A pocos kilómetros bajo tierra hay energía suficiente para satisfacer todas las necesidades de la humanidad. Es la conocida como geotermia, energía generada por el propio calor de las capas internas de la Tierra, y tiene un enorme potencial para convertirse en uno de los protagonistas de la transición energética, también en España. Frente a fuentes renovables intermitentes como la fotovoltaica o la eólica, cuya tecnología puede combinarse y sigue avanzando a ritmo vertiginoso, la geotermia es constante e inagotable, ya que está disponible durante las 24 horas del día y los 365 días del año.

Lo que no ha permitido el despliegue masivo de este tipo de energía, que se extrae en forma de vapor para hacer funcionar las turbinas de un generador o se canaliza directamente a los sistemas de calefacción de barrios o ciudades enteras, tiene que ver con la profundidad a la que se puede perforar de forma segura y con un coste lo suficientemente competitivo.

En países como Islandia, Nueva Zelanda o en zonas concretas de California (EEUU), por ejemplo, la energía geotérmica está más cerca de la superficie, por lo que es más fácil de conseguir a menor coste. Suelen ser áreas inestables a nivel geológico, cercanas a volcanes y placas tectónicas, pero este tipo de territorio sólo ocupa el 3% de la superficie del planeta. El resultado es que la geotermia, a pesar de su enorme potencial, aporta menos de 100 GWh al año al suministro mundial de energía, que se sitúa en torno a los 166,7 millones de GWh anuales.

Planta de geotermia en Islandia Invertia

Por eso, distintas compañías e instituciones académicas están probando nuevos métodos para llegar a mayor profundidad sin poner en riesgo la seguridad, y lograr así energía geotérmica casi en cualquier parte. Es el caso de GA Drilling, una empresa eslovaca que acaba de poner a prueba nuevas tecnologías con las que poder perforar de manera mucho más rápida y barata a profundidades de hasta 10 km bajo tierra.

Más rápido y seguro

Adentrarse varios kilómetros bajo la superficie de la Tierra no es tarea fácil. Perforar a esas profundidades implica altas temperaturas y alta presión, lo que puede poner en riesgo incluso las coronas de perforación (el equivalente a la broca de un taladro, pero a lo grande) más resistentes. En caso de romperse, la sustitución de esta pieza clave para el avance bajo tierra puede suponer un retraso considerable y un alto coste económico, que hace la geotermia inviable en muchos casos. 

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Para evitar estos problemas, GA Drilling (antes conocida como Geothermal Anywhere) lleva varios años desarrollando sus propias tecnologías y patentes. La última que ha puesto a prueba, en colaboración con la empresa de perforación Nabor, se llama Anchorbit. Es una solución plug & play que se puede adaptar a los equipos de perforación existentes y mejora radicalmente su rendimiento: puede duplicar la velocidad de perforación y prolonga la vida útil de las perforadoras en formaciones de roca duras y abrasiva.

Anchorbit es un sistema de anclaje que instala dos secciones detrás de la corona de perforación. Ambas cuentan con unos pistones extensibles, encargados de mantener el eje equilibrado y de proporcionar un empuje extra a la perforadora. Cuando la sección superior extiende los pistones para agarrarse a las paredes del pozo, la inferior se desliza hasta colocarse cerca de la corona. Una vez está situada, la superior retrae sus pistones y se vuelve a deslizar hasta ocupar su nueva posición. La operación se realiza una y otra vez hasta llegar a la profundidad deseada, con las secciones alternándose, como se muestra en el vídeo compartido por GA Drilling.

Es un novedoso sistema de avance que mejora la estabilidad y evita las vibraciones, causantes en muchos casos de la rotura de las coronas, sobre todo cuando estas se encuentran con roca dura y abrasiva a muy altas temperaturas. Al estabilizar la corona, puede aplicar más fuerza a la perforación, con lo que consigue mayor velocidad y reduce el riesgo de avería.

Las pruebas realizadas en el centro tecnológico de Nabor en Houston (Texas, EEUU) han sido todo un éxito y los responsables de ambas empresas aseguran que Anchorbit puede perforar los primeros 6 kilómetros de un pozo en la mitad de tiempo que una perforadora convencional. "Estamos encantados de que hoy hayamos demostrado en un pozo real un logro significativo: el uso exitoso de nuestra primera herramienta Anchorbit, aplicable a los proyectos geotérmicos actuales. Mejorará sus retornos, reducirá el riesgo y ayudará a la industria actual a expandir los proyectos en nuevos territorios", afirmó el CEO y fundador de GA Drilling, Igor Kocis, en un comunicado de prensa.

Por su parte, Tomas Kristofic, fundador y CTO de GA Drilling, añadió: "Anchorbit es una excelente mezcla de tecnologías existentes, aderezada con innovaciones únicas. Como resultado, aporta una mejora sin precedentes en el rendimiento y la consistencia frente a las tecnologías de perforación existentes. Se trata de un salto largamente esperado en el camino hacia la tecnología de vanguardia facilitadora de una revolución geotérmica".

Perforación con plasma

Anchorbit no es la única tecnología que está desarrollando GA Drilling. De hecho, puede ser un complemento imprescindible para otro sistema que llevan años desarrollando. Se llama Plasmabit y será el encargado de acercarse a profundidades cercanas a los 10 kilómetros bajo tierra, el verdadero objetivo de la compañía.

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Es un sistema que también se puede conectar a una plataforma de perforación estándar, en este caso para sustituir el cabezal por un sistema de perforación de plasma pulsado. Para funcionar utiliza un soplete de arco eléctrico rotatorio, encargado de hacer estallar las rocas con gas ionizado a 6000 ºC. Eso las debilita y luego las hace explotar con chorros de agua a alta presión, lo que permite retirar los trozos de roca sobrante a través de una tubería hasta la superficie.

La gran ventaja de este tipo de perforación es que evita los lodos y funciona sin contacto, por lo que no es necesario retraer la plataforma y cambiar la corona en ningún caso. El objetivo es proseguir con facilidad y rapidez a través de las sucesivas capas de roca, pudiendo alcanzar una mayor profundidad y 'cauterizando' la perforación mientras avanza.

Plasmabit, el sistema de perforación con plasma GA Drilling Omicrono

Esto supone otra ventaja y es que, a altas profundidades, se alcanzan temperaturas de hasta 350 ºC, lo que permitiría la instalación de plantas de energía geotérmica prácticamente en cualquier parte. Es una posibilidad que ahora mismo sólo está contemplada en lugares muy específicos de España, en zonas de Cataluña y las islas Canarias. 

Plasmabit es una tecnología basada en el mismo principio que utiliza Earthgrid, una compañía con sede en la californiana bahía de San Francisco, que en julio del año pasado presentó un robot perforador que emplea plasma. Desde la compañía indicaron que podrían excavarse túneles 100 veces más rápido y un 98% más barato que con los métodos tradicionales de tuneladoras. El plan es poder emplear esta tecnología en la construcción de conducciones para redes eléctricas, internet y cualquier tipo de servicio público en Estados Unidos.

El Robot Excavador Rápido (RBR, de sus siglas en inglés), cuenta con una serie de tubos emisores de plasma dispuestos en el cabezal siguiendo una espiral de Fibonacci, comenzando en el centro y ensanchándose hasta cubrir todo el diámetro del frente de excavación, según recoge New Atlas.

El proceso consiste en encender todos los tubos al mismo tiempo e ir girando el cabezal para conseguir una cobertura total. Helming explica que un posible prototipo puede acarrear 72 antorchas de plasma para perforar 1 metro de diámetro; con un consumo eléctrico por cada una de ellas de 500 kW y un total de unos 40 MW en modo bajo coste. Si necesita más energía porque la roca es más dura podría llevar a 120 MW constantes.

La escalabilidad del sistema, junto con los cálculos del equipo de ingenieros de la compañía, permiten que en una etapa avanzada la máquina podría llegar a consumir 1,38 GW. Aunque no es el límite, ni mucho menos. Se podrían diseñar generadores de plasma mucho más potentes o concatenar unos robots con otros —cada uno con la espiral más grande— para realizar los trabajos todavía más rápido.

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