Presentación para el CENTRO TEPOZTLÁN Víctor L. Urquidi A. C. TECNOLOGÍA GEOTERMOELÉCTRICA Presentación para el CENTRO TEPOZTLÁN Víctor L. Urquidi A. C. Julio, 2009 Dr. David Nieva Gómez

Naturaleza de la energía geotérmica TECNOLOGÍA GEOTERMOELÉCTRICA CONTENIDO: Naturaleza de la energía geotérmica Clasificación de recursos geotérmicos Generación de electricidad con recursos geotérmicos Capacidad geotermoeléctrica instalada en el mundo Virtudes de la tecnología geotermoeléctrica Obstáculos para una utilización más amplia Perspectiva en México y en el mundo

ESTRUCTURA DE LA TIERRA

DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURA EN EL INTERIOR El calor fluye hacia las capas externas. La temperatura en la superficie es la que conocemos debido a que la corteza es un excelente aislante térmico. El transporte de calor a través del manto es tanto conductivo como convectivo. Además del flujo de calor inducido por el gradiente térmico, los isótopos radioactivos concentrados en la corteza (principalmente 40K, 232Th, 235U y 238U) generan alrededor de 4.7x1020 calorías por año.

TECTÓNICA DE PLACAS

PROCESOS TECTÓNICOS

PROCESOS TECTÓNICOS

GRADIENTE TÉRMICO RADIAL Como resultado de los procesos tectónicos, el gradiente térmico en la corteza varía enormemente entre un sitio y otro. El gradiente “normal” es de aproximadamente 30oC/km, pero en algunos sitios puede llegar a ser de 800oC/km.

Hidrotermales Roca seca caliente Geopresurizados Marinos Magmáticos SISTEMAS GEOTÉRMICOS CLASIFICADOS SOBRE LA BASE DE FACTORES GEOLÓGICOS E HIDROLÓGICOS Hidrotermales Roca seca caliente Geopresurizados Marinos Magmáticos

SISTEMAS HIDROTERMALES Se encuentran formados por: Una fuente de calor, Agua (líquido y/o vapor) La roca en donde se almacena el fluido. Un sistema hidrotermal tiene elementos que facilitan la extracción de calor: roca caliente, suministro natural de agua y permeabilidad.

Hidrotermales Roca seca caliente Geopresurizados Marinos Magmáticos SISTEMAS GEOTÉRMICOS CLASIFICADOS SOBRE LA BASE DE FACTORES GEOLÓGICOS E HIDROLÓGICOS Hidrotermales Roca seca caliente Geopresurizados Marinos Magmáticos

SISTEMAS HIDROTERMALES CLASIFICADOS SOBRE LA BASE DE TEMPERATURA Alta temperatura (220 oC – 320 oC) Temperatura media (100 oC – 220 oC) Baja temperatura (50 oC – 120 oC)

UTILIZACIÓN DE SISTEMAS HIDROTERMALES DE ALTA TEMPERATURA Generación de electricidad mediante la separación directa del vapor y su paso por un turbogenerador Generación de electricidad mediante el paso de los fluidos remanentes a través de un sistema de ciclo orgánico Rankine Acondicionamiento térmico de espacios comerciales y habitacionales con los fluidos remanentes Usos directos del calor remanente en procesos agrícolas e industriales

UTILIZACIÓN DE SISTEMAS HIDROTERMALES DE TEMPERATURA MEDIA Generación de electricidad mediante el paso del agua caliente a través de un sistema de ciclo orgánico Rankine Acondicionamiento térmico de espacios comerciales y habitacionales con los fluidos remanentes Usos directos del calor remanente en procesos agrícolas e industriales

CAPACIDAD GEOTERMOELÉCTRICA INSTALADA EN EL MUNDO

VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA GEOTERMOELÉCTRICA Confiable y continua Flexible; puede se utilizada como generación base o para seguimiento de carga Baja emisión de CO2 Costos competitivos

FACTORES DE PLANTA Carbón 0.75 1 Otros combustibles fósiles 0.55 FACTORES DE PLANTA PROMEDIO FACTORES DE PLANTA Tecnología Factor de planta Ref. Carbón 0.75 1 Otros combustibles fósiles 0.55 Geotermia 0.85 Hidroeléctrica 0.40 Nuclear 0.90 Eólica 0.18 – 0.45 2 References: 1. Calculado de capacidad instalada y energía generada (Jan-Sep, 2008). Datos de CFE. 2. NEA&IEA (2005), “Projected costs of Generating Electricity: Update 2005” IANAS Workshop, Buenos Aires, República Argentina, 30-31 Octubre 2008.

VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA GEOTERMOELÉCTRICA FACTORES DE PLANTA

COSTOS DE GENERACIÓN NIVELADOS VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA GEOTERMOELÉCTRICA COSTOS NIVELADOS COSTOS DE GENERACIÓN NIVELADOS Tecnología Costo (cEUA/KWh) Ref. Carbón (2.5) 3.5 - 6.0 (6.8) 1 Gas 4.0 - 5.5 (6.4) Gas, ciclo combinado 5.0 - 5.3 2 Geotermia (EUA) 4.2 Geotermia (México) 4.5 - 4.8 Geotermia (Nueva Zealanda) 3.7 - 5.2 (8.1) 3 Hidroeléctrica 6.5 - 10 (24) Nuclear 3.0 - 5.0 (6.8) Combustóleo 6.3 - 10 Solar 20 - 75 (190) Eoloeléctrica 4.5 - 10 (14) Referencias: 1.- NEA&IEA (2005) “Projected costs of Generating Electricity: Update 2005” 2.- CFE (2005) “Costos y parámetros de referencia para la formulación de proyectos de inversión” 3.- Barnett, P. (2007) “Cost of Geothermal Power in New Zealand: 2007 Update”, New Zealand Geothermal Workshop, November 2007

TECNOLOGÍA GEOTERMOELÉCTRICA Barreras para una mayor utilización Incertidumbre en la fase exploratoria Intensivo en capital Tecnología “exótica”

YACIMIENTOS ARTIFICIALES LA GRAN PROMESA: YACIMIENTOS ARTIFICIALES RECURSOS DE ROCA SECA CALIENTE Sistemas rocosos con alto contenido calorífico pero con poca o ninguna agua. Son sistemas muy abundantes. Se estima que el contenido energético de estos sistemas en los 10 km superficiales de la corteza, es superior a 500 veces la energía de todos los sistemas de petróleo y gas conocidos a la fecha.

YACIMIENTOS ARTIFICIALES LA GRAN PROMESA: YACIMIENTOS ARTIFICIALES Tecnología incipiente: Yacimientos artificiales en roca seca caliente Generación de electricidad con el calor extraído de la roca mediante la circulación de agua a través de una zona fracturada de manera artificial. Resultados de un estudio liderado por MIT: Calor almacenado en el subsuelo (EUA): 13x106 EJ Calor recuperable: 2 x 105 EJ Posible capacidad instalada para 2050: 100 GWe Apoyo requerido para I&D: 800 a 1,000 M$ a lo largo de 15 años.

PROYECCIONES AL AÑO 2050 CAPACIDAD INSTALADA EN EL MUNDO (2050) Exclusivamente con recursos hidrotermales: Mínimo: 25 GWe Posible: 70 GWe Exclusivamente con recursos de roca seca caliente: Mínimo: 70 GWe Posible: 400 GWe Con otros recursos: No estimado

RECURSOS GEOTÉRMICOS EN LA REPÚBLICA MEXICANA CERRO PRIETO 720 MW LOS AZUFRES 195 MW LOS HUMEROS 35 MW TRES VIRGENES 10 MW LA PRIMAVERA 75 MW

PROYECCIONES PARA MÉXICO En México 2005 2030 2050 2070 Hidrotermal Alta Temp. (MW) 958 2600 3500 5700 Hidrotermal Media Temp. (MW) 3 200-1000 5000 7000 Roca seca (MW) 500-1000 30000 Marinos (MW) 100 2000 4000 Geopresurizados (MW) 1000 Magmáticos (MW) ? Total ≈ 1,000 3,000 – 4,800 16,500 ≈ 50,000

POR SU ATENCIÓN GRACIAS ! Dr. David Nieva Gómez Julio 2009 POR SU ATENCIÓN GRACIAS !