Echave-Sustaeta 2020aj

En el marc del Contracte Programa III 2019-2021 de l’ICGC, es desenvolupa el projecte GeoEnergia (Recursos de Geotèrmia a Catalunya). Aquest projecte té per objectiu la millora del coneixement sobre la disponibilitat i el potencial d’aprofitament dels recursos geotèrmics a Catalunya. S’orienta a generar conjunts de geo-informació, models d’anàlisi i predicció, i eines de visualització i consulta sobre el potencial dels recursos geotèrmics, tant superficials (de molt baixa temperatura) com d’origen profund arreu del territori. El projecte s’alinea amb els objectius fixats en la Llei 16/2017 del canvi climàtic de foment i implementació d’un model energètic basat en les energies 100% renovables el 2050.Per tal d’aconseguir aquest objectiu, s'han establert dues línies de treball diferenciades: GeoEnergia: Geotèrmia Superficial (GeoEn-GS) i GeoEnergia: Geotèrmia Profunda (GeoEn-GP).

Figura 1. Línies de treball de geotèrmia. Projecte GeoEnergia (Recursos de Geotèrmia a Catalunya)  

La geotèrmia profunda com a recurs a Catalunya

L'energia Geotèrmica Profunda, engloba els recursos energètics classificats com baixa (30-100 ºC), mitja (100-150 ºC) i alta temperatura (>150 ºC). És una font d’energia renovable, neta i autòctona que presenta un potencial elevat d’explotació en diversos àmbits arreu del territori de Catalunya. En funció de les característiques del reservori, es pot generar energia tèrmica que es podria utilitzar per implementar xarxes de climatització urbana per calefacció i refrigeració, diferents usos industrials en sentit ampli o fins i tot per produir electricitat.

La geotèrmia profunda com a recurs energètic manté una línia d’inversió i de creixement molt important a tot Europa. En els últims anys, en el marc de les polítiques energètiques per la descarbonització de l’energia i d’impuls de fons renovables tèrmiques i elèctriques, ha propiciat que a Europa es produeixi un “boom” d’inversions en projectes en aquest tipus d'energia. Actualment ja es disposa d’una capacitat de generació elèctrica de 3.300 MW amb 130 plantes operatives, i una capacitat de generació tèrmica en xarxes de districte de 5.500 GW (font:European Geothermal Market Report 2019, EGEC).

Malgrat el context geològic a Catalunya és molt favorable i és assimilable a d’altres indrets europeus on sí s’ha desenvolupat ràpidament aquesta tecnologia, una de les principals barreres que hi ha és la incertesa en el coneixement geològic actual a profunditats superiors als 1500 metres. En termes de caracterització de reservoris, la informació disponible sobre la morfologia, les temperatures i les característiques hidràuliques dels aqüífers profunds és molt limitada. Els darrers treballs d'exploració realitzats daten dels anys 60s i 70s del segle XX, és a dir, de fa més de 50 anys quan la indústria del petroli i el gas van realitzar diferents estudis d’exploració a les conques catalanes mitjançant campanyes de sísmica de reflexió i l’execució d’alguns pous petrolers profunds (entre 1200m a 3500m). Si bé, les exploracions es van abandonar degut a la poca garantia de trobar quantitats econòmicament rentables d’hidrocarburs, les campanyes sí que van permetre detectar aqüífers profunds amb temperatura elevada.

Figura 2. Informació sobre el potencial geotèrmic profund a Catalunya (IGC, 2012, ed. revisada 2020)

L’any 2012, l’IGC (Institut Geològic de Catalunya) va publicar en un visor SIG-web l'Atles de Geotèrmia de Catalunya (AGC) que tenia per objectiu recopilar informació disponible i sintetitzar diferents capes d’informació (Figura 2). El resultat presentava entre d’altres les primeres estimacions de temperatures inferides a 3, 7 i 10 km de profunditat, la distribució espacial del flux de calor, i el ‘Mapa d’àrees amb potencial geotèrmic d’origen profund’ el qual mostra la delimitació dels àmbits amb interès per desenvolupar aquesta energia.

GeoEnergia: Geotèrmia Profunda (GeoEn-GP)

L'objectiu principal del nou projecte Geotèrmia Profunda (GeoEn-GP) de l’ICGC és avançar cap a la quantificació dels recursos energètics de base disponibles i teòricament recuperables en els àmbits identificats en el Mapa d’àrees amb potencial geotèrmic d’origen profund de Catalunya (AGC, 2012).

Per avançar en el coneixement dels recursos en aquestes grans àrees, s’han establert dues fases:

• Fase I. D’assimilació de la incertesa i del primer càlcul dels recursos energètics disponibles.

• Reconeixement mitjançant tècniques geofísiques preliminars (gravimetria, magnetotel.lúrica), i mostreig de roques per caracteritzar les propietats petro-físiques.

• Construcció de models geològics i termals dels aqüífers en 3D

• Quantificació probabilística de l’energia i presentació de mapes.

• Fase II. De reducció de la incertesa i realització de propostes de projectes d’aprofitament.

• Engegar noves campanyes de geofísica de detall (sísmica de reflexió per tal d’actualitzar les darreres dutes a terme a Catalunya fa 50 anys) i efectuar noves perforacions.
• Anàlisi, i propostes de projectes d’aprofitament, amb la simulació d’escenaris d’explotació.

Actualment el projecte es troba en la Fase I. Pel període CP III 2019-2022, l’ICGC contempla dos àmbits d’estudi on s’avaluaran els recursos energètics disponibles:

• Àmbit de la conca de l’Empordà (Girona),

• Àmbit de la conca de Reus-Valls (Tarragona).

Els treballs previstos consistiran en l’aplicació de tècniques de modelització 3D combinat amb tècniques estocàstiques per efectuar una avaluació i una classificació dels recursos a partir dels mètodes matemàtics estàndards establerts a nivell internacional. Per poder treballar en aquesta Fase considerant escenaris de probabilitat en les estimacions de l’energia continguda en les formacions geològiques profundes, l’ICGC ha desenvolupat l’aplicació 3DHIP- Calculator.

Productes principals del projecte GeoEn-GP

El projecte elaborarà models i mapes amb la finalitat de contribuir a la millora del coneixement d'aquest recurs energètic com a font d’energia renovable a Catalunya. La web i un visor de l’ICGC esdevindrà el canal de divulgació dels resultats del projecte. Els productes s’orienten tant a l’administració per a l'elaboració de plans territorials per la promoció d’energies renovables i a inversors privats per a projectes de nova construcció d’instal·lacions amb demanda d’energia tèrmica com per exemple xarxes de districte de calor, en diversos usos industrials o altres aplicacions.

Els productes principals que es generaran són:

• Models 3D termals

• Mapes del potencial geotèrmic de formacions geològiques profundes.

• Fitxes divulgatives de síntesi del potencial geotèrmic.

El nou programari 3DHIP-Calculator

L’ICGC ha desenvolupat, en col·laboració amb el Departament de Geologia de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la nova aplicació 3DHIP-Calculator com a eina per estimar el potencial geotèrmic d’aqüífers profunds directament sobre models geològics 3D i a partir d’un enfocament probabilístic.

Si bé el principal usuari d’aquesta aplicació és el propi ICGC, l’aplicació s’ha posat en distribució des de la seva pàgina web, essent els principals destinataris altres organismes i entitats a nivell internacional (universitats, centres de recerca, empreses de consultoria, empreses energètiques globals) que també treballen en l’avaluació de recursos geotèrmics profunds.

Figura 3. Nou programari 3DHIP-Calculator per l’avaluació del potencial geotèrmic profund mitjançant models 3D i tècniques probabilístiques (Piris, Herms, Griera et al. 2020)

Funcionalitats de l’aplicació

L’aplicació 3DHIP-Calculator es distribueix com a programa executable compilat per a Microsoft Windows™ des de la pàgina web de l‘ICGC. Presenta una interfície gràfica d’usuari intuïtiva que facilita la seva utilització, i inclou una guia de l’usuari i fitxers-exemples per testejar l’aplicació.

L’aplicació carrega models 3D geològics i tèrmics de tipus ‘voxel’ (models rasteritzats mitjançant píxels 3D) en format ASCII, generats amb els programaris de modelització geològica més habituals que utilitza la indústria, com ara Gocad, Petrel, LeapfrogGeo3D, 3DGeomodeller o altres.

L’avaluació del potencial geotèrmic profund es realitza mitjançant el càlcul del model matemàtic volumètric establert l’any 1978 pel servei geològic americà (USGS) anomenat "Heat-in-Place (HIP)" i també aporta una estimació de l’energia tèrmica recuperable. Els càlculs els realitza directament sobre els models geològics i tèrmics 3D després d’importar-los. Si no es disposa de model tèrmic, el programari permet altres opcions com realitzar el càlcul tenint en compte un gradient tèrmic regional.

El càlcul s’efectua a partir d’un enfocament probabilístic o estocàstic utilitzant simulacions de Monte Carlo, per tenir en compte la incertesa de les variables d’entrada del model matemàtic mitjançant l’assignació de funcions de distribució de probabilitats.

Els resultats que aporta el programari es presenten en diferents gràfics (histogrames i funcions de probabilitat acumulativa) i mapes ràsters 2D que es poden exportar com a imatge expressant els resultats amb probabilitats (10% de Heat-In-Place (P10), 50% de Heat-In-Place (P50) o 90% de Heat-In-Place (P90), o probabilitats de l’energia recuperable.

L’aplicació també genera arxius en format ASCII i un informe *txt que reporta els resultats obtinguts dels càlculs. Aquests resultats es poden exportar a entorns de Sistemes d'Informació Geogràfica (SIG) on realitzar mapes 2D més detallats on poder referenciar topografia de base i poder mostrar el potencial geotèrmic profund disponible o fins i tot generar serveis web dels resultats.

Figura 4. Pantalles de 3DHIP amb exemples de resultats exportats en un entorn SIG.

L’ICGC realitzarà els primers mapes generats mitjançant aquest programari en el marc del projecte europeu GeoERA HotLime (Mapping and Assessment of Geothermal Plays in Deep Carbonate Rocks – Cross-domain Implications and Impacts) i es preveu publicar-los a mitjans de l’any 2021. Posteriorment es treballarà en l’àmbit de Reus-Valls (Tarragona) i es preveu que els seus resultats es puguin publicar a finals de l’any 2022.

3DHIP-calculator, versió 1.0, esdevé l’eina de referència de càlcul per l’ICGC per abordar el projecte d’avaluació i mapeig del potencial geotèrmic profund a Catalunya. En la mesura que les necessitats ho requereixin, s’ampliarien o millorarien les seves funcionalitats.

El Projecte GeoERA HotLime

El 2018 el consorci GeoERA H2020 Era-Net (Establishing the European Geological Surveys Research Area to deliver a Geological Service for Europe) va aprovar dos projectes transnacionals (projectes MUSE i Hot-Lime) per al desenvolupament de la geotèrmia dins l'eix GeoENERGY presentats per diversos serveis geològics Europeus, entre els quals l’ICGC. El projecte MUSE s'orienta a recursos geotèrmics superficials i el projecte HotLime es focalitza en els recursos geotèrmics profunds.

El projecte HotLime (2018-2021) s’alinea amb el projecte Geotèrmia Profunda (GeoEn-GP) de l’ICGC, i té per objectiu desenvolupar i assajar metodologies noves o millorades d'avaluació, modelització i estimació del potencial geotèrmic en aqüífers carbonàtics profunds i aplicar les especificacions internacionals UNFC-2009 per a la classificació dels recursos geotèrmics i traçar estratègies pel seu desenvolupament futur. El projecte ajudarà a millorar el coneixement sobre les condicions geològiques i hidrogeològiques que determinen la distribució i recuperació dels recursos geotèrmics en aquest tipus de formacions carbonatades en deu casos pilot situats en diversos àmbits europees als Països Baixos, Alemanya, Irlanda, Àustria, Croàcia, Itàlia, Eslovènia, Eslovàquia, Malta i Catalunya. L’ICGC participa treballant a l’àrea del Baix Empordà.

El consorci HotLime per al desenvolupament del projecte està format per setze organitzacions i serveis geològics europeus i coordinat pel servei geològic de l'estat federal de Baviera (Bayerisches Landesamt für Umwelt – LfU). (Figura 5).

Figura 5. a) àmbits d’estudi b) serveis geològics que formen part del consorci

Estat actual del projecte

El projecte HotLime es troba en fase de desenvolupament i es preveu que finalitzi al mes de juliol de l’any 2021. Actualment els treballs de camp de recollida de dades i de modelització 3D han finalitzat, i s’està treballant utilitzant el nou programari 3DHIP-Calculator per generar les capes d’informació sobre el potencial energètic de l’aqüífer carbonàtic situat a la base de l’Eocè que es localitza en el subsol de la conca del Baix Empordà (Figura 6). Aquest aqüífer ja va ser objecte d’intent d’aprofitament en un sector concret l’any 1987 i posteriorment l’any 2002 per part de promotors privats. El nou mapa permetrà determinar els àmbits de tot l’aqüífer que tenen major interès per a noves exploracions.

Figura 6. Resultats preliminars del mapa del potencial geotèrmic del Baix Empordà.

Redactat de la notícia i més informació

Per saber-ne més: GeoÍndex, HOTLIME, 3DHIP-Calculator, COST CA18219.

Destaquem

Projectes de Geotèrmia Superficial de l’ICGC. B#30|08/03/2019