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Petróleo y gas, transición a geotermia y más # Pivot2020 – un comentario

Low enthalpy geothermal in Europe can be replicated elsewhere, at scale. Just one example of many emerging paths. (source: Dave Waters)
carlos Jorquera carlos Jorquera 12 Aug 2020

Dave Waters, comparte su experiencia acerca de su transición del gas y petróleo a la geotermia, las diferencias técnicas de y de la industria, desafíos, oportunidades tecnológicas y mucho más, en el marco de las preguntas pendientes por responder del congreso PIVOT2020.

En un seguimiento bastante completo del reciente evento virtual PIVOT2020,  Dave Waters,, director y Consultor de Geociencia en Paetoro Consulting UK Ltd., con sede en el Reino Unido, compartió su opinión sobre el evento y específicamente el panel en el que estuvo involucrado.

Con la riqueza de su comentario y extensión, es difícil compartirlo en su conjunto, pero aquí se publica con su permiso.

Introducción

Recientemente, me alegró participar en la discusión organizada por IGA/GEO/Universidad de Texas como panelista, tal vez representando a aquellos de nosotros que ingresamos a la geotermia relativamente recientemente de una carrera en petróleo y gas. Para mí, el proceso comenzó en 2016, y ha sido una curva de aprendizaje muy agradable y reveladora. El informe que tuvimos como panel fue “Prospección geotérmica: exploración térmica e hidrotermal”.

La discusión fue divertida, pero solo mencionamos una fracción de las cosas para las que nos habíamos informado, y hubo muchas preguntas interesantes de la audiencia que no pudimos abordar en ese momento. Las discusiones aún están disponibles siguiendo el siguiente enlace y haciendo clic en el día correspondiente (16 de julio).

https://www.texasgeo.org/pivot2020

Después de leer las preguntas de la audiencia proporcionadas por nuestro moderador Philip Ball, hay algunos temas generales que están llegando, por lo que hablaré con ellos aquí. Es un poco largo, disculpas, pero utilice la lista de contenido que se encuentra a continuación para hojear y saltar a los elementos de mayor interés. Como muchas preguntas eran similares o relevantes para los temas primordiales, en lugar de abordarlas individualmente, respondí temáticamente. En caso de que no sea obvio, las opiniones expresadas son solo mías, y no necesariamente las de nadie más en el panel o cualquiera de las organizaciones involucradas en PIVOT 2020.

Contenido:

Prefacio: la geotermia ya ha crecido; Las mayores diferencias fundamentales con el petróleo y el gas; Algunas similitudes clave con el petróleo y el gas; Ámalo o detéstalo, todo se trata del dinero; Definir algunos tipos clave de geotermia y definir depósitos geotérmicos; Tipos de métodos de permeabilidad y exploración: sísmicos y no sísmicos, exploración de fracturas; Destrucción por calor y permeabilidad, problemas de escala y equilibrio químico; Tecnologías nuevas versus tecnologías existentes: ¿tenemos que esforzarnos tanto todavía?; Seguro tecnológico de nuevas opciones; Juegos y variabilidad espacial, y el juego de modelado; Pensamientos de calor; Geotérmica en cualquier lugar – las premisas y los problemas – un equilibrio de entusiasmo y gestión de expectativas; Dilemas de bases de datos; Depósito de almacenamiento de energía térmica y proyectos híbridos renovables; Potencial geográfico y el elemento de escala; ¿Qué ha sido más difícil en la transición a la geotermia (hasta ahora)? ¿Uno para ti?

Prefacio: La geotermia ya ha crecido …

En primer lugar, una palabra. Existe el peligro de que nosotros en la industria de O&G creamos que podemos intervenir mágicamente y resolver todos los problemas de larga data de la geotermia, con nuestros destellos de brillo. La verdad es que muchos profesionales brillantes y especialistas en el campo han estado trabajando en geotermia durante décadas y décadas, y que las divisiones y las fertilizaciones cruzadas entre varias industrias subterráneas ya han estado ocurriendo durante generaciones. No hay mucho en el mundo del petróleo y el gas que alguien no haya probado en un contexto geotérmico.

Por supuesto, hay formas de hacer cosas que evolucionan continuamente en cada una, y sí, quizás haya margen para compartir más los flujos de trabajo, pero el viejo adagio “nada nuevo bajo el sol” a menudo también es cierto. Si fuera tan fácil hacer una gran diferencia rápidamente, se habría hecho hace mucho tiempo. Dicho esto, a veces las mejoras incrementales en suficientes flujos de trabajo pueden alcanzar juntas una masa crítica para cambiar realmente las cosas, por lo que es importante seguir comprobando. Sin embargo, si somos nuevos en el campo, debemos reconocer que puede haber razones muy reales (y no solo técnicas) por las cuales las cosas que creemos que deberían aplicarse no se han aplicado de manera más amplia, y a veces lleva un tiempo darse cuenta de ellas. Ve con cuidado. Lea y hable ampliamente antes de llegar a conclusiones prematuras. Escucha a la comunidad geotérmica.

No es bueno reinventar las ruedas si lo único que funciona hasta la fecha son las orugas. Antes de saltar a nuestro Audis geotérmico rediseñado, podría ser útil tener en cuenta si toda la comunidad geotérmica está manejando tractores. Es posible que sepan algo sobre las condiciones del camino que aún no conocemos.

Las mayores diferencias fundamentales con el petróleo y el gas.

  • La mercancía, fundamentalmente el calor, no puede almacenarse durante largos períodos de tiempo sin conversión a alguna otra forma de energía. Se degrada en escalas de tiempo cortas de una manera que los hidrocarburos no lo hacen. Dado que el vapor o el agua caliente pierde su calor rápidamente, el uso o la conversión a energía del producto debe estar cerca de donde se extrae del subsuelo, si quiere ser comercialmente viable. El mercado tiene que estar cerca. Esto es más importante para la calefacción que si se puede acceder a una red eléctrica y/o instalación de almacenamiento de energía asociada.
  • La energía geotérmica tiene competidores que pueden ofrecer exactamente el mismo producto sin el gasto de capital de perforación o el riesgo geológico. Eso es algo absolutamente crítico para recordar. Las turbinas eólicas y solares no necesitan gastar millones antes de saber si tienen un recurso que podría funcionar. El sol está ahí para que todos lo vean. El viento está ahí para que todos lo sientan. La temperatura de la roca y la permeabilidad a 3 km por debajo no lo es. Tiene que haber algo más de valor que compense ese costo y riesgo. Tiene que venir en forma de longevidad y cantidad de suministro de energía, beneficios que generalmente solo surgen cuando se promedian durante períodos de tiempo más largos. Eso requiere un tipo especial de asociación de inversión.
  • Si bien los biocombustibles están introduciendo cada vez más un aspecto de competencia similar basada en la superficie a los hidrocarburos, su participación en el mercado es actualmente pequeña y, a todos los efectos prácticos, cualquiera que quiera vender hidrocarburos en un mercado global se enfrenta a competidores que también enfrentan los mismos riesgos geológicos y costos de perforación. El campo de juego competitivo es mucho más nivelador para el petróleo y el gas que para el geotérmico.
  • A menos que se aplique directamente en una plataforma o plataforma en alta mar, la energía geotérmica se concentra en tierra. Eso significa una mayor proximidad a las personas, mayores preocupaciones ambientales, regulatorias y sociales. Eso es un problema menor si estás en tierra en medio de la nada, pero luego la infraestructura / transporte del mercado y de los productos básicos se convierten en un problema que no es tan grave para los hidrocarburos.
  • Esto significa que si algo sale mal: sismicidad inducida, subsidencia, contaminación, tendrá un dolor de cabeza mucho mayor en sus manos y una audiencia mucho más crítica, parada con pancartas en su puerta, de lo que podría imaginar que suceda en el mar. En algunos lugares, por razones históricas y sociales, el fracking y la estimulación de EGS no serán posibles. Es así de simple.
  • También significa que la sísmica no nos va a ayudar tanto como la sísmica terrestre es más difícil. El ruido, la estática, los sustratos, etc., dificultan las cosas, sin mencionar las dificultades prácticas de realizar una campaña sísmica en las calles principales de un pueblo o ciudad, donde se encuentra el mercado. Como consecuencia, los métodos de exploración no sísmicos a menudo figuran mucho más en los programas de trabajo de exploración geotérmica.
  • Si bien la permeabilidad y el volumen del subsuelo generalmente son objetivos del subsuelo, al igual que el petróleo y el gas, a veces en la geotermia la permeabilidad puede ser alojada por fractura natural, lo que es mucho más difícil de resolver y predecir.
  • Los márgenes de ganancia son simplemente mucho menores para el agua caliente y la energía que para el petróleo y el gas. Si bien los enfoques de cartera siempre pueden ayudar a distribuir el riesgo y el costo, en los hidrocarburos se necesitan muchos menos éxitos para cubrir los costos de las fallas que en la geotérmica. Cuando se compara con las tasas típicas de éxito comercial, eso importa. Es posible que cubrir todos los costos de las fallas de exploración en las primeras etapas de la exploración a partir de los éxitos no sea posible en la forma en que está en el petróleo y el gas, y los incentivos estratégicos de los inversionistas públicos o privados suelen ser necesarios para ayudar a cubrir las fases iniciales de exploración.
  • Infraestructura. Los márgenes en petróleo y gas significan que, si hace un hallazgo decente, puede pensar felizmente en un oleoducto a su refinería local. No siempre, concedido, pero los costos de la tubería no son tan a menudo el principal fracaso. En geotérmica, los costos de una nueva red eléctrica o una nueva infraestructura de calefacción urbana a menudo son un fracaso en la aplicación práctica, incluso cuando todos los elementos geotécnicos se unen felizmente. Los márgenes involucrados en el éxito de cualquier exploración geotérmica no suelen ser capaces de financiar grandes proyectos de infraestructura, por lo que los costos de los que se cargan en los proyectos de exploración iniciales a menudo los matan. Donde ha habido éxito, a menudo ha implicado una decisión de los gobiernos de distribuir ese costo a lo largo del tiempo, con incentivos de exploración tempranos para llevar las cosas a la fase de producción generalizada más rentable. Eso podría incluir el financiamiento de infraestructura duradera (y generadores de empleo) como las redes de calefacción urbana.
  • La parte del reservorio objetivo podría no ser la misma que para el petróleo y el gas. La energía geotérmica no apunta a un producto que tiene un impulso de flotabilidad muy fuerte para alcanzar la parte superior del depósito, como ocurre con el petróleo y el gas. En geotermia, el calor y la temperatura no son lo único importante: el volumen suministrado de agua caliente/vapor es igual de importante, pero vale la pena señalar que, si todo lo demás es igual, las mejores temperaturas tenderán a ser más profundas, no menos profundas.
  • Los clientes son diferentes. Especialmente para el calor. Horticultura, consejos locales, hospitales, universidades, centros cívicos. No se trata de organizaciones que se sientan cómodas fácilmente con un gasto de capital inicial de millones para algo que no está probado hasta que el dinero se gasta en gran medida. Eso tiene que ser manejado imaginativamente y cortejado con delicadeza.
  • En geotermia, por supuesto, también estamos interesados en el parámetro térmico. Las características de las rocas y la forma en que afectan el flujo de calor, no solo el agua. La conductividad térmica, la difusividad, el flujo de calor, y cómo estos varían vertical.
  • En el lado positivo, una vez que se ha realizado la perforación y estamos abajo en el embalse, si las cosas funcionan y el recurso se gestiona adecuadamente, no agotaremos el recurso de la misma manera que el petróleo y el gas extraen físicamente el producto del suelo para nunca recargarse. Las caídas de temperatura y presión pueden ocurrir sin un manejo cuidadoso, pero la energía geotérmica puede seguir avanzando felizmente durante décadas de una manera que el petróleo y el gas solo pueden soñar. Las ubicaciones para la perforación de relleno no serán su mayor dolor de cabeza.
  • Otra advertencia es que algunas tecnologías geotérmicas están investigando cada vez más el escenario de conducción de circuito cerrado. En tales situaciones, todo lo que queremos de la roca es su calor conductivo y no su permeabilidad, por lo que el riesgo de permeabilidad se omite por completo y, por lo tanto, los métodos de exploración se ajustan al enfoque térmico de los parámetros. Existe una compensación en que el volumen de fluido caliente y el volumen de roca disponible para suministrar calor también se reduce a lo que puede contener y bombear a través de los pozos, de modo que pueda afectar la comercialización. Es posible que eso no sea un problema si sus rocas están lo suficientemente calientes, pero eso también implica, por supuesto, una perforación más profunda y costosa, por lo que se necesita más compensación. Estos son sujetos en desarrollo cuyas pruebas están en curso.
  • Puede haber diferencias importantes en el diseño del pozo, a menudo debido a la cantidad de tuberías (como tubulares y bombas) que tienen que descender por el pozo y el tamaño del agujero requerido para acomodar el kit necesario. En la geotermia convencional, a menudo (no siempre) habrá necesidad de dos pozos también, es decir, un inyector productor doblete para mantener las presiones. Esto podría no ser siempre necesario para recuperar un fluido presurizado más flotante como el petróleo o el gas.

 

Algunas similitudes clave con el petróleo y el gas.

Tanto la geotermia convencional como el petróleo y el gas buscan típicamente el volumen y la permeabilidad del subsuelo. Cualquier proceso utilizado en cualquiera de los dos para ayudar con eso puede tener usos en ambos. Es así de simple. Una advertencia como ya se mencionó, es que la permeabilidad que se busca en la geotermia no es más común en las rocas sedimentarias que en el caso del petróleo y el gas. También es típicamente en tierra y mucho más cerca de las personas. Eso afecta muchos métodos de exploración. Dicho esto, existe una gran cantidad de potencial geotérmico a nivel mundial en rocas sedimentarias al igual que el petróleo y el gas.

Las eficiencias de perforación también son, por supuesto, algo que ayuda a ambos, aunque los diseños de terminación a menudo son algo diferentes debido al kit que tiene que ir por el pozo, entre otras cosas.

Personalmente, sospecho que la mayor contribución del petróleo y el gas a la geotermia no está en el aspecto técnico, aunque, por supuesto, hay ofertas. Está en su larga capacidad para lidiar a gran escala con la obtención de financiamiento cuando se enfrenta a un riesgo geológico. Este es un concepto con el que el petróleo y el gas están muy familiarizados y tiene largas relaciones con los inversionistas, que bien lo saben. Siendo brutalmente franco al respecto, lo mejor que el petróleo y el gas pueden aportar a la geotermia es su billetera y sus amigos financieros.

Lo amo o lo odio, todo se trata del dinero

Sin embargo, de manera realista, ¿hay algún interés por parte de los inversionistas de O&G en venir a la fiesta geotérmica? La verdad sincera es que (hasta ahora de todos modos) ha sido mucho más difícil ganar grandes cantidades de dinero en escalas de tiempo a corto plazo (<5 años) en geotermia que históricamente para el petróleo y el gas. El dinero, cuando viene (lo hace), toma escalas de tiempo más largas. Los inversionistas pueden preguntar razonablemente: ¿por qué reventar las cosas duras, largas y pequeñas cuando hay cosas cortas, fáciles y grandes disponibles? Duro pero justo. Lo que está cambiando ahora, y por qué muchos más pueden considerar venir a la fiesta geotérmica, es que el apetito por la energía verde está aumentando en todos los ámbitos. Los costos de no cuidar el planeta de manera responsable están llegando a casa. Hay miles de millones y miles de millones disponibles en este espacio financiero en este momento. Casi todos tienen la necesidad. Estar convencido del mejor “cómo” es mucho más raro.

Los costos de emisión de CO2 a la atmósfera, incluso si no están formalmente consagrados en los impuestos al carbono y similares, son cada vez más evidentes para los inversionistas y el público. No se equivoquen, los primeros se preocupan por lo que los segundos piensan, porque en última instancia, el público suele ser el cliente. Los gobiernos tienen obligaciones legales ambientales que cumplir a la luz del cambio climático, por lo que también están interesados. El apetito por inversiones a largo plazo está aumentando. No es universal y algunos inversionistas nunca estarán interesados en el riesgo geológico cuando hay que vender bebidas gaseosas o pólizas de seguro, pero está bien. No necesitamos que a todos les guste.

¿Riesgo? Bueno, en realidad es notable cuán riesgoso están muchos inversionistas. Ellos lo entienden. No le tienen miedo. Sin embargo, lo que les gusta ver es la escala de recompensa. ¿Por qué invertir todo ese tiempo y esfuerzo si al final del día solo hay 15 lugares donde se puede aplicar globalmente? Ese es un problema de imagen que enfrenta la geotermia hasta cierto punto. Exponga que puede aplicarse en 17000 lugares y no solo en 17, y habrá muchos oídos mucho más listos para escuchar.

Sin embargo, ese caso debe hacerse cuantitativamente y en detalle. La responsabilidad recae en los profesionales técnicos para comunicar eso. El dinero no caerá en nuestras manos ante la mención de algún concepto. Gran parte de mis esfuerzos en geotermia están destinados a proporcionar puentes técnicos y comerciales que conviertan proyectos geotérmicos individuales en propuestas a escala de múltiples proyectos a escala.

Habiendo dicho que todo se trata del dinero, creo que a veces también es importante en la etapa de factibilidad, no llegar a colgar lo que es económico ahora. Investigar estudios de casos conceptuales y análogos como una especie de “dinero ficticio” geotérmico para ver si un proyecto vuela comercialmente o no, antes de gastar el dinero real, es algo útil. Y si hay bustos comerciales, al saber qué son y qué tan grandes son, comienza la conversación sobre si algo puede cambiar en el futuro para ayudar con eso. Esa asistencia puede ser técnica, comercial o reglamentaria, o simplemente economías de escala y repetibilidad. Sea lo que sea, ese proceso de investigación cuantitativa ayuda a informar los próximos pasos, o igual de importante para cualquier inversionista, la velocidad de salida.

Definir algunos tipos clave de geotermia y definir depósitos geotérmicos.

Para los puristas entre nosotros, la energía geotérmica es esa energía derivada únicamente del calor primordial de la formación de la Tierra y todos los impactos que tuvieron lugar en la formación del sistema solar, más la contribución continua de minerales radiactivos en la corteza y el manto (potasio, uranio y torio). Estas contribuciones existen en aproximadamente la mitad y la mitad del flujo de calor de la superficie terrestre. La discusión sobre las bombas de calor de origen terrestre (y también de origen hídrico) a veces se incluye en los debates sobre la energía geotérmica; estos son pedazos de tuberías que explotan las diferencias de temperatura en el suelo y el agua de la superficie cercana con nuestro aire, debido a los cambios diarios y estacionales que surgen de la radiación solar que llega a la Tierra. En ese sentido, sensu-stricto no es pura energía geotérmica, sino más bien una forma de energía solar, donde nuestros paneles solares crudos son tierra superficial y agua. Estas variaciones diarias y estacionales generalmente no se extienden por debajo de los 20 m de profundidad en el suelo. Personalmente, no tengo una opinión muy sólida, siempre que las discusiones y las cifras dejen muy en claro lo que se está discutiendo. Profundizar en las estadísticas publicadas sobre energía geotérmica, eso es más a menudo un problema de lo que piensas.

La geotermia superficial y profunda también tiene una variedad de definiciones diferentes. Algunos incluirán bombas de calor de origen terrestre en discusiones geotérmicas superficiales, otros puristas considerarán la geotermia superficial como solo ese elemento derivado del calor de la Tierra, y no del sol. En todo el mundo, a veces se hace una definición formal de geotermia superficial, y generalmente mencionan umbrales de profundidad más bajos en el rango de 300-500 m. Si usted es un purista geotérmico, también puede agregarle un límite superior a unos 20 m para distinguirlo del elemento de la bomba de calor de origen terrestre, o si no, es posible que no le importe tanto. Cualquiera sea el caso, di cuál. Por lo tanto, la geotérmica profunda cae en la categoría de más de 300-500 m. Todo lo demás es igual, el calor y la presión destruyen la permeabilidad y la porosidad con la profundidad, y, por supuesto, los costos de perforación aumentan con la profundidad, por lo que esto hace que la geotérmica profunda sea un juego significativamente más costoso y riesgoso que la geotérmica superficial. Los costos de perforación no son lineales con la profundidad. Cuanto más profundo es, más profundidad de perforación por metro pagará.

Otra distinción clave es entre baja y alta entalpía geotérmica. Por lo que puedo ver, el límite ha surgido del umbral por encima del cual es más fácil extraer energía (vapor para turbinas) usando geotermia convencional. Con la advertencia de que la presión también es importante en un contexto de accionamiento de turbinas, este umbral de temperatura es de alrededor de 150-180°C. La entalpía es un término que incorpora no solo la temperatura, sino la energía interna total de un fluido y su presión y volumen, por lo tanto, es mejor evaluar que “pinchar” un fluido que tiene que hacer girar turbina. Si a veces escuchamos los términos geotérmicos de alta y baja temperatura, también suelen ser una distinción alrededor de ese umbral de temperatura. A temperaturas de 75 a 80 °C, tenga en cuenta que todavía es posible generar electricidad a partir de energía geotérmica, pero involucra sistemas “binarios” con el uso de un segundo fluido (orgánico) que tiene un punto de ebullición más bajo que el agua para impulsar las turbinas.

Por lo tanto, si tenemos la intención de proporcionar energía o calor para el cliente es una consideración crítica en el riesgo de exploración y, por lo tanto, otra forma de diferenciar la energía geotérmica. Si la principal consideración es el calor en lugar de la energía, entonces, extrañamente, la temperatura es de alguna manera ensayo de una preocupación. Las bombas de calor siempre pueden condensar calor de temperaturas más bajas a temperaturas más altas siempre que haya un volumen abundante de agua caliente, aunque a un costo de eficiencia y energía para impulsarlas, y el volumen del producto final. Después de todo, el calor es una función de la masa y la capacidad calorífica específica, así como de la temperatura. Cuando los centros cívicos en Glasgow pueden extraer calor del río Clyde, se hace evidente lo que es posible.

Por lo tanto, aumentar la masa (es decir, el volumen y la velocidad de flujo) también puede aumentar el suministro de calor. Dicho esto, la eficiencia de la bomba de calor es una función de la temperatura que ingresa y de a qué se puede enfriar, por lo que cuanto más caliente mejor, pero las temperaturas más bajas no tienen por qué ser el fin del mundo. Si el objetivo es proporcionar a un cliente el calor para cultivar coles en invernaderos, entonces no necesitamos 190°C. En ese sentido, no existe un límite inferior real en las temperaturas que se puedan utilizar, solo una sensación de que, a mayor temperatura, más restringidos son los usos para los cuales se pueden generar retornos comerciales. Sin embargo, si nuestro juego es generar energía, que tiene todo tipo de beneficios en que la infraestructura está mucho más disponible, entonces las restricciones de temperatura se vuelven más limitantes.

Tenga en cuenta que la capacidad de las bombas de calor también plantea preguntas importantes para la competitividad de la geotermia profunda. Si pueden hacer cosas tan inteligentes en la superficie, ¿por qué cavar profundo? Cavar nunca es una actividad barata. El detalle del volumen, la temperatura y el precio de los productos básicos marca la diferencia en cuanto a cuál es el más competitivo. La lata geotérmica profunda al final del día, en el caso de éxito, puede entregar volúmenes mucho más grandes de fluido mucho más caliente, y esas eficiencias pueden traducirse en una mayor competitividad. Sin embargo, estos resultados necesitan que alguien se siente y haga los cálculos y ningún mapa de decisiones te contará toda esa historia.

Otra división de gran categoría es entre sistemas cerrados y sistemas abiertos. Los sistemas abiertos son muy parecidos a la explotación convencional de hidrocarburos, ya que dependen del uso de los fluidos dentro de un depósito para extraer el producto, en nuestro caso calor. Estos pozos interactúan con los fluidos del depósito y comúnmente incluyen dobletes productores de inyectores, para maximizar la captación del flujo de calor al que se accede y mantener las presiones. También son posibles perforaciones de un solo pozo, pero el mantenimiento de la presión se convierte en un problema y el volumen de roca de la que se extrae el calor será mucho menor. Eso potencialmente afecta los márgenes de ganancia.

Los sistemas cerrados, por el contrario, están completamente aislados de los fluidos del depósito y dependen de las rocas en profundidad únicamente para su aporte de calor. Como tales, están menos interesados en la permeabilidad de la roca que en sus parámetros térmicos (aunque la permeabilidad de la roca huésped podría influir en los flujos de calor dentro de un depósito, especialmente si están involucradas zonas de fallas profundas). Les preocupa cuán eficientemente se puede conducir el calor desde la roca circundante hacia los fluidos del pozo. En los sistemas abiertos convencionales, generalmente estamos restringidos en el subsuelo al uso de agua en el reservorio (es decir, hidrotermal), aunque también se están evaluando otras opciones como el CO2. Sin embargo, cualquier uso de fluidos orgánicos está restringido a instalaciones de superficie (ORC). Sin embargo, en los sistemas de circuito cerrado, existe la opción de utilizar otros fluidos en lugar de agua como vehículo para la extracción de calor; estos se denominan materiales de cambio de fase o PCM.

Otros tipos de distinción geotérmica caen alrededor del tipo de estrategia geotérmica que se busca.

Sin embargo, ahora estamos en un lugar para pensar qué es un reservorio geotérmico. Nuestro producto de interés es el calor, por lo que, en esencia, un depósito geotérmico es algo que almacena calor para que lo extraigamos de alguna manera. El mensaje detrás del mantra “geotérmica en cualquier lugar” se deriva en gran parte del hecho de que cualquier roca esencialmente hace eso hasta cierto punto, por lo que los reservorios geotérmicos en este sentido laxo están en todas partes.

El diablo está en los detalles de cuán eficiente y barato podemos extraer ese calor de ellos, lo que, por supuesto, depende de las diversas técnicas que implementamos para hacerlo y del personaje del rock. A veces explotamos la permeabilidad y el agua para extraer ese calor del reservorio geotérmico (es decir, hidrotermal convencional), en cuyo caso esos parámetros estarán implícitos en la definición de un reservorio geotérmico. En otros, como se discutió, no lo hacemos, y no lo hará.

Allí en la “exploración térmica”, el flujo de calor, la conductividad y la difusividad térmicas serán parámetros clave. La conductividad térmica para el calor es un poco como la velocidad con la que un corredor de relevos puede correr: qué tan rápido roba el calor y corre con él. La difusividad térmica se trata de cuán bueno es al pasar el “bastón” de calor, cuán pegajoso es mantener el calor hasta que lo delata. El flujo de calor se trata de cuánta energía tiene que correr el velocista en primer lugar.

Tipos de permeabilidad y métodos de exploración – sísmicos y no sísmica, explorando en busca de fracturas

Es crítico para los métodos de exploración que aplicamos el tipo de permeabilidad que buscamos. Si estamos persiguiendo una geotermia de baja entalpía (típicamente menos de 150°C) para usos directos de agua caliente o generación de energía de fluido binario de ciclo de Rankine orgánico (ORC), entonces las cuencas sedimentarias en tierra que son frecuentemente perseguidas por recursos de hidrocarburos son objetivos justos. En consecuencia, muchos de los métodos de exploración son los mismos. Excepto cuando las ubicaciones en tierra o ubicaciones cercanas a áreas urbanizadas limitan las opciones. La hermosa sísmica marina en alta mar del tipo que está disponible hoy en día no será de mucha ayuda para la exploración geotérmica. La sísmica terrestre está mejorando significativamente con el tiempo a medida que mejoran los algoritmos de procesamiento de ruido (he visto algunas secciones asombrosas en tierra en mi tiempo), pero lo más probable es que siempre estén en una liga diferente a la sísmica marina. Hay una variabilidad mucho más cercana a la fuente para interrumpir la señal.

Los sistemas de roca seca y caliente del tipo perseguido en rocas cristalinas son muy diferentes y podrían no prestarse tan bien a la sísmica. Allí, la permeabilidad puede adoptar diversas formas y figuras: las juntas de enfriamiento, las fracturas tectónicas. Incluso el karst (según el campo de Lancaster), y la exploración de hidrocarburos en depósitos de sótanos fracturados está ayudando mucho aquí. Muchos de los aprendizajes son directamente transferibles, la advertencia es que la resolución sísmica de los sistemas de fractura sub-vertical es difícil en el mejor de los casos en alta mar, por lo que llevarla a tierra es aún más difícil. Dicho esto, los corredores de fracturas influenciados por fallas grandes son frecuentemente detectables, y las técnicas de inversión para detectar porosidades y permeabilidades de fracturas también aumentan todo el tiempo. Sin embargo, debe ser evidente para cualquier geocientífico del subsuelo, que las porosidades y permeabilidades inherentes a los sedimentos son, a pesar de su complejidad, más fáciles de generalizar que la permeabilidad de las fracturas naturales.

Esto puede ser menospreciado si podemos emplear técnicas EGS (sistema geotérmico mejorado) para diseñar un aumento de la permeabilidad in situ, al aumentar las presiones para inducir una falla de corte menor. Debido a las preocupaciones de sismicidad inducida, esto será más aceptable en algunas comunidades que en otras, y es probable que haya algunos lugares en los que simplemente no sea una opción, sin embargo, cuidadosamente se planifica y supervisa. La otra forma de burlarse, por supuesto, es adoptar un enfoque de circuito cerrado, donde la única permeabilidad de la que tiene que preocuparse es la del propio pozo, pero luego debe sentirse feliz de que el compromiso sobre el volumen de líquido y el calor lo afecten. El acceso puede dejar el proyecto aún viable.

Ya sea que estemos tratando con la exploración en rocas cristalinas duras o en sedimentos de la cuenca, tiene una gran influencia en las técnicas de exploración disponibles para nosotros, pero en todas las rocas, la gravedad y la gradiometría magnética, magnetotelúrica y las técnicas de resistividad como la tomografía de resistividad eléctrica están avanzando continuamente. Sin embargo, a menudo son sensibles a la penetración en profundidad y a los contrastes de densidad, resistividad y carácter magnético presentes en las rocas. Cualquiera que sea el contraste que estamos tratando de detectar en una roca, debemos tener un sentido fundamental de que existe un contraste significativo para que una técnica de detección sea viable. Sísmica no funcionaría si no hubiera contrastes de impedancia. El nombre del juego es también obtener una resolución y precisión mejores que las que ya podemos hacer con las técnicas de modelado. No tiene sentido gastar millones en una caja negra elegante si no reduce la incertidumbre que ya puede lograr el modelado de base amplia de los datos de compensación.

Muchas técnicas se basan en la comprensión de la respuesta de rocas reales en el subsuelo. Por eso es útil medir, medir, medir, donde sea que podamos manipularlo. Predecir la roca es más fácil si ya tenemos una biblioteca conocida de respuestas de roca, para comparar velocidad, densidad, magnetismo, resistividad. Cuanto más locales sean, específicos de nuestra cuenca o entorno, mejor. Siempre se debe realizar un ejercicio de costo beneficio con la recopilación de datos. El tiempo en una plataforma no es barato, pero en una fase de exploración, el valor de las mediciones reales en rocas reales en el fondo del pozo o recuperadas para trabajar en el laboratorio más tarde es difícil de exagerar.

Un nuevo desarrollo interesante es el uso del radar para la penetración del subsuelo. Esto es algo que se conoce desde hace algún tiempo. La profundidad a la que se puede lograr esto de manera confiable es un tema en evolución y no sin un problema o dos, sino cosas como la herramienta MARSIS Mars Express de ESA que está orbitando Marte y detectando lagos de agua subglaciales debajo del polo marciano sur a profundidades de Alrededor de 1 km, da una idea de lo que puede ser posible. Donde los contrastes dieléctricos lo facilitan.

Nuevamente, hay preguntas importantes sobre la singularidad de la respuesta, precisión, resolución, confiabilidad y familiaridad con los parámetros clave de relevancia en rocas reales. Especialmente los contrastes, por ejemplo, en la permitividad relativa dieléctrica, que pueden existir en las rocas para ayudar a la detección. Los métodos electromagnéticos como este siempre funcionan en un entorno ruidoso. La Tierra y el universo, no son lugares electromagnéticamente silenciosos. Eso significa que siempre hay limitaciones para lo que se puede lograr, pero son una opción interesante para explorar más y las herramientas de registro dieléctrico en el fondo del pozo están disponibles en la mayoría de los grandes proveedores para ayudar con las calibraciones en el futuro. La calibración es la clave.

Al igual que con cualquier exploración del subsuelo en el siglo XXI, la respuesta no está en una herramienta mágica que lo dirá todo, sino en un arsenal integrado de armas para burlar, cuya suma es mucho mayor que la contribución de cualquier parte. Muchas flechas en el carcaj mientras cazamos. Cada vez más, con advertencias, también existe la oportunidad de desplegar estas cosas en busca de múltiples tipos de recursos: almacenamiento térmico, mineral, de hidrocarburos y subsuperficial, y hacerlo simultáneamente sin demasiado compromiso de cada uno.

Calor y destrucción de la permeabilidad, problemas de escala y equilibrio químico

El calor y la presión, como señaló un participante de la audiencia, tienden a destruir la permeabilidad, por lo que, si necesitamos permeabilidad in situ, esto generalmente se convierte en un problema a medida que profundizamos. Sin embargo, en realidad, no hay escasez de permeabilidad de rocas sedimentarias en profundidad en todo el mundo. He sostenido el núcleo del embalse alemán de Rotliegend en tierra desde 5 km de profundidad y sentí que se desmoronaba casi como arena de playa, en ese caso en gran parte debido a los efectos de disolución de feldespato a esa profundidad (si mi memoria me sirve correctamente) y solo un poquito en el bordes – tuve cuidado honesto …). Entonces, sí, más profundo puede ser un problema, pero ocasionalmente los cambios diagenéticos también funcionan para nosotros.

Un amable profesional geotérmico me dijo al comienzo de mis escapadas geotérmicas que, como regla general, un grosor de 100 m de 50 mD o más comienza a convertirse en un problema constante, siempre que se extienda sobre un área decente (por ejemplo, alrededor el inyector productor se duplica típicamente a una distancia de 1-2.5 km). Eso no estará en todas partes, y sí, es un riesgo, pero tales condiciones existen en profundidad en muchos lugares y a menudo tenemos los pozos de hidrocarburos cerca para probarlo.

Sin embargo, siempre es importante recordar que los fluidos calientes en la tierra contienen solutos, y a medida que la temperatura de ese fluido cambia, algunos de ellos se precipitarán. El manejo de tal “escala” química es un gran aspecto de cualquier operación geotérmica convencional de sistema abierto de larga duración. No es un showtopper, solo algo para tener en cuenta. También es importante reconocer que cuanto más profundo y caliente nos volvamos con los fluidos de nuestros depósitos, más corrosivos y difíciles serán esos fluidos al manipular con metales convencionales. Las aplicaciones supercríticas que se discuten que operan a muy altas profundidades y temperaturas encontrarán esto como un desafío particular.

Si se vuelven a inyectar fluidos de cualquier tipo en el depósito para mantener la presión, también tenemos que pensar con mucho cuidado sobre el tema de la temperatura y el equilibrio geoquímico. Poner un agua más fría en un depósito más cálido podría precipitar cosas que no queremos y ocluir la permeabilidad. O, como fue el caso en Alemania, poner agua en el pozo que no está en equilibrio geoquímico con rocas podría disolver algunas de ellas y/o hidratarlas y causar el movimiento del suelo, especialmente en una situación geotérmica poco profunda, y especialmente si hay evaporitas Una litología en la ecuación. Esta pregunta se vuelve aún más pertinente si los fluidos involucrados no son agua, como el CO2. Entonces no son solo las reacciones químicas que pueden inducirse, sino también las capacidades físicas son muy diferentes para explotar la permeabilidad in situ en la roca. La permeabilidad relativa de los gases en relación con los líquidos entra en juego, al igual que el efecto de acidificar ligeramente las aguas del yacimiento si hay carbonatos involucrados.

Todos estos riesgos tienen flujos de trabajo de mitigación en evolución que pueden emplearse para ayudar. La teledetección basada en satélites se está volviendo muy buena para monitorear cambios mínimos en la elevación de la superficie, y el gravimag también puede detectar cambios que ocurren activamente en el subsuelo. Pero es un buen punto tener en cuenta que, como regla general, cuanto más superficial y convencional sea el yacimiento (es decir, en un sentido de hidrocarburos), menor será el riesgo de perforación y geotécnico.

Tecnologías nuevas versus tecnologías existentes: ¿tenemos que esforzarnos tanto todavía?

Cualquiera que lea el campo de la geotermia en este momento no puede dejar de impresionarse por la amplitud y diversidad de la tecnología que se emplea para mejorar las cosas. Conducción de circuito cerrado. Exploración geotérmica supercrítica alta T alta P. Pluma de CO2 geotérmica. Luego tenemos aplicaciones tecnológicas existentes no solo para generación de electricidad, pero para desalinización, horticultura, protección del suelo, calefacción urbana, agricultura, acuicultura, etc. También se combinaron esfuerzos con otras energías renovables, incluida la calefacción urbana y el almacenamiento de energía térmica en los embalses. Todas estas cosas agitan la imaginación.

Sin embargo, las nuevas tecnologías siempre conllevan riesgos, y su evolución hasta un punto en el que habitualmente son comerciales a menudo puede tomar un camino largo y difícil de predecir. Lo imprevisto es, por definición, imprevisible. Esta nueva I + D debe llevarse a cabo con entusiasmo porque las ganancias potenciales son grandes, pero como dije en mi propia participación en PIVOT 2020, lo que realmente me emociona es la escala de recursos que ya está disponible utilizando las tecnologías existentes y los recursos geotérmicos e hidrotermales convencionales. Muy a menudo, el verdadero fracaso no está en los aspectos y riesgos geotécnicos, sino en contar la historia, aumentar la conciencia de la escala de recursos y alinear los entornos regulatorios y otros protocolos (incluidas las bases de datos existentes).

Es decir, juntar todos los pedazos de la sierra de calar que ya están allí sobre la mesa para hacer la imagen geotérmica. Las nuevas tecnologías son una bonificación fantástica y emocionante, muy digna de atención por las recompensas que pueden ofrecer, pero no son un requisito previo para el despliegue a gran escala de un recurso existente. Esas conversaciones pueden comenzar en masa ya sin tener que esperar a la maduración de estas nuevas tecnologías. Sin embargo, para catalizar eso, se debe comunicar cuantitativamente la apreciación de la escala de los recursos que potencialmente se pueden ofrecer, y ahí es donde veo tanto un gran desafío como una gran oportunidad, para aquellos que están dispuestos a ponerse los pozos y meterse en el duro injerto de minería de datos técnicos y comerciales.

Seguro tecnológico de nuevas opciones.

Si bien las tecnologías existentes ya brindan una oportunidad significativa, un área donde las nuevas tecnologías pueden ayudar en el futuro es proporcionar un seguro tecnológico adicional. Donde las opciones convencionales podrían depender de ciertas temperaturas y permeabilidades, en el futuro algunas de estas nuevas tecnologías podrían proporcionar una garantía adicional de que se puede extraer algo de ganancia por un gasto adicional relativamente pequeño, incluso si la permeabilidad o el grosor encontrado no es totalmente como se esperaba. Ofrecen opciones para una mayor recuperación de costos y entrega de beneficios, plan B’s. Esto es algo que sé que otros están pensando más. Históricamente, EGS ha proporcionado una cobertura de seguridad similar para la permeabilidad, pero predecir sus resultados sigue siendo geológicamente incierto con riesgos propios, y en términos de licencia social puede no ser una opción en todas partes.

Modelos y variabilidad espacial. El juego de modelamiento

Parece haber una idea errónea en el petróleo y el gas que los conceptos de juego no se han implementado en la exploración geotérmica. Definitivamente han sido y son. Muchos autores han empleado una variedad de técnicas. La audiencia de PIVOT 2020 mencionó algunos ejemplos. Creo que las diferencias con el petróleo y el gas son dobles: en primer lugar, la teoría de juegos en el petróleo y gas giran en torno a los elementos de origen del sistema petrolero, la ruta de migración, la presencia y la calidad del yacimiento, el sellado y la geometría de la trampa. En la exploración hidrotermal convencional dentro de las unidades sedimentarias, todo esto puede aplicarse, excepto que ya no estamos preocupados por la fuente y la migración, ya que el agua que conocemos ya está allí. De esa manera, encontrar un recurso técnico es, en muchos sentidos, menos riesgosos que el petróleo y el gas, muy obviamente, ya no tenemos que encontrar hidrocarburos, solo un depósito, y eso es más fácil. Donde es más riesgoso, es en ganar dinero con lo que hemos encontrado.

Ese aumento del riesgo comercial es algo muy importante para comprender con la geotermia. Ya no es el caso de que donde todos nuestros segmentos técnicos comunes de riesgo se unen de manera hermosa aseguran una buena oportunidad de éxito comercial. Con la geotermia, puede ser óptimo a este respecto y aún fallar comercialmente si no hay un mercado viable cerca para el calor encontrado. La mercancía es transitoria y necesita estar cerca del mercado para ser explotada, y hay muchas más alternativas competitivas para la misma mercancía.

Por lo tanto, los mapas de opciones son una herramienta excelente y ampliamente utilizada tanto en petróleo como en gas y geotérmica (consulte algunas de las aplicaciones holandesas del sitio web de TNO o documentos daneses sobre el tema), pero una gran diferencia es que no nos llevan al camino de la comercialización, así como en el petróleo y gas. Cuando los márgenes son más bajos, hacer que esas sensibilidades del mercado comercial se contabilicen mucho antes en el proceso de exploración se vuelve mucho más importante. Es por eso que los mapas de demanda de calor y el conocimiento de dónde están presentes las infraestructuras de calor existentes y los grandes clientes potenciales son importantes. Entonces, un ejercicio de “teoría de juego comercial” puede sobreimprimirse en cualquiera de los geotécnicos. Esto es algo que he considerado en un contexto del Reino Unido. Aquí hay algunos blogs sobre enlaces que ilustran el concepto.

• https://www.linkedin.com/pulse/commercially-integrated-geothermal-play-modeling-warm-dave-waters /
• https://www.linkedin.com/pulse/investing-geothermal-uk-ready-thinking-bigger-dave-waters/
• https://www.linkedin.com/pulse/from-outside-looking-risk-money-public-uk-deep-onshore-dave-waters/

Pensando en las opciones de calor

Una cosa que quizás sea un poco más nueva, aunque estoy seguro de que otros ya lo han pensado de esta manera, es no pensar en los sistemas de opciones impulsados por la permeabilidad (y el petróleo), sino en los esceanrios impulsados por el sistema de calor. Pensemos en eso: fuente, vía de migración, reservorio, sello. Estas son todas las cosas relacionadas con el flujo, y también podemos traducirlas al calor. Si por un momento pensamos (incorrectamente) en el flujo de calor como más o menos igual a la base de la corteza desde la litosfera del manto, entonces esa es nuestra fuente.

Las heterogeneidades en la conductividad térmica dentro de las rocas de la corteza heterogénea roban ese calor diferencialmente y lo condensan en vías más complejas dentro de la corteza. Son nuestras vías de migración en el sistema de “juego del calor”. Cosas como litologías ricas en sal, granito y cuarzo (areniscas, cuarcitas), pero también en menor medida dolomita y otros carbonatos, son mejores para robar el flujo de calor de esta manera. El esquisto, las rocas de barro, las arcillas y las rocas pobres en cuarzo como los basaltos no son tan buenas y actúan más como “sellos” térmicos, es decir, aislantes térmicos. Donde las litologías, a través de procesos naturales como intrusiones plutónicas o diapiros evaporíticos, también proporcionan estructuras con una gran extensión vertical, entonces son aún más importantes desde una perspectiva de migración. Trabajan para recolectar y llevar el calor profundo a un depósito geotérmico menos profundo. Eso puede o no estar cubierto por un “sello” térmico como en las lutitas. Nuestro depósito geotérmico puede necesitar o no permeabilidad y agua para extraer ese calor, dependiendo de si se están implementando sistemas abiertos o conducción de circuito cerrado.

La industria del petróleo y el gas es muy buena para registrar y muestrear y modelar la porosidad y la permeabilidad (lo más importante, en ese orden: registro, muestreo, modelado) y fusionar estos datos duros con tipos de datos de detección remota más suaves como sísmicos. Las técnicas de modelado estocástico para inferir modelos realistas de variación de porosidad y permeabilidad en ritmos donde no se conocen, ayudan a evitar expectativas poco realistas. La industria geotérmica se encuentra en una etapa en la que los mapas regionales más grandes de estilo de “juego” se reconocen como inadecuados para predecir las variaciones detalladas observadas en el flujo de calor y los parámetros térmicos, así como la lucha duradera por conocer la permeabilidad. Ha llegado el momento de llevar las cosas a un nuevo nivel de granularidad para estos parámetros térmicos.

Tal vez haya espacio para pensar más en estos términos de parámetro de “juego del calor” y para modelar variaciones de menor escala de una manera similar. Sin embargo, hay diferencias físicas. Los parámetros térmicos dependen mucho de la composición mineralógica y química de una roca, no solo del carácter físico de la porosidad y la permeabilidad. Esas variaciones pueden ocurrir en longitudes de onda mucho más pequeñas y, por lo tanto, más difíciles de modelar. Por ejemplo, las variaciones en la procedencia de la arenisca pueden influir en cambios significativos en el carácter térmico para una porosidad y permeabilidad relativamente similares.

En cualquier caso, tomar más medidas de los parámetros de interés es el paso más importante hacia adelante. Los enfoques de modelado a menudo tienen una forma, en lo que respecta a la sofisticación, de adelantarse varios pasos a los datos disponibles para ellos. Lo más importante que la industria geotérmica y de petróleo y gas pueden hacer colectivamente en el futuro, además de buscar opciones de financiamiento imaginativas, es recopilar más datos de forma rutinaria sobre el carácter térmico y electromagnético de las rocas reales.

En ese sentido, el participante de la audiencia PIVOT 2020 que mencionó los programas centrales ha captado el extremo derecho de la pala. Un aspecto fundamental de la explotación del calor de las rocas reales es, como era de esperar, realizar muchas mediciones de los parámetros que dictan el calor de las rocas reales. Podemos hacer suposiciones teóricas y agitar los brazos sobre las interpolaciones de mapas regionales y los modelos que más nos gusten. Eso tiene su lugar, pero la resolución del tipo que necesitamos vendrá en última instancia de rocas reales.

Geotermia en cualquier lugar – las premisas y los problemas – un equilibrio de entusiasmo y gestión de expectativas

Si los sistemas de conducción de circuito cerrado pueden funcionar a gran escala comercial aún es una hipótesis que se está probando, pero vale la pena señalar que muchas personas conocedoras se están entusiasmando bastante. El concepto se basa en la roca caliente y un fluido en un pozo de circuito cerrado que perfora el calor conductor de las rocas fuera de él. Eliminan cualquier dependencia de la permeabilidad de las rocas in situ y en su lugar confían en un conjunto de rocas de cierto carácter térmico bajo la influencia de un cierto flujo de calor. Son prácticamente teóricamente posibles en todas partes. Esa es la esencia de “geotermia en cualquier lugar” y se sienta y nota “¿qué?” momento. Si eres un fanático de Disney entonces estás un poco en la misma línea que “cualquiera puede cocinar” un Ratatouille. Siempre puedes encontrar rocas calientes en profundidad si bajas lo suficiente. Sin embargo, existen restricciones inmediatas de volumen de fluido caliente asociadas con tales enfoques, además de aumentar los costos de perforación de forma no lineal cuanto más profundo (o más) vaya.

Por lo tanto, el desafío es hacerlo de manera rentable y competitiva frente a todas las alternativas competitivas que puedan existir en la superficie. Por lo tanto, si bien hay un motivo de entusiasmo en el sentido de que estas tecnologías traen la perspectiva de la geotermia a lugares que nunca antes se habrían considerado, también existe un caso para la gestión de expectativas. Algo que sea técnicamente factible no es una garantía de que pueda ser comercialmente competitivo. Dicho esto, hay proyectos en marcha, incluso mientras hablamos, que prueban tal viabilidad. Razones para ser alegre.

Al iniciar nuevas rutas, es bueno y necesario ser entusiasta, pero también es importante no prometer demasiado o no, ya que al haberlo visto muchas veces en la industria del petróleo y el gas, al final vuelve a morder. La confianza de los inversionistas, una vez rota, es difícil de recuperar. Es mejor ser honesto acerca de los riesgos por adelantado, incluso si hay costos a corto plazo. Los inversionistas son sorprendentemente flexibles cuando se trata de riesgos, pero la confiabilidad es algo en lo que insisten, por lo que, sin hacer ninguna presunción, es bueno evitar cualquier tentación de “sobre-huevo”. Para ser claros, no conozco ningún proyecto específico en el que esto se esté haciendo. Solo estoy haciendo un punto genérico, aplicable a toda la ciencia de recursos del subsuelo, de que a veces tenemos que vigilarnos a nosotros mismos y mantener nuestros ojos en las advertencias, así como en los potenciales técnicos que tanto nos entusiasman. En medio de un nuevo proyecto emocionante que a veces puede ser más difícil de lo que parece, incluso para los más experimentados.

Sin embargo, la realidad, nos guste o no, es que comercialmente la geotermia no siempre será la mejor opción. Creo que hay muchos más lugares donde tiene un papel, pero siempre se trata de hacer las matemáticas. La energía solar y eólica (entre otras) pueden ser excelentes opciones y sus tecnologías tampoco se detienen. Técnicamente, la geotermia se está acercando a un espacio donde se puede hacer en cualquier lugar, pero si hacerlo es la mejor opción para nuestro cliente, esa es una pregunta mucho más complicada y muy complicada. Hay que reconocer que el argumento de que una gran cantidad de energía se sienta debajo de nosotros, no es suficiente. Sin embargo, es cierto, es difícil ignorarlo. Sin embargo, hay muchos grandes depósitos de energía que ocupan nuestro planeta. Los más baratos, más limpios y confiables para cosechar, esa es la persecución. La geotermia está en ese espacio, pero es compartida.

Dilemas de bases de datos

Un problema recurrente que veo repitiendo una y otra vez en un país tras otro es cuánto del problema geotérmico gira en torno a contar la historia de los recursos existentes. En el Reino Unido existe una gran riqueza de perforación en tierra, principalmente para hidrocarburos, pero también perforaciones de aguas menos profundas, y hay mucha sísmica en tierra que la acompaña. Sin embargo, el empaque de todos estos datos para un uso puramente geotérmico es sorprendentemente difícil de construir, y reside en una gran variedad de cofres diferentes. Solicite hablar con la persona de BEIS (~ Departamento de Energía del Reino Unido) responsable de los datos geotérmicos o de los protocolos de licencia y encontrará mucha voluntad genuina de ayudar, pero ninguna persona con tal responsabilidad. A menudo, las licencias están integradas en más niveles de gobierno local.

Esto, en un país avanzado de la OCDE con décadas de exploración subterránea. Imagine entonces cuánto más difícil podría ser en lugares con menos recursos para arrojar a dicha gestión de base de datos. Los países verdaderamente innovadores en este frente en este momento son Dinamarca y los Países Bajos. Alemania y Francia también. Muchos lugares son buenos para la explotación geotérmica, pero aquellos que son buenos para divulgar la información de una manera que sea fácil para los inversionistas y sus equipos técnicos, son mucho más raros. Esto debe suceder como requisito previo para que los equipos técnicos tengan la información que necesitan para evaluar y transmitir la escala de los recursos a los gobiernos. Es un poco de pollo y huevo. Considero que el gobierno está bastante ocupado en este momento, por lo que probablemente sea la comunidad técnica la que tenga que poner esta bola en marcha de una manera que el gobierno pueda retomar más tarde.

Dicha gestión de la base de datos no solo es crítica en la etapa de exploración, sino también en las etapas más maduras de desarrollo. Esto es para garantizar que las licencias emitidas administren el recurso de manera efectiva y legal y no causen interferencias negativas entre los proyectos. Algunos países como los Países Bajos están llegando a esta etapa de despliegue.

Depósito de almacenamiento de energía térmica y proyectos híbridos renovables

En un mundo donde los márgenes de hidrocarburos solían ser enormes y donde la conciencia sobre los problemas del cambio climático no era lo que es ahora, había pocos incentivos para información o para hibridarse en diferentes industrias energéticas. En situaciones en las que los márgenes de beneficio en la tabla de energía, incluso en petróleo y gas, se están acercando mucho más a los huesos, el incentivo para capturar cosas que podrían mejorar la economía del proyecto en cualquier lugar donde se puedan encontrar está aumentando. Esa es una buena cosa. No todos odiamos cuando tres empresas de servicios públicos diferentes excavan nuestras carreteras principales a su vez para colocar tres cosas diferentes en diferentes momentos, con tres veces la interrupción, cuando todos están sucediendo en un lugar similar a una profundidad similar. Puede ser una analogía forzada, pero hay un buen caso para pensar lateralmente con otros jugadores de energía en proyectos de energía en estos días.

En geotérmica, creo que es especialmente útil reconocer que no tiene que ser la solución completa para ser una parte útil de ella. Para cualquier proceso que requiera calentamiento, la energía geotérmica no tiene que proporcionarlo todo para proporcionar un componente útil. El precalentamiento de cosas con energía geotérmica antes de la energía solar o eólica u otra para proporcionar el resto puede ser una contribución útil en muchos lugares. Vale la pena pensar cada vez que vemos un buen sitio para cualquiera de ellos. ¿Pueden ayudar las otras energías renovables también? Es una pregunta cada vez más útil.

Cada vez se aplica más la ciencia del almacenamiento de energía térmica. Esta es la idea de utilizar un acuífero o reservorio subterráneo como un banco de calor desde el cual hacemos depósitos de calor y extracciones para su uso posterior, tal vez cuando las energías renovables en proyectos híbridos están teniendo un “día libre”. Depende del sellado térmico (es decir, del aislamiento) y del comportamiento de conducción de rocas reales. Idealmente, lo que estamos buscando es un “sándwich de conductividad térmica” dentro de la sección geológica. Esto implica un depósito de calor donde podemos depositar y retirar calor (el productor-inyector se duplica nuevamente) y las mantas aislantes de roca por encima y por debajo limitan la disipación de calor. Por lo general, esto debe suceder en reservorios menos profundos sobre cualquier recurso geotérmico más profundo (que también puede aportar calor al sistema de almacenamiento).

Existe, entonces, cada vez que perforamos profundamente para explorar un yacimiento geotérmico profundo, una oportunidad adicional para examinar en detalle el carácter térmico de la sobrecarga anterior, y comprobar si pudiera ser otro recurso que podamos explotar. La efectividad de dicho almacenamiento de energía térmica de depósito (RTES) es una ciencia en desarrollo, pero es una fruta fácil de controlar que se puede ver en el camino con la broca, dado que ya estamos pasando por ese camino.

Potencial geográfico y el elemento de escala

Parece apropiado repetir al cerrar el mantra que repito una y otra vez, de escala, es decir, repetibilidad y entrega del tamaño de la recompensa. Es la diferencia entre los vinos artesanales finos disfrutados localmente y los vinos producidos en masa exportados y consumidos a nivel mundial. Uno podría ser hermoso y un tesoro para la vista, pero ¿qué mantendrá el pan y la mantequilla sobre la mesa y el gerente del banco del viñedo feliz? Así también con geotérmica. La transición de grandes proyectos individuales independientes que realizan un trabajo técnico fantástico, a uno donde el potencial multi proyecto es reconocido e incentivado estratégicamente por asociaciones público-privadas requiere este paso.

Es mi percepción que la trayectoria para lograr esto es menos una de avance tecnológico y más simplemente una de comunicación. La gente entiende que hay un recurso. Simplemente no obtienen el camino para monetizarlo a largo plazo. Todo lo que podemos hacer para ayudarlo como personal técnico ayudará a llevar la energía geotérmica a los niveles más nuevos que se merece. Puede que no sea una panacea dorada para todas partes, pero merece una consideración más rutinaria que recibe actualmente. Esto no sugiere que la comunidad geotérmica no haya intentado comunicarse anteriormente, seguramente lo ha hecho, pero los apetitos por las energías renovables ahora están en una nueva coyuntura, y es hora de volver a publicar los guiones gráficos. Más que eso, cada vez más podemos señalar muchos ejemplos reales en todo el mundo de dónde está trabajando y decirles a los inversionistas: esto ya no es nuevo.

¿Qué ha sido más difícil en la transición a la geotermia (hasta ahora)?

Terminaré con una pregunta más personal. Algunos miembros de la audiencia me han preguntado qué es lo que me ha resultado más difícil de hacer la transición del petróleo y el gas a la colocación de un sombrero geotérmico adicional. En primer lugar, enfatizaría que la transición no está completa y que las opiniones sobre si ya lo hice pueden variar.

La respuesta simple a esa pregunta es el nivel de complejidad comercial y los requisitos del cliente que deben considerarse muy pronto en cualquier proyecto, desde las primeras etapas de exploración. Eso es difícil. No siempre es muy difícil desde el punto de vista computacional, pero como un hábito necesario antes de que nos dejemos llevar por nuestra historia técnica, se requiere un reinicio mental. Mencioné la exploración impulsada por el cliente en la discusión PIVOT 2020, y para cualquier geocientífico, creo que ese es el elemento más difícil de tener en cuenta.

Reconociendo la idea de que hacer el mejor trabajo de geociencia posible no siempre es el requisito principal para el éxito del proyecto, no es intuitivo para un recurso subsuperficial. Sin embargo, si no está mirando al cliente desde el primer día que comienza a mirar las rocas, entonces ha disminuido enormemente sus posibilidades de éxito. Conocer todos los innumerables aspectos de eso: geotécnia subterránea, ingeniería de superficie, comercial, ambiental, regulatorio, social y legal, y no solo para geotérmica, sino también para las alternativas competitivas del cliente, es el mayor desafío para los geocientíficos que desean transición. Los márgenes reducidos dictan que esto tiene que suceder. Puede que no implique convertirse en experto en todas esas cosas, pero sí implica percibir lo suficiente para saber lo que no sabe y a quién levantar el teléfono y llamar para averiguarlo. La geotermia tiene muchas partes móviles. El petróleo y el gas, por supuesto, también lo hacen, pero con la geotérmica, más de ellos deben emplearse antes para optimizar las posibilidades de éxito.

¿Uno para ti?

Sin embargo, para cualquiera que quiera hacer la transición, no se desanime demasiado. Lo alentaría: es realmente fascinante técnicamente en formas que no había apreciado completamente. Sin embargo, advertiría que no es una transición fácil y rápida. Si lo está contemplando, asigne el tiempo y la perseverancia que se merece. No le faltan problemas, pero la sensación de estar en una industria que está creciendo y creciendo por la mejor de las razones es estimulante.

Nuevamente, agradezco a todo el equipo de PIVOT2020, especialmente a Philip Ball y Jamie Beard, y también a Glen Burridge por su papel perdurable como catalizador de energía y subsuelo. Todos los errores no forzados son solo míos. También debo agradecer a las muchas personas con las que he discutido el tema en los últimos cuatro años. El suministro constante de profesionales ansiosos por compartir es una de las alegrías del sujeto.

Re-publicado con autorización de su autor.

Fuente:  Dave Waters “PIVOT 2020 – Some questions and discussion raised by session 8: Geothermal prospecting” via LinkedIn / ThinkGeoEnergy