Un ingeniero investigador del MIT tiene planes ecológicos para una antigua central eléctrica de carbón en el norte del estado de Nueva York que la mayoría considera inútil.
Su objetivo es volver a poner la central en funcionamiento y utilizar la tecnología de girotrones para acceder al calor geotérmico profundo de la Tierra.
La empresa que comercializa el proyecto cree que, si es posible restaurarla, el mismo proceso podría funcionar en prácticamente todas las centrales eléctricas de carbón y gas del mundo.
En el norte del estado de Nueva York hay una antigua central eléctrica de carbón que la mayoría considera un vestigio inútil. Pero Paul Woskov, del MIT, lo ve de otra manera.
Woskov, ingeniero investigador del Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT, señala que la turbina eléctrica de la central sigue intacta y que las líneas de transmisión aún están conectadas a la red. Con un método en el que lleva trabajando los últimos 14 años, espera que vuelva a funcionar sin emitir carbono en absoluto antes de que termine la década.
De hecho, Quaise Energy, la empresa que comercializa el trabajo de Woskov, cree que, si logra adaptar una central eléctrica, el mismo proceso funcionará en prácticamente todas las centrales de carbón y gas del mundo.
Utilizar la tecnología de girotrones para acceder al calor geotérmico profundo de la Tierra
Quaise espera alcanzar esos ambiciosos objetivos aprovechando la fuente de energía que hay bajo nuestros pies. La empresa planea vaporizar suficiente roca para crear los pozos más profundos del mundo y obtener energía geotérmica a una escala capaz de satisfacer el consumo energético humano durante millones de años. Aún no han resuelto todos los retos de ingeniería relacionados, pero los fundadores de Quaise se han fijado un plazo ambicioso: empezar a obtener energía de un pozo piloto para 2026.
Sería más fácil descartar el plan como poco realista si se basara en una tecnología nueva y sin probar. Pero los sistemas de perforación de Quaise giran en torno a un dispositivo emisor de microondas llamado girotrón, utilizado durante décadas en la investigación y la fabricación.
«Esto ocurrirá pronto cuando resolvamos los problemas de ingeniería inmediatos: transmitir un haz limpio y lograr que funcione con una alta densidad de energía sin que se produzca una descarga», explica Woskov, que no está afiliado formalmente a Quaise, pero trabaja como asesor. «Avanzaremos rápido porque la tecnología subyacente, los girotrones, está disponible comercialmente. Se podría hacer un pedido a una empresa y recibir un sistema ahora mismo; eso sí, estas fuentes de haces nunca se han utilizado las 24 horas del día, los siete días de la semana, aunque están diseñadas para funcionar durante largos períodos. En cinco o seis años, creo que tendremos una central en funcionamiento si resolvemos estos problemas de ingeniería. Soy muy optimista».
Woskov y muchos otros investigadores llevan décadas utilizando girotrones para calentar materiales en experimentos de fusión nuclear. Sin embargo, no fue hasta 2008, después de que la Iniciativa Energética del MIT (MITEI) publicara una convocatoria de propuestas sobre nuevas tecnologías de perforación geotérmica, cuando Woskov pensó en darles a los girotrones una nueva aplicación.
«Los girotrones no han tenido mucha difusión en la comunidad científica en general, pero quienes trabajamos en investigación sobre fusión sabíamos que eran fuentes de haces muy potentes, como los láseres, pero en un rango de frecuencias distinto», afirma Woskov. «Pensé: ¿por qué no dirigir estos haces de alta potencia hacia la roca, en vez de hacia el plasma de fusión, y vaporizar el agujero?».
Mientras que la energía de otras fuentes renovables ha crecido enormemente en las últimas décadas, la energía geotérmica se ha estancado, principalmente porque las centrales geotérmicas solo existen en lugares donde las condiciones naturales permiten extraer energía a profundidades relativamente someras, de hasta 400 pies bajo la superficie terrestre. A partir de cierto punto, la perforación convencional deja de ser práctica porque la corteza más profunda es tanto más caliente como más dura, lo que desgasta las brocas mecánicas.
La idea de Woskov de utilizar haces de girotrones para vaporizar roca lo condujo a una investigación que nunca ha llegado a detenerse. Con cierta financiación de MITEI, empezó a realizar pruebas y pronto llenó su oficina de pequeñas formaciones rocosas que había sometido a ondas milimétricas de un pequeño girotrón del Centro de Ciencia del Plasma y Fusión del MIT.
Alrededor de 2018, las rocas de Woskov llamaron la atención de Carlos Araque ’01, SM ’02, que había desarrollado su carrera en la industria del petróleo y el gas y que en aquel momento era director técnico del fondo de inversión del MIT, The Engine.
Ese año, Araque y Matt Houde, que había trabajado con la empresa de energía geotérmica AltaRock Energy, fundaron Quaise. Poco después, el Departamento de Energía concedió a Quaise una subvención para ampliar los experimentos de Woskov con un girotrón de mayor tamaño.
Con la máquina más grande, el equipo espera vaporizar un agujero de una profundidad 10 veces mayor que la de los experimentos de laboratorio de Woskov. Se prevé lograrlo para finales de este año. Después, el equipo vaporizará un agujero de una profundidad 10 veces mayor que la del anterior, lo que Houde llama un agujero de 100 a 1.
«Eso le interesa especialmente al [DOE], porque quiere abordar los retos que plantea la extracción de material a lo largo de esas distancias mayores; dicho de otro modo, ¿podemos demostrar que eliminamos por completo los vapores de roca?», explica Houde. «Creemos que la prueba de 100 a 1 también nos dará la confianza para llevar al terreno un prototipo de plataforma de perforación con girotrón y realizar las primeras demostraciones sobre el terreno».
Se prevé que las pruebas del agujero de 100 a 1 terminen en algún momento del próximo año. Quaise también espera empezar a vaporizar roca en pruebas de campo a finales del próximo año. El breve plazo refleja los avances que Woskov ya ha logrado en su laboratorio.
Aunque se necesita más investigación de ingeniería, el equipo espera poder perforar y explotar estos pozos geotérmicos de forma segura. «Creemos que, gracias al trabajo de Paul en el MIT durante la última década, la mayoría de las cuestiones fundamentales de la física, si no todas, ya se han respondido y abordado», afirma Houde. «En realidad, tenemos que resolver retos de ingeniería. Eso no significa que sean fáciles, pero no estamos luchando contra las leyes de la física, para las que no hay respuesta. Se trata más bien de superar algunos obstáculos técnicos y de costos para hacer que esto funcione a gran escala».
La empresa planea empezar a obtener energía de pozos geotérmicos piloto que alcancen temperaturas de la roca de hasta 500 C para 2026. A partir de ahí, el equipo espera empezar a reconvertir centrales de carbón y gas natural con su sistema.
«Creemos que, si podemos perforar hasta los 20 kilómetros, podremos acceder a estas temperaturas extremadamente altas en más del 90 por ciento de los lugares del planeta», afirma Houde.
El trabajo de Quaise con el DOE aborda lo que considera las principales preguntas pendientes sobre la perforación de pozos de profundidad y presión sin precedentes, como la extracción de material y la determinación del mejor revestimiento para mantener el pozo estable y abierto. Para resolver este último problema, la estabilidad del pozo, Houde cree que hace falta más modelado informático y espera completarlo para finales de 2024.
Al perforar los pozos en centrales eléctricas ya existentes, Quaise podrá avanzar más rápido que si tuviera que obtener permisos para construir nuevas centrales y líneas de transmisión. Además, al hacer que sus equipos de perforación con ondas milimétricas sean compatibles con la flota mundial de plataformas de perforación existente, la empresa también podrá recurrir a la fuerza laboral global de la industria del petróleo y el gas.
«A estas altas temperaturas [a las que accedemos], producimos vapor a una temperatura muy cercana, o incluso superior, a la de funcionamiento de las centrales eléctricas de carbón y gas actuales», afirma Houde. «Así que podemos acudir a las centrales existentes y decirles: “Podemos sustituir entre el 95 y el 100 por ciento del carbón que utilizan mediante el desarrollo de un campo geotérmico y la producción de vapor de la Tierra a la misma temperatura a la que queman carbón para hacer funcionar sus turbinas, sustituyendo directamente las emisiones de carbono”».
Los fundadores consideran que transformar los sistemas energéticos del mundo en un plazo tan breve es fundamental para ayudar a evitar los escenarios más catastróficos del calentamiento global.
«En la última década se han logrado avances enormes en las energías renovables, pero, si vemos el panorama general, hoy no avanzamos ni de lejos lo bastante rápido para alcanzar los hitos necesarios para limitar los peores efectos del cambio climático», afirma Houde. «La geotermia profunda es un recurso energético que puede ampliarse en cualquier lugar y permite aprovechar una gran fuerza laboral del sector energético para reconvertir fácilmente sus competencias y destinarlas a una fuente de energía totalmente libre de carbono».
