Cómo Kenia está ayudando a sus vecinos a desarrollar energía geotérmica.

El polvoriento pueblo de Naivasha se encuentra dentro del Gran Valle del Rift, donde el continente africano se está dividiendo en dos. A unos 90 kilómetros al noroeste de la ciudad capital de Nairobi, en Kenia, Naivasha recibe a grupos de turistas cada año que se dirigen al Parque Nacional de Hell's Gate. Las fuerzas que están separando la placa tectónica africana han esculpido los empinados acantilados, los valles en picado y las colinas onduladas de la zona, un paisaje accidentado que inspiró el telón de fondo de la película de Disney El Rey León.

Esas fuerzas también han convertido a Naivasha en la frontera de la industria de energía geotérmica de Kenia.

El primer pozo geotérmico del país se perforó allí en la década de 1950. En 1981, Kenia tuvo su primera planta de energía geotérmica, aprovechando un recurso renovable que utiliza el calor generado en lo profundo de la Tierra. Hoy en día, el proyecto de energía geotérmica de Olkaria en Naivasha, junto con una pequeña instalación en otro sitio, tienen la capacidad de generar 963 megavatios de electricidad a plena potencia.

Al final del año pasado, Kenia ocupaba el séptimo lugar en la lista de los principales países en energía geotérmica del mundo. La energía geotérmica representa el 47 por ciento de la producción total de energía del país, un porcentaje que está aumentando. El único otro productor de energía geotérmica en África, Etiopía, comenzó la producción en 1998 y tiene una capacidad instalada de solo 7.5 megavatios.

Pero el interés regional está creciendo, especialmente a medida que África trabaja para lograr el acceso universal a la energía para 2030, de acuerdo con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Aproximadamente el 43 por ciento de la población del continente, equivalente a unos 600 millones de personas, carece de acceso a la electricidad. Un análisis de 2021 realizado por la firma consultora Dalberg en colaboración con la ONU mostró que hay un potencial suficiente de energía renovable para satisfacer las necesidades energéticas de África en el futuro, aunque los costos iniciales serían más altos que si se utilizaran combustibles fósiles para satisfacer esas demandas energéticas.

Si los países africanos optaran por la energía renovable para cumplir con sus objetivos eléctricos, el costo inicial sería de $1.5 billones de dólares, aproximadamente un 50 por ciento más que los $1 billón que requerirían los combustibles fósiles, según James Mwangi, anteriormente de Dalberg y fundador del grupo Climate Action Platform for Africa. Pero gracias a los costos operativos y de mantenimiento más bajos, las energías renovables eventualmente se pagarían. En uno de los escenarios del análisis de Dalberg, un futuro con una gran presencia de energías renovables llevaría unos 13 años o más para igualarse con uno donde se sigan utilizando ampliamente los combustibles fósiles.

Con la ruta de las energías renovables, dice Mwangi, "África podría alcanzar el acceso universal a la energía mucho más rápido y, en última instancia, tener los costos energéticos más bajos del mundo". La naturaleza localizada de las fuentes renovables, en comparación con los combustibles fósiles a menudo importados, también podría mejorar la seguridad e independencia energética.

En África Oriental, la energía geotérmica es una opción atractiva. Es abundante gracias al Sistema del Rift del África Oriental, que lleva el calor hacia la superficie. Al igual que otras energías renovables como el viento y el sol, la energía geotérmica no emite dióxido de carbono. Y viene con beneficios adicionales. "La energía geotérmica es confiable", dice Anna Mwangi, geofísica principal de la Kenya Electricity Generating Company, o KenGen, la entidad gubernamental que opera Olkaria (y no está relacionada con James Mwangi). Las fuentes geotérmicas están disponibles tanto de día como de noche y no dependen del sol, el viento o la lluvia. Por lo tanto, la energía geotérmica puede ser más resistente al cambio climático que algunas otras energías renovables.

Pero establecer plantas de energía geotérmica requiere más dinero y conocimientos especializados que otras energías renovables. Y al igual que cualquier proyecto de desarrollo, puede tener costos sociales, como el desplazamiento de las personas de sus tierras.

Dada su experiencia de larga data, Kenia está ayudando ahora a sus vecinos. "Estamos ofreciendo apoyo técnico a los países de la región como una forma de ayudarles a desarrollar su potencial geotérmico", dice Anna Mwangi. KenGen ya ha perforado varios pozos geotérmicos en Etiopía y Djibouti.

A nivel mundial, los recursos geotérmicos se encuentran a menudo a lo largo de los límites de las placas tectónicas, como alrededor del Anillo de Fuego del Océano Pacífico. En África, existe una gran cantidad de recursos geotérmicos donde se está formando un nuevo límite: el Sistema del Rift del África Oriental. El inicio exacto del sistema no está claramente definido; comienza en la Península Arábiga y luego avanza hacia el sur a lo largo del Mar Rojo y hasta Djibouti. A medida que se extiende hacia el sur en África, la zona del rift se ramifica en dos brazos: el brazo oriental termina en la frontera entre Kenia y Tanzania, mientras que el brazo occidental continúa hacia el sur, recorriendo 6.400 kilómetros a través de más de 10 países antes de terminar en Mozambique.

Durante millones de años, la Placa Africana ha sido estirada en direcciones opuestas, a una velocidad de unos pocos centímetros por año. Eventualmente, este estiramiento dividirá África en dos continentes separados y creará dos placas tectónicas, la Placa Nubia al oeste y la Placa Somalí al este.

La actividad de estiramiento también provoca que el magma se acumule en varios puntos a lo largo del sistema de rift. Uno de esos lugares es Olkaria en Naivasha. Debajo de la superficie, la roca fundida calienta el agua subterránea. Los pozos llevan ese agua caliente y vapor a la superficie. Cuando se aprovecha a alta presión y se utiliza para hacer girar turbinas, el vapor genera electricidad. El agua caliente luego se inyecta de nuevo en el suelo para recargar el suministro de agua subterránea.

No hay una estimación completa de cuanta energía total podría obtener África Oriental de fuentes geotérmicas. Sin embargo, los expertos estiman que Kenia y Etiopía podrían generar cada uno 10,000 megavatios. Eso es aproximadamente tres veces la capacidad total de electricidad instalada de Kenia y el doble de Etiopía.

La capacidad total instalada en todo el mundo para generar electricidad a partir de energía geotérmica es de 16,000 megavatios. En 2022, Kenia ocupaba el séptimo lugar en la lista de los principales países geotérmicos. Fuente: ThinkGeoEnergy Research 2023

Estados Unidos: 3,794 Indonesia: 2,356 Filipinas: 1,935 Turquía: 1,682 Nueva Zelanda: 1,037 México: 963 Kenia: 944 Italia: 944 (ThinkGeoEnergy tiene un recuento ligeramente diferente de la capacidad instalada de Kenia, a partir de enero de 2023, en comparación con KenGen). Islandia: 754 Japón: 621

Por ahora, es principalmente Kenia, uno de los principales actores del mundo en energía geotérmica en pleno crecimiento, quien ha explorado esta profunda fuente de calor. Además de Olkaria, hay un pequeño sitio en el cercano campo geotérmico de Eburru que puede generar 2.4 megavatios de electricidad. Más al norte, se espera que este año se inaugure una planta de energía de 35 megavatios en el campo geotérmico de Menengai, con otra en desarrollo.

La apuesta por la energía geotérmica en los últimos años se debe a que las sequías han reducido algunas de las fuentes de energía hidroeléctrica de Kenia. Con las proyecciones de que las lluvias y las temperaturas sean más erráticas y extremas debido al cambio climático, la energía geotérmica puede ser una opción más confiable, dice Anna Mwangi.

Las plantas de energía geotérmica pueden funcionar al máximo de su capacidad hasta un 90 por ciento del tiempo, teniendo en cuenta el tiempo de inactividad debido al mantenimiento, dice François Le Scornet, presidente y consultor senior de inteligencia de mercado en Carbonexit Consulting en Francia. Eso es comparable a una planta de energía nuclear y aproximadamente el doble de confiable que una planta de combustibles fósiles o un parque eólico (y cuatro veces mejor que una planta solar). De hecho, con el aumento de la energía geotérmica, los cortes de energía en Kenia han disminuido, según un informe publicado en febrero por la Agencia Internacional de Energías Renovables y la Asociación Geotérmica Internacional.

El agua caliente y el vapor abrasador que suben por un pozo geotérmico pueden hacer más que generar electricidad; también pueden ser una fuente directa de calefacción. Por ejemplo, en la granja de flores de Oserian cerca de Naivasha, se envía el agua para calentar un invernadero por la noche. El calor seca el aire y evita que los hongos estropeen las rosas, los claveles y otras flores destinadas a ramos en todo el mundo. En Olkaria, los turistas que necesitan relajarse después de un largo día de exploración del Parque Nacional del Infierno pueden disfrutar de un baño en el balneario geotérmico cerca de la planta de energía.

Se necesita un equipo de especialistas para determinar la idoneidad de un sitio para la exploración de recursos geotérmicos. Como mínimo, se necesita la presencia de agua subterránea, altas temperaturas, a menudo alrededor o por encima de los 150°C, y rocas permeables que permitan que el agua caliente y el vapor fluyan hacia los pozos de producción, dice Mohamed Abdel Zaher, geofísico del Instituto Nacional de Investigación de Astronomía y Geofísica de El Cairo.

Ciertas características visuales en la superficie pueden dar una pista inicial. Manantiales de agua caliente, charcos de barro caliente, géiseres e incluso vapor que sale del suelo son señales de actividad geotérmica. Otra pista es la presencia de ciertas rocas, como travertino, o vetas minerales como el cuarzo que indican que la roca ha sido alterada durante la interacción con agua caliente.

En Olkaria, un indicio fue el hecho de que el área circundante tiene forma de anillo como una caldera, un volcán colapsado. Una serie de domos volcánicos más jóvenes parecen haberse intrusionado en la caldera.

Si las características en la superficie parecen prometedoras, los geoquímicos analizarán las muestras de fluidos y gases para estimar qué tan profunda y caliente podría ser la fuente de calor y hacia dónde fluyen los fluidos. También se pueden desplegar sismómetros para inferir la fragilidad de la roca subsuperficial. Es importante que la roca sea permeable, pero debe ser lo suficientemente fuerte como para resistir la interacción del agua fría que se calienta desde el magma debajo.

Si todos esos datos parecen prometedores, comenzarán las perforaciones de exploración y si todo sale bien, seguirán un pozo de producción y eventualmente una planta de energía a gran escala.

Zaher y sus colegas recientemente completaron un proyecto que podría ayudar a los expertos de todo el continente a enfocarse en posibles objetivos de geotermia antes de comenzar costosas exploraciones en el terreno. "Es bastante difícil predecir la potencia o electricidad precisa que se puede producir para toda África", dice. Pero su grupo incorporó una variedad de datos geológicos, sísmicos y geofísicos en un sistema de información geográfica para predecir los lugares más prometedores para la exploración geotérmica. El mapa resultante identifica 14 áreas que tienen un alto potencial geotérmico, informó el equipo el año pasado en Geothermal Energy.

Un análisis reciente señaló 14 áreas en África con un alto potencial para desarrollar energía geotérmica. La mayoría de estos lugares están dentro del Sistema de Fallas del Rift de África Oriental.

1. África más al norte 2. Golfo de Suez, Golfo de Aqaba (Egipto) 3. Acceso al Mar Rojo 4. Liberia y Costa de Marfil 5. Djibouti 6. Falla Principal Etíope 7. Falla Keniana 8. Falla del Lago Alberto (RDC y Uganda) 9. Falla del Lago Kivu 10. Falla Tanzana 11. Norte de Malawi 12. Centro de Zambia 13. Frontera entre Botswana y Sudáfrica 14. Namibia

No sorprendentemente, muchos de estos lugares están dentro del Sistema de Fallas del Rift de África Oriental, aunque también existe un alto potencial en el norte de África en Marruecos, Argelia y Túnez, así como en Liberia, Namibia, Zambia y Sudáfrica. En muchos de esos países, la tectónica es tal que utilizar la energía geotérmica para calefacción directa, como se hace en la granja de flores Oserian y podría aplicarse en una variedad de entornos, incluido el procesamiento industrial, puede ser más factible que la generación de electricidad, dice Zaher.

KenGen ha liderado la exploración geotérmica en el terreno en varios países cercanos. Además de las perforaciones realizadas en Etiopía y Djibouti, se han realizado estudios de superficie para identificar recursos geotérmicos potenciales en Sudán, Uganda, Ruanda, Tanzania, Zambia y las islas Comoras frente a la costa de Mozambique, dice Anna Mwangi.

Además, KenGen, en colaboración con el programa de capacitación geotérmica GRÓ con sede en Islandia y la Compañía de Desarrollo Geotérmico de Kenia, ha estado capacitando a estudiantes universitarios, profesionales de la energía y funcionarios gubernamentales en África Oriental sobre la exploración y desarrollo de recursos geotérmicos, así como financiamiento y gestión de centrales eléctricas. Con la ayuda del Banco Mundial, Kenia también está estableciendo el Centro de Excelencia Geotérmica, que capacitará a profesionales de la región una vez que abra en un par de años, dice Mwangi.

No se disponen de estimaciones exhaustivas del potencial de energía geotérmica para todos los países del África Oriental. Pero las estimaciones que existen sugieren que hay margen para el crecimiento.

Incluso con el conocimiento técnico adecuado, sin embargo, puede llevar varios años pasar de la exploración a la producción de energía geotérmica. De hecho, incluso una vez que se haya perforado un pozo, aún podrían pasar hasta una década o más antes de que una central eléctrica esté en funcionamiento. Las limitaciones de financiamiento pueden ser una barrera.

Esto es con lo que se enfrentaron los ingenieros kenianos en 2012, dice Mwangi. Los pozos ya habían sido perforados, pero aún no se disponía de financiamiento para construir plantas de energía que generaran electricidad a plena capacidad.

Esto abrió una vía para la experimentación. Típicamente, una central eléctrica se abastece de agua y vapor de varios pozos a diferentes distancias. Pero un nuevo enfoque de cabezal de pozo, que no se había implementado en ninguna parte del mundo, permitió la generación de energía directa y rápida a partir de un solo pozo, a bajo costo, mientras tanto.

Una vez que una planta de energía permanente esté lista para ser construida, la instalación del cabezal del pozo se puede desmontar y llevar a otro pozo con el mismo propósito. De esta manera se han producido aproximadamente 85 megavatios de energía en Kenia. "Estas plantas de energía basadas en pozos nos dan el beneficio de generación temprana y generan ingresos mientras tanto", dice Mwangi. "De lo contrario, estos pozos de producción habrían permanecido sellados esperando la construcción y puesta en marcha de una nueva planta de energía".

Aunque el interés y la experiencia en la energía geotérmica están creciendo en África Oriental, las limitaciones financieras siguen siendo un impedimento. En Kenia, un solo pozo geotérmico puede costar alrededor de $6 millones de dólares para perforar, y puede costar otros $300 millones de dólares construir una planta de aproximadamente 165 megavatios.

"El costo de capital inicial es alto en la geotermia, pero los costos de funcionamiento son limitados", dice Le Scornet, el consultor energético.

El costo nivelado mundial de la electricidad, o LCOE por sus siglas en inglés, para una nueva instalación geotérmica en 2021 promedió $0.068 por kilovatio-hora, según la Agencia Internacional de Energías Renovables. El LCOE es el precio más bajo al que se puede vender la electricidad de un proyecto energético para alcanzar el punto de equilibrio. La cifra tiene en cuenta los costos durante toda la vida útil, desde la construcción de una planta hasta su operación y mantenimiento.

Geothermal’s LCOE is about 40 percent higher than a new hydropower project or solar photovoltaic array, which have an LCOE of $0.048 per kilowatt-hour. An onshore wind farm is about half as expensive, at $0.033 per kilowatt-hour, but geothermal energy is slightly less costly than an offshore wind farm’s $0.075 per kilowatt-hour. (For context, Kenya’s per capita energy consumption in 2019 was about 168 kilowatt-hours, according to the U.N.)

Le Scornet says that stable financing mechanisms are needed to provide stability and reduce actual and perceived project risks. To tackle this challenge, the Geothermal Risk Mitigation Facility, funded by the European Union and the African Union, was set up in 2012 to cofinance surface studies and drilling programs.

“Support from project partners like the EU, for instance, and the African Development Bank can be instrumental, especially in countries with high debt levels and where competition with alternative projects presents obvious challenges for the development of new geothermal projects,” Le Scornet says.

But not all costs are purely financial. Kenya’s Olkaria project demonstrates one of the social costs. In developing and expanding the project over time, some members of the local Maasai community, a seminomadic pastoralist group, have been removed from their land, says Ben Ole Koissaba, lead consultant for Rarin Consulting Services, which champions for the land rights of Indigenous communities. Relocated people “have been cut off from the rest of the community,” says Koissaba, who is a member of the Maasai. And some of the housing built for them has not been culturally appropriate, he says.

While some of the Maasai consider the displacement an outstanding issue, Kenya’s geothermal exploration isn’t slowing down. By 2025, the country aims to more than double its current production capacity to 2,500 megawatts.

Our mission is to provide accurate, engaging news of science to the public. That mission has never been more important than it is today.

As a nonprofit news organization, we cannot do it without you.

Your support enables us to keep our content free and accessible to the next generation of scientists and engineers. Invest in quality science journalism by donating today.