La energía geotérmica es una fuente de energía inagotable. El agua a una profundidad de 5.000 metros ya está a 200 °C de temperatura. En las aplicaciones geotérmicas, se bombea hacia arriba mediante un pozo de producción. Este agua puede usarse para alimentar turbinas de vapor para generar electricidad o para calentar edificios mediante sistemas de bombas de calor. El agua enfriada vuelve a la corteza terrestre a través de un segundo pozo, el de inyección, donde se calienta de nuevo en la roca caliente. Es un ciclo completo. Esta energía renovable puede desempeñar un papel importante en la lucha contra el cambio climático.
Pero los pozos, que alcanzan varios miles de metros de profundidad, suponen al mismo tiempo costes y riesgos importantes.
El riesgo de equivocarse y no encontrar nada (lo que los expertos llaman el riesgo de exploración) es de aproximadamente un 30%.
Eso es lo que quieren cambiar los expertos del Instituto Fraunhofer. Su idea es utilizar un minitaladro para perforar la zona alrededor del pozo en un radio de 50 m y conectar hidráulicamente las grietas y fracturas circundantes llenas de agua con el pozo. Esto abre el camino para que el agua fluya hacia el pozo de producción, desde donde puede ser bombeada.
La tecnología de microturbina de perforación (MTD) ha sido desarrollada por Niklas Geißler, que investiga en el Fraunhofer IEG de Bochum.
Los pozos que se adentran varios kilómetros en la corteza terrestre cuestan millones de euros. Las ramificaciones adicionales del pozo principal que utilizan el MTD aumentan la zona de captación de agua caliente y el riesgo de exploración disminuye considerablemente.
Niklas Geißler
Microturbina de perforación (MTD).
La clave de la MTD es una microturbina de perforación compacta que está equipada con una broca especial. Es muy pequeña, pues sólo mide 3,6 cm de diámetro y 10 cm de longitud.
La microturbina está unida a una manguera de alta presión, a través de la cual recibe hasta 200 litros de agua por minuto a una presión de entrada de unos 100 bares, lo que hace girar la broca.
La broca está formada por una matriz de carburo de tungsteno con granos de diamante incorporados y tritura la roca a una velocidad de hasta 80.000 rotaciones por minuto. Por lo tanto, es especialmente adecuada para rocas duras y cristalinas como el granito. Además, también es capaz de perforar acero. Esto es importante porque los pozos suelen estar revestidos con un revestimiento de acero para mejorar su estabilidad.
Sin cambiar la herramienta de perforación, el MTD puede perforar primero el revestimiento de acero y luego la roca en un solo paso.
Podemos perforar de dos a tres metros en una hora. El agua que alimenta la microturbina sirve tanto de refrigerante, para que la broca no se caliente demasiado, como de lavado del agujero para eliminar los recortes de la perforación.
Niklas Geißler
En el pasado ha habido tecnologías similares que utilizan agua a presión, como la perforación por chorro radial. Sin embargo, hasta ahora sólo se podía perforar roca blanda con esas tecnologías. Para la energía geotérmica, en particular, se necesita un método para perforar la roca dura en la que suelen encontrarse los yacimientos geotérmicos.
Uno de los retos del proceso es desviar la microturbina de perforación fuera del pozo principal e introducirla en la roca circundante con un ángulo de trabajo relativamente grande. Por ello, los investigadores del IEG han desarrollado un dispositivo especial de desviación. Gracias a esta «zapata deflectora», la herramienta compacta puede ser guiada fuera del pozo principal en un ángulo de unos 45 grados. Así, la herramienta de perforación abre nuevas grietas y fisuras con agua caliente alrededor del pozo principal. El uso de la presión hidráulica significa que cuando se bombea el agua, ésta sale de las grietas y fisuras y entra en el pozo principal.
Durante los últimos meses, hemos demostrado con éxito la tecnología en una prueba de concepto en el Laboratorio Subterráneo de Bedretto (BUL) en Suiza, cerca del túnel de San Gotardo. El proceso es ya muy estable y fiable.
Niklas Geißler
Su importancia.
Los expertos calculan que el número de centrales geotérmicas en Europa se duplicará en los próximos cinco u ocho años.
Las microturbinas de perforación del Fraunhofer IEG pueden desempeñar un papel importante para que los pozos de producción sean menos arriesgados, menos costosos e incluso más eficientes.
