Aspectos relevantes del Capítulo 4: Energía Geotérmica Luis C.A. Gutiérrez Negrín Asociación Geotérmica Mexicana Octubre de 2011

Producción mundial de energía primaria (TPES) en 2008: 492 EJ/año 4.1 Energía geotérmica - Definición - Origen del calor: Decaimiento radiactivo (52%) y calor residual de la formación del planeta (48%). - Energía calorífica del interior de la tierra: 12.6 x 1012 EJ. - Energía calorífica de la litósfera (~50 km de profundidad): 5.4 x 109 EJ. - Flujo térmico anual: 1,388 EJ/año (~315 en continentes y 1073 en océanos). - Usos directos e indirectos Producción mundial de energía primaria (TPES) en 2008: 492 EJ/año

Aprovechamiento de la energía geotérmica T °C 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 AGUA CALIENTE VAPOR SATURADO Generación de energía eléctrica con ciclo unitario Ciclo binario, concentración de sales Procesos de secado: de madera, alimentos, etc. Acondicionamiento de espacios (calefacción) Acuacultura, bombas de calor (GHP) Balneología

Tipos de sistemas geotérmicos Fluidos naturales Subtipo Temperatura Uso Actual Potencial Convectivo (Hidrotermal) Sí Continental A, I, B Eléctrico, usos directos Submarino A Ninguno Eléctrico Conductivo No Somero (<400 m) B Directos (y GHP) Roca seca caliente (EGS) A, I Prototipos Eléctrico, directos Cuerpos de magma Sistemas acuíferos profundos Acuíferos hidrostáticos Directos Geopresurizados Notas: Temperatura: A (alta): >180°C, I (intermedia): 180-100°C, B: Baja: <100°C. EGS: Sistemas geotérmicos mejorados (Enhanced or Engineered Geothermal Systems). GHP: Bombas de calor geotérmico (Geothermal Heat Pumps).

Estimación del potencial técnico 4.2 Potencial geotérmico Potencial teórico: Límite físico superior de la energía recuperable. Potencial técnico: Producción de energía obtenible con completa implementación de tecnologías y prácticas demostradas, independientemente de costos, barreras o políticas públicas. Estimación del potencial técnico Para generación de energía eléctrica - Estimación del potencial para recursos hidrotermales (Stefansson, 2005) - Estimación del potencial para recursos de roca seca caliente aprovechable con sistemas tipo EGS (estimación original del capítulo 4) Para usos directos (Stefansson, 2005)

Formación de recursos hidrotermales Probables yacimientos geotérmicos Vulcanismo Fusión de la corteza oceánica

Yacimientos hidrotermales

Potencial técnico para electricidad Estimación de Stefansson (2005) para recursos de tipo hidrotermal Identificados: 50 a 200 GW (equivalentes a 1.4 - 5.7 EJ/año con FP de 90%. Ocultos: 1000 a 2000 GW (equivalentes a 28.4 - 56.8 EJ/año con FP 90%).

Potencial técnico de recursos de roca seca caliente tipo EGS Depth range (km) Technically accessible stored heat from EGS Estimated technical potential (electric) for EGS (EJ/yr) (106 EJ) Source 0–10 403 Rowley, 1982 1051.8 110.4 Tester et al., 2005 288.1 0–5 139.5 Interpolation between values from Rowley (1982) and EPRI (1978) 364.2 55.9 Interpolation between values from Tester et al. (2005) and EPRI (1978) 145.9 0–3 34.1 EPRI, 1978 89.1 Trabajo de Tester et al. (2006) - Cálculo del calor almacenado bajo la superficie continental de EUA a menos de 10 km de profundidad (sin Alaska. Hawai y Yellowstone: 13.4 x 106 EJ. - Premisas: recuperación del 2%, pérdidas en conversión de energía térmica en eléctrica, vida útil de 30 años. - Capacidad eléctrica instalable: 1249 GW (equivalente a 35.4 EJ/año con FP de 90%). - Equivalencia aproximada para EUA: 1 x 106 EJ de calor almacenado ~ 2.61 EJ/año de energía eléctrica.

Potenciales técnicos globales Cálculo del potencial técnico de usos directos (calor) Estimación de Stefansson (2005) para recursos hidrotermales (menores de 130°C) Mínimo de 1000 GWt, máximos de 22,000 a 44,000 GWt (promedio superior: 33,000 GWt). - Asumiendo un FP promedio de 30%, se obtiene un mínimo de 9.5 EJ/año y un máximo de 312.2 EJ/año. Estimación total del potencial técnico de los recursos geotérmicos en el mundo Máx. Mín.

~0.2% de la capacidad eléctrica mundial 4.4 Situación del mercado PAÍS MW 1. Estados Unidos 3,093.5 2. Filipinas 1,904.0 3. Indonesia 1,197.3 4. México 958.0 5. Italia 842.5 6. Nueva Zelanda 628.0 7. Islandia 574.6 8. Japón 536.0 9. El Salvador 204.4 10. Kenya 167.0 11. Costa Rica 165.5 12. Nicaragua 87.5 13. Rusia 81.9 14. Turquía 81.6 15. Papúa-Nueva Guinea (Isla Lihir) 56.0 16. Guatemala 52.0 17. Portugal (Islas Azores) 28.5 18. China (incluye Tibet) 24.2 19. Francia (Isla Guadalupe y Alsacia) 16.2 20. Etiopía 7.3 21. Alemania 6.6 22. Austria 1.4 23. Tailandia 0.3 24. Australia 0.1 TOTAL 10,715.4 Capacidad geotermoeléctrica mundial en 2010 ~0.2% de la capacidad eléctrica mundial

Mercado geotermoeléctrico mundial Estados Unidos Filipinas Indonesia México Italia Islandia Japón NZ América Central Rusia Caribe África Oriental Canadá Chile Turquía Hungría China India Australia Líderes del crecimiento mundial a corto plazo Mercados geotérmicos emergentes con crecimiento potencial relevante Recursos convencionales limitados, pero con actividad exploratoria en recursos de baja temperatura y EGS Capacidad geotermoeléctrica instalada Tipo de recurso geotérmico Hidrotermales de alta temperatura Hidrotermales de baja temperatura EGS Alemania

Principales compañías propietarias de plantas geotermoeléctricas en el mundo CFE (México) 1,200 900 600 300 MW ENEL Green Energy First Gen/PNOC/EDC Calpine Ormat Pertamina Alterra (Magma) Terra Gen Contact Energy Tohoku Electric Power PLN Northern California Power Agency Kyushu Electric Power MidAmerican TransAlta ICE (Costa Rica) KenGen Mighty River LaGeo (El Salvador) Chevron

Mercado de usos directos de la geotermia en el mundo en 2010 Aplicación MWt Bombas de calor 33,760 Calefacción 13,130 Balnearios 4,760 Invernaderos 3,620 Acuacultura 1,400 Usos industriales 1,300 Usos agrícolas 250 Otros 350 Total 58,580

4.7 Cálculos de costos Componentes del costo de inversión % éxito en perforación: 20-25% en pozos de exploración 50-60% en pozos de desarrollo

Rangos de costos de inversión Cifras en dólares a precios de 2005 2,130 – 5,200 1,780 - 3,560 Altos costos iniciales debido a la perforación de pozos. En proyectos de expansión los costos de inversión pueden ser 10 a 15% menores. Amplias variaciones regionales.

Elementos para el cálculo de costos nivelados de generación Estimación de costos de O&M O&M incluyen costos fijos y variables Los pozos de reposición deben considerarse como costos de O&M Promedio mundial: 152 a 187 USD/kW/año (dólares de 2005) Casos especiales: NZ: 83 a 117 USD/kW/año (dólares de 2005) Parámetros relevantes Tiempo de vida útil: 25 a 30 años (casos con más de 30 años) Factor de planta: Promedio mundial en 2009: 74.5%. Plantas nuevas >90%.

Costos nivelados de generación eléctrica (LCOE) Tasas de descuento de 5, 7 y 10% anual, vida útil de 27.5 años, costo promedio de O&M. Rango completo: - 3.1-13 USD¢/kWh (condensación) - 3.3-17 USD¢/kWh (ciclo binario)

Costos nivelados de generación eléctrica y térmica (LCOE y LCOH) 33 – 170 31 – 130 No hay cálculos para proyectos tipo EGS, pero de acuerdo con los modelos van de un mínimo de 100 a un máximo de 370 USD/MWh. - El costo de generación es muy dependiente del factor de planta y el tiempo de vida útil.