Los 10 kilómetros superiores de la corteza terrestre contienen vastas reservas geotérmicas, esencialmente a la espera del consumo de energía humana para comenzar a aprovechar su inagotable producción de energía, que en sí misma no produce gases de efecto invernadero. Y, sin embargo, las fuentes geotérmicas actualmente producen sólo tres décimas del uno por ciento de la electricidad mundial. Esta prometedora fuente de energía se ha visto limitada durante mucho tiempo por los extraordinarios desafíos que supone perforar agujeros lo suficientemente profundos como para acceder al intenso calor debajo de la superficie de la Tierra. Ahora, una empresa derivada del MIT dice haber encontrado una solución en una tecnología innovadora que podría reducir drásticamente los costos y plazos de perforación a profundidades fantásticas. Quaise Energy, con sede en Cambridge, Massachusetts, planea desplegar lo que se llama taladros girotones para vaporizar rocas usando potentes microondas. “Necesitamos profundizar y calentar más para que la energía geotérmica sea viable fuera de lugares como Islandia”. —Carlos Araque, Quaise Energy Un girotrón utiliza tubos de vacío de haz lineal de alta potencia para generar ondas electromagnéticas de longitud milimétrica. Inventados por científicos soviéticos en la década de 1960, los girotones se utilizan en experimentos de investigación de fusión nuclear para calentar y controlar el plasma. Quaise ha recaudado 95 millones de dólares de inversores, incluido el japonés Mitsubishi, para desarrollar tecnología que le permitiría perforar rápida y eficientemente a 20 km de profundidad, más cerca que nunca del núcleo de la Tierra. Quaise Energy ha desarrollado un prototipo de girotrón portátil, que planean realizará pruebas de campo a finales de este año. Quaise Energy “La energía geotérmica supercrítica tiene el potencial de reemplazar los combustibles fósiles y finalmente darnos un camino hacia una transición energética hacia una energía de carga base libre de carbono”, dice el director ejecutivo de Quaise, Carlos Araque, un veterano. de la industria del petróleo y el gas y ex director técnico de The Engine Accelerator, la plataforma del MIT para comercializar tecnologías que cambian el mundo. «Necesitamos profundizar y calentar más para que la energía geotérmica sea viable fuera de lugares como Islandia». El agujero más profundo creado por el hombre, que se extiende a 12.262 metros bajo la superficie de Siberia, tardó casi 20 años en perforarse. A medida que el pozo se hizo más profundo, el progreso disminuyó a menos de un metro por hora, un ritmo que finalmente disminuyó a cero cuando se abandonó el trabajo en 1992. Ese intento y proyectos similares han dejado claro que las perforadoras convencionales no son rival para las altas temperaturas. y presiones profundas en la corteza terrestre. Las microondas se encuentran con las rocas “Pero un haz de energía no tiene ese tipo de límites”, dice Paul Woskov, ingeniero de investigación senior en el Centro de Fusión y Ciencia del Plasma del MIT. Woskov pasó décadas trabajando con potentes haces de microondas, dirigiéndolos a ubicaciones precisas para calentar combustible de hidrógeno por encima de los 100 millones de grados e iniciar reacciones de fusión. “No fue un gran salto establecer la conexión de que si podemos fundir cámaras de acero y vaporizarlas , podríamos derretir rocas”. —Paul Woskov, MIT“Ya sabía que estas fuentes eran bastante dañinas para los materiales porque uno de los desafíos es no derretir la cámara interna de un tokamak”, un dispositivo que confina un plasma usando campos magnéticos. «Así que no fue un gran salto establecer la conexión de que si podemos fundir cámaras de acero y vaporizarlas, podríamos derretir rocas». En 2008, Woskov comenzó a estudiar intensamente si el enfoque podría ser una mejora asequible en la perforación mecánica. La investigación condujo a experimentos prácticos en los que Woskov utilizó un pequeño girotrón para destruir ladrillos de basalto. Basándose en sus experimentos y otras investigaciones, Woskov calculó que una fuente de ondas milimétricas apuntada a través de una guía de ondas de aproximadamente 20 centímetros podría hacer estallar una pelota de baloncesto. agujero de tamaño grande en la roca a una velocidad de 20 metros por hora. A ese ritmo, 25 días y medio de perforación continua crearían el agujero más profundo del mundo. “Era evidente que si pudiéramos hacerlo funcionar, podríamos perforar agujeros muy profundos por una fracción muy pequeña de lo que cuesta. ahora”, afirma Wóstov. Aunque a Wostov se le acredita como fundador de Quaise, dice que no tiene ningún interés financiero en la empresa, a diferencia del MIT. Una ola de posibilidades El diseño de Quaise requiere un tubo de metal corrugado que sirva como guía de ondas, que se extraería una vez completada la perforación. . El sistema dependería de gas inyectado para enfriar y sacar las cenizas. «En lugar de bombear fluido y girar un taladro, quemaremos y vaporizaremos roca y extraeremos gas, que es mucho más fácil de bombear que el lodo». —Carlos Araque, Quaise Energy“Necesitaremos alrededor de un megavatio para alimentarlo, la misma cantidad de energía que una típica plataforma de perforación”, dice Araque. ”Pero lo usaremos de maneras muy diferentes. En lugar de bombear fluido y girar un taladro, quemaremos y vaporizaremos roca y extraeremos gas, que es mucho más fácil de bombear que lodo”. El uso de la guía de ondas para dirigir la energía a la roca objetivo permite que la fuente de energía permanezca en la superficie. . Puede parecer exagerado, pero el concepto fue probado en un experimento de la década de 1970 en el que Bell Labs construyó un medio de transmisión de guía de ondas de 14 km en el norte de Nueva Jersey. Los investigadores descubrieron que podía transmitir ondas milimétricas con muy poca atenuación. Quaise pretende dirigirse en primer lugar a clientes industriales que necesitan vapor con un caudal, temperatura y presión garantizados. «Nuestro objetivo es igualar las especificaciones de una carga industrial», dice Araque. «Pueden retirar la caldera y les daremos vapor a 500 °C en el lugar». Con el tiempo, la compañía espera que la tecnología pueda habilitar nuevas plantas eléctricas geotérmicas o permitir que las turbinas que antes se calentaban con combustibles fósiles se reutilicen para abastecer la red. con un estimado de 25 a 50 megavatios de electricidad de cada pozo. La compañía planea comenzar demostraciones de campo este otoño, utilizando un dispositivo prototipo para perforar agujeros en roca dura en un sitio en Marble Falls, Texas. A partir de ahí, Quaise planea construir un plataforma de demostración de tamaño completo en una zona altamente geotérmica en el oeste de Estados Unidos. Quaise Energy perforó un agujero de 254 centímetros (100 pulgadas) de profundidad con un diámetro de 2,5 cm en una columna de basalto, lo que la hace 100 veces la profundidad del original del equipo. pruebas, realizadas en el MIT.Quaise EnergyEnfrentando las profundidadesAunque los datos de laboratorio han demostrado la viabilidad de ampliar el enfoque, es probable que los obstáculos técnicos al plan Quaise sean más profundos que su radical método de perforación.“Si realmente pueden perforar un pozo de 10 km agujero utilizando microondas de alta potencia, será un importante logro de ingeniería”, dice Jefferson Tester, que estudia la extracción de energía geotérmica en yacimientos de roca subterráneos en la Universidad de Cornell. “Pero el desafío es completar esos pozos para que no se desmoronen, particularmente si se va a comenzar a extraer fluidos del subsuelo y cambiar el perfil de temperatura. “Perforar un pozo ya es bastante desafiante”, dice Tester. «Pero realmente hacer funcionar el embalse y extraer la energía del suelo de manera segura puede ser algo muy, muy lejano en el futuro». 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