Estimación del potencial de generación eléctrica de los Sistemas

Boletín IIE
abril-junio-2014
Breve técnica
Estimación del potencial de generación eléctrica
de los Sistemas Geotérmicos Mejorados
(SGM) en México
Eduardo Roberto Iglesias Rodríguez
[email protected]
El Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), a través de su Gerencia de Geotermia (GG), lleva a cabo el proyecto titulado: “Estimación del potencial de generación
eléctrica de los sistemas geotérmicos mejorados (SGM) en México”, cuyo objetivo es
precisamente estimar el potencial de generación eléctrica de los SGM y presentarlo
en un sistema de información geográfica accesible en internet. Este proyecto estratégico se enmarca en el nuevo Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica
(CeMIE-Geo) creado recientemente por la SENER-CONACYT, del cual Eduardo
Iglesias Rodríguez, investigador de la GG, es el encargado de dirigirlo.
En términos generales la energía geotérmica es la energía térmica existente en la corteza terrestre. Las fuentes de calor son el núcleo y el manto terrestre (entre aproximadamente 6000°C a 2000°C respectivamente), así como el decaimiento radiactivo de
U, Th y K en la corteza. Como resultado, el flujo térmico promedio en la superficie
es de aproximadamente 59 mW/m2 y el gradiente térmico promedio aproximadamente 30°C/km.
Existen zonas en la corteza con grandes intrusiones magmáticas en las que el flujo
y el gradiente térmicos son significativamente mayores que los gradientes promedio
mencionados. En estas zonas, relativamente escasas, se encuentran sistemas hidrotermales de alta permeabilidad, que son los recursos geotérmicos convencionales
que se explotan en la actualidad (por ejemplo, en México los campos geotérmicos de Cerro Prieto, Baja California; Los Azufres, Michoacán; Los Humeros, Puebla, y Las Tres Vírgenes, Baja California Sur). Fuera de estas zonas y también en
ellas, a profundidades típicamente mayores a 3 km, existen formaciones rocosas
de baja permeabilidad, con temperaturas de interés para la generación eléctrica.
A estos recursos se los denomina recursos de roca seca caliente (RSC), cuya distribución geográfica es enormemente más amplia que la de los recursos geotérmicos
hidrotermales.
Desde hace varias décadas se concibió y se fue perfeccionando la tecnología de los
sistemas geotérmicos mejorados (SGM o EGS por sus siglas en inglés), con el fin de
recuperar estos recursos para la generación eléctrica. El mismo consiste en un sistema
de fracturas abiertas interconectadas a profundidad interceptado por al menos dos
pozos. Por uno de ellos se inyecta agua que se calienta por contacto con la roca y se
extrae por los pozos de producción. El agua caliente y el vapor recuperado en superficie se utilizan en una planta geotérmica convencional. El agua extraída se reinyecta
en el yacimiento formando un ciclo cerrado.
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Estos recursos son inmensos. Por ejemplo, recientemente se estimó el potencial técnico (definido hasta
6.5 km de profundidad y con las restricciones técnicas
y legales existentes) global de los sistemas SGM. Los resultados se presentan en la figura 2. Adicionalmente, en
varios países, por ejemplo los Estados Unidos de América (Blackwell et al, 2007; Tester et al, 2006), Australia (Budd et al, 2010), Brasil (Hamza et al, 2010), se
ha estimado potencial técnico de generación eléctrica a
partir de sus recursos de RSC.
Estos resultados confirman que los recursos de SGM de
dichos países son de enorme magnitud. Por ejemplo, la
fracción recuperable en USA representa entre 2,800 y
56,000 veces la energía total consumida allí en 2005;
y para 2050-60 se espera contar en USA con una capacidad instalada de SGMs de 100,000 MWe (Tester et
al, 2006). El recurso EGS de Australia hasta 5 km de
profundidad equivale a 26,000 años de la energía total
consumida en dicho país durante 2004-2005 (Budd et
al, 2010).
Figura 1. Representación de un SGM.
Breve técnica
Este es uno de los pocos recursos renovables, que tiene el potencial de suministrar enormes cantidades de
energía eléctrica a carga base, sin almacenamiento y
con un impacto ambiental mínimo. Estos sistemas han
pasado de los primeros estudios en Fenton Hill a la demostración del concepto a escala piloto y a la operación
de pequeñas plantas comerciales. Para el desarrollo comercial de estos sistemas no se identifican barreras técnicas infranqueables, ni enormes recursos económicos.
Los recursos geotérmicos convencionales de México
están ampliamente distribuidos, lo que sugiere que
los SGM prometen abundante generación eléctrica de
base, en virtualmente cualquier ubicación en México,
con emisiones despreciables de CO2, por milenios. Los
SGM podrían llegar ser la principal fuente de generación eléctrica en México en ≈50 años.
Dada la importancia y ventajas características de estos
inmensos recursos energéticos de la República Mexicana es necesario desarrollar una estrategia para aprovecharlos. El primer objetivo de dicha estrategia es
conocer el recurso. Para ello es imprescindible estimar
la magnitud y distribución espacial tridimensional del
potencial de los SGM en la misma. Este es el objetivo
del presente proyecto.
Primero, el Gobierno Federal y las organizaciones nacionales e internacionales interesadas no podrían tener en cuenta los recursos de SGM en sus futuros escenarios
de energía si no se contara con estimaciones de la distribución y magnitud de su
potencial. Segundo, las empresas interesadas en desarrollar o en invertir en tecnología SGM no contarían con información estandarizada por un protocolo internacionalmente reconocido para investigar valores relativos de potencial, potencial de
geográfico de mercado, etc. Tercero, la percepción pública del potencial de los SGM
será promovida e incrementada a través de la publicación de los resultados de este
proyecto en Internet, vía Google Earth que es un programa gratuito y universalmente
accesible.
Finalmente, se espera que los resultados de este proyecto promuevan el desarrollo de
un proyecto piloto SGM de generación eléctrica, aprovechando la existencia de al
menos un sitio explorado por la CFE que presenta condiciones sumamente buenas
para ello. Esto posicionaría a México en la competencia tecnológica ya comenzada en
otros países. Además, propendería al desarrollo nacional de tecnología innovadora en
el campo de los SGM y al aprovechamiento temprano de esta enorme fuente de energía que promete abundante generación eléctrica de base, en virtualmente cualquier
ubicación en México, con emisiones despreciables de CO2, por milenios. Los SGM
podrían llegar ser la principal fuente de generación eléctrica en México en ≈50 años.
Referencias
Blackwell D.D., Negraru P.T. y Richards M.C., 2007. Assessment of the enhanced geothermal system
resources base of the United States, Natural Resources Research. DOI: 10.1007/s1 1053-007-9028-7.
Cabe destacar que el proyecto presentado por el IIE
fue evaluado por expertos internacionales y por expertos del CONACYT y los resultados proveerán una
base imprescindible para el desarrollo de una estrategia
nacional para la investigación, el desarrollo y la implementación de SGM en México.
Beardsmore G. R., Rybach L., Blackwell D.D., Baron C., 2010. A Protocol for Estimating and Mapping Global EGS Potential, GRC Transactions, vol. 34, 301-312.
Entender la magnitud, distribución y características del
potencial de RSC y del de SGM provee información
muy valiosa para investigación y desarrollo estratégico,
políticas públicas y comercialización.
Hamza V.M., Cardoso R.R., Vieira F.P. y Guimaraes S.N.P., 2010. Atlas nacional 2010 –IBGE –
Mapas Geotermais, Laboratorio de Geotermia, Coordinacao de Geofísica do Observatorio Nacional.
Budd A.R., Barnicoat A.C., Ayling B.F., Gerner E., Meixner T.J. Kirby A.L., 2010. Australian Government´s Support for Geothermal Development, Proc. World Geothermal Congress 2010, 7 pp., International Geothermal Association, New Zealand.
Iglesias E.R., Torres R.J., Martínez-Estrella J.I. y Reyes-Picasso N., 2010. Summary of the 2010 Assessment of Medium- to Low-Temperature Mexican Geothermal Resources, GRC Transactions, vol. 34,
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Mongillo M.A. and Bromley C.J., 2010. The International Energy Agency Geothermal Implementing
Agreement International Cooperation for Sustainable Geothermal Development. GRC Transactions, vol.
34, 103-111.
Tester J.W., Anderson B.J., Batchelor A.S., Blackwell D.D., Di Pippo R., Drake E.M., Garnish J.,
Livesay B., Moore M.C., Nichols K., Petty S., Toksoz M.N. y Veatcj Jr. R. W., 2006. The Future of
Geothermal Energy – Impact of Enhanced Geothermal Systems (EGS) on the United States in the 21st
Century, 372 pp. Massachusetts Institute of Technology, USA, http://geothermal.inel.gov.
Figura 2. Adaptado de Mongillo y Bromley (2010).
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