Cualquiera que se haya asomado al borde de la caldera de un volcán activo se habrá dado cuenta de que allí se esconde una gran potencia latente. De vez en cuando, podemos ver ejemplos de ella. La erupción en 1815 del Tambora, en Indonesia, fue diez veces más potente que la del famoso Krakatoa[1] de 1883. Generó una nube de sulfato masiva que envolvió la Tierra, enfrió las temperaturas y alteró los patrones meteorológicos, produciendo un fallo generalizado de los cultivos y la consecuente hambruna.[2]
Más recientemente, cuando el Monte Santa Helena en EE. UU. entró en erupción en 1980, se produjeron 24 megatones de energía térmica, equivalente a 1600 veces el tamaño de la bomba atómica lanzada en Hiroshima[3] en 1945.
La energía geotérmica, derivada del calor almacenado dentro de la propia Tierra, ofrece una oportunidad única para aprovechar los inmensos depósitos de energía que alberga nuestro planeta. El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) estima que solo en su territorio hay unos asombrosos cinco teravatios de recursos caloríficos, suficientes para satisfacer las necesidades energéticas de todo el mundo[4].
A diferencia de otras fuentes renovables, la energía geotérmica ofrece tanto electricidad como calor, así como el potencial valor añadido de la extracción de minerales. Como fuente de electricidad, la energía geotérmica proporciona una generación fiable con alta eficiencia, bajas emisiones de gases de efecto invernadero y una pequeña huella ecológica. Cuando se gestiona correctamente, se convierte en una fuente de energía duradera y sostenible que se puede ampliar y tiene bajos costes operativos. Al suministrar calor directamente, aumenta la eficiencia y reduce el consumo de electricidad con fines de calefacción y refrigeración.
A pesar de estas ventajas inherentes, el desarrollo de energía geotérmica se enfrenta a desafíos que han impedido su progreso, incluso en regiones donde los recursos son fácilmente accesibles.
Los proyectos geotérmicos a menudo se enfrentan a plazos de desarrollo más largos, requieren importantes inversiones de capital iniciales e implican un alto riesgo durante las fases de exploración preliminares[5]. Los problemas de financiación, los marcos normativos y legislativos, la experiencia técnica e institucional y la necesidad de avances tecnológicos plantean obstáculos adicionales. Estos desafíos afectan tanto a la generación de electricidad como a las aplicaciones de calefacción y, hasta la fecha, dificultan el aprovechamiento del potencial de la energía geotérmica.
Sin embargo, la situación está cambiando rápidamente gracias a las innovaciones tecnológicas y a programas de financiación más imaginativos.
Tomemos Japón como ejemplo[6]. Tras el incidente nuclear de 2011 en Fukushima, el Gobierno inició un nuevo apoyo a la energía renovable a través de un programa de subsidios y tarifas de alimentación (FiT). Al ofrecer precios preferentes y contratos a largo plazo a los desarrolladores de proyectos, las FiT incentivan el suministro de electricidad de fuentes geotérmicas en la red nacional. Esto ha provocado la construcción de más de 60 plantas geotérmicas, cada una de las cuales genera hasta 2 MW (megavatios eléctricos), en 45 campos geotérmicos. Lo que diferencia a estas pequeñas plantas eléctricas geotérmicas, y podría convertirlas en un modelo para proyectos en otros lugares, es su perfil de menor riesgo, sus reducidos requisitos de inversión y su capacidad de comenzar a operar sin necesidad de una exploración exhaustiva.
Cómo funciona la energía geotérmica
La energía geotérmica aprovecha el calor almacenado dentro de la corteza terrestre. Se obtiene taladrando en el suelo y extrayendo el calor utilizando fluidos, que luego se llevan a la superficie. Una vez allí, la energía se extrae del fluido y se convierte en electricidad o se utiliza directamente como calor.
La energía geotérmica se puede encontrar a diversas profundidades y temperaturas. Los más desarrollados son los sistemas hidrotérmicos, que utilizan agua como conducto para el calor que circula en rocas permeables ubicadas en gran profundidad.
Las diferentes posibilidades de uso de la energía geotérmica dependen de su temperatura, que se clasifica en tres bandas: alta (por encima de 150°C), media (90-150°C) y baja (por debajo de 90°C).
Los recursos de alta temperatura son ideales para la producción de electricidad, mientras que los recursos de temperatura media se utilizan para la calefacción de espacios, procesos industriales y aplicaciones agroalimentarias. Los recursos de baja temperatura, por su parte, se emplean con fines de calefacción directa en edificios y aplicaciones térmicas, como spas y piscinas[7].
Electricidad geotérmica
Las principales tecnologías utilizadas en las centrales para convertir la energía geotérmica en electricidad son el vapor seco, el vapor flash y el ciclo binario[8]. Las plantas de vapor seco extraen vapor directamente del depósito geotérmico, que luego se dirige a una turbina acoplada con un generador para producir electricidad. El vapor de salida se descarga en un condensador para optimizar la eficiencia. En unidades más pequeñas, las plantas de contrapresión liberan el vapor de salida directamente a la atmósfera, lo que proporciona una solución más simple y rentable.
La tecnología de vapor flash, que utiliza fluidos geotérmicos bifásicos, es el método más utilizado en las plantas geotérmicas existentes de todo el mundo. Este proceso implica vaporizar el fluido geotérmico reduciendo drásticamente la presión, lo que genera una evaporación que separa el componente de vapor del componente líquido. El vapor se expande a través de una turbina acoplada a un generador para producir electricidad. El vapor de salida se descarga en un condensador o se libera a la atmósfera. Si el componente líquido separado se evapora aún más se puede generar más electricidad.
Las plantas de ciclo binario transfieren calor desde el fluido geotérmico a un fluido secundario con un punto de ebullición más bajo, generando electricidad a través de un sistema de circuito cerrado. Las plantas binarias pueden funcionar a temperaturas más bajas y tienen la ventaja de poder generar electricidad a partir de recursos geotérmicos de tan solo 70-80°C.
Los generadores Wellhead, unidades modulares que producen menos de 10 MWe, ofrecen una solución atractiva para la generación temprana de ingresos durante la fase de desarrollo de un campo geotérmico. Utilizan pozos existentes, lo que reduce el plazo de retorno de la inversión, y tienen ventajas sobre las plantas de energía a mayor escala, como tuberías más cortas y períodos de instalación más breves.
Una posible revolución para los mercados emergentes
Más de 80 países, incluidos varios mercados emergentes, ya son importantes productores de energía geotérmica. En 2022, Indonesia se clasificó como el segundo mayor productor del mundo con 2356 MW, seguido de Filipinas (1935 MW), Turquía (1682 MW), México (963 MW) y Kenia (944 MW)[9]. Algunos de estos países están reestructurando sus marcos financieros para atraer más inversiones e impulsar el ritmo de expansión de la energía geotérmica.
Estas economías emergentes reconocen el potencial de la energía geotérmica y están adoptando ambiciosos objetivos para aumentar su participación en su mezcla energética. Indonesia, que depende en gran medida del carbón para la generación de electricidad, tiene como objetivo generar el 23 % de su energía a partir de fuentes renovables para 2025. Para apoyar este objetivo, el Gobierno ha asignado un presupuesto sustancial a Pertamina Geothermal Energy (PGE), un desarrollador geotérmico estatal. PGE recibirá 250 millones de USD en 2023, y se espera que la financiación alcance los 1600 millones de USD para 2027. Esta inversión permitirá a PGE ampliar su capacidad geotérmica de aproximadamente 700 MW a 1300 MW[10].
Para atraer inversiones, Indonesia ha estado buscando activamente asociarse con empresas extranjeras. Por ejemplo, Mitsubishi Power se ha asociado con PGE para construir una unidad de 55 MW en la planta Lumut Balai Unit 2, con el apoyo de la Agencia de Cooperación Internacional de Japón.
Asimismo, PGE y la italiana Exergy también han firmado un memorando de entendimiento para estudiar el desarrollo conjunto de la geotermia en el país[11]. Italia es el octavo mayor productor geotérmico del mundo.
Indonesia también está fomentando asociaciones con empresas de los EAU, como Masdar, que realizó su primera inversión geotérmica al adquirir acciones en la oferta pública inicial de PGE.
Filipinas también se compromete a aprovechar la energía geotérmica mientras se esfuerza por alcanzar su objetivo de renovables: un 50 % de su mezcla energética para 2040[12]. El país planea aumentar su capacidad geotérmica en un 75 % durante este periodo y está formulando políticas para impulsar el desarrollo del sector. Por ejemplo, Philippine Geothermal Production Company, propiedad del conglomerado local SM Investments, ha anunciado planes para desarrollar cinco nuevos proyectos geotérmicos, que añadirán una capacidad de 250-400 MW. Para atraer inversiones extranjeras, el Gobierno ha levantado el requisito de propiedad local, permitiendo a las empresas extranjeras tener el 100 % de la propiedad de dichos activos.
Kenia no solo construyó la primera planta de energía geotérmica de África, sino que en 2020-2021 generó el 48 % de su electricidad a partir de fuentes geotérmicas. Y esto no ha hecho más que empezar. La nación ha establecido ambiciosos objetivos de desarrollo ecológico y tiene como objetivo ampliar su capacidad geotérmica de los 944 MW existentes a 1600 MW para 2030 y hasta 10 000 MW para 2037, 10 veces su capacidad actual[13].
Al igual que Indonesia, el país quiere atraer inversiones y conocimientos extranjeros. En marzo de 2023 se celebró el Foro Geotérmico de Negocios e Inversiones Italia-Kenia y han firmado acuerdos para invertir en energía verde y fabricación con la empresa australiana de energía renovable Fortescue Future Industries y con el productor independiente de energía Globeleq. Estos planes incluyen una instalación de fertilizantes y energía verde de 300 MW en Naivasha que funcionará con energía geotérmica[14].
Resolver el desafío financiero
Estas iniciativas son inmensamente alentadoras. Uno de los factores clave que ha impedido el desarrollo de energía geotérmica hasta la fecha es su coste. Cuando no se dispone de financiación, es necesario crear las estructuras financieras para atraer y asegurar a los inversores dispuestos a involucrarse a largo plazo. Los proyectos geotérmicos tienen que convertirse en activos que puedan encajar en la cartera de una institución de inversión convencional, como un fondo de pensiones.
Así lo reconoce, entre otros, la Agencia Internacional de las Energías Renovables (IRENA), que ha creado una plataforma llamada Alianza Geotérmica Global para iniciar el intercambio de conocimientos y la coordinación entre productores geotérmicos de todo el mundo.
Su informe más reciente, Evaluación del mercado y la tecnología geotérmicas[15], señala que los proyectos geotérmicos requieren un capital inicial significativo e implican riesgos inherentes, lo que crea un perfil de inversión distintivo. Para garantizar la financiación durante la etapa de desarrollo, es habitual establecer acuerdos de compra de energía (PPA) a largo plazo que oscilen entre 15 y 25 años.
Las medidas que se pueden emplear a nivel gubernamental para mejorar esta situación incluyen ventajas fiscales, así como exenciones sobre gastos operativos y de capital para equipos, que contribuirían a que la energía geotérmica fuese más competitiva con otras fuentes y subsidios directos. Como ha demostrado Japón, las tarifas de alimentación (FiT) son otra forma de salvar la brecha de costes entre las fuentes geotérmicas y otras energías, ya que ofrecen precios preferentes y contratos a largo plazo a los desarrolladores de proyectos geotérmicos.
La gestión de riesgos es otro factor clave, especialmente porque ha habido casos poco frecuentes en los que los desarrollos geotérmicos han desencadenado terremotos. En 2017, por ejemplo, en Corea del Sur se provocó uno de magnitud 5,5[16]. Por lo tanto, es necesario establecer planes de mitigación de riesgos, garantías y seguros que aborden las incertidumbres y los riesgos asociados con los proyectos geotérmicos, incluidos los peligros subterráneos durante la exploración y perforación, así como la disminución de la productividad de los pozos. La contribución que hacen los proyectos geotérmicos para reducir las emisiones también puede ser una fuente de ingresos mediante la venta créditos de carbono a través del mercado del carbono.
Avances tecnológicos
Una de las limitaciones de la energía geotérmica es que se limita a regiones o áreas volcánicas cerca de placas tectónicas, como el llamado “anillo de fuego”[17] que rodea el océano Pacífico, así como en las líneas de la falla del Mediterráneo y África Oriental, donde las grietas existentes en el núcleo de la Tierra permiten que se forme vapor cerca de la superficie.
Hasta el momento, consideraciones similares han resultado en un desarrollo limitado de una de las fuentes de energía geotérmica más potentes: los sistemas geotérmicos mejorados (EGS). Los EGS utilizan recursos geotérmicos de depósitos más profundos que normalmente no son económicamente viables debido a la baja permeabilidad de las rocas circundantes. En los EGS, los fluidos se inyectan en el suelo a altas velocidades para fracturar roca profunda (lo que se conoce como “fracking”), creando vías para que el agua alcance profundidades y depósitos accesibles, superando las limitaciones de permeabilidad. Lo positivo es que los EGS permiten producir energía geotérmica en cualquier lugar donde haya calor en la superficie. Sin embargo, resultan muy costosos.
Todo esto podría estar a punto de cambiar gracias a la tecnología de perforación desarrollada por Quaise Energy[18], una start-up geotérmica estadounidense. Al reutilizar la tecnología de girotrón existente, que normalmente se utiliza en la investigación de la fusión nuclear, el sistema de Quaise Energy permite perforar hasta 19 km debajo de la superficie para aprovechar fuentes de energía geotérmica superprofundas con temperaturas que superan los 400°C. Esta innovadora tecnología elimina la necesidad del fracking y elimina el riego de desencadenar terremotos asociado con otros sistemas geotérmicos. Además, se espera que la técnica de perforación de Quaise sea rápida y eficiente, con el objetivo de completar pozos en un plazo de 100 días utilizando los girotrones de 1 MW existentes.
Quaise Energy establece objetivos ambiciosos para el desarrollo de su tecnología de perforación. Para 2024 planea demostrar el sistema in situ, seguido de la extracción de vapor en 2026 y la comercialización en 2028. Su meta es lograr un coste nivelado de electricidad (LCOE) de entre 20 y 40 USD por megavatio-hora. Esto posicionaría la energía geotérmica en competencia directa con los precios más asequibles de las energías eólica y solar, y la convertiría en una opción tanto económicamente viable como respetuosa con el medioambiente. El enfoque de Quaise Technology, con capacidad de profundizar más y aprovechar los recursos geotérmicos a temperaturas más altas, podría lograr que la energía geotérmica fuese accesible para países de todo el mundo, independientemente de su actividad tectónica.
El futuro para la tecnología de combustibles fósiles
Otra ventaja de la energía geotérmica es que puede aprovecharse tanto de la infraestructura como de la experiencia en exploración subterránea de la industria de los combustibles fósiles. Por ejemplo, Quaise Energy planea convertir las centrales eléctricas de carbón retiradas en centros de carga base geotérmicos, valiéndose así de su capacidad y sus conexiones de red. Reutilizar yacimientos de hidrocarburos retirados es otra forma de generar energía geotérmica. Por ejemplo, la empresa india Cairn Oil & Gas firmó un acuerdo con Baker Hughes para producir energía geotérmica en sus yacimientos en Rajastán[19].
Mejor que las baterías
Las investigaciones demuestran que la tecnología EGS tiene el potencial de almacenar el exceso de energía de fuentes solares y eólicas de manera más eficaz que las baterías de iones de litio[20]. Por ejemplo, una colaboración entre la Universidad de Princeton y el desarrollador geotérmico Fervo Energy ha demostrado que los depósitos geotérmicos avanzados pueden almacenar el excedente de energía en forma de agua caliente o vapor. Este calor almacenado puede utilizarse posteriormente para generar electricidad cuando no haya fuentes renovables disponibles. La capacidad de almacenamiento de los yacimientos geotérmicos es un beneficio adicional que no implica costes adicionales durante la construcción. Este avance podría permitir que las plantas geotérmicas de próxima generación se alejaran del modelo operativo de carga base tradicional y proporcionaran un valor significativo como proveedores de energía eólica y solar, lo que reforzaría las tres tecnologías renovables.
Al observar los avances, tanto en financiación como en tecnología, está claro que la energía geotérmica tiene un futuro sólido. Aunque se enfrenta a una serie de desafíos, hay un impulso creciente y un aumento de la inversión para su desarrollo, lo que indica que está progresando.
En 2021, la generación de energía geotérmica global alcanzó los 16 gigavatios (GW). Esto puede parecer modesto en comparación con la impresionante capacidad de la planta hidroeléctrica más grande del mundo, la presa de las Tres Gargantas, que puede producir hasta 22,5 GW, pero estoy convencido de que la energía geotérmica tiene un inmenso potencial sin explotar que aún estamos descubriendo.
Con esfuerzos e inversiones continuos, la energía geotérmica tiene la oportunidad de ampliar su huella y contribuir significativamente a la mezcla energética global. A pesar de los desafíos que aún deben resolverse, el crecimiento constante de los proyectos en todo el mundo demuestra el creciente reconocimiento de los beneficios de la energía geotérmica como fuente de energía fiable y renovable. Al aprovechar el calor natural de la Tierra, la energía geotérmica puede desempeñar un papel vital en la consecución de un futuro sostenible y con bajas emisiones de carbono para nuestro planeta.
[1] Pese a haber sido diez veces más potente que la del Krakatoa (a 1400 km de distancia), la erupción del Tambora es menos conocida, en parte porque en aquella época las noticias no viajaban más rápido que un barco de vela, lo que limitaba su notoriedad. El Krakatoa entró en erupción en 1883, después de la invención del telégrafo, que permitió difundir las noticias velozmente.
[2] https://experts.illinois.edu/en/publications/itamborai-ithe-eruption-that-changed-the-worldi#:~:text=When%20Indonesia’s%20Mount%20Tambora%20erupted,for%20more%20than%20three%20years
[3] https://pubs.usgs.gov/fs/2000/fs036-00/
[4] https://www.energy.gov/articles/doe-launches-new-energy-earthshot-slash-cost-geothermal-power
[5] https://www.irena.org/Publications/2023/Feb/Global-geothermal-market-and-technology-assessment
[6] https://www.irena.org/Publications/2023/Feb/Global-geothermal-market-and-technology-assessment, página 32
[7] https://www.irena.org/Publications/2023/Feb/Global-geothermal-market-and-technology-assessment, página 14
[8] https://www.irena.org/Publications/2023/Feb/Global-geothermal-market-and-technology-assessment, página 16
[9] https://oxfordbusinessgroup.com/articles-interviews/how-tech-can-unlock-geothermal-energy-in-emerging-markets/
[10] https://oxfordbusinessgroup.com/articles-interviews/how-tech-can-unlock-geothermal-energy-in-emerging-markets/
[11] https://oxfordbusinessgroup.com/articles-interviews/how-tech-can-unlock-geothermal-energy-in-emerging-markets/
[12] https://oxfordbusinessgroup.com/articles-interviews/how-tech-can-unlock-geothermal-energy-in-emerging-markets/
[13] https://oxfordbusinessgroup.com/articles-interviews/how-tech-can-unlock-geothermal-energy-in-emerging-markets/
[14] https://oxfordbusinessgroup.com/articles-interviews/how-tech-can-unlock-geothermal-energy-in-emerging-markets/
[15] https://www.irena.org/Publications/2023/Feb/Global-geothermal-market-and-technology-assessment
[16] https://www.rff.org/publications/explainers/geothermal-energy-101/
[17] https://education.nationalgeographic.org/resource/plate-tectonics-ring-fire/
[18] https://www.energymonitor.ai/tech/geothermal-can-provide-half-the-worlds-energy-quaise-energy-ceo/
[19] https://oxfordbusinessgroup.com/articles-interviews/how-tech-can-unlock-geothermal-energy-in-emerging-markets/
[20] https://www.weforum.org/agenda/2022/11/geothermal-renewable-energy-storage/
Añadido a dosier de prensa