Energía geotérmica: la renovable a la que el clima no afecta
La geotermia es la renovable que se comporta como una central convencional. Su factor de capacidad rivaliza con el nuclear, ocupa poco terreno y funciona de noche en invierno. Es también la más estrechamente condicionada por dónde uno se encuentre, y por eso aporta una parte importante de la electricidad en Islandia y Kenia y casi nada en la mayoría de los demás sitios.
De dónde viene el calor
El interior de la Tierra está caliente por dos razones, y el reparto entre ambas se resolvió hace poco. Cerca de la mitad del calor que sale por la corteza es primordial: energía liberada cuando el planeta se acretó y se diferenció hace cuatro mil quinientos millones de años, que aún avanza hacia fuera porque la roca conduce mal el calor.
La otra mitad es radiogénica. El uranio-238, el torio-232 y el potasio-40 están repartidos por el manto y la corteza y se desintegran continuamente, liberando calor al hacerlo. Las proporciones fueron inciertas mucho tiempo hasta que los detectores empezaron a medir geoneutrinos: antineutrinos emitidos en esas desintegraciones, que atraviesan el planeta en línea recta y pueden contarse en superficie. Borexino y KamLAND aportaron las primeras medidas directas de la producción de calor radiogénico, un caso poco frecuente en que la física de partículas zanja una cuestión geológica.
El flujo total hacia el exterior es de unos 47 teravatios, cifra que suena enorme y es difusa: promediada sobre el planeta equivale a unos 90 milivatios por metro cuadrado, miles de veces más débil que la luz solar. La geotermia nunca consiste, por tanto, en interceptar el flujo medio, sino en encontrar los lugares donde la geología lo concentra.
La temperatura aumenta con la profundidad unos 25 a 30 grados por kilómetro en corteza ordinaria. En regiones volcánicas, zonas de rift y límites de placa puede superar los 100 grados por kilómetro, situando temperaturas útiles al alcance de la perforación. Por eso el mapa de la geotermia sigue al mapa de la tectónica de placas.
Dos tecnologías, un nombre
Una bomba de calor geotérmica no tiene casi nada en común con una central geotérmica salvo la palabra. Hace circular un fluido por tuberías a pocos metros de profundidad, donde el terreno se mantiene todo el año cerca de la temperatura media anual local: más fresco que el aire de verano, mucho más cálido que el de invierno. Una bomba de calor traslada después ese calor al edificio, entregando de tres a cinco unidades de calor por cada unidad de electricidad consumida.
Esto no es generación, sino transferencia eficiente de calor, y funciona esencialmente donde haya terreno. Es además la abrumadora mayoría de lo que se llama geotermia por número de instalaciones, y la parte del campo con aplicación más amplia.
La generación eléctrica es otro problema. Requiere fluido lo bastante caliente para mover una turbina, en la práctica 150 grados o más, y que ese fluido exista en roca permeable capaz de entregarlo a caudales comerciales. Donde la naturaleza aporta ambas cosas -Islandia, Nueva Zelanda, el valle del Rift keniano, el campo de The Geysers en California, Indonesia, Filipinas- hay centrales funcionando desde hace décadas.
Tres tipos de planta cubren el abanico. Las de vapor seco, el diseño más antiguo, toman vapor directamente del subsuelo. Las de expansión súbita toman agua caliente a presión y la dejan hervir al caer la presión. Las de ciclo binario, hoy la construcción nueva más común, hacen pasar el agua geotérmica por un intercambiador para vaporizar un fluido secundario de punto de ebullición más bajo, lo que les permite trabajar con recursos de apenas 100 grados y mantener el fluido geotérmico en circuito cerrado.
La ventaja de la fiabilidad
El argumento operativo de la geotermia descansa en una sola cifra. Factores de capacidad del 80 al 90 por ciento la sitúan junto a la fisión nuclear y muy por encima de la eólica, con un 35-50 por ciento, o de la solar, con un 25-35. El calor no se detiene de noche, ni en invierno, ni durante una semana sin viento.
Esa propiedad vale más en una red de lo que sugieren las cifras brutas de energía. Una fuente que funciona al margen del clima reduce cuánto almacenamiento y respaldo necesita el resto del sistema, y lo hace de forma continua y no según un programa que alguien deba pronosticar. Es el mismo argumento estructural que impulsa el interés por cualquier fuente de energía disponible de forma continua, y por eso la geotermia suele describirse como complemento de la solar y la eólica, no como competidora.
El uso del suelo es la segunda ventaja. Una central geotérmica ocupa poca superficie por megavatio, sobre todo bocas de pozo y una sala de turbinas, y los pozos pueden perforarse direccionalmente desde una única plataforma.
El recurso no es estrictamente inagotable como lo es la luz solar. Extraer calor más deprisa de lo que se repone enfría un yacimiento a lo largo de décadas, y varios campos, entre ellos The Geysers, vieron caer su producción y necesitaron reinyección de agua para recuperarse. Bien gestionado, el recurso es renovable en la escala de la vida de una central; mal gestionado, se explota como una mina.
Sistemas mejorados y qué cambiaría
La limitación de la geotermia convencional no es el calor. Hay roca caliente bajo todas partes; lo que falta en la mayoría de los sitios es agua y permeabilidad. Los sistemas geotérmicos mejorados se proponen aportar ambas: perforar roca caliente y seca, fracturarla para crear vías, inyectar agua en un pozo y recuperar vapor en otro.
Si esto funciona de forma fiable, elimina por completo la restricción geográfica, y de ahí el fuerte aumento del interés. Los primeros proyectos tropezaron con dificultades -la sismicidad inducida llevó al cierre de un proyecto en Basilea en 2006 y contribuyó al de Pohang, en Corea del Sur- y gestionar ese riesgo es hoy central en el campo. Trabajos recientes en Nevada han demostrado caudales a escala comercial en una configuración de pozo horizontal tomada de la industria del petróleo y el gas, y los costes de perforación han bajado por la misma razón.
Una línea de investigación relacionada apunta a condiciones supercríticas. El agua por encima de unos 374 grados y 22 megapascales entra en un estado que no es líquido ni gas y transporta mucha más energía por unidad de masa. El Iceland Deep Drilling Project ha alcanzado esas condiciones en un entorno volcánico; un solo pozo supercrítico podría en principio rendir diez veces más que uno convencional, aunque los problemas de materiales y corrosión son severos.
La geotermia aporta hoy una parte pequeña de la electricidad mundial y una parte localmente decisiva en un puñado de países. Que se convierta en una tecnología global en lugar de regional depende casi por completo de que los sistemas mejorados puedan volverse rutinarios.
Preguntas frecuentes
¿Es la geotermia realmente renovable?
En escalas humanas sí, siempre que se gestione la extracción. El flujo de calor de la Tierra es continuo y el yacimiento se repone, pero extraer calor más deprisa de lo que llega enfría un campo a lo largo de décadas: The Geysers, en California, vivió exactamente eso antes de que la reinyección de agua restaurara la producción. Bien gestionada es renovable; sobreexplotada se comporta como un recurso minero.
¿Puede usarse geotermia en cualquier lugar?
Las bombas de calor geotérmicas funcionan casi en cualquier sitio, porque aprovechan la temperatura estable de unos pocos metros de profundidad y no el calor profundo. La generación eléctrica necesita roca caliente y permeable al alcance de la perforación, lo que la restringe a regiones volcánicas y tectónicamente activas. Los sistemas mejorados aspiran a eliminar esa restricción.
¿Cuánto calor terrestre procede de la radiactividad?
Aproximadamente la mitad de los 47 teravatios que salen por la corteza; el resto es calor primordial de la formación del planeta. La proporción fue incierta durante décadas hasta que los detectores de geoneutrinos midieron el calor radiogénico directamente, uno de los pocos casos en que la física de partículas respondió a una pregunta geológica.
¿Por qué es tan alto el factor de capacidad?
Porque el recurso es continuo. El calor del subsuelo no varía con la hora del día, la estación ni el tiempo atmosférico, así que una central funciona siempre que no esté en mantenimiento. Son típicos factores del 80 al 90 por ciento, comparables al nuclear y dos o tres veces los de la eólica y la solar.
¿Provoca terremotos la geotermia?
Las centrales convencionales que usan yacimientos existentes rara vez causan sismicidad perceptible. Los sistemas mejorados, que fracturan la roca para crear permeabilidad, sí han inducido terremotos sentidos: un proyecto en Basilea se cerró por ello en 2006. Gestionar la sismicidad inducida mediante el control de la inyección y la elección del emplazamiento es hoy parte central de esta ingeniería.
