Un estudio sobre las propiedades de los fluidos impulsa el potencial de la geotermia
En lo más profundo, bajo nuestros pies, se halla una fuente natural de energía. Las centrales geotérmicas utilizan fluidos calientes procedentes de yacimientos subterráneos profundos. Tras bombearlo hasta la superficie, el fluido puede utilizarse directamente para hacer girar una turbina o reconducirse a través de un intercambiador de calor, donde libera el calor a un fluido de transferencia, el cual se encarga de hacer girar una turbina. Dicha turbina se conecta a un generador para producir electricidad. «A medida que varían la presión y la temperatura, el fluido del yacimiento sufre procesos químicos o físicos que alteran la composición o las características del fluido. Este hecho puede provocar la precipitación de minerales y, por tanto, la obstrucción de tuberías, la corrosión de componentes de la central o la desgasificación, lo cual repercute negativamente en el funcionamiento de la central y la economía general del proyecto», explica Simona Regenspurg, coordinadora del proyecto REFLECT, financiado con fondos europeos. Las predicciones de los modelos actuales adolecen de muchas incertidumbres, puesto que llevar a cabo muestreos y mediciones de fluidos «in situ» en condiciones extremas (en presencia de fluidos extremadamente calientes o salinos) supone un gran reto, tanto para los equipos como para los procedimientos analíticos.
Abordar los retos de la extracción de energía geotérmica
En REFLECT se optó por abordar el problema en origen, mediante la recopilación de datos químicos, físicos y microbiológicos de gran calidad con niveles de salinidad, presiones y temperaturas extremos a partir de mediciones de campo. Los experimentos de laboratorio y los modelos de predicción contribuyeron a mejorar la comprensión de los procesos de precipitación, corrosión y desgasificación. «Los socios del proyecto han recogido datos de más de tres mil muestras de fluidos procedentes de yacimientos geotérmicos de sus respectivos países o de investigaciones bibliográficas a partir de fuentes de libre acceso. A lo largo del proyecto, también recogimos ochenta muestras de fluidos en puntos específicos», señala Katrin Kieling, gestora del proyecto. Todos los datos recopilados se introdujeron en el Atlas Europeo de Fluidos Geotérmicos, una base de datos que integra datos geotérmicos con las propiedades geográficas, geológicas, de rango de profundidad, físicas, químicas y microbianas de los fluidos. Los datos se añadieron también a modelos predictivos que pueden servir de guía para utilizar los sistemas geotérmicos de forma óptima. En la foto de arriba se muestra el filtrado del fluido geotérmico para el análisis microbiológico durante el muestreo en el yacimiento geotérmico de Bad Blumau (Austria). «El Atlas de Fluidos Geotérmicos es la primera recopilación de datos físicos y químicos de fluidos procedentes de pozos geotérmicos a lo largo y ancho de Europa. Facilita la selección de posibles nuevos emplazamientos geotérmicos y permite diseñar y planear con eficacia las nuevas centrales geotérmicas», señala Regenspurg.
Mejores datos gracias a la experimentación y la innovación
Los investigadores de REFLECT llevaron a cabo una revisión extensa de los compuestos orgánicos y la vida microbiana presentes en fluidos geotérmicos profundos. Los datos podrían ayudar a predecir mejor cómo afecta la actividad microbiana al funcionamiento de las centrales eléctricas. Por ejemplo, los microbios podrían inducir la precipitación de minerales y, en consecuencia, disminuir el rendimiento de la central. Los investigadores también desarrollaron el paquete de «software» porousMedia4Foam, de código abierto, para simular procesos hidrogeoquímicos a distintas escalas. La geoquímica se gestiona mediante PHREEQC y se acopla al solucionador de flujo y transporte de OpenFOAM®. El paquete está perfeccionado para modelizar la naturaleza del flujo de fluidos en los pozos de producción geotérmica. Se llevaron a cabo muchos experimentos en el laboratorio. Por ejemplo, se efectuaron experimentos de desgasificación de CO2 para determinar la presión del punto de burbuja y la tasa de formación de burbujas con distintas salinidades y temperaturas. Conocer estos parámetros es esencial para evitar el bloqueo de las rutas en yacimientos geotérmicos. Para mejorar aún más la recogida de datos en el futuro, los investigadores desarrollaron una técnica de muestreo en el fondo de los pozos, que ampliará significativamente el rango de condiciones de temperatura y presión en el muestreo de pozos calientes y supercalientes, permitiendo así una planificación más sostenible de las instalaciones para sistemas geotérmicos supercalientes.
Recomendaciones para prevenir problemas antes de que surjan
«Los resultados de REFLECT tendrán una gran repercusión sobre la eficiencia operativa, la economía de los proyectos y la viabilidad de las centrales geotérmicas», indica Regenspurg. «Al redefinir las propiedades de los fluidos geotérmicos y sus constantes de reacción geoquímica para un amplio rango de niveles de salinidad y temperaturas, se cerrará una enorme brecha del conocimiento, lo que dará lugar a predicciones más fiables del rendimiento de las centrales geotérmicas».
Palabras clave
REFLECT, central geotérmica, fluido de transferencia de calor, energía geotérmica, precipitación, desgasificación, corrosión, OpenFOAM®, geotérmica, geoquímica