Estudio de caso
El potencial de energía superhot rock en Estados Unidos
¿Y si existiera una fuente de energía renovable omnipresente y siempre activa con potencial para sustituir a la generación de energía a partir de combustibles fósiles y satisfacer gran parte de las futuras necesidades energéticas del mundo? ¿Y si esa fuente de energía pudiera proporcionar energía firme sin problemas de variabilidad? ¿Y si tuviera una baja huella terrestre y estuviera disponible en todo el mundo, reduciendo la necesidad de importar energía?
Esta fuente de energía es posible. Se llama energía superhot rock.
El poder de la energía geotérmica de las rocas supercalientes
energía superhot rock es una fuente de energía emergente que aprovechará enormes reservas de energía renovable bombeando agua a las profundidades de rocas subterráneas calientes, donde se calienta de forma natural y vuelve a la superficie en forma de vapor. Ese vapor podría utilizarse para producir electricidad libre de carbono, hidrógeno limpio y otros productos de alta intensidad energética.
Los sistemas geotérmicos tradicionales actuales sólo funcionan en regiones donde el agua caliente existe de forma natural cerca de la superficie terrestre. En cambio, los sistemas de energía superhot rock penetrarían más profundamente en la tierra y no necesitarían fuentes subterráneas de agua, por lo que serían viables en todo el mundo. Con una inversión adecuada para superar los obstáculos tecnológicos, energía superhot rock podría alcanzar escala comercial. Si se consigue, energía superhot rock podría proporcionar energía firme y limpia a gran escala sin el riesgo de importación y la huella de uso del suelo de otras fuentes de energía.
Figura 1: Animación de un sistema energía superhot rock
energía superhot rocken Estados Unidos
Un modelo pionero de Clean Air Task Force y la Universidad de Twente (Países Bajos) ha calculado el potencial de energía superhot rock en todo el mundo. Esta modelización representa estimaciones preliminares del potencial de roca supercaliente, más que recursos confirmados. Sin embargo, sugiere que Estados Unidos está bien dotado de recursos de roca supercaliente, como se ilustra en nuestro mapa mundial.i
CATFEl modelo de energía superhot rock revela un potencial de aproximadamente el 20% de la superficie terrestre de Estados Unidos -más de 750.000 millas cuadradas- a profundidades inferiores a unas 8 millas (12,5 km). Con un enfoque concertado en la investigación de perforaciones profundas y la innovación tecnológica, Estados Unidos debería ser capaz de acceder a cantidades significativas de energía superhot rock.
Sólo el 1% de los recursos de roca supercaliente de Estados Unidos tiene potencial para proporcionar 4,3 teravatios de capacidad energética (véase la figura 2), lo que podría generar casi 36.000 teravatios-hora (TWh) de electricidad. Aunque estas cifras son preliminares, su magnitud es enorme. Para ofrecer una perspectiva, la ciudad de Nueva York consumió 53 TWh de electricidad en 2019, por lo que la capacidad de recursos de Estados Unidos energía superhot rock podría teóricamente satisfacer las demandas anuales de electricidad de casi 680 ciudades adicionales equivalentes a la ciudad de Nueva York.
Demanda de energía en Estados Unidos
Se prevé que la demanda energética de Estados Unidos aumente en las próximas décadas debido al crecimiento de la población, el mayor consumo de energía per cápita y la electrificación de nuevos sectores de la economía. El país también tendrá que adoptar tecnologías más intensivas en energía para adaptarse al aumento de las temperaturas y a las sequías prolongadas, al tiempo que desplaza su sector energético lejos de los combustibles fósiles.
El potencial de capacidad de Estados Unidos energía superhot rock es significativamente superior a la demanda total de electricidad del país para 2021. Si se desplegara y utilizara plenamente, el potencial de recursos de roca supercaliente de Estados Unidos superaría la demanda de electricidad del país en 2021 en más de 30.000 teravatios-hora. Este tipo de potencial de generación excedentaria podría exportarse en forma de productos de alto consumo eléctrico o combustibles con cero emisiones de carbono.
Figura 2: Potencial de capacidad total de energía superhot rock si se desarrolla plenamente en todo Estados Unidos
Beneficios para la salud y el medio ambiente
La Estados Unidos's Nationally Determined Contribution (NDC) under the Paris Agreement aims to reduce emissions by over 3450 megatonnes of CO2eq annually by 2030, and the country has a separate goal of 100 percent carbon pollution-free electricity by 2035. Utilizando sólo el 1% de la dotación de Estados Unidos en energía superhot rock para sustituir el carbón y el gas en la generación de electricidad se eliminarían más de 1600 megatoneladas de emisiones de carbono, lo que equivale a casi la mitad del objetivo de la NDC de Estados Unidos. Aunque es improbable que energía superhot rock alcance la escala comercial a tiempo para apoyar los objetivos de energía limpia de Estados Unidospara 2030, este hallazgo ilustra su potencial para permitir la estrategia energética baja en carbono del país con el tiempo. energía superhot rock también proporcionaría beneficios para la calidad del aire y la salud al reducir los óxidos de nitrógeno, el dióxido de azufre, las partículas y otros contaminantes tóxicos asociados a la combustión de combustibles fósiles. Y el exceso de energía superhot rock podría ayudar a la Estados Unidos producción de combustibles de carbono cero para descarbonizar los sectores industrial y del transporte.
Aprovechar los conocimientos del subsuelo
Estados Unidos es famoso por sus conocimientos e infraestructuras del subsuelo. El sector del petróleo y el gas del país está bien preparado para desarrollar la roca supercaliente tanto en suelo nacional como extranjero. Estados Unidos las empresas petroleras y gasísticas mantienen una profunda experiencia en muchas de las áreas técnicas necesarias para desplegar energía superhot rock rápidamente y una flota de activos internacionales, como equipos de perforación y socios contractuales, que podrían hacerlo a escala mundial. Muchos de los electricistas, mecánicos, geocientíficos, etc. que trabajan actualmente en el sector del petróleo y el gas de Estados Unidospodrían encontrar un empleo similar en la industria de las rocas supercalientes, lo que permitiría una vía de empleo con cero emisiones de carbono. Mientras tanto, un programa intensivo de perforación y desarrollo de recursos a cargo de consorcios bien financiados que incluyan a actores de la industria del petróleo y el gas de todo el país podría proporcionar los conocimientos y la innovación necesarios para desarrollar y comercializar rápidamente energía superhot rock.
Una red fiable y eficiente
energía superhot rock está disponible las 24 horas del día, llueva o haga sol. Un sistema eléctrico sin este tipo de energía firme requiere construir un exceso de capacidad de generación y transmisión para garantizar que siempre haya suficiente para satisfacer la demanda. Por ejemplo, un estudio reciente sobre California concluyó que un sistema energético que incluyera energía firme limpia requeriría un tercio de la nueva transmisión en comparación con uno sin estos recursos. Por último, el perfil de producción 24/7 de energía superhot rock hace un mejor uso de la infraestructura de red existente al funcionar de forma fiable y constante, reduciendo la dependencia del desplazamiento de la demanda y de la costosa generación de reserva.
Uso eficiente del suelo
energía superhot rock es un recurso extremadamente denso en energía, por lo que sus necesidades de suelo serán excepcionalmente bajas. Se calcula que para producir 1 GW de energía superhot rock se necesitan unos 7 km2 de tierra, frente a los aproximadamente 100 km2 de gas natural, 110 km2 de energía solar, 325 km2 de energía eólica marina y 8.700 km2 de biomasa.ii
¿Cuánto costará?
Según modelos preliminares, la electricidad producida a partir de recursos maduros de energía superhot rock podría ser competitiva con las fuentes de energía convencionales a un precio potencialmente tan bajo como 25-40 dólares (USD) por MWh de media mundial.v Los costes iniciales serán más elevados para los proyectos pioneros, pero es probable que disminuyan progresivamente del mismo modo que los costes de los proyectos de gas de esquisto no convencional, energía solar y energía eólica han disminuido tras su comercialización.
Figura 3: Gráfico ilustrativo que muestra cómo se espera que la electricidad producida a partir de roca supercaliente sea competitiva para las centrales NOAK (Nth-of-a-kind plants) basándose en el coste nivelado estimado de la electricidad tras su plena comercialización.
Con la financiación y el apoyo político adecuados, energía superhot rock podría desarrollar todo su potencial: crear abundante energía renovable en todo el mundo.
Para saber más sobre las innovaciones políticas y tecnológicas necesarias para hacer realidad el potencial revolucionario de energía superhot rock, visite nuestro sitio web. Consulte más resultados de la investigación sobre mapas de calor de CATFaquí. Para más información, póngase en contacto con [email protected].
Notas finales
i. Metodología futura
ii. Estimaciones de uso del suelo para energía superhot rock de LucidCatalyst y Hotrock Research Organization. (2023). A Preliminary Techno-Economic Model of energía superhot rock. https://www.catf.us/resource/preliminary-techno-economic-model-superhot-rock-energy/. Estimaciones del uso del suelo para todas las demás fuentes de energía de Lovering, Jessica, Swain, Marian, Blomqvist, Linus, & Hernandez, Rebecca R. (2022). "Land-use intensity of electricity production and tomorrow's energy landscape". PLoS ONE 17(7): e0270155. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0270155
v. Los escenarios de costes se desarrollaron utilizando el modelo tecnoeconómico SHR de CATF(Herter, 2023). Es importante entender que no se ha tenido en cuenta el riesgo o la restricción del agua. Además, el informe LCOE asume las innovaciones de ingeniería en perforación profunda, creación de yacimientos, construcción de pozos y herramientas de fondo de pozo necesarias para permitir el desarrollo comercial de un proyecto geotérmico en roca supercaliente. Estas estimaciones de costes no representan los costes probables delas primerasplantas deroca supercaliente. Más bien, el informe estima los costes de la enésimaplanta de su clase. Además, el informe considera las conducciones de operación y los conocimientos presentes en Estados Unidos. Las cifras no se han ajustado para tener en cuenta los sesgos regionales de los costes.
Estado futuro de la roca supercaliente:
Pasos clave hacia el éxito
Inversión privada y pública
Se necesitan inversiones de fuentes tanto privadas como públicas para ayudar a energía superhot rock a alcanzar todo su potencial. Se necesitarán recursos de los gobiernos, la industria geotérmica, las instituciones académicas, la industria del petróleo y el gas y las empresas tecnológicas.
Inversión pública
Las inversiones públicas tempranas pueden poner en marcha el proceso de comercialización ofreciendo incentivos a las campañas de perforación, financiando la I+D en las primeras fases para "desproteger" la roca supercaliente en los sectores público y privado, financiando proyectos piloto y potenciando la cooperación entre proyectos internacionales.
Régimen reglamentario
Se necesitan nuevas políticas para garantizar que el desarrollo de energía superhot rock sea seguro y eficiente. También se necesitan marcos institucionales que proporcionen los recursos necesarios para el desarrollo y la escalabilidad a escala mundial.
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