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lunes, diciembre 04, 2023

La Energía Geotérmica, para desarrollarse, acude a la Ingeniería de Petróleo

 

Por: Nelson Hernández

 

Para dar soluciones, técnica y económicamente viables, a la búsqueda de fuentes energéticas no emisoras de CO2, para construir una matriz energética global que contrarreste el cambio climático, se exploran diferentes vías para su concreción.

En esta expedición han tenido, hasta ahora, mayor desarrollo las fuentes energéticas solar y eólica. Quizás porque la tienen todos los países y son visibles. Pero hay una fuente, que siendo abundante y de existencia en todo el planeta, ha sido si se quiere ignorada: La ENERGIA GEOTERMICA.

 

Cuadro de texto: La energía geotérmica es una energía renovable que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra que se transmite a través de los cuerpos de roca o piedras calientes o conducción y convección, donde se suscitan procesos de interacción de agua subterránea y rocas, dando origen a los sistemas geotérmicos.
El término «geotérmico» viene del idioma griego: griego geo («Tierra»), y thermos («calor»); literalmente «calor de la Tierra». El interior de la Tierra está caliente y la temperatura aumenta con la profundidad. Las capas profundas están a temperaturas elevadas y, a menudo, a esa profundidad hay capas freáticas en las que se calienta el agua: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones en la superficie, como los géiseres o las aguas termales, utilizadas para baños desde la antigüedad. (Fuente: Wikipedia)









Ahora bien, todos los países tienen energía geotérmica, siendo su limitación económica de aprovechamiento:

  • La profundidad a la que se encuentra el magma y/o rocas con altas temperaturas. A mayor profundidad mayor costo económico.
  • Resistencia de los materiales para perforar el pozo, porque se deterioran con las altas temperaturas. Quaise Energy,  ha desarrollado un nuevo sistema de perforación que permite cavar hasta 20 Km mediante el uso de la tecnología llamada girotrones. Son unos tubos de vacío que emiten radiación de microondas de alta frecuencia y alta potencia.
  • El volumen de agua caliente (o vapor) obtenido del pozo. A mayor volumen y mayor temperatura, la economía de la geotérmica se hace más viable.

 



 

Las plantas de energía geotérmica consisten en circular agua a través de rocas calientes en las profundidades del subsuelo, y luego convertir la energía contenida en el agua caliente en electricidad en la superficie, al mover una turbina (generador) a vapor. En otras palabras, es el principio de las plantas termoeléctricas a vapor, el cual es obtenido mediante la quema de un combustible para calentar o convertir el agua en vapor.

 

Hasta ahora, solo había sido posible construir plantas geotérmicas económicas en regiones donde la roca caliente, porosa y permeable se encontraba a profundidades relativamente bajas.

 

Sin embargo, la tecnología siempre mejora lo existente, y esto es lo que ha logrado la empresa Fervo Energy,  al desarrollar proyectos geotérmicos novedosos para la entrega de energía libre de carbono, las 24 horas del día y los 7 días a la semana.

 

Para esos proyectos novedosos, FervoEnergy tomo para si las tecnologías del fracturamiento (fracking) y de perforación horizontal propias de la ingeniería de petróleo, y  utilizada recientemente en el desarrollo de las lutitas en los Estados Unidos, y que le ha permitido a ese país ser el primer productor mundial de petróleo.

 

Esta tecnología en la geotermia, lo que hace es fracturar la roca para incrementar la permeabilidad. Hay una diferencia importante con la aplicada a las lutitas, es que en la geotermia no se extrae fluidos (… se extrae es calor, utilizado como medio el agua), por lo cual se elimina (o se minimiza), si es el caso, los micros sismos que podrian originarse.

 

El uso de la perforación horizontal (hasta 1 Km), conlleva a mayor área de contacto del agua con el subsuelo caliente, traduciéndose en una mayor productividad de agua caliente por pozo, lo cual mejora marcadamente la economía de la planta eléctrica con base geotérmica.

 

Otro aspecto a resaltar, es que el ciclo agua – vapor – electricidad es cerrado. Es decir, el vapor de agua, luego de mover la turbina de generación eléctrica, es condensado y regresado al pozo para calentarla nuevamente, por lo que el reemplazo del agua gastada (o perdida) es mínimo.

 

De igual manera, las plantas carboeléctricas pueden tener una vida útil más prolongada, ya que la parte de generación de vapor seria eliminada (quema de combustible) y se le suministraría vapor producido geotérmicamente. Esta opción se debe a que con la metodología de FervoEnergy en cualquier lugar del mundo puede aprovecharse el potencial geotérmico, y lo único necesario seria perforar pozo o pozos en el área o superficie donde está instalada la carboeléctrica.

 

Google y FervoEnergy han unido esfuerzo para construir la primera planta piloto comercial de geotérmica en el estado de Nevada, USA. Esta planta en operación con una capacidad de 3.4 MW, permite a Google utilizar energía verde para alimentar sus centro de datos y oficinas, cumpliendo así su compromiso de utilizar energía libre de carbono en el 2030.

 

La extensión de la tecnología FervoEnergy a nivel mundial proporcionaría una fuente energética no emisora de CO2, ilimitada y no intermitente obteniéndose un costo reducido de la generación  eléctrica. Esto contribuye a eliminar la necesidad de combustibles fósiles en dicha generacion. Además, todos los países podrían incrementar su seguridad energética al generar energía con solar, eólica y geotérmica, por ser fuentes autóctonas. Esta última podría ayudar a eliminar la condición intermitente de la solar y eólica.

 

Finalmente, la energía geotérmica permitiría a la humanidad continuar su evolución sin generar CO2. Estimaciones indican que se podría alimentar la civilización durante 20 millones de años con solo utilizar el 0.1 % del calor de la tierra.

martes, diciembre 04, 2012

Consumo de agua en la explotación del gas de lutitas (shale gas)



 Nelson Hernandez

La explotación de los hidrocarburos provenientes de formaciones de lutitas ha tenido que vencer los cuestionamientos en cuanto al uso del agua en el fracturamiento hidráulico, y la contaminación de los acuíferos por hidrocarburos. A los momentos, ambas problemáticas han sido superadas.

La contaminación de acuíferos se elimino mediante la instalación de tubería (casing) para aislar el acuífero atravesado por la perforación. Estos acuíferos que surten de agua a particulares y poblaciones (municipios), se encuentran generalmente a profundidades no mayores a 150 metros. Mientras que los yacimientos de lutitas están a profundidades no menores de 500 metros.

Por otra parte, el agua y la energía son interdependientes. El agua es esencial en el desarrollo de los recursos energéticos. A la inversa los recursos energéticos son necesarios para la producción, procesamiento, distribución y uso de los recursos hídricos.

El agua utilizada en la perforación de un pozo profundo para extraer gas de lutitas está entre 65000 y 600000 litros. Esta agua no es reutilizada.

El agua utilizada en la fracturación hidráulica, donde una mezcla de agua y arena se inyecta  en las profundidades del yacimiento a alta presión para crear pequeñas grietas en las lutitas y permitir que el gas fluya hacia la superficie. Un pozo horizontal promedio requiere 4.5 millones de galones de agua. Es de señalar que esta agua se utiliza una sola vez, es decir, no es recurrente en la producción de gas.

 La grafica anterior muestra el requerimiento de agua para varias fuentes de energía. Nótese que el gas de lutitas es el de menor cantidad[1], entre 0.84 y 3.7 galones por MMBTU.

Para efecto de dimensionar ciertos valores, veamos que significan 5 millones de galones de agua:
·         Es lo que consume la ciudad de Nueva York en 7 minutos
·         Lo utilizado por una planta termoeléctrica de 1000 MW con base a carbón en 2 horas de operación
·         El agua para regar por 25 días un campo de golf
·         El agua para regar 7.5 hectáreas de maíz en una temporada



































[1] Los parámetros promedios de un pozo de gas de lutitas son los siguientes: Tiempo de vida de 20 años. Producción diaria de gas 1 millón de pies cúbicos (164 BPE).  4.5 millones de galones de agua utilizada en el fracturamiento. Consumo de agua de 2.31 litros por millón de BTU.


jueves, julio 10, 2008

CARRO MOVIDO CON AGUA (WES) … Una variante del carro eléctrico

CARRO MOVIDO CON AGUA (WES)
… Una variante del carro eléctrico
Por: Nelson Hernandez
Un nuevo sistema de celdas de combustibles (Fuel Cell) genera electricidad con solamente agua y aire. Esta nueva celda proporciona la potencia al carro al disociar el agua en oxigeno e hidrogeno, y luego transformar estos gases en electricidad que va a un motor para dar movimiento.
Co Ltd de Genepax, empresa japonesa, son los creadores de estas nuevas celdas de combustibles, a la que han denominado “Sistema de Energia del Agua”, (WES por sus siglas en ingles) el cual utiliza el agua como “fuente de combustible” y no emite CO2.
La característica principal de esta nueva celda radica en la utilización de una membrana desarrollada por Genepax que contiene un “materia” capaz de romper la molécula de agua en hidrogeno y oxigeno mediante una simple reacción química. El proceso, según Genepax, se asemeja al que produce el hidrógeno mediante una reacción de hidruro metálico y agua. Esta tecnología elimina el reformador de hidrogeno y el tanque de hidrogeno a alta presión.
Para el futuro, la compañía se propone proporcionar sistemas de generación de 1 kW para el uso en vehículos eléctricos y hogares. Para los vehículos eléctricos actuales WES puede ser utilizado como generador para cargar la batería secundaria que estos poseen. En los hogares puede reemplazar a las celdas solares.
Para los que no están familiarizados con la terminología eléctrica, 1 kW, son 1000 W, es decir, 10 bombillos de 100 vatios cada uno.
Quizás aun es muy temprano para medir la potencialidad de WES ante otras tecnologías, lo importante es que esta allí… es solo cuestión de tiempo. Los científicos están avanzando en la dirección correcta, lograr energías alternativas cada día más amigables al ambiente.
Recordemos que en el año 2006 se consumió el 24 % (45.6 MMBD) del total de la energía mundial en el sector transporte, es decir, para darle “movimiento” a la humanidad. Cualquier acción que se haga en este sector es positiva para mitigar el cambio climático… y el carro movido con agua es una de ellas.
Para Genepax, “Hacer un mundo mejor donde los niños puedan crecer con un futuro brillante y libre de preocupación” tiene implícito cambiar las practicas de producción y uso de las energías sobre todas las fósiles.




viernes, junio 13, 2008

UN SOLO PLANETA … Mucha gente

UN SOLO PLANETA
… Mucha gente
Por: Nelson Hernandez
El 11 de junio del presente año, el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP) publico su informe titulado “Africa: Atlas of our Changing Environment”, que muestra como ha cambiado el ambiente (hábitat) en África en los últimos 30 años.
El informe presenta el impacto a la Tierra, en el África, por las actividades humanas. Se utiliza combinaciones de fotografías satelitales, actuales e históricas, acompañado de una narrativa con pruebas científicas que ilustra cómo los seres humanos han alterado su hábitat y continúan realizando cambios observables y mensurables al ambiente global.
Indica el informe que las principales razones del deterioro son: el aumento de la población, la deforestación por la apertura de nuevos caminos, deforestación y deterioro del suelo por la extensión de zonas de cultivo, y lamentablemente por los campamentos de refugiados.
Como ejemplos de la agresión al ambiente tenemos:
  • Deforestación en el Congo por el aumento de las carreteras. Actualmente se proyecta mejoras en algunas de ellas lo que aumentaría aun mas el deterioro
  • En Madagascar han desaparecido bosques por el establecimiento de granjas y la tala de árboles para la obtención de leña para combustible
  • En la ciudad de Cape se han sustituido las zonas verdes endémicas por granjas y suburbios urbanos; también afectado por el turismo
  • Desaparece el 50 % de los glaciares de las montañas Rwenzori de Uganda
  • En el oeste de Sudán, el aumento de población y los refugiados han afectado sensiblemente al entorno natural
  • La península de Dakar se ha deteriorado en su conjunto por la explosión demográfica
Por otro lado las acciones en beneficio del ambiente han logrado:
  • En Túnez se protegió la pastura en el parque nacional Sidi Toui originando un fortalecimiento del ecosistema
  • Recuperación de ríos en Zambia
  • Reducción de la explotación no sostenible de los bosques de Kenia
  • Rehabilitación forestal de la provincia de Tahoua en Níger
  • Protección forestal en el parque nacional de Sapo
Una revisión del informe, con detenimiento, nos lleva a un mundo preocupante sobre el hábitat de la población africana. La solución a esta problemática debe estar basada en programas de educación a todo nivel.
Para los que deseen ahondar sobre el tema pueden también visitar el informe “Un Planeta, Mucha Gente” o el Atlas of Our Changing Environment que haciendo “click” en la parte inferior podrá observar, por país, la agresión ocurrida en ciertos sitios emblemáticos.
LA GRAN PARADOJA:
PROTEGER AL AMBIENTE DE LA HUMANIDAD O PROTEGER A LA HUMANIDAD DEL AMBIENTE.

viernes, mayo 25, 2007

CARTA ESCRITA EN EL 2070 ... Una visión de futuro?

CARTA ESCRITA EN EL 2070

... Una visión de futuro?


Esta es una carta escrita en el año 2070 y que refleja un mundo con altas posibilidades de existir si no hacemos algo por proteger el ambiente.
Es bueno recordar el Principio de Responsabilidad del filosofo aleman Hans Jonas:
"Actúa de tal modo que los efectos de tu acción sean compatibles con la permanencia de una vida humana auténtica", o expresándolo de modo negativo: "No pongas en peligro la continuidad indefinida de la humanidad en la Tierra"

La carta esta desarrollada en una presentación power point, la cual puede bajar o ver haciendo click AQUI

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