Energia geotermală are un potențial imens de a genera energie curată

Pe măsură ce consumul de energie crește și planeta se încălzește, omenirea visează la o sursă de energie care să funcționeze 24/7, indiferent de vreme, capabilă să alimenteze locuințe, unități industriale și chiar orașe întregi, fără variațiile ciclice specifice energiei solare sau eoliene și cu o contribuție redusă la schimbările climatice. După dezvoltarea noilor tehnologii de utilizare a căldurii provenite din interiorul Pământului, energia geotermală a devenit din ce în ce mai atractivă, constituind o sursă de energie fiabilă, cu emisii reduse, care poate furniza energie electrică și termică continuă aproape oriunde pe planetă.

O evaluare din mai 2025 realizată de US Geological Survey a constatat că doar în SUA, sursele geotermale din Great Basin, o regiune care cuprinde Nevada și părți din statele vecine, au potențialul de a satisface până la 10% din cererea de energie electrică a întregii națiuni. Iar Agenția Internațională pentru Energie estimează că, până în 2050, energia geotermală ar putea asigura până la 15% din necesarul mondial de energie electrică.

De ce este unică energia geotermală

Energia geotermală valorifică eficient căldura de sub suprafața Pământului ca sursă de încălzire directă sau pentru a genera electricitate. Spre deosebire de energia solară sau eoliană, aceasta nu se oprește niciodată, funcționează non-stop, furnizând energie constantă și fiabilă, utilizând sisteme de apă în circuit închis și cu emisii reduse.

Energia geotermală este capabilă să furnizeze cantități semnificative de energie. De exemplu, proiectul Cape Station din Utah, care va fi inaugurat în 2026, este pe cale să furnizeze 100 de megawați de energie geotermală fără emisii de carbon. Însă proiectul, estimat la un cost de 1,1 miliarde de dolari, va fi finalizat în 2028, când se preconizează că va furniza 500 de megawați de electricitate.

Energia geotermală devine competitivă și din punct de vedere economic. Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie, până în 2035, progresele tehnice va face ca energia din sistemele geotermale îmbunătățite să coste doar 50 de dolari pe megawatt-oră, un preț competitiv cu al altor surse regenerabile.

Tipuri de energie geotermală

Există mai multe modalități de a obține energie din adâncurile Pământului.

Sistemele hidrotermale utilizează apa caldă și aburul subteran pentru a genera electricitate. Aceste resurse sunt concentrate în zone geologic active, unde căldura, apa și roca permeabilă sunt concentrate în mod natural. La nivel internațional, cel mai mare potențial al energiei hidrotermale se află în Islanda și Filipine.

Unele instalații hidrotermale, cum ar fi Larderello din Italia, funcționează de peste un secol, dovedind viabilitatea pe termen lung a tehnologiei. Altele din Noua Zeelandă și SUA funcționează de la sfârșitul anilor 1950 și începutul anilor 1960.

Sistemele geotermale îmbunătățite creează eficient procese hidrotermale generatoare de electricitate aproape oriunde pe planetă. În locurile în care nu există suficientă apă subterană sau unde roca este prea densă pentru a transporta căldura în mod natural, aceste instalații forează puțuri adânci și injectează fluid în rocile fierbinți, creând noi fracturi și lărgindu-le pe cele existente, într-un proces similar cu fracturarea hidraulică în cazul producției de petrol și gaze.

Un astfel de sistem folosește mai multe sonde. Una este folosită pentru pomparea în subteran a unui volum de apă rece care colectează căldura din roci și apoi este extrasă printr-o altă sondă și utilizată pentru acționarea unor turbine. În ultimii ani, cercetarea academică și corporativă a îmbunătățit dramatic viteza de foraj și a redus costurile.

Instalațiile cu abur uscat utilizează fluide hidrotermale care sunt în mare parte abur, ceea ce este un fenomen natural relativ rar. Aburul este dirijat direct către o turbină, care acționează un generator ce produce electricitate. După ce aburul se condensează, acesta este reinjectat în subteran

Instalațiile cu abur instant sunt un tip comun de centrale geotermale aflate în funcțiune în prezent. Fluidele la temperaturi mai mari de 182°C, pompate din subteran, se deplasează sub presiuni ridicate către un rezervor de joasă presiune aflat la suprafață. Schimbarea presiunii face ca o parte din fluid să se transforme rapid în vapori. Vaporii acționează apoi o turbină, care acționează un generator. Dacă o parte din lichid rămâne în rezervorul de joasă presiune, acesta poate fi „vaporizat” din nou într-un al doilea rezervor, pentru a extrage și mai multă energie

Instalațiile cu ciclu binar pot utiliza resurse geotermale cu temperatură mai scăzută, ceea ce le face disponibile pentru implementarea producției de energie electrică geotermală în mai multe locații. Centralele geotermale cu ciclu binar diferă de sistemele cu abur uscat și cu abur instant prin faptul că fluidele din rezervorul geotermal nu intră în contact cu turbinele centralei. Fluidele geotermale la temperatură scăzută (sub 182°C) trec printr-un schimbător de căldură cu un fluid secundar sau „binar”, care are un punct de fierbere mult mai scăzut decât apa, iar căldura provenită de la fluidul geotermal îl face să se transforme în vapori, care apoi acționează turbinele

Pompele de căldură geotermale nu necesită forarea unor puțuri la fel de adânci, ci profită de faptul că temperatura Pământului este relativ stabilă chiar sub suprafață, la o adâncime de doar 1,8-2,4 metri și crește odată cu aceasta.

Aceste sisteme nu generează electricitate, ci se bazează pe circulația unui fluid în conducte subterane care schimbă căldură cu solul, extrăgând căldura din sol iarna și transferând căldura în sol vara. Aceste sisteme sunt similare, dar mai eficiente decât pompele de căldură cu sursă de aer, instalațiile utilizate pe scară largă pentru încălzire și răcire. Sistemele de pompe de căldură geotermale pot deservi locuințe individuale, clădiri comerciale și chiar cartiere sau hale industriale.

Aplicațiile cu utilizare directă nu generează electricitate, ci utilizează direct căldura geotermală. Fermierii pot încălzi serele și usca culturile, instalațiile de acvacultură pot menține temperaturi optime ale apei, întreprinderile industriale pot utiliza căldura pentru deshidratarea alimentelor, întărirea betonului sau pentru alte procese consumatoare de energie. La nivel mondial, aceste aplicații furnizează în prezent peste 100.000 de megawați de capacitate termică. Unele fluide geotermale conțin minerale valoroase, aplicațiile industriale putând combina generarea de energie termică cu extracția de minerale. De exemplu, concentrațiile de litiu de până la 30% din apele subterane din regiunea Salton Sea din California ar putea asigura aprovizionarea producătorilor americani de baterii. Dacă proiectele de testare în curs de desfășurare vor demonstra că litiul de calitate superioară pentru baterii poate fi extras din aceste saramuri într-un mod rentabil, cele 11 centrale geotermale existente ar avea potențialul de a produce anual 20.000 de tone de litiu metalic, suficient pentru a acoperi de aproximativ 10 ori cererea actuală din SUA.

Cercetătorii găsesc și noi modalități de utilizare a resurselor geotermale. A fost propusă utilizarea formațiunilor stâncoase subterane pentru stocarea energiei sub formă de căldură atunci când cererea din partea consumatorilor este scăzută și utilizarea acesteia pentru a produce electricitate atunci când cererea crește.

În Uniunea Europeană, compania de energie regenerabilă Siemens Gamesa a lansat proiectul de stocare a energiei electro-termale la un amplasament din Hamburg, Germania. Proiectul folosește ca mediu de stocare 1.000 de tone de rocă vulcanică amplasate într-un recipient de 800 de metri cubi acoperit cu un strat de izolație gros de un metru. Energia electrică este convertită în aer cald printr-un încălzitor cu rezistență și o suflantă, încălzind roca la 650°C. Când cererea de energie crește, turbina cu abur a sistemului reconvertește energia în electricitate. Construită pe amplasamentul unei foste fabrici de aluminiu, instalația pilot poate stoca până la 130 MWh de energie termică pe săptămână. În final, sistemul va produce minimum 1 GWh. Compania consideră că tehnologia poate fi ușor instalată la centralele de generare existente pe bază de combustibili fosili care se închid, utilizând echipamentele existente pentru a produce electricitate din noul mediu de stocare și a o trimite către rețea. Sistemul german poate fi construit pentru 80 de euro pe kWh, iar costurile ar fi chiar mai mici dacă s-ar folosi componente la o centrală existentă. Pentru comparație, bateriile litiu-ion au un cost de 200 de dolari pe kWh sau mai mult.

Centralele geotermale își pot ajusta producția pentru a satisface cererea de energie, nefiind necesar să funcționeze continuu la capacitate maximă. Sursele geotermale sporesc eficiența altor proiecte de energie regenerabilă. Combinarea energiei geotermale cu resursele solare și eoliene și stocarea în baterii crește fiabilitatea energiei regenerabile. Iar energia geotermală poate alimenta și producția de hidrogen curat, precum și instalațiile de captare și eliminare a dioxidului de carbon din atmosferă, așa cum se întâmplă deja în Islanda.

Potențialul geotermal al sondelor de petrol și gaze abandonate

Conversia sondelor de petrol și gaze abandonate pentru instalarea de sisteme geotermale îmbunătățite ar putea crește semnificativ cantitatea de energie disponibilă și răspândirea sa geografică. Un exemplu se găsește în Statele Unite, în comitatul Beaver, situat în partea de sud-vest a statului Utah. În subteran s-a identificat un strat de roci care atinge temperaturi de până la 240 de grade Celsius. Cândva o comunitate rurală izolată, aflată în dificultate, zona găzduiește în prezent o stație de cercetare a energiei geotermale, dezvoltată pentru a demonstra potențialul energiei geotermale. Nu lipsit de importanță este faptul că noul proiect geotermal se așteaptă să creeze în următorii câțiva ani peste 6.000 de locuri de muncă în comitatul Beaver, comunitate cu mai puțin de 7.500 de locuitori în total.

Aceste proiecte includ reutilizarea sondelor de petrol sau gaze inactive, ceea ce este relativ simplu: inginerii identifică sondele care ajung în formațiuni adânci de roci fierbinți și circulă apă sau un alt fluid într-o buclă închisă pentru a capta căldura în vederea generării de electricitate sau a furnizării de energie termică. Această metodă nu necesită forarea de noi sonde, ceea ce reduce semnificativ costurile de instalare și perturbările de mediu și accelerează implementarea. Doar în SUA există până la 4 milioane de puțuri de petrol și gaze abandonate, dintre care unele s-ar putea transforma din infrastructură pentru combustibili fosili în oportunități pentru energie curată.

Provocări și compromisuri

Energia geotermală nu este lipsită de obstacole tehnice, de mediu și economice. Forajul este costisitor, iar sistemele convenționale necesită condiții geologice specifice. Sistemele îmbunătățite care utilizează fracturarea hidraulică riscă să provoace cutremure. Per total, emisiile provenite de la sistemele geotermale sunt scăzute, dar sistemele pot elibera hidrogen sulfurat, un gaz coroziv toxic pentru oameni și care poate contribui la apariția problemelor respiratorii. Însă centralele geotermale moderne utilizează sisteme de reducere a emisiilor care pot capta până la 99,9% din hidrogenul sulfurat înainte ca acesta să ajungă în atmosferă. De asemenea, sistemele folosesc apă, dar sistemele cu circuit închis pot reduce drastic consumul. De asemenea, construirea de centrale geotermale necesită investiții semnificative, dar capacitatea acestora de a furniza energie pe termen lung poate compensa o mare parte a acestor costuri inițiale.

În ciuda provocărilor, fiabilitatea, emisiile reduse și scalabilitatea energiei geotermale o fac un complement viabil pentru energia solară și eoliană și o piatră de temelie a unui viitor energetic stabil, cu emisii reduse de carbon.

Potențialul geotermal în România

România deține o poziție importantă pe harta geotermală a Europei, fiind a treia țară ca potențial, după Grecia și Italia, în mare parte datorită faptului că faliile tectonice din Munții Carpați creează surse importante de căldură geotermală. O treime din apele geotermale și izvoarele minerale ale Europei se găsesc în România, ceea ce oferă un avantaj considerabil pentru dezvoltarea energiei geotermale. Există două tipuri principale de resurse geotermale în România: cele de joasă entalpie (25-60°C), adecvate pentru încălzirea locuințelor, și cele de medie entalpie (60-120°C), care pot fi utilizate pentru producția de curent electric sau în industrie.

Studiile efectuate de Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Geologie și Geoecologie Marină (GeoEcoMar) au identificat mai multe zone cu potențial geotermal ridicat, în special în regiunea de nord-vest a țării. Unul dintre cele mai cunoscute perimetre geotermale din România este bazinul Oradea, care are o capacitate estimată de exploatare de peste 50 MW. Alte zone importante includ bazinul Beiuș și zona Satu Mare. Cele peste 200 de sonde forate la adâncimi între 800 și 3.500 de metri au confirmat existența acestor resurse, ceea ce înseamnă că nu este vorba doar de un potențial teoretic, ci de o realitate geologică verificată. Deși cu un potențial mai redus, zonele din sudul României prezintă, de asemenea, un potențial geotermic notabil, Bucureștiul și împrejurimile sale fiind identificate ca având resurse de medie entalpie, potrivite pentru încălzirea locuințelor și diverse procese industriale.

Industria de petrol și gaze din România poate juca un rol important în dezvoltarea de capacități geotermale, aceasta deținând o experiență vastă în foraje de adâncime, acumulată de-a lungul deceniilor, dar și cunoștințe aprofundate despre geologie, tehnici de foraj și gestionarea fluidelor subterane. Capacitatea de a fora la adâncimi mari este un avantaj major, deoarece permite accesul la rezervoarele geotermale fierbinți. În trecut, România a realizat foraje de până la 7.000 de metri, ceea ce demonstrează o competență tehnică remarcabilă. Această expertiză poate fi transferată direct către proiectele geotermale, reducând timpul și costurile de dezvoltare. De asemenea, întrucât sursele de combustibili fosili sunt pe cale de a fi abandonate, reconversia forței de muncă specializate spre sectorul geotermal ar constitui un dublu avantaj, atât pentru personalul specializat direct implicat, cât și pentru economia națională.

Totuși, pentru a deveni realitate, energia geotermală trebuie să fie parte a strategiei energetice a României. Nu e suficient să fie recunoscut potențialul său, trebuie să fie și inclusă în planurile pe termen lung ale țării. Deocamdată, în Strategia energetică a României 2025 – 2035, cu perspectiva anului 2050, se menționează: „Utilizarea energiei geotermale este încă limitată în România. O mare parte dintre puțurile prin care se realizează valorificarea energiei geotermale au fost execute înainte de 1990, fiind finanțate cu fonduri de la bugetul de stat, pentru cercetare geologică. Costurile actuale pentru săparea unei sonde de apă geotermală sunt similare cu costurile pentru săparea unei sonde de hidrocarburi. Astfel, pentru adâncimile de peste 3.000 metri care caracterizează majoritatea resurselor geotermale din România, amortizarea investițiilor pentru utilizarea energiei geotermale depășește 55 ani; astfel de proiecte sunt considerate nerentabile, în cazul în care nu sunt finanțate din fonduri nerambursabile. Prin urmare, parcul de sonde de producție de apă geotermală nu a crescut. Un alt motiv al limitării utilizării energiei geotermale este constituit de limitările semnificative pe care le prezintă sistemele convenționale (în buclă deschisă) de captare a căldurii, care necesită amplasarea în apropierea surselor de apă termală, precum și a gradienților de temperatură foarte mari. Cerința de a avea gradienți de temperatură ridicați și existența unor acvifere permeabile limitează semnificativ dezvoltarea pe scară largă a proiectelor de energie geotermală convențională, făcând din aceasta o tehnologie de nișă, potrivită doar în regiunile calde. Nu în cele din urmă, o restricție semnificativă este faptul că resursele geologice de apă geotermală trebuie să se afle în apropierea cererii de căldură, reprezentată de orașele cu rețele de încălzire. Sistemele geotermale în buclă închisă (CLGS) reprezintă o soluție pentru universalizarea utilizării acestui tip de energie. Tehnologia în circuit închis poate garanta o sarcină de bază permanentă în producția de energie electrică, costuri competitive, și o amprentă ecologică redusă. De asemenea, o soluție poate fi constituită de sistemul Geo Exchange (schimb de căldură cu pământul în puțuri de mică adâncime) care, cu pompe de căldură de mare capacitate, combinate cu cogenerare de înaltă eficiență și cu panouri solare, reprezintă o sursă constantă de energie termică pentru încălzire, respectiv răcire”.

În Uniunea Europeană, Strategia de integrare a sistemului energetic prevede că „este necesar un sistem energetic mai flexibil și descentralizat, bazat pe integrarea sistemului energetic, pentru a absorbi fără probleme producția suplimentară de energie regenerabilă și a atinge obiectivele de decarbonizare ale UE”, iar sistemele geotermale au un rol important, alături de sistemele pe bază de biomasă, atât în alimentarea cu energie termică a sectorului industrial și a sistemelor centralizate de încălzire, cât și în producția de energie electrică distribuită prin rețeaua europeană integrată.