Panorama de la Geotermia en México
Rosa Maria Prol-Ledesma
Instituto de Geofísica, UNAM, Cd. Universitaria. Coyoacán, CP 04510, Mexico, D.F., Mexico.
Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica
X CONGRESO NACIONAL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS
“EL AGUA EN LA ENERGÍA, EL DESAFÍO DE LA
HIDROGEOLOGÍA EN MÉXICO”
Panorama de la Geotermia en México
o ¿Por qué es tan importante la
Geohidrología para la explotación sustentable de la
Energía Geotérmica?
Composición isotópica de agua termal
Truesdell and Hulston,1980
Composición isotópica de agua termal
Giggenbach, |1992
PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN MEXICO*
Fuente Energía
producida (%)
Geotermia 2.40
Carbón 6.23
Nuclear 3.58
Eólica 0.04
Diesel y gas (productores
privados)
31.24
Hidráulica 12.84
Diesel y gas (CFE) 43.77
*-En 2011
Prol-Ledesma y Torres-Vera, 2007
DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO
1951 – PRIMEROS ESTUDIOS PARA UTILIZAR LOS RECURSOS GEOTÉRMICOS EN MÉXICO
1955 – SE CREA LA COMISIÓN DE ENERGÍA GEOTÉRMICA
1956 – PRODUCCIÓN DE VAPOR EN EL POZO
PATHÉ-1 EN PATHÉ, HIDALGO
1958 – PRIMEROS ESTUDIOS DE EXPLORACIÓN EN CERRO PRIETO
1959 –SE INAUGURÓ EN PATHÉ UNA PLANTA TURBOGENERADORA DE 3.5 MW (FUNCIONÓ HASTA 1973)
DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO
1963-1969 – PERFORACIÓN DE 20 POZOS EN CERRO PRIETO
1971 – DISOLUCIÓN DE LA COMISIÓN DE ENERGÍA GEOTÉRMICA , TRANFERENCIA A CFE
1973 – INICIO DE OPERACIONES DE LAS DOS PLANTAS DE 37.5 MW EN CERRO PRIETO
1981 – CREACIÓN DE LA GERENCIA DE PROYECTOS GEOTERMOELÉCTRICOS EN CFE
DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO
1982 – INICIO DE PRODUCCIÓN EN LOS AZUFRES (5 PLANTAS DE 5MW)
1990 – INICIO DE PRODUCCIÓN EN LOS HUMEROS (2 PLANTAS DE 5MW)
2001 – INICIO DE PRODUCCIÓN EN LAS TRES VÍRGENES (2 PLANTAS DE 5MW)
DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO
2014 – INICIO DE ACTIVIDADES DEL CENTRO MEXICANO DE INNOVACIÓN EN ENERGÍA GEOTÉRMICA (SENER-CONACyT)
2014 – REFORMA ENERGÉTICA
2015 – RONDA CERO PARA GEOTERMIA
CAPACIDAD INSTALADA EN MÉXICO 2015
Campo
Capacidad (MW) Generación
anual
(GWh)
Número de pozos en
2012
Instalada Operan
do
Producci
ón Inyección
Cerro Prieto 720 570 4127.0 160 18
Los Azufres 224 221 1542.4 37 6
Los Humeros 93.4 68.4 302.9 22 3
Las Tres
Vírgenes
10 10 47.3 3 2
TOTAL 1047 869 6020 222 29
Producción 1979-2015 País/(MW) 1979 1987 1990 1995 2000 2005 2010 2013 2015
EUA 502 2212 2774 2817 2228 2534 3098 3389 3450
México 75 655 700 753 755 953 958 958
(775)
1017
(869)
Filipinas 4 894 891 1227 1909 1930 1904 1848 1870
Indonesia --- 87 145 310 590 797 1197 1341 1340
Islandia 64 39 45 50 170 202 575 664 665
Nueva
Zelanda
203 263 263 286 437 435 762 842 1005
Italia 421 504 545 632 785 791 843 875 916
Japón 165 215 215 414 547 535 535 537 519
Clasificación de los recursos geotérmicos:
Play – Área delimitada geográficamente con las condiciones adecuadas para obtener un flujo alto a una temperatura suficientemente alta para la explotación.
Indicio – Es un yacimiento a profundidad que ha sido suficientemente bien identificado con técnicas de exploración (por ejemplo MT)
Prospecto – Es un área que ha sido estudiada con detalle con técnicas de exploración superficial y ha sido señalada positivamente para perforación.
MANIFESTATIONES SUPERFICIALES
VENTILAS SUBMARINAS EN EL GOLFO DE CALIFORNIA
Acuífero caliente
sedimentario
Magmático Roca seca
Tipos de “Play” en Geotermia
NO SE CUENTA CON UNA EVALUACIÓN DE LOS RECURSOS Recurso Geotérmico es un “Play”, en el que la forma,
calidad y cantidad generan expectativas razonables para su explotación económica
Inferido – Se cuenta con suficientes datos de perforación (pozos de gradiente o profundos) y datos geofísicos para tener un nivel razonable de confianza en la evaluación volumétrica de calor en 3 dimensiones
Indicado – Mediciones directas en pozos que indiquen la temperatura y dimensiones del yacimiento que permitan calcular la cantidad de energía térmica recuperable
Medido – Se tienen demostrados por medición directa tanto la temperatura y volumen del yacimiento, así como la producción de pozos para calcular la energía recuperable con un alto nivel de confianza
Australian Code for Reporting geothermal resources
FACTORES PARA EL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA
La calidad del recurso geotérmico está determinado principalmente por la temperatura a profundidad y los flujos para producción, ya que estos determinan la energía que puede ser producida.
La profundidad del recurso en un factor económico importante, ya que en la mayoría de los sistemas con producción entre 1 a 5 km el gasto más importante es la perforación.
FACTORES PARA EL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA
1. (exploración) Reducción de la incertidumbre en la calidad del recurso anterior a la perforación
2. (perforación) Reducción de los costos de perforación (e.g. perforación direccional desde una plataforma)
3. (estimulación) Mejoramiento del flujo natural del sistema
El futuro de la Energía Geotérmica en México depende de los recursos potenciales del país
Por una parte el potencial que se calcula refleja la energía eléctrica* que se puede producir con una base económica, la cual depende de:
La calidad natural del recurso: temperatura, profundidad, geoquímica, flujo producido.
La capacidad de mejorar la calidad del recurso (EGS)
El proceso y los costos de producción de la energía (incluye todo el proceso)
*los usos directos se pueden calcular también en forma de la energía reemplazada.
Parámetros para evaluación de potencial geotérmico
Pero la definición de Sanyal (2005) incluye siete categorías:
No para uso eléctrico <100°C
Temperatura muy baja – 100 a <150°C
Temperatura baja – 150 a <190°C
Temperatura moderada – 190 a <230°C
Temperatura alta – 230 a <300°C
Temperatura muy alta – <300°C
Campos de vapor ~240°C (solo fase vapor)
Parámetros para evaluación de potencial geotérmico
Definición de “Temperatura Moderada”
Muffler (1979) – 90-150°C
Hochstein (1988) – 125-225°C
Benderitter & Cormy (1990) – 100- 200°C
Sanyal (2005) – 190-230°C
El rango propuesto varía entre 90 y 230 °C
Método Volumétrico de evaluación del potencial geotérmico
Energía eléctrica producida:
Evaluaciones del potencial de la Energía Geotérmica en México-últimos 40 años
Autor Año MWe* Reservas
probadas
Reservas
probables
Reservas
posibles
MWe
(Total)
Observaciones
Alonso 1975 4,000 4,000
Mercado 1976 13,110 13,110
Alonso 1985 1,340 4,600 6,000 11,940
Mercado
et al.
1985 45,815 45,815 (125-135 ºC)
Iglesias y
Torres
2003 2.26 1010
MWt
(276 zonas
geotérmicas de
60 a 180 ºC)
Iglesias 2011 33.8 1010
MWt
918 zonas T ≤
200°C (1631
manif)
Ordaz, et
al. (CFE)
2011 186 2077 7423 9,686 1380 manif.
Hiriart,
et al.‡
2011 751 751 Eval. Vol.20
áreas
Estimación de potencial por CFE
Recurso Temperatura Capacidad en
MWe
Alta Entalpía >200 ºC >10
Media Entalpía 150 – 200 ºC 3 – 6
Baja Entalpía 90 – 150 ºC 2 – 4
Nuevos Proyectos CFE
Tomado de Flores-Armenta, 2012
Base de datos más reciente (Iglesias et al., 2011)
Prol-Ledesma y Juárez, 1986
El desarrollo de la Geotermia en México requiere de la evaluación regional del recurso, la innovación en metodología de exploración y explotación y la formación de recursos humanos de nivel de excelencia.
CAMPO GEOTÉRMICO LOS AZUFRES
Producción histórica de Los Azufres
Tomado de Flores-Armenta, 2012
Modelo de Los Azufres – CFE
Molina, 2013
Composición isotópica de agua termal
Giggenbach, |1992 Los Azufres
Características isotópicas de aguas en diferentes ambientes
Sheppard, |1986
CAMPO GEOTÉRMICO LOS HUMEROS
Producción histórica de Los Humeros
Tomado de Flores-Armenta, 2012
Composición isotópica del agua en el campo geotérmico de Los Humeros
Portugal et al., 2002
Sheppard, |1986
CAMPO GEOTÉRMICO LAS TRES VIRGENES
Producción histórica de Las Tres Vírgenes
Tomado de Flores-Armenta, 2012
Composición isotópica del agua en el campo geotérmico de Tres Vírgenes
Portugal et al., 2000
Sheppard, |1986
CAMPO GEOTÉRMICO CERRO PRIETO
Producción histórica de Cerro Prieto
Tomado de Flores-Armenta, 2012
Composición isotópica del agua en el campo geotérmico de Cerro Prieto
Truesdell et al., 1979
Modelo geohidrológico de Cerro Prieto
Lippmann et al., 1991
Modelo geohidrológico
de Cerro Prieto
Lippmann et al., 1991
Crónica de un enfriamiento anunciado
Tomado de Flores-Armenta, 2012
CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO
Proyectos de Investigación
Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia
Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.
META PARA EL AÑO 2024: GENERACIÓN DEL 35% DE LA
ENERGÍA DE MÉXICO CON FUENTES SUSTENTABLES ¿CON CUÁNTO PUEDE
CONTRIBUIR LA GEOTERMIA?
¡MUCHAS GRACIAS!
CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO
El desarrollo de la energía geotérmica depende de los avances tecnológicos:
1. (exploración) Reducción de la incertidumbre en la calidad del recurso anterior a la perforación
2. (perforación) Reducción de los costos de perforación (e.g. perforación direccional desde una plataforma)
3. (estimulación) mejoramiento del flujo natural del sistema
4. (sistemas supercríticos) habilidad para detectar la ocurrencia de fluidos supercríticos.
5. (conversión) mejoramiento de la eficiencia de conversión y reducción de la temperatura de enfriamiento.
CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO
Proyectos de Investigación
Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia
Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.
Evaluación Regional
Mapas de gradiente geotérmico y flujo de calor para la República Mexicana
Mapa de provincias geotérmicas de México a partir de la geoquímica de fluidos y distribución de acuíferos
Campaña Intensiva de Exploración Geotérmica de las Cuencas Wagner, Consag, Delfín, Guaymas y Alarcón del Sistema de Rifts del Golfo de California
Estimación del potencial de generación eléctrica de los Sistemas Geotérmicos Mejorados (SGM) en México
Métodos de Exploración
Desarrollo y Aplicación de Nuevos Métodos Avanzados en Geoquímica de Fluidos y Alteración Hidrotermal para la Exploración de Sistemas Geotérmicos
Innovación en la aplicación de técnicas modernas de prospección geotérmica a partir de la integración de métodos geológicos, geoquimicos y geofisicos, caso de estudio del campo volcanico-geotermico de Los Humeros.
Exploración geotérmica de los complejos volcánicos de Cerritos Colorados, Acoculco y El Aguajito-La Reforma: Estudios de vulcanología, estratigrafía, geoquímica y petrología experimental
Estudios del yacimiento
Monitoreo espacio-‐temporal de variables geofísicas en campos geotérmicos
Desarrollo de una herramienta computacional, basada en la mejor ecuación de estado disponible, para el cálculo de propiedades termodinámicas de mezclas de H2O y CO2 en un amplio intervalo de presión, temperatura y composición
Un simulador de transporte de vapor para optimizar el diseño de las redes de vapor-ductos y la generación de energía eléctrica en un campo geotérmico
Usos directos de geotermia
Desarrollo tecnológico para el aprovechamiento de la geotermia de baja entalpía
Diseno de una Metodologia integral para la perforacion de sitios geotermicos de mediana y baja entalpia, con transformacion tecnologica y definicion de parametros de riesgo
Evaluación de tecnologías para la maximización de extracción de energía de yacimientos geotérmicos de mediana y baja entalpía
Sustentabilidad del recurso
Evaluacion del potencial y la sobre-explotacion de la capacidad de poder geotermico de Mexico usando isotopos de gases nobles
Desarrollo sostenible y minimización del impacto ambiental de la explotación de yacimientos geotérmicos en Mexico
Evaluación de tecnologías para la maximización de extracción de energía de yacimientos geotérmicos de mediana y baja entalpía
CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO
Proyectos de Investigación
Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia
Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.
1. Formar recursos humanos a nivel de especialización técnica en las distintas áreas de la industria geotérmica.
2. Elaborar un plan para la formación de especialistas a nivel de maestría y doctorado en los posgrados nacionales.
3. Convertir al CeMIE-Geo en el centro de formación de recursos humanos que concentre a otras instituciones nacionales e internacionales que les permitan ser un referente Internacional.
Objetivos−Recursos Humanos
META-1 – Entrenamiento técnico especializado para
estudiantes de nivel posgrado como parte de
las actividades académicas del CeMIE-Geo.
Diplomado de un mes
Cursos cortos ofrecidos por las instituciones
participantes
META-1…cont…. META 1 – Ofrecimiento de la United Nations
University de Iceland para ofrecer cursos en
México.
META 1 – Organización para el próximo año
de un diplomado de 9-10 meses con dos
vertientes:
exploración geotérmica
Ingeniería de yacimientos
Conceptos Básicos de Geotermia
Geología de la Geotermia
Geoquímica de la Geotermia
Geofísica de la Geotermia
Evaluación de yacimientos geotérmicos y cálculo de reservas
Diplomado en Geociencias en Energía Geotérmica:
Conceptos Básicos de Geotermia
Procesos Térmicos para el Aprovechamiento Geotérmico
Ingeniería de yacimientos geotérmicos
Tecnología de Perforación y Pruebas Características en Pozos Geotérmicos
Diplomado en Ingeniería en Energía Geotérmica-1
Ingeniería de dispositivos para el aprovechamiento geotérmico (análisis, diseño y manufactura)
Ingeniería de materiales para procesos geotérmicos
Normatividad energética para el aprovechamiento geotérmico
Sustentabilidad de la energía geotérmica (Aspectos medio ambientales)
Diplomado en Ingeniería en Energía Geotérmica-2
META-2 META 2 – Un plan de posgrado nacional con
orientación en Geotermia utilizando las
capacidades de las instituciones de
educación superior y el esquema de becas de
Conacyt.
Se iniciaron negociaciones con algunos
Posgrados en Ciencia de la Tierra e Ingeniería.
(Facilidades para movilidad)
CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO
Proyectos de Investigación
Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia
Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.
Aplicaciones
Análisis de factibilidad y desarrollo de un prototipo de proyecto demostrativo del uso energía geotérmica para climatización de invernaderos
Diseño y construcción de turbo-generador de baja entalpía con capacidad de 300 kW para aprovechamiento del recurso geotérmico nacional
Integración de una planta de poli-generación mediante el uso en cascada de la energía geotérmica
Aplicaciones
Diseño, desarrollo y caracterización a detalle, de un sistema de deshidratación de alimentos con la calidad requerida por la industria alimentaria, con calor residual de campos geotérmicos
Análisis de factibilidad, comparación de tecnologías, estudio de mercado y desarrollo de un proyecto demostrativo de Bombas de Calor Geotérmicas para acondicionamiento de espacios habitacionales y comerciales en Mexicali, Baja California y Cuernavaca, Morelos, México