Aprovechar el calor natural de la tierra puede ser más rentable y limpio, gracias a un proyecto de investigación dirigido por investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico en colaboración con el profesor asistente de la Universidad Estatal de Nuevo México Kenneth C. Carroll.
Carroll es miembro de un grupo que ha publicado dos documentos relacionados con una nueva área de energía geotérmica, llamados sistemas geotérmicos mejorados. Estos sistemas están diseñados para permitir la producción de energía en áreas donde las técnicas geotérmicas convencionales no funcionan.
El grupo, dirigido por Carlos Fernández, Ph.D., en PNNL, ha desarrollado un nuevo fluido de fractura que utiliza un polímero ecológico para crear pequeñas grietas en el lecho de roca debajo de la superficie de la tierra. Las grietas proporcionan lugares para el aguapara ser bombeado a la roca, un proceso llamado "estimulación de reservorios". Allí, el calor de la tierra, alrededor de 150-400 grados Celsius a profundidades de 900-4,000 metros, es lo suficientemente caliente como para convertir el agua en vapor.entonces el vapor puede regresar a la superficie y usarse como fuente de energía para las centrales eléctricas.
A diferencia de los sistemas geotérmicos típicos, que se basan en rocas porosas, los sistemas geotérmicos mejorados tienen un potencial mucho mayor para aprovechar la energía de los puntos calientes geotérmicos en áreas de roca madre por lo demás impermeable.
El potencial podría ser especialmente alto en el oeste de los EE. UU., Incluido Nuevo México.
"El Servicio Geológico de los EE. UU. Dice que la mayor parte del oeste de los EE. UU. Tiene áreas de calor cercanas a la superficie", dijo Carroll. "Nuevo México y la mayor parte del oeste tienen geología de cuencas y cordilleras", que se caracteriza por cordilleras estrechas y cuencas planas o vallesEsto a menudo significa que las fuentes de calor en la tierra están más cerca de la superficie que en otras áreas, lo que hace que el desarrollo geotérmico sea más práctico.
El nuevo fluido aborda algunas de las preocupaciones sobre las técnicas de fractura comúnmente utilizadas en el desarrollo de petróleo y gas. Esas técnicas económicamente costosas requieren fluidos y métodos que generan impactos ambientales inaceptables.
Carroll es parte de un proyecto de investigación colaborativo entre el Pacific Northwest National Laboratory y NMSU.
"Nuestro nuevo fluido puede hacer que la producción de energía geotérmica mejorada sea más viable", dijo Carroll. "Y, aunque diseñamos el fluido para energía geotérmica, también podría hacer que la recuperación no convencional de petróleo y gas sea más respetuosa con el medio ambiente".
Los hallazgos del grupo han sido publicados por la Royal Society of Chemistry en la revista Green Chemistry, así como por Elsevier en Geothermics, International Journal of Geothermal Research y sus aplicaciones.
El proyecto aborda algunas de las deficiencias de los sistemas geotérmicos típicos. Además de la posibilidad de desarrollar sistemas en áreas de roca impermeable, los sistemas geotérmicos mejorados tampoco requerirían que el agua ya esté presente bajo tierra.
Debido a las ventajas, los investigadores ven un gran potencial para sistemas geotérmicos mejorados. Las plantas de energía geotérmica existentes en los EE. UU. Generan hasta 3.4 gigavatios de energía, lo que representa alrededor del .4 por ciento del suministro de energía de la nación. Un informe del Instituto Tecnológico de Massachusetts de 2006 estima que se ha mejoradoLos sistemas geotérmicos podrían aumentar la producción de energía geotérmica de la nación a 100 gigavatios, suficiente para alimentar a 100 millones de hogares estadounidenses.
Ese potencial ha atraído el interés del Departamento de Energía, que ha financiado cinco proyectos mejorados de demostración del sistema geotérmico en los EE. UU. En un proyecto en Nevada, los métodos geotérmicos mejorados aumentaron la productividad de una planta geotérmica convencional en un 38 por ciento. Sin embargo, los desafíos técnicos ylas preocupaciones sobre el costo y la cantidad de agua utilizada en estos sistemas ha limitado su uso.
Los procesos de fracturación hidráulica, similares a los utilizados en la producción de petróleo y gas, también se han utilizado en sistemas geotérmicos mejorados, pero esos procesos tienen inconvenientes debido a la cantidad de agua requerida, la toxicidad potencial de los productos químicos utilizados y los altos costos derecuperar y tratar el agua.
En contraste, este fluido novedoso es una solución de agua y 1 por ciento de polialilamina, una sustancia química hecha de carbono y nitrógeno que es similar a los polímeros utilizados en medicina. Después de bombearla a un pozo en un punto caliente geotérmico, dióxido de carbono presurizadose inyecta en el pozo. En 20 segundos, una reacción química hace que se forme un hidrogel, expandiendo el fluido hasta 2.5 veces su volumen original, expandiendo las grietas existentes en la roca y creando otras nuevas. Se espera que el proceso reduzca a la mitadcantidad de agua y tiempo necesarios para abrir un depósito subterráneo, reduciendo el costo de la generación de energía.
Los investigadores de PNNL están probando el rendimiento del fluido en muestras cilíndricas de roca impermeable. Las muestras se colocan dentro de una celda de prueba de alta presión y alta temperatura creada por los investigadores. Se inyectan pequeñas cantidades de fluido y dióxido de carbono líquido en elcelda de prueba, luego la presión y la temperatura se ajustan para que coincidan con las condiciones de los depósitos geotérmicos subterráneos.
Los investigadores descubrieron que el fluido constantemente creaba pequeñas pero efectivas grietas en las muestras que permitían que el agua fluyera. Esto los llevó a creer que las pruebas a mayor escala podrían producir grietas más grandes.
El equipo de investigación también espera que el fluido pueda reciclarse a bajo costo.
Se necesitan estudios adicionales para evaluar más a fondo el rendimiento del fluido. El equipo está planificando estudios de laboratorio para medir el nivel en el que el fluido puede reciclarse, así como su capacidad para fracturar piezas de roca más grandes. El objetivo final es realizar unprueba de campo controlada.
La investigación fue financiada por la Oficina de Tecnologías Geotérmicas dentro de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE.
El equipo también está estudiando un fluido similar para la recuperación no convencional de petróleo y gas.
"Usaría un polímero diferente aunque la química es similar a la utilizada en el fluido de extracción de energía geotérmica", dijo Fernández. Los fluidos son estables y pueden soportar temperaturas extremas, presiones y niveles de acidez, a diferencia de algunos fluidos utilizados en el aceitey la recuperación de gases, que se degradan con el tiempo. El nuevo fluido no tóxico y potencialmente reciclable también daría como resultado un uso más eficiente del agua.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Estado de Nuevo México NMSU . Original escrito por Darrell J. Pehr. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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