Energía geotérmica en Estados Unidos
Panorama de la energía geotérmica en los Estados Unidos de América

La central geotérmica Sonoma Calpine 3 de The Geysers
La energía geotérmica se utilizó por primera vez en los Estados Unidos para la producción de energía eléctrica en 1960. Los géiseres de los condados de Sonoma y Lake , en California, se convirtieron en lo que hoy es la planta eléctrica de vapor geotérmico más grande del mundo, con 1.517 megavatios . Se conocen otros campos de vapor geotérmico en el oeste de los Estados Unidos y Alaska. La energía eléctrica generada geotérmicamente se puede distribuir para satisfacer las demandas de cargas cambiantes. El impacto ambiental de esta fuente de energía incluye emisiones de sulfuro de hidrógeno , productos químicos corrosivos o salinos vertidos en aguas residuales, posibles efectos sísmicos por la inyección de agua en formaciones rocosas, calor residual y ruido. [1] [2]
Historia
Perforación geotérmica en The Geysers , California , 1977
La evidencia arqueológica documenta que los recursos geotérmicos se han utilizado en los EE. UU. durante más de 10 000 años. Los paleoindios fueron los primeros en utilizar fuentes termales geotérmicas para calentarse, purificarse y obtener minerales. [3]
En septiembre de 1960, Pacific Gas and Electric inauguró la primera planta de energía geotérmica comercial de Estados Unidos en The Geysers , California , que inicialmente produjo once megavatios de energía neta. El sistema de The Geysers se convirtió en el más grande del mundo, con una producción de 750 MW. [3] Explota el campo de vapor seco más grande, a 116 km (72 mi) al norte de San Francisco . [4] La turbina original duró más de 30 años. [5]
A finales de los años 1980 se construyeron varias pequeñas centrales eléctricas en la provincia geológica de Basin and Range en Nevada , el sureste de Oregón , el suroeste de Idaho , Arizona y el oeste de Utah . Ahora es un área de rápido desarrollo geotérmico. [6]
En el mar de Salton , en 2001, había 15 plantas geotérmicas que producían electricidad. La planta geotérmica Hudson Ranch I, de 50 MW, se inauguró en mayo de 2012. Una segunda planta similar se inauguraría en 2013. [7]
Temperaturas subterráneas estimadas a una profundidad de 6 kilómetros
El catalizador de desarrollo más importante es la Ley de Política Energética de 2005. Esta ley hizo que las nuevas plantas geotérmicas fueran elegibles para el crédito fiscal federal de producción completo, anteriormente disponible sólo para proyectos de energía eólica y ciertos tipos de biomasa. También autorizó y dirigió un mayor financiamiento para la investigación por parte del Departamento de Energía y permitió que la Oficina de Administración de Tierras abordara su acumulación de arrendamientos y permisos geotérmicos. [8]
En abril de 2008, comenzaron las perforaciones exploratorias en el volcán Newberry en Oregón . [9] En agosto de 2008, se estaban llevando a cabo 103 nuevos proyectos en 13 estados de EE. UU. Cuando se desarrollaran, estos proyectos podrían suministrar potencialmente hasta 3979 MW de energía, satisfaciendo las necesidades de aproximadamente 4 millones de hogares. [10] El Programa de Tecnologías Geotérmicas del DOE (parte de la Ley de Recuperación y Reinversión Estadounidense de 2009 ) permitió al USDOE financiar la investigación en Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS) para aprender más sobre los sistemas de fracturas en los yacimientos geotérmicos y predecir mejor los resultados de la estimulación del yacimiento.
En 2009, el banco de inversiones Credit Suisse calculó que la energía geotérmica cuesta 3,6 centavos por kilovatio-hora, frente a los 5,5 centavos por kilovatio-hora del carbón, si la energía geotérmica recibe préstamos subsidiados. [11]
Un informe publicado a fines de mayo de 2019 por el Departamento de Energía sugiere que la capacidad de energía geotérmica de EE. UU. podría aumentar más de veintiséis veces para 2050, alcanzando una capacidad de 60 GW, gracias al desarrollo y la adopción acelerados de tecnología. El informe documentó los beneficios de la energía geotérmica para la calefacción residencial e industrial. [12] El Secretario de Energía Rick Perry anunció que su Departamento había proporcionado fondos para un centro de investigación de 140 millones de dólares en la Universidad de Utah sobre energía geotérmica artificial. [13]
En 2018, el Departamento de Energía (DOE) lanzó el Observatorio Fronterizo para la Investigación en Energía Geotérmica (FORGE). [14]
En 2018, debido a la actividad volcánica, el proyecto geotérmico Puna en Hawái tuvo que cerrarse y se inundó con flujos de lava. [15] Se reabrió en noviembre de 2020. [16]
En 2023, la startup Fervo, con sede en Houston , comenzó a enviar electricidad a la red desde su sistema geotérmico mejorado de 3,5 MW, Project Red. El proyecto utilizó la perforación horizontal para perforar dos pozos y acceder a recursos térmicos adicionales. La empresa comenzó a perforar para un proyecto de 400 MW que involucra 100 pozos en el condado de Beaver, Utah. [17] En 2024, la empresa anunció una reducción interanual del 70 % en los tiempos de perforación, logrando 70 pies/h en granito y >430 °F (221 °C). [18]
Producción
Generación de energía geotérmica existente y planificada en Estados Unidos, abril de 2015
Con 3.900 MW de capacidad geotérmica instalada a partir de 2023, Estados Unidos sigue siendo el líder mundial con aproximadamente el 25% de la capacidad total en línea. [19] Las perspectivas futuras para la producción expandida de sistemas geotérmicos convencionales y mejorados son positivas, ya que las nuevas tecnologías prometen un mayor crecimiento en lugares que antes no se consideraban. [10]
Generación geotérmica por año en Estados Unidos [20] (TWhr)
Por estado
Producción geotérmica en teravatios hora (TWh) por estado a diciembre de 2023 [21] [22]
EstadoProducción (TWh)Porcentaje del total de EE.UU.
California10,96266,6%
Nevada4.29626,1%
Utah5213,2%
Hawai3482,1%
Oregón2121,3%
Idaho860,5%
Nuevo México [23]360,2%
Total16.462100%
Géiseres
Los Geysers tienen 1517  megavatios (MW) [24] de capacidad instalada activa con un factor de capacidad promedio del 63%. [25]  Calpine Corporation posee 15 de las 18 plantas activas en los Geysers y es el mayor productor de energía geotérmica de EE. UU. [26] Otras dos plantas son propiedad conjunta de la Northern California Power Agency [27] y Silicon Valley Power . [28] La planta de energía Bottle Rock restante es propiedad de US Renewables Group. [29] Ram Power está desarrollando una decimonovena planta. Los Geysers se recargan inyectando efluentes de aguas residuales tratadas de la ciudad de Santa Rosa y la planta de tratamiento de aguas residuales del condado de Lake . Este efluente solía verterse en ríos y arroyos y ahora se canaliza al campo geotérmico donde repone el vapor producido para la generación de energía.
Mar de Salton
Otra importante zona geotérmica se encuentra en el centro sur de California , en el lado sureste del Mar de Salton , cerca de Niland y Calipatria , California. 15 plantas geotérmicas se combinan para una capacidad de aproximadamente 570 MW. CalEnergy posee aproximadamente la mitad de ellas y el resto son propiedad de varias empresas. [7]
Cuenca y Cordillera
La provincia geológica de Basin and Range en Nevada , el sureste de Oregón , el suroeste de Idaho , Arizona y el oeste de Utah alberga 19 plantas de energía geotérmica en Nevada que producen más de 486 MW. La planta más grande es la instalación de McGinnis Hills operada por Ormat con una capacidad de 96 MW. [6] Otras plantas geotérmicas en Nevada están en Steamboat Springs , Brady/Desert Peak, Dixie Valley , Soda Lake , Stillwater y Beowawe .
Hawai
Puna Geothermal Venture opera una planta de energía geotérmica en Puna, Hawái . Su capacidad es de 25,7 MWe. La planta reabrió sus puertas en 2020 tras la erupción del volcán Kilauea en 2018 que destruyó parte de ella. [30]
Fiabilidad
Tuberías del complejo geotérmico McGinness Hills en Nevada
A diferencia de fuentes de energía como la eólica y la solar, la energía geotérmica es despachable , lo que significa que está disponible cuando se la necesita y puede ajustarse rápidamente a la demanda. Según la Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA), de todos los tipos de nuevas plantas de generación eléctrica, los generadores geotérmicos tienen el factor de capacidad más alto , una medida de cuánta energía genera realmente una instalación como porcentaje de su capacidad máxima. [31]
La EIA considera que las nuevas plantas geotérmicas tienen un factor de capacidad del 92%, comparable al de las nucleares (90%), y superior al del gas (87%) o el carbón (85%), y mucho más alto que el de las fuentes intermitentes como la eólica terrestre (34%) o la solar fotovoltaica (25%). [32] Si bien el medio portador de la electricidad geotérmica (el agua) debe gestionarse adecuadamente, la fuente de energía geotérmica, el calor de la Tierra, estará disponible, para la mayoría de los propósitos y efectos, de forma indefinida. [3] [ enlace muerto ‍ ] [33]
Sistema Nacional de Datos Geotérmicos
Estados Unidos opera el Sistema Nacional de Datos Geotérmicos (NGDS, por sus siglas en inglés). A través del NGDS, muchos archivos en papel y registros de perforaciones antiguos almacenados en los estudios geológicos estatales se están digitalizando y poniendo a disposición del público de forma gratuita. [34]
Costo
El costo inicial del campo y la planta de energía es de alrededor de $2500 por kW instalado en los EE. UU., probablemente de $3000 a $5000/kWe para una planta de energía pequeña (<1 MWe). Los costos de operación y mantenimiento varían de $0,01 a $0,03 por kWh. [35]
—  Departamento de Energía de EE. UU., 2022
Efectos ambientales
El agua caliente subterránea y el vapor utilizados para generar energía geotérmica pueden contener contaminantes químicos, como sulfuro de hidrógeno ( H
2S ).
yo
2El S es tóxico en altas concentraciones y a veces se encuentra en sistemas geotérmicos. [36] Los métodos de producción más nuevos separan el vapor caliente recolectado bajo tierra del vapor utilizado para alimentar turbinas y reducen sustancialmente el riesgo de liberación de contaminantes. [37]
El agua mezclada con el vapor contiene sales disueltas que pueden dañar las tuberías y perjudicar los ecosistemas acuáticos. [38] Algunas aguas subterráneas asociadas con fuentes geotérmicas contienen altas concentraciones de elementos tóxicos como boro , plomo y arsénico .
La inyección de agua en sistemas geotérmicos mejorados puede inducir sismicidad . Los terremotos en el campo geotérmico Geysers en California, el más grande de los cuales fue de magnitud Richter 4,6, se han relacionado con el agua inyectada. [39]
"Los posibles efectos incluyen la destrucción del paisaje, el secado de las fuentes termales, la erosión del suelo, la contaminación acústica y la contaminación química de la atmósfera y de las aguas superficiales y subterráneas". [40]
Véase también
Energías renovables en EE.UU.:
Internacional:
Referencias
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  • Asociación de Energía Geotérmica
  • Consejo de Recursos Geotérmicos
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  • Perspectivas de la energía geotérmica en Estados Unidos
  • Centro de recursos geotérmicos y de aguas subterráneas de Hawái de la Universidad de Hawái en Manoa
  • La colección geotérmica de UH Manoa
  • M 5.0 - 8 km al noroeste de The Geysers, California – Servicio Geológico de los Estados Unidos
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