisión: Brechas tecnológicas clave que el programa de rocas supercalientes de ARPA-E debería abordar 

1. Perforación y diseño de pozos. La construcción de pozos ha sido el punto de fracaso de casi todos los proyectos de demostración de SHR anteriores. Para mejorar el rendimiento y la longevidad de los pozos es necesario probar y perfeccionar los materiales de revestimiento y cemento existentes. Recomendamos que ARPA-E apoye las pruebas de laboratorio y la modificación de los materiales existentes en la actualidad. Además del rendimiento y la longevidad de los pozos, serán necesarios avances en las tecnologías de brocas de perforación y equipos de detección de altas temperaturas para acceder a los recursos en más lugares. 

2. Materiales innovadores para condiciones extremas. Además de las pruebas y modificaciones de los materiales existentes, también es importante la I+D sobre el uso de materiales y métodos novedosos para la terminación de pozos. Aunque las pruebas y la iteración de los equipos existentes son útiles para acceder a los SHR en la actualidad, la exploración de materiales (como los cementos) y enfoques novedosos podría abaratar los costes a largo plazo.  

3. Creación y gestión de yacimientos para métodos de sistemas geotérmicos mejorados (EGS). Este tema es probablemente el menos maduro de todas las verticales tecnológicas de los SHR. Para que los sistemas SHR sean eficaces, es esencial garantizar que se pueda mejorar o crear un yacimiento, y luego mantenerlo durante toda la vida útil del pozo, para construir un sistema SHR productivo en su conjunto. Esto incluye el avance de los métodos de SHR que pueden incluir el uso de empacadores, agentes de sostén, manguitos deslizantes y explosivos, o la exploración de métodos alternativos como el choque térmico y la hidrosección. Además de centrarse específicamente en el avance de los equipos, es importante obtener un control más preciso del entorno del subsuelo. CATF sugiere que ARPA-E también dirija sus esfuerzos hacia la creación de modelos más sólidos para la gestión de la permeabilidad y la mitigación de la sismicidad.  

4. Sistemas de generación de energía en superficie. Mejorar la replicabilidad y reducir el coste de las opciones de diseño de centrales eléctricas que existen en la actualidad es el "nombre del juego" para las mejoras en los equipos de superficie. El sistema completo de conversión de calor para SHR no está disponible en el mercado debido a la falta de demanda y, por lo tanto, las centrales eléctricas de SHR tendrían que construirse a medida, lo que limitaría la reducción de costes y aumentaría el tiempo necesario para realizar los primeros proyectos y la escalabilidad posterior. CATF recomienda el desarrollo de modelos de centrales eléctricas específicos para las demandas únicas de SHR, lo que ayudaría a agilizar el proceso de construcción de sistemas de energía que puedan convertir eficientemente la energía supercaliente en electricidad. CATF también recomienda la exploración del diseño de centrales eléctricas y equipos que puedan ser lo suficientemente repetibles y utilizables para la variedad de condiciones de fluidos de SHR que se esperan. 

5. Consideración de instalaciones y conocimientos especializados creados para otros sectores. ARPA-E debería considerar la oportunidad de aprovechar su programa para apoyar a grupos de investigación en campos relacionados con necesidades similares de materiales de alta temperatura, como las industrias nuclear y aeroespacial, y colaborar con el sector del petróleo y el gas. 

CATF también ha explorado métodos, retos y vías de avance para la geotermia SHR a través de la serie Bridging the Gaps. Esta colección de informes, elaborados por destacados expertos, profundiza en áreas como la caracterización de emplazamientos, la perforación, la extracción de calor, la construcción de pozos y la producción de energía, y ofrece un análisis en profundidad de los retos tecnológicos de cada una de ellas. Estos informes pretenden guiar el desarrollo de los SHR desde su concepción hasta su viabilidad comercial. El trabajo está en curso, y el sitio web seguirá actualizándose a medida que publiquemos recursos adicionales.  

De cara al futuro, CATF se compromete a colaborar con la comunidad más amplia de expertos en tecnología y política para liberar todo el potencial de la energía geotérmica como solución climática en una época de rápido aumento de la demanda energética. Con las inversiones adecuadas, la energía geotérmica de rocas supercalientes podría convertirse en una potente solución para reforzar la seguridad energética de Estados Unidos y proporcionar energía limpia y fiable para el futuro.