O som de perfurações ecoa sob o sol do Novo México. Você poderia pensar que isso é apenas mais um exemplo de exploração de combustíveis fósseis; no entanto, o grande buraco perfurado no solo serve a um propósito diferente: gerar energia por meio do calor ressonante da própria Terra.

Muitas vezes, esquecemos que quanto mais fundo você vai para dentro da terra, mais quente ela tende a ficar. A utilização desse calor pelos humanos, mais conhecida como energia geotérmica, remonta à antiguidade, com evidências de seu uso em banho, culinária e lavagem, mais comumente por meio de fontes termais subterrâneas.

Somente a partir do início do século XX a humanidade conseguiu aproveitar o calor da Terra para gerar eletricidade, com a primeira usina geotérmica construída em Larderello, Itália, em 1911.

Hoje, estamos à beira de uma nova revolução geotérmica, com técnicas inovadoras, conhecidas como Enhanced Geothermal Systems (EGS), que oferecem uma forma inovadora de aproveitar a geotermia, com fatores de capacidade muito maiores e em uma área significativamente maior.

Seu potencial não passou despercebido entre os hiperescalas, com o Google, a Microsoft e a Meta assinando acordos com desenvolvedores geotérmicos apenas nos últimos dois anos. Mas será que a energia geotérmica pode se tornar uma fonte essencial para o setor de data centers, tanto nos EUA quanto em outros países?

Aquecimento

Geotermia não é uma tecnologia particularmente nova. Técnicas convencionais rasas, que utilizam bombas de calor e trocadores de calor em furos, são de uso comum desde a década de 1970.

Poços convencionais geralmente têm até 400 metros de profundidade e são usados principalmente para aquecer e resfriar edifícios. Embora tenhamos observado um crescimento em projetos de geração de eletricidade geotérmica em profundidade, que atingem profundidades superiores a 1 quilômetro, esses poços são muito específicos de localização, encontrados em regiões com recursos subterrâneos de alta temperatura, como os EUA, a Indonésia e o Quênia. Como resultado, a energia geotérmica atualmente representa menos de 1% do mix energético global.

A EGS, ao contrário dos métodos convencionais, tem potencial para aumentar significativamente esse valor ao extrair "rocha seca quente", que é mais abundante do que os reservatórios hidrotermais naturais e oferece um potencial de geração substancialmente maior.

O EGE foi explorado pela primeira vez como conceito na década de 1970 no Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México. Inspirados pelas técnicas de perfuração de petróleo offshore, os cientistas testaram a possibilidade de formar reservatórios geotérmicos artificiais por meio da fratura de rochas profundas, quentes e impermeáveis. O projeto foi um sucesso, gerando 10 MW de energia até 1985. Mas questões de custo e complexidade levaram ao cancelamento.

O interesse pelo EGS foi revivido nos anos 2000, com avanços consideráveis no fraturamento hidráulico e em outras técnicas de perfuração, o que levou ao ressurgimento dos investimentos. Um relatório do MIT de 2006 afirmou que: "A energia geotérmica do EGS representa um grande recurso indígena que pode fornecer energia elétrica e calor de carga base em níveis que podem ter um grande impacto nos Estados Unidos."

Hoje, a Agência Internacional de Energia (AIE) estima que, nos EUA, pelo menos 7 TW de capacidade está acessível em profundidades inferiores a 5 km (3,1 milhas), e mais de 70 TW está acessível em todas as profundidades. A maior parte da capacidade potencial está localizada no oeste dos EUA, especificamente na Califórnia, Nevada, Utah, Oregon e Novo México.

Em comparação, as "estimativas de potencial técnico para energia hidrotermal são cerca de 25 GW", diz Ben King, diretor da área de energia e clima do Rhodium Group. "Com o EGS, você está na ordem dos terawatts disponíveis em áreas muito mais extensas do país."

Esse vasto potencial levou think tanks como o Rhodium Group a projetar que, se escalados de forma eficaz, os sistemas EGS poderiam, em última análise, fornecer quase dois terços da demanda por novos data centers até 2030.

Energia em abundância

A Meta tem sido uma apoiadora particularmente entusiasmada da EGS.

A empresa-matriz do Facebook assinou acordos com as empresas EGS, Sage Geosystems e XGS nos últimos 18 meses. Os dois projetos diferem significativamente em termos de localização e tecnologia, oferecendo uma visão de como esses sistemas realmente funcionam.

Em agosto do ano passado, a Sage Geosystems tornou-se a primeira empresa da EGS a fazer parceria com a Meta para 150MW de energia de seu projeto localizado "a leste das Montanhas Rochosas." Fundada em Houston por uma ex-executiva de petróleo e gás, Cindy Taff, a empresa se apoia fortemente em técnicas desenvolvidas no setor.

No cerne da oferta da Sage está o que ela chamou de "sistema geotérmico de pressão", que combina calor e energia mecânica armazenada nas profundezas subterrâneas.

"Chamamos isso de geotermia de pressão porque não usamos apenas a temperatura subterrânea – também usamos a pressão. Existe energia térmica e energia mecânica. Quando você as combina, pode aumentar a produção líquida do seu sistema", explica Jason Peart, gerente-geral de estratégia e desenvolvimento da Sage Geosystems.

As perfuradoras da Sage pareavam poços, atingindo profundidades de até 6 quilômetros em rochas quentes a temperaturas de 180 °C ou mais. Em cada poço, cria-se um reservatório artificial, "semelhante a um pulmão", que é preenchido com água. A elasticidade natural da rocha permite que ela flexione e contraia, armazenando pressão além do calor. Um poço produz água quente e pressurizada para uma usina de superfície, enquanto o outro recarrega e reaquece, e ambos trocam funções diariamente.

O sistema é modular por design, o que cria um potencial incrível de escalonamento, diz Peart. "Cada par de poços tem uma saída líquida – 3MW em alguns lugares, 8MW em outros – e você só vai adicionando pares de poços adicionais para maiores capacidades. Se quiser 100 MW, 500 MW, até um gigawatt, coloque mais pares em um pad."

A capacidade de escalar não só aumenta a produção, argumenta Peart, mas também a torna mais econômica.

"Um par de poços não é particularmente econômico", diz Peart. "Ela cobre todos os custos de mobilização de equipamentos e construção da instalação. Mas quando você começa a colocar oito, dez ou doze poços em uma plataforma, obtém eficiências de perfuração, de operação e economias de escala que mudam a dinâmica de custos."

Para mudar a dinâmica de custos, a Sage precisa demonstrar que sua tecnologia realmente funciona. Atualmente, possui vários projetos em seu pipeline, principalmente no Texas. O projeto Meta não possui localização fixa e espera-se que seja desenvolvido por meio de uma abordagem em fases, com a fase um, de 4-8 MW, concluída em 2027, e a fase dois, de 150 MW, concluída em 2029.

Circuito fechado

Em seu segundo acordo, assinado em junho, a Meta fez parceria com a XGS em seu projeto planejado no Novo México, um estado que o CEO do fornecedor, Josh Prueher, chama de um dos "melhores recursos geotérmicos do mundo."

Embora a região ofereça abundância de rochas quentes, suas condições áridas tornam o uso da água um desafio. Para resolver isso, a XGS fez a transição da energia geotérmica tradicional baseada em água para um sistema geotérmico totalmente em circuito fechado, em que é pioneira.

O XGS começa perfurando um único poço em rochas com temperaturas superiores a 200 °C e abaixando uma carcaça de aço até o fundo. Em seguida, injeta um material de 'aumento térmico' para extrair calor da rocha ao redor. Dentro do revestimento, um tubo isolado completa um sistema de tubos dentro do próprio tubo, transportando o calor capturado para a superfície.

O projeto garante que a água nunca entre em contato com a rocha, eliminando, assim, a perda e a contaminação da água. Além disso, segundo Prueher, o sistema é pressurizado, estéril e controlado por sistemas químicos, garantindo fluxos térmicos previsíveis e estáveis ao longo de décadas. Isso reduz o risco operacional e os custos, diz Prueher, já que a imprevisibilidade pode frequentemente levar a uma queda de 40 a 50% na capacidade efetiva das usinas geotérmicas.

"Bancos e engenheiros independentes querem ver taxas de fluxo estáveis e previsíveis ao longo de 20 ou 30 anos", afirma ele. "Sistemas convencionais simplesmente não conseguiram dar isso porque a natureza é variável. É por isso que a geotermia está presa em cerca de 4 GW nos EUA há décadas."

Ao fornecer isso, a XGS se vê como competindo nos mesmos termos que outras fontes de energia base, em vez de renováveis. "Nossa proposta de valor é: somos limpos como as renováveis, mas firmes como o gás natural – e podemos nos posicionar perto da carga. É por isso que os operadores de data centers estão levando isso a sério", afirma Prueher.

Espera-se que o projeto seja lançado até 2030 e gere 150 MW na rede local, o que, por sua vez, permitirá a instalação de data centers na região. A empresa pretende desenvolver vários projetos na região, com capacidades variando de 5 MW a mais de 500 MW.

Assim como a Sage, a empresa busca apoiar-se fortemente no setor de petróleo e gás para utilizar a tecnologia de perfuração necessária para acessar os depósitos de rocha quente. "Não estamos esperando por algum lançamento da Lua", diz Prueher, "Por isso estamos confiantes de que podemos passar de projetos pioneiros para projetos em escala de gigawatts em apenas alguns anos."

Apostas estratégicas

Então, o que fez a Meta ter tanta confiança na tecnologia a ponto de assinar não um, mas dois acordos no setor? Para John DeAngelis, chefe de inovação em tecnologia limpa da empresa, os acordos são "apostas estratégicas".

"Essas apostas são projetadas para ajudar tecnologias e empresas a escalar, a provar sua viabilidade técnica em larga escala e a reduzir custos de forma acelerada", ele afirma.

Até o momento, apenas a Fervo Energy, que se tornou a primeira empresa da EGS a assinar um acordo com uma empresa de data center em 2022, quando assinou um acordo com o Google, iniciou com sucesso um projeto de demonstração. Em 2023, a empresa relatou resultados positivos de um teste de poço de 30 dias realizado no Project Red, seu projeto piloto EGS em escala real no norte de Nevada.

Portanto, segundo DeAngelis, os próximos anos serão cruciais para determinar o futuro do EGS, demonstrando se ele pode funcionar de forma eficaz e em escala. "Nosso sucesso seria ver centenas de megawatts – se não gigawatts – de geotermia implantados até 2030", diz DeAngelis.

Apoiar o setor no controle da curva de custos será um fator crucial, pois impulsionar economias de escala permitirá que as tecnologias se desenvolvam de forma mais eficaz e concorram com outras fontes de energia disponíveis no mercado.

O suporte fornecido pelo setor de data centers pode se mostrar uma ferramenta eficaz para impulsionar essas escalas, diz Annick Adjei, analista sênior de pesquisa em subsurface na Wood Mackenzie. "O apoio de empresas como a Meta, o Google e a Microsoft vai muito além dos tradicionais acordos de compra de energia", afirma ela. "Essas são parcerias reais que ajudam startups geotérmicas a comercializar suas tecnologias e a dar vida a projetos."

Ao se tornarem apoiadores "fundamentais", as empresas podem aumentar a confiança dos investidores no setor, argumenta Adjei. E é evidente que a Wood Mackenzie já registrou mais de 2 bilhões de dólares (10,7 bilhões de reais) em capital arrecadado por empresas geotérmicas de próxima geração desde 2019, com a maioria proveniente de investidores privados.

No entanto, mesmo com todo o dinheiro do mundo, a própria tecnologia precisa provar que pode fornecer energia confiável. Portanto, para Adjei, "para realmente entender todo o potencial dos sistemas geotérmicos aprimorados como uma tecnologia viável, precisamos de muito mais projetos de demonstração além da Estação Cape da [Fervo] em Utah."

À frente ou atrás do grid

Se a EGS conseguir se tornar uma fonte de energia eficiente, escalável e econômica, a questão passa então a ser como ela servirá ao mercado de data centers. Atualmente, os hiperescalas estão focados em integrar a nova capacidade geotérmica à rede, em vez de fornecer energia para data centers atrás do medidor.

"Implantar recursos energéticos na rede pode não só ser a opção mais rápida, mas também a mais confiável", diz DeAngelis.

Embora Meta e Google ainda não tenham se comprometido com a energia externa, instalar data centers próximos a poços geotérmicos é uma possibilidade clara. "Acreditamos que a próxima grande oportunidade é o verdadeiro colocation – data centers construídos próximos a poços geotérmicos. Isso elimina o risco de transmissão e torna a autorização mais limpa e, potencialmente, mais rápida", observa Adjei.

Devido ao perfil de carga base da geotérmica, ela pode ser implantada em uma configuração de "rede ilha", contornando atrasos na interconexão e evitando reações públicas devido ao elevado consumo de energia.

Desenvolvedores geotérmicos enfatizam os benefícios e o potencial adicional de uma solução off-grid para data centers. "Para um data center em hiperescala, podemos fornecer energia firme e limpa, 24 horas por dia, 7 dias por semana, logo atrás do medidor, além de suporte de carga para resfriamento e produção de água limpa, como parte da mesma área", diz Prueher. "Isso não é apenas uma solução de energia – é um pacote de infraestrutura."

Como resultado, Peart prevê que, no futuro, data centers poderão construir suas instalações próximas a usinas geotérmicas para fornecimento direto, seguindo um modelo semelhante ao do gás natural. No entanto, essa abordagem depende da escalabilidade do EGS para níveis de gigawatts e da demonstração de sua confiabilidade.

O interesse na geotermia como opção de investimento não se limita aos EUA, como observa Simon Westerlund, gerente de investimentos da Baseload Capital. "Já estamos vendo players de data centers querendo se localizar próximos a usinas geotérmicas em lugares como Indonésia e Filipinas", ele afirma.

Subsequentemente, poderíamos acabar vendo a energia geotérmica atuar de forma semelhante ao gás natural nos EUA, tanto fornecendo energia firme à rede quanto oferecendo uma rota acelerada para o mercado, para operadores de data centers dispostos e capazes de construir suas instalações próximas a um poço geotérmico.

Barreiras e limitações

Apesar do fervor e do forte investimento em EGS e sua aparente aplicabilidade ao setor de data centers, persistem preocupações, sendo uma das mais notáveis o custo elevado da perfuração. Estudos do Stanford e do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA indicam que a perfuração, sozinha, pode representar entre 30 e 57% dos custos iniciais de capital de um projeto, dependendo do projeto do sistema.

Para os operadores de data centers, que exigem tanto confiabilidade de base quanto preços de eletricidade rigorosamente gerenciados, tais números representam uma grande barreira. Mesmo com novas técnicas prometendo reduzir esses custos, o desafio permanece. "Se os poços puderem ser perfurados tão rapidamente e de forma econômica quanto os de petróleo e gás, isso acelerará a implantação e reduzirá custos", diz King, do Rhodium Group.

Preocupações com custos ainda são apenas parte da história, pois o próprio ato de perfuração acarreta riscos significativos. Poços geotérmicos, especialmente os profundos, são vulneráveis a retrocessos técnicos, como perdas de circulação, falhas de equipamentos e escalamento mineral, que podem comprometer o fluxo.

Um relatório da Força-Tarefa de Ar Limpo observa que tais problemas podem atrasar projetos, inflar orçamentos ou até forçar desenvolvedores a abandonar poços por completo. Além disso, a necessidade de equipamentos especializados para perfuração para acessar a rocha quente e seca representa o risco de a rede de suprimentos ficar restrita, o que pode levar a atrasos adicionais.

O cenário regulatório agrava a dificuldade. "O principal obstáculo regulatório é o processo de licenciamento para perfurar poços, que é tratado principalmente no âmbito estadual, com alguma participação da EPA nas permissões de água", argumenta King. Processos de aprovação longos podem adicionar anos aos prazos, uma perspectiva pouco agradável para operadores de data centers em escala hiperescala, cujos planos de expansão frequentemente seguem prazos apertados.

No entanto, a maré pode estar mudando nesse sentido, com políticos dos EUA manifestando apoio ao setor, como o fervoroso apoio do secretário de Energia dos EUA, Chris Wright, à tecnologia. Isso não passou despercebido pela Meta, e DeAngelis observou: "Vimos um aumento constante no apoio à geotermia."

Por fim, há a questão da competitividade de custos. Um estudo da Environmental Research mostrou que, mesmo reduzindo pela metade os custos geotérmicos até 2050, a tecnologia enfrentaria dificuldades para igualar a relação custo-benefício da energia solar e do armazenamento. Somente se os custos caírem em mais de 70%, a geotermia se tornaria a opção mais acessível e livre de carbono.

O convencional ainda é uma possibilidade

Enquanto os EUA lideram em negócios geotérmicos ligados a data centers, houve vários outros casos em outros países. Diferentemente do mercado dos EUA, os acordos têm se concentrado na energia geotérmica convencional em vez da EGS.

Isso é melhor demonstrado pelo Google, que, no início do ano, assinou um Acordo de Compra de Energia de 10 MW com a Baseload Capital em Taiwan. Diferentemente dos acordos nos EUA, que se concentram em EGS experimental, o acordo do Google dependerá de poços convencionais e rasos.

Simon Westerlund explica o raciocínio: "Estamos assumindo principalmente riscos geológicos, não riscos tecnológicos", diz. " Então, vamos manter as tecnologias convencionais para nosso primeiro lote de projetos."

Segundo Westerlund, a decisão refletiu as realidades do mercado de energia em Taiwan. Embora a ilha tenha potencial geotérmico significativo – entre 30 e 60 GW, segundo algumas estimativas –, ela carece de uma indústria madura de petróleo e gás para fornecer plataformas e expertise à taxa exigida para a EGS.

Como diz Westerlund, "Os EUA são mais rápidos para se mover do que Taiwan porque o ecossistema de petróleo e gás já existe. Os equipamentos estão disponíveis, e é mais fácil mobilizar recursos."

Como resultado, a Baseload optou pelos sistemas convencionais como sua melhor aposta e firmou acordo com o Google, que incluiu um investimento direto na empresa, como forma de acelerar o desenvolvimento de seus projetos em Taiwan. Consequentemente, a Baseload espera iniciar operações comerciais em seus primeiros locais no país em 2029.

Além do PPA, espera-se que o acordo favoreça o crescimento da pegada geotérmica da Baseload em todo o Pacífico, com a Westerlund argumentando que não são apenas os EUA que estão em condições de aproveitar a energia geotérmica. "Japão, Indonésia e Filipinas estão pressionando novamente a geotermia — estão reiniciando suas indústrias com apoio do governo", diz ele.

Esses projetos provavelmente serão convencionais, pois enfrentam desafios semelhantes aos de Taiwan para acessar equipamentos e expertise de perfuração para implantar sistemas EGS neste momento.

No entanto, se bem-sucedidos, eles poderiam não apenas apoiar o crescimento dos sistemas geotérmicos convencionais, mas também fornecer uma plataforma para a implantação do EGS. Isso se reflete na abordagem tecnologicamente agnóstica da Baseload em relação à geotermia, o que significa que estarão abertos a explorar o EGS se seu nível de risco tecnológico for reduzido, o que potencialmente expandiria seu alcance pelo Pacífico e além.

Consequentemente, a geotermia convencional claramente tem um papel a desempenhar, especialmente em regiões com recursos geotérmicos acessíveis e capacidade de perfuração estabelecida. No entanto, seu alcance é limitado. Para que o setor de data centers realmente aproveite a geotermia em larga escala, provavelmente a indústria precisará ir além desses bolsões de oportunidade e abraçar o potencial mais amplo oferecido pela EGS, na esperança de que sua "aposta estratégica" dê certo.