El acero inoxidable impulsa el futuro de la energía geotérmica

Se espera que la capacidad de generación de energía geotérmica se duplique para 2040, y el acero inoxidable surge como la clave para superar sus mayores desafíos.

En la carrera global hacia un futuro energético más limpio y seguro, la energía geotérmica está cobrando impulso discretamente. Si bien los paneles solares y las turbinas eólicas suelen acaparar la atención, la energía geotérmica —derivada del calor interno de la Tierra— se reconoce cada vez más como una solución fiable, de bajas emisiones y escalable. Gracias a las innovaciones en las tecnologías de perforación, los cambios en las prioridades geopolíticas y la elección de materiales más inteligentes, como el acero inoxidable, la energía geotérmica ya no es un nicho de mercado, sino una piedra angular de la transición ecológica.

Con años de experiencia y especialización en I+D en acero inoxidable, ahora nos centramos en explorar cómo los materiales avanzados pueden impulsar las tecnologías emergentes. La energía geotérmica destaca como uno de los campos más prometedores en la actualidad.

El potencial desaprovechado de la energía geotérmica
La energía geotérmica aprovecha el calor natural almacenado bajo la superficie terrestre. Esta energía térmica puede utilizarse para generar electricidad o proporcionar calefacción directa a viviendas, edificios y procesos industriales.

Hay tres tipos principales de plantas de energía geotérmica:

• Plantas de vapor seco, que utilizan directamente el vapor del subsuelo para accionar turbinas.

• Plantas de vapor flash, que extraen agua caliente a alta presión que se vaporiza rápidamente a medida que cae la presión.

• Plantas de ciclo binario, que utilizan el calor geotérmico para vaporizar un fluido secundario con un punto de ebullición más bajo, que luego impulsa la turbina.

Las plantas de ciclo binario son particularmente interesantes porque pueden operar a temperaturas más bajas, lo que hace que la energía geotérmica sea viable en más regiones.

Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), se proyecta que la capacidad mundial de generación de energía geotérmica crecerá rápidamente desde los 16 GW actuales. Con las políticas actuales, se espera que la generación geotérmica supere los 22 GW para 2030 y supere los 40 GW para 2040. Este importante avance se debe tanto a la innovación tecnológica como a la urgente necesidad de descarbonizar los sistemas energéticos.

Inversión acumulada en geotermia, 2025-2050:

¿Qué está impulsando el impulso de la energía geotérmica?
Varios desarrollos recientes están acelerando el auge de la energía geotérmica.

Las innovaciones en tecnología de perforación de la industria del petróleo y el gas están reduciendo el costo de nuevos pozos geotérmicos, mientras que tecnologías emergentes como la perforación por plasma prometen revolucionar el sector. Además, los sistemas geotérmicos mejorados (SGE) pueden crear yacimientos artificiales en roca seca y caliente, liberando el potencial geotérmico en zonas que antes se consideraban inadecuadas.

Uno de los principales impulsores del crecimiento de la energía geotérmica es el creciente apoyo de gobiernos e instituciones internacionales de todo el mundo. Los responsables políticos reconocen la energía geotérmica como un activo estratégico para la transición hacia sistemas energéticos limpios, seguros y resilientes.

En la Unión Europea, la Ley de Industria Neta Cero ha identificado la energía geotérmica como una tecnología clave para alcanzar los objetivos de la transición verde. La ley busca agilizar los procesos de aprobación, reducir las cargas administrativas y dirigir la financiación a infraestructuras de energía limpia, incluidos los proyectos geotérmicos.

Los gobiernos de Francia, Alemania y los Países Bajos planean construir más de 200 plantas de calefacción geotérmica hasta 2030. Además, se están planificando o iniciando numerosos proyectos en toda Europa.

En Europa, las temperaturas de la salmuera para la transferencia de calor no suelen superar los 100 °C, y la mayoría de las plantas geotérmicas se utilizan para calefacción urbana. Sin embargo, 2023 marcó el segundo año récord consecutivo en ventas de bombas de calor geotérmicas, con un aumento del 11,7 % en comparación con 2022. Cabe destacar que incluso temperaturas de hasta 80 °C pueden utilizarse para la generación de energía mediante ciclos binarios, también conocidos como Ciclos Orgánicos de Rankine (ORC).

En Estados Unidos, el apoyo a la energía geotérmica está ganando reconocimiento bipartidista. El Servicio de Investigación del Congreso señala que los sistemas geotérmicos mejorados (SGE) tienen el potencial de satisfacer hasta el 12 % de la demanda eléctrica estadounidense para 2050. El Departamento de Energía de EE. UU. también ha lanzado una iniciativa de 84 millones de dólares para financiar proyectos piloto de demostración de SGE como parte de la Ley Bipartidista de Infraestructura. Estos proyectos buscan mostrar las aplicaciones de los SGE en diversos entornos geológicos y promover la energía geotérmica como una fuente de energía confiable y sin emisiones de carbono.

El panorama geopolítico, en particular la guerra en Ucrania y la crisis energética europea, ha impulsado a las naciones europeas a recurrir a la energía geotérmica como protección contra la volatilidad de los mercados mundiales de combustibles. A diferencia del petróleo y el gas, que son susceptibles a las tensiones geopolíticas y las fluctuaciones de precios, la energía geotérmica es inherentemente localizada. Una vez construida una planta geotérmica, puede proporcionar energía estable y de bajo costo durante décadas, sin verse afectada por las fluctuaciones del mercado internacional.

El papel de la energía geotérmica en la transición verde
A diferencia de la energía solar y eólica, la energía geotérmica no depende de las condiciones climáticas. De hecho, las plantas geotérmicas alcanzan una tasa de utilización de capacidad superior al 75%, en comparación con menos del 30% de la eólica y menos del 15% de la solar. Esto hace que la energía geotérmica sea especialmente valiosa como fuente de energía de base, proporcionando electricidad estable las 24 horas del día para satisfacer la demanda constante.

En términos de impacto ambiental, las centrales geotérmicas emiten muchos menos gases de efecto invernadero que las centrales basadas en combustibles fósiles. Según cálculos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), las emisiones medias del ciclo de vida de la energía geotérmica son comparables a las de otras energías renovables y significativamente inferiores a las de los combustibles fósiles.

• Carbón: 1.001 gCO₂e/kWh

• Gas natural: 486 gCO₂e/kWh

• Energía solar fotovoltaica: 43 gCO₂e/kWh

• Geotérmica: 37 gCO₂e/kWh

• Viento: 13 gCO₂e/kWh

Además de los beneficios ambientales, la energía geotérmica mejora la seguridad energética. Al ser una fuente localizada que no depende de combustibles importados, reduce la exposición a la volatilidad del mercado energético global y a los riesgos geopolíticos. Una vez operativa, una planta geotérmica puede generar electricidad durante décadas con un mantenimiento mínimo, una huella ambiental menor en comparación con otras instalaciones energéticas y estabilidad de costos a largo plazo.

Además, ciertos yacimientos geotérmicos, como el Mar de Saltón y la falla del Alto Rin, pueden contribuir al almacenamiento de energía. El litio altamente concentrado presente en las salmueras geotérmicas de estas zonas puede extraerse para la producción de baterías.

Las ventajas del acero inoxidable
Los entornos geotérmicos son altamente agresivos, y los fluidos extraídos suelen contener altas concentraciones de cloruros, sulfuro de hidrógeno y otros elementos corrosivos. Por lo tanto, la selección de materiales es crucial para la seguridad, la rentabilidad y la durabilidad.

En comparación con el acero al carbono, el acero inoxidable no solo ofrece una resistencia superior a la corrosión, sino que también reduce el riesgo de deposición de iones de metales pesados, un fenómeno conocido como "incrustaciones de metales pesados", particularmente común en la formación Rotliegend, en los Países Bajos y el norte de Alemania. Esto se debe a la capa pasiva sobre las superficies de acero inoxidable, que impide la transferencia de electrones entre el acero y los iones metálicos, inhibiendo así la deposición.

Las aplicaciones clave del acero inoxidable en sistemas geotérmicos incluyen:

• Intercambiadores de calor: En plantas de ciclo binario, transfieren eficientemente el calor de la salmuera geotérmica a un fluido secundario. Los aceros inoxidables, como el dúplex 2205, ofrecen excelente resistencia a la corrosión y conductividad térmica.

• Tuberías y tubos: Utilizado para transportar fluidos geotérmicos, el acero inoxidable garantiza durabilidad y reduce los costos de mantenimiento. Las soluciones de tuberías con revestimiento mecánico pueden ser una opción rentable.

• Entubados de pozos: Protegen los pozos geotérmicos profundos del colapso y la contaminación. El acero inoxidable es esencial en entornos con alto contenido de cloruro, ya que soporta un intenso estrés térmico y mecánico.

• Tanques y válvulas: Se utilizan para el almacenamiento de productos químicos y la manipulación de fluidos a alta presión y temperatura. La durabilidad del acero inoxidable reduce el riesgo de fugas y fallos. A menudo, el uso de acero inoxidable dúplex también puede reducir el peso del tanque y los costos iniciales en comparación con el acero al carbono revestido.

• Recipientes a presión o reactores para la extracción de litio: El proceso de concentración de cloruro de litio y su conversión en carbonato de litio a altas temperaturas y presiones requiere aleaciones altamente resistentes a la corrosión como 2507 o Sanicro 35.

El acero inoxidable es más que una simple elección de material: es un compromiso con el futuro de la energía geotérmica. Invertir hoy en los materiales adecuados garantiza que aprovechemos la energía de la Tierra de forma segura y eficiente para las generaciones futuras. El camino hacia un futuro energético sostenible no solo consiste en adoptar nuevas tecnologías, sino también en elegir los materiales más inteligentes y resilientes en los que confiamos para construir ese futuro.