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Entrevista: Christian Boissavy sobre investigación en geotermia y extracción de metales

Website of the CHPM2030 project (source: screenshot)
carlos Jorquera carlos Jorquera 17 Oct 2018

En la web del proyecto Cogeneración de Calor y Electricidad, junto a la Extracción de Metales, CHPM2030, Christian Boissavy entrega una revisión acerca de la investigación del proyecto, en el contexto de la geotermia e ingeniería geotérmica relacionada

En una entrevista publicada por CHPM 2030, un proyecto de 42 meses de “Combinación de calor, electricidad y extracción de metales” H2020, financiado por la Comisión Europea que comenzó el 01 de enero de 2016, Christian Boissavy, del Gabinete Boissavy, ex presidente del Consejo Europeo de Energía Geotérmica (EGEC) y miembro de la junta de la IGA, proporciona una visión sobre la energía geotérmica.

El proyecto CHPM2030 tiene como objetivo desarrollar una solución tecnológica novedosa y potencialmente disruptiva que pueda ayudar a satisfacer las necesidades europeas de energía y metales estratégicos en un solo proceso interconectado.

Europa se ha comprometido a reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero, lo que requerirá aumentos sustanciales en las tecnologías de energía “limpia”. ¿Cómo puede la energía geotérmica, con sus altos costos iniciales, como la perforación, competir más eficazmente con otras energías renovables como las fuentes de energía eólica y solar en rápida expansión?

La generación de electricidad geotérmica es pequeña (14,000 MW de potencia instalada) y seguirá siendo pequeña en un futuro próximo debido al nivel de temperatura necesario para producir electricidad a un precio competitivo. En los países avanzados, las instalaciones de cogeneración (electricidad y calor), como Alemania, Francia, que utilizan el ciclo orgánico de Rankine (ORC) son el futuro de un número limitado de instalaciones eléctricas de menos de 10 MW.

Por el contrario, la producción de calor y frío más el almacenamiento de energía en el subsuelo parece ser el principal vector de despliegue. La potencia térmica instalada en todo el mundo en instalaciones de uso directo o con bomba de calor está aumentando a un buen ritmo y normalmente podría instalarse en cualquier parte del mundo. La tremenda ventaja de esta tecnología es el bajo costo de perforación (50 a 400 m) y el avance en el rendimiento de la bomba de calor (COP) entre 6 – 7 en comparación con el COP de 3, 20 años atrás.

En relación con lo anterior, ¿cuáles considera que son las barreras clave para el desarrollo geotérmico en Europa (o en todo el mundo)?

Para la generación de calor y frío, la barrera principal es el bajo costo del combustible fósil y, en particular, el precio del gas. Sin un precio suficiente para las emisiones de CO2 (aproximadamente ronda los 80 €), esta energía renovable seguirá creciendo a un ritmo lento.

Para las perforaciones profundas, el costo de la electricidad también sigue siendo un problema, pero la principal limitación es el riesgo geológico-hidrogeológico, mientras que se invierte en pozos profundos para perder la proporción adecuada de temperatura/caudal.

El objetivo del proyecto CHPM2030 es combinar la extracción de energía y de metales. Por lo tanto, en la tecnología CHPM se establecerá un Sistema Geotérmico Mejorado en una formación geológica profunda con metales. ¿Podría explicar en palabras simples qué es un Sistema Geotérmico Mejorado (EGS)? ¿Cómo definiría el valor agregado de la tecnología CHPM?

La tecnología EGS se basa en la producción de vapor y agua a temperaturas superiores a 110 °C, utilizando la permeabilidad natural en el subsuelo y la ORC en la superficie. La estimulación con fracking está prohibida para evitar la actividad sísmica. El 100% del agua producida en la superficie debe inyectarse en el mismo reservorio para mantener la explotación a largo plazo. En esa perspectiva, la producción de elementos (metales, metaloides o sales …) que provienen del agua y se extraen en la superficie requerirán el tratamiento de altas cantidades de agua.

Una ORC normal que produce 250 m3/h de agua caliente a 170-180 °C corresponde a aproximadamente 3-4 MW de potencia instalada, con una temperatura de inyección a 90-100 °C si no hay producción de calor en cascada. La mejor manera debería ser tratar el agua en tiempo real, lo que representa una gran limitación, sin embargo, una larga permanencia del fluido en la superficie debe ser una barrera fuerte debido a que se deben construir grandes volúmenes de almacenamiento.

El valor agregado del elemento extraído sería la venta de la producción, ya que se valoriza la toma de calor. En ese caso, la producción de la planta podría ser en el mejor de los casos: MWh de electricidad vendida + valor comercial de los metales extraídos + MWh de calor vendido.

En Soultz-sous-Forêts, Francia, la primera planta piloto de EGS se conectó a la red en 2008. En junio de 2017, la nueva planta se lanzó después de 30 años de investigación científica. Tiene la capacidad de producir 12000 MWh de electricidad por año, lo que corresponde al consumo de 2400 hogares. ¿Cómo evalúa el desarrollo futuro de EGS en Europa? ¿El sitio de Soultz-sous-Forêts es compatible con la tecnología CHPM?

El primer concepto desarrollado en Soultz sous Forêts fue Hot Dry Rocks (HDR), que es un concepto abandonado para la comunidad geotérmica francesa. El nuevo desarrollo de EGS en la UE, la zona pionera, ahora está llegando rápidamente (ver el informe del Mercado Geotérmico de EGEC).

CHPM utilizará tecnologías de cizallamiento hidráulico. ¿Por qué es diferente de “fracking”? ¿Es más ecológico?

Es sólo un problema de volumen y presión de inyección para estimular. Ahora, la tecnología adaptada es permanecer por debajo de 100 bares en la mayoría de los casos y seguir con precisión la sismicidad con la red adaptada establecida cerca de los pozos. Se necesita una campaña completa de micro sísmica antes de la perforación.

La tecnología CHPM utilizará un sistema con circuito cerrado. ¿Qué significa esto?

El problema con la explotación geotérmica es la naturaleza de los fluidos geotérmicos, a los que en general no les gusta que se oxigenen, por lo que el circuito cerrado evita muchas conversiones químicas que, en general primeramente, no son buenas para el fluido inyectado y la compatibilidad del fluido geotérmico reinyectado con el agua a presión en las condiciones del reservorio. En segundo lugar, la producción de agua geotérmica a una presión por debajo del punto de burbuja permite la liberación de gases disueltos que también pueden causar problemas durante la explotación de los pozos. La regla principal es mantener la presión adaptada en el circuito cerrado geotérmico.

Fuente: CHPM2030 / ThinkGeoEnergy