estrategía de transición para promover el uso de

ESTRATEGÍA DE TRANSICIÓN PARA PROMOVER EL USO DE TECNOLOGÍAS Y
COMBUSTIBLES MÁS LIMPIOS EN EL TEMA DE ENERGÍA GEOTÉRMICA
E. Santoyo*, M. Guevara y D. Pérez-Zarate
Instituto de Energías Renovables, UNAM; *e-mail: [email protected]
Resumen Ejecutivo
La geotermia es una energía renovable y sustentable usada para la generación de electricidad (en forma continua y
confiable), que permite el ahorro de energéticos, y que contribuye a la diversificación de las fuentes de energía.
Actualmente, la geotermia contribuye en la generación eléctrica mundial mediante el desarrollo de los sistemas
hidrotermales, y se espera en el 2030, un despliegue acelerado en su aprovechamiento, impulsado por su economía
atractiva, pero limitado por su disponibilidad. En el largo plazo, se espera que la explotación de los sistemas de roca
seca caliente sea la tecnología que, una vez asimilada, domine en el aprovechamiento de sus recursos, y que el
desarrollo de proyectos pasen de una etapa demostrativa a un desarrollo comercial con la meta de alcanzar para el
2050, una generación de ~1,300 TWh/año de electricidad y de ~1,600 TWh/año de energía térmica.
En este documento se presentan los escenarios actuales y las tendencias futuras de desarrollo de proyectos
geotérmicos en México y el mundo con énfasis en las tecnologías (desarrolladas y por desarrollar), los marcos
regulatorios y los modelos de organización estructural de instituciones (incluyendo capacidades técnicas de
personal). Con base en la segmentación del proceso de producción geotérmico, se presenta una posible estructura
del mercado, algunos mecanismos de financiamiento y estrategias de investigación y desarrollo tecnológico
requeridos para apoyar su crecimiento. Finalmente, se presentan algunas de las acciones que el Gobierno de México,
a través de la SENER y el CONACyT, han establecido para impulsar el uso de la geotermia.
1. Diagnóstico (Resumen del estado actual del sector geotérmico)
La energía geotérmica, mejor conocida como la energía térmica de la Tierra o simplemente geotermia, es reconocida
como una fuente de energía renovable, inmensa y prácticamente inagotable (Santoyo et al., 2012). Por la experiencia
adquirida durante más de 100 años de explotación, la geotermia ha alcanzado una madurez tecnológica sólida para
generar electricidad y calor de proceso para uso industrial y residencial.
Proyectos comerciales sobre el aprovechamiento de los recursos geotérmicos han demostrado viabilidad
técnica y económica para producir energía con una conciencia sustentable y ambientalmente respetuosa. En el
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contexto de sustentabilidad se ha determinado que la energía extraída de los sistemas geotérmicos puede ser
recuperada en una escala de tiempo similar a la utilizada en su extracción (Rybach & Mongillo, 2006). Estudios de
análisis de ciclo de vida aplicados a plantas geotermoeléctricas han demostrado que la producción de electricidad
exhibe una afectación mínima al medio ambiente debido a que sus descargas son fundamentalmente de vapor de
agua con bajas emisiones de gases (Sullivan et al., 2013).
A finales de 2013, la capacidad geotermoeléctrica mundial instalada fue de ~12 GWe con una producción anual
total de 76 TWh/año y una tasa de crecimiento de ~4% en el periodo 2004-2012. Hoy en día, se tienen operando
centrales geotermoeléctricas en, al menos 24 países, y nuevos proyectos de generación se encuentran en fase de
construcción o gestación (Rybach, 2014). La tecnología geotermoeléctrica desarrollada, si bien ha sido asimilada,
se ha concentrado en la explotación de los sistemas hidrotermales de alta temperatura (>200°C) cuyo origen está
asociado con fenómenos tectónicos activos de la Tierra, lo cual explica su limitada disponibilidad en zonas
volcánicas (Torres et al., 1991). Yacimientos de vapor y líquido dominante con fluidos de alta temperatura (200°C300°C) han sido los sistemas explotados comercialmente para alcanzar la capacidad instalada (~12 GWe).
En usos directos (provenientes de los recursos hidrotermales), la capacidad instalada mundial al 2010 fue de
~50,583 MWt con un uso de energía de ~438,071 TJ/año (121,686 GWh/año), equivalentes a un ahorro de 45.2
millones de toneladas de petróleo por año (Lund, 2013a). Entre las principales aplicaciones destacan las bombas de
calor geotérmicas para calentamiento/enfriamiento de viviendas, el calentamiento de distritos, espacios e
invernaderos, la balneología, el calor de uso industrial, entre otros. El factor de capacidad promedio de estos
sistemas es de ~27.5 % (Goldstein et al., 2013). Estos usos directos se dan cuando las temperaturas de los recursos
están entre 50°C y 150°C.
Hoy en día, alrededor de 78 países reportan experiencia sobre la utilización de la geotermia y cerca de 90 países
han identificado recursos, que podrían desde una perspectiva técnica, satisfacer sus futuras demandas de electricidad
y calor de proceso con un beneficio adicional en el ahorro de combustibles primarios (Gehringer & Loksha, 2012).
Estados Unidos de Norteamérica (EUA), Filipinas, Indonesia, México, Italia, Nueva Zelanda, Islandia y Japón son
los países que lideran la producción geotermoeléctrica (Bertani, 2012), mientras que China, EUA, Suecia, Turquía,
Japón, Islandia, Francia y Alemania lo hacen en usos directos (Lund, 2013a).
México ocupa el quinto lugar a nivel mundial en generación geotermoeléctrica con una capacidad instalada de
958 MWe y una capacidad efectiva de 823.4 MWe que provienen de la explotación de los campos geotérmicos de:
Cerro Prieto, Baja California (570 MWe), Los Azufres, Michoacán (191.6 MWe), Los Humeros, Puebla (51.8
MWe) y Las Tres Vírgenes, Baja California (10 MWe): Flores-Armenta et al., 2014.
Estudios prospectivos realizados por la Comisión Federal de Electricidad indican que esta capacidad podría
ser incrementada en 200 MWe adicionales mediante la construcción de las nuevas plantas: Cerro Prieto V (100
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MWe), Los Humeros II (25 MWe) y Cerritos Colorados, Jalisco (75 MWe): Gutiérrez-Negrín et al., 2010. Por otro
lado, estudios de exploración han identificado nuevas zonas promisorias con un potencial probable de ~500 MWe,
entre las cuales destacan Tulechek y Ejido de León en Baja California, Piedras de Lumbre en Chihuahua, Acoculco
en Puebla, Lago de Cuitzeo en Michoacán y el Volcán Chichonal en Chiapas (Flores-Armenta, 2013).
Hoy en día, la geotermia representa entre un 0.3 y 0.4% del total de la generación eléctrica mundial, aún cuando
sólo se explotan los sistemas hidrotermales, que constituyen una fracción muy pequeña de la inmensa cantidad de
energía disponible en la Tierra (Santoyo y Barragán, 2010).
Existen otros sistemas geotérmicos, con una cantidad inmensa de energía por explotarse y mucho más
abundantes que los hidrotermales, conocidos como sistemas petrotérmicos o de roca seca caliente (Brown et al.,
2012). Estos sistemas, por su estructura geológica y a diferencia de los hidrotermales, sólo presentan una matriz de
roca seca con temperaturas de hasta 300°C y una baja permeabilidad y porosidad (por ende una cantidad casi nula
de fluidos), que actúa como fuente de calor para transferir energía a fluidos que requieren ser inyectados y
recuperados (Tester et al., 2007). La extracción de esta energía requiere nuevas tecnologías para la creación de una
red de fracturas en la formación y la generación de un yacimiento artificial con áreas de intercambio energético que
garanticen una transferencia de calor eficiente a los fluidos y una circulación efectiva hacia la superficie para
aprovechamiento de su energía. Por la complejidad de estas tecnologías, los proyectos aún se conciben como retos
a ser alcanzados por la industria geotérmica mundial.
Estudios de prospección energética al 2050 indican que la generación geotermoeléctrica mundial alcanzará una
capacidad instalada entre 140 y 160 GWe con una producción entre los 1,100 y 1,266 TWh/año (Goldstein et al.,
2013; Rybach, 2014), en donde se espera que la explotación de los sistemas hidrotermales exhiba un crecimiento
lineal (por su limitada disponibilidad), y que una vez asimilada la tecnología de explotación de los sistemas
petrotérmicos, domine ésta la generación con una capacidad probable a los 100 GWe (Rybach, 2014).
Por otro lado, la prospección geotérmica en México es alentadora, Ordaz-Méndez et al. (2011) con base en un
inventario de 1,300 manifestaciones termales (de alta-mediana-baja entalpia) y estudios de simulación predicen
reservas de ~9,686 MWe (probadas: 186 MWe adicionales; probables: 2,077 MWe; y posibles: 7,422.88 MWe).
En el caso del potencial de roca seca caliente, localizados a una profundidad de ~3 km y susceptibles de explotación
con tecnologías de sistemas geotérmicos mejorados, Gutiérrez Negrín (2012) estima que al menos ~5,250 MWe
podrían ser instalados; mientras que Hiriart et al. (2011) predice un potencial adicional con recursos hidrotermales
submarinos de ~1,200 MWe.
En resumen, se tiene reconocido que el potencial de energía geotérmica disponible en varias partes del mundo
es muy superior a la cantidad de energía que actualmente se explota, por lo que se pronostica que esta fuente de
energía desempeñará un papel muy importante en el portafolio energético futuro de algunos países.
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2. Tecnología
La tecnología dominada para el aprovechamiento óptimo de los recursos geotérmicos se ha limitado a la explotación
de los sistemas hidrotermales de alta temperatura (>200°C), los cuales existen sólo cuando se tiene una intrusión
magmática en la profundidad que actúa como fuente primaria de calor para transferir energía a formaciones de roca
de alta permeabilidad y porosidad, y a yacimientos circunvecinos que se forman por el almacenamiento de
paleofluidos y que se mantienen por una recarga superficial proveniente principalmente de la infiltración de agua
meteórica (Dickson & Fanelli, 2003). Los fluidos disponibles en estos yacimientos, localizados a profundidades de
hasta 3.5 km, son extraídos mediante pozos perforados para aprovechamiento de su energía en la superficie. Por las
características petro- y termo-físicas de las rocas y las propiedades fisicoquímicas de los fluidos almacenados, los
yacimientos pueden ser de tipo vapor o líquido dominante (líquido-vapor). La explotación comercial de estos
sistemas hidrotermales para la generación de electricidad se ha logrado a través de la operación de plantas de
generación con las siguientes tecnologías:
(i) Plantas de “flasheo de vapor” simple o doble, cuando se tienen yacimientos de líquido-dominante que producen
fluidos en fase líquida o mezcla agua-vapor con temperaturas superiores a los 180ºC (Chamorro-Camazón,
2009). La tecnología de flasheo de vapor simple es usada cuando la mezcla agua-vapor es eficientemente
separada en un ciclo para obtener una fase de vapor que se conduce hacia los sistemas de turbogeneración. Esta
tecnología es la más económica y más comúnmente instalada a nivel mundial con ~42% y con capacidades de
generación entre 25 y 60 MWe. La tecnología de doble flasheo de vapor incrementa la eficiencia del proceso
mediante una separación sucesiva de la mezcla a baja presión para aprovechamiento integral de su energía
térmica. La instalación de este tipo de plantas representa ~21%;
(ii) Plantas de ciclo binario, cuando se tienen yacimientos de líquido-dominante caracterizados por fluidos de baja
o mediana temperatura (entre 70 y 180ºC): IEA, 2011. Estas plantas usan un fluido de trabajo secundario
(organico o inorgánico, p. ej., n-pentano o una mezcla de amoníaco-agua, respectivamente) de bajo punto de
ebullición y una alta presión de vapor en comparación con el agua. El fluido secundario puede operar a través
de un ciclo termodinámico Rankine o Kalina, en donde recibe calor del fluido geotérmico a través de
intercambiadores de calor para calentarlo y evaporarlo. El vapor del fluido secundario es conducido a una
turbina en donde se enfria y condensa, para reiniciar el ciclo de transferencia de calor. La instalación de este
tipo de plantas a nivel mundial representa ~9% y puede ser diseñadas con una capacidad de generación entre
0.1 a 5 MWe;
(iii) Plantas de vapor seco, cuando se disponen yacimientos de vapor-dominante caracterizados por una producción
fundamentalmente de vapor con temperaturas superiores a los 240ºC (Kuo, 2012). El vapor es extraído de los
pozos, y una vez eliminada su humedad, es transportado directamente hacia unidades de turbogeneración para
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producir electricidad. Estas plantas operan con una alta eficiencia y constituyen ~24% de la tecnología
geotermoeléctrica instalada a nivel mundial; y
(iv) Plantas de presión de respaldo de 5 MWe (mejor conocidas como plantas a boca de pozo) que reciben vapor
geotérmico, húmedo o seco, que una vez aprovechada su energía en turbinas lo liberan directamente a la
atmósfera (Gehringer & Loksha, 2012). El diseño de estas plantas es compacto, fácil de instalar y operar, y no
obstante su baja eficiencia, constituyen la opción más económica disponible en la industria geotérmica.
Generalmente, se utilizan como unidades de prueba por tiempos cortos para resolver problemas de la
generación geotérmoeléctrica de largo plazo, p. ej., ambientales para la disposición de fluidos remanentes.
Los factores de capacidad de las plantas geotermoeléctricas suelen ser altos y oscilan entre un 70% y 90% ya que
operan casi los 365 días del año, y solamente detienen su operación para mantenimiento (IEA, 2011). El factor de
capacidad promedio de las plantas geotermoeléctricas es del 75% (REN21, 2014), no obstante que se reconoce que
el diseño de nuevas plantas geotermoeléctricas podrían alcanzar valores del 90%, característica de operación que
las seguirá distinguiendo muy por encima de las plantas de generación que utilizan otros recursos renovables (p. ej.,
hidroenergía: 42%; biomasa: 53%; eólica: 24%; solar fotovoltaica: 14%; solar térmica: 26%; o la oceánica o energía
de mareas (25%): Fridleifsson, 2003; Rybach, 2014.
Los costos de inversión por MWe instalado varían ampliamente entre 2.8 y 5.5 millones de doláres (USD) para
una planta geotermoeléctrica típica de 50 MWe (entre $2,800 y $5,500 USD por kW instalado), dependiendo de
factores, tales como, la geología de la zona geotérmica, la calidad del recurso (temperatura, flujo y composición del
fluido) y la infraestructura disponible en el sitio de explotación (Gehringer & Loksha, 2012). Este intervalo de
costos incluyen: (i) los estudios preliminares, permisos y análisis de mercado (representando entre 0.7 y 1.8%); (ii)
la exploración del recurso geotérmico (entre 1.4 y 1.5%); (iii) la perforación de pozos de prueba, las pruebas de
pozos y la evaluación del yacimiento (entre 7.7 y 10.9%); (iv) los estudios de factibilidad, la planeación y
financiamiento del proyecto, contratos y seguros (entre 3.5 y 3.6%); (v) la perforación de 20 pozos productores
(entre 31.7 y 36.5%); (vi) la construcción de la planta e infraestructura (entre 47.8 y 34.7%); (vii) el sistema de
recoleción de vapor (vaporductos), la subestación y la conección a la red de transmisión (entre 7 y 8%); y (viii) la
puesta en operación de la planta (entre 2.1 y 2.9%).
Como los proyectos geotérmicos tienen usualmente un periodo estable y largo de operación durante su ciclo
de vida (20-30 años), los costos de inversión se traducen en costos nivelados de energía por kWh generado, los
cuales son considerados muy competitivos a nivel mundial, oscilando entre 2 y 8 US¢/kWh.
En el caso de México estos costos de generación han sido variables: Cerro Prieto (3.46 US¢/kWh); Los Azufres
(3.29 US¢/kWh); Los Humeros (3.45 US¢/kWh); Tres Vírgenes (3.45 US¢/kWh); y se estima que en Cerritos
Colorados sean mayores por problemas de perforación esperados en zonas fracturadas (4.11 US¢/kWh).
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No obstante la maduración técnica y económica alcanzada en la explotación comercial de los sistemas
hidrotermales, importantes esfuerzos de I+D+i en materia de exploración y explotación son aún requeridos para
buscar nuevas herramientas de exploración, nuevos métodos de perforación y diseño de equipos para incrementar
la eficiencia de las plantas de generación, y con ello optimizar la productividad de los sistemas hidrotermales.
Adicionalmente, se aspira a reducir los costos de exploración/explotación, y con esto disminuir los riesgos de
inversión de los proyectos.
En virtud de que la explotación de los sistemas hidrotermales no puede ser acelerada debido a su limitada
disponibilidad, la única opción que tiene la geotermia para incidir en el portafolio energético de los países, es el
desarrollo de tecnologías mejoradas para la explotación de los sistemas de roca seca caliente. Sin embargo para
alcanzar este reto, diversos problemas debe ser técnicamente resueltos para obtener la energía térmica en la
superficie, tales como: (i) la identificación y exploración de sitios favorables para su extracción; (ii) la generación
de yacimientos artificiales mediante técnicas de estimulación para crear una red de fracturas que garantice la
inyección y recuperación sustentable del fluido y el intercambio de calor eficiente entre el fluido inyectado y la roca
caliente, sin producir problemas secundarios de sismicidad inducida; y (iii) la eficiencia del sistema mediante un
factor de recuperación (o relación entre el calor extraíble y el calor disponible) que considere la extracción óptima
de calor y la sustentabilidad de la producción (Chamorro et al., 2014). Por la baja permeabilidad y porosidad de sus
formaciones geológicas, los sistemas presentan una matriz de roca seca con temperaturas lo suficientemente altas
como para explotarse con tecnologías mejoradas, ante la limitación de tener una cantidad limitada o casi nula de
fluidos en su interior. Entre estas tecnologías destacan los métodos de exploración para identificar sistemas ocultos,
las técnicas mejoradas de perforación de pozos, las técnicas de inyección y extracción sustentable de fluidos para
la recuperación eficiente del calor almacenado en los sistemas y el acoplamiento de plantas de ciclo binario con
ciclos termodinámicos innovadores para mejorar las eficiencias de conversión de la energía térmica en electricidad
o calor de proceso (Tester et al., 2006).
El escenario de explotación de estos sistemas es promisorio, ya que proyectos de investigación realizados en
los últimos años, en Australia, EUA, Francia y Japón, han demostrado la viabilidad de explotar estos sistemas a
profundidades entre 3 km y 10 km. Los proyectos proponen la integración de tecnologías de ingeniería mejoradas
para: la perforación de pozos (inyectores y productores), la creación de yacimientos artificiales (para
inyección/recuperación de fluidos), el intercambio de calor eficiente entre el fluido inyectado y la roca seca caliente,
la recuperación de fluidos y la generación de electricidad mediante plantas de ciclo binario, razón por la cual se les
define como sistemas geotérmicos mejorados (IEA, 2011).
Por ejemplo, en los EUA se han establecido programas de investigación con grandes perspectivas hacia la
exploración y explotación de estos sistemas. Dentro de este contexto, un panel de expertos del Instituto Tecnológico
de Massachusetts evaluó el potencial disponible en los EUA, indicando que la cantidad de calor disponible en estos
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sistemas (a profundidades de hasta 10 km), contiene ~50,000 veces más de energía que los recursos de petróleo y
gas natural disponibles en el mundo (Tester et al., 2006). Por este inmenso potencial y su distribución prácticamente
uniforme, se estima que en el 2050 podrían instalarse proyectos de generación con una capacidad de ~100 GWe
(Rybach, 2014). Por otra parte en Australia, se tiene ya proyectado la primera planta demostrativa de 25 MWe en
la cuenca Cooper (Hillis et al., 2004; Bahadori et al., 2013); mientras que en la Unión Europea se tiene la meta de
instalar una capacidad geotermoeléctrica de ~3 GWe para el 2020 (EGEC, 2014), y en otros países como China y
la India, la identificación de un gran potencial petrotérmico para generar ~100 GW en cada país en los próximos 50
años (IEA, 2011).
No obstante el avance tecnológico alcanzado a la fecha, se reconoce que la generación de electricidad y el
aprovechamiento de este tipo de recursos, se encuentran todavía en fase de demostración y que se requieren aún
esfuerzos importantes de investigación, desarrollo tecnológico y de formación de especialistas para desarrollar las
tecnologías mejoradas de explotación, y así enfrentar los problemas y riesgos sociales-económicos que existen para
lograr su comercialización (Tester et al., 2006).
En esta ruta de desarrollo tecnológico, 4 elementos fundamentales son requeridos para apoyar este esfuerzo:
(i) la evaluación más realista del potencial geotérmico disponible en el país; (ii) los proyectos multidisciplinarios
de investigación y la participación de instituciones (gubernamentales, industriales y académicas) para dedicarse con
efectividad a impulsar este desarrollo; (iii) la disponibilidad de nuevas políticas, leyes y/o marcos regulatorios para
apoyar el crecimiento de los proyectos geotérmicos; y (iv) el acceso a fuentes de financiamiento para el
desarrollador de proyectos geotérmicos.
Para alcanzar este desarrollo tecnológico, Gehringer & Loksha (2012) proponen considerar el perfil de riesgos
del proyecto, así como su costo y duración a través de las siguientes etapas: (1) estudios preliminares; (2)
exploración; (3) perforación de pozos de prueba; (4) revisión del proyecto y planeación; (5) desarrollo de campo y
perforación de pozos productores; (6) construcción de la planta; (7) arranque de la planta y (8) operación y
mantenimiento. Muchos de los riesgos de los proyectos geotérmicos son similares a los proyectos de generación
eléctrica conectados a la red (p. ej., retardo, explotación, demanda del mercado o de precio, operacional y
regulatorio). El riesgo de financiamiento debido a los altos costos iniciales es común para la mayoría de las
tecnologías renovables. Existen otros riesgos importantes y específicos de la geotermia, entre los cuales destacan
por su impacto: la exploración (que considera la dificultad de estimar la capacidad del campo geotérmico y los
costos asociados con su desarrollo) y la perforación de pozos de prueba (que impacta hasta un 15% del costo total
del proyecto y que es requerido justamente cuando el riesgo del proyecto es muy alto).
Ante estos riesgos, equilibrar la probabilidad de éxito contra el costo del fracaso para alcanzar el mejor
resultado esperado debe ser manejado mediante la técnica de árbol de decisiones, en donde el desarrollador del
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proyecto se enfrentará básicamente a las siguientes opciones: (a) transitar directamente hacia la perforación de
pozos productores con el riesgo asociado de fracaso del proyecto; (b) realizar la perforación de pozos de prueba a
un costo determinado, que reducirá potencialmente el riesgo del fracaso del proyecto por la información que se
obtiene de éste; y (c) decidir que la zona prospectiva no es lo suficientemente atractiva para invertir o arriesgar el
recurso económico, aún como sitio de prueba. De esta forma, el aseguramiento de un proyecto geotérmico exitoso
dependerá de la estimación realista del potencial geotérmico disponible en el país a través de los siguientes
elementos: (i) datos exactos y precisos de la disponibilidad del recurso geotérmico; (ii) apoyo efectivo de
instituciones (gubernamentales, públicas, industriales y académicas); (iii) políticas y marco regulatorio para apoyar
el proyecto; y (iv) el acceso a fuentes de financiamiento para el desarrollador del proyecto.
Finalmente y desde un punto de vista de ahorro de energía e impacto ambiental, el uso de la geotermia,
evidentemente reemplaza el consumo de combustible fósiles y por ende, evita una mayor emisión de gases efecto
invernadero y contaminantes a la atmósfera. Si se considera a la geotermia como una fuente de energía sustituta de
combustibles fósiles para la generación de electricidad y calor de proceso, las eficiencias de conversión de sus
plantas geotermoeléctricas (~35%) y los sistemas de aprovechamiento del calor geotérmico para procesos
industriales y residenciales (~70%), producen ahorros importantes de hidrocarburos y de carbón de hasta 286
millones barriles de petróleo (~40 millones de toneladas de petróleo) y 15 millones de toneladas de carbón,
respectivamente (Lund, 2013b). Además de evitarse la emisión de contaminantes al medio ambiente, p. ej., con la
producción geotermoeléctrica instalada en el 2005 se evitó alrededor de 16 millones de toneladas de CO2 anuales
en comparación con plantas carboeléctricas (Kagel & Gawell, 2005).
3. Regulaciones y Política Pública
El desarrollo geotérmico en México ha sufrido una marcada desaceleración producto de barreras regulatorias y
financieras que han prevalecido en las últimas décadas. El marco regulatorio y los conflictos sociales en algunas
regiones de México han sido obstáculos que han afectado el aprovechamiento de la energía geotérmica (SENER,
2012a). La Secretaría de Energía (SENER) reconoce que el potencial de la geotermia no se ha desarrollado
totalmente debido a la incertidumbre regulatoria (inexistente hasta agosto del 2014) y a los altos riesgos de
exploración de los proyectos geotérmicos (Rosagel, 2014).
Hasta agosto (2014), el marco regulatorio se interpretaba de disposiciones aisladas en la Ley de Aguas
Nacionales y la Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición
Energética (Presidencia de la República de los Estados Unidos Mexicanos, 2014a), en las cuales no existían
reglamentaciones específicas que aplicaran concretamente al aprovechamiento de los recursos geotérmicos con
fines de generación de energía eléctrica o para destinarla en otras aplicaciones directas como calor de proceso.
Una de las principales limitantes de la Ley de Aguas se relacionaba con el otorgamiento de concesiones por
pozo sin asegurar la propiedad a largo plazo, requerimiento que es fundamental para la explotación de los recursos
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del subsuelo. De hecho en dicha ley, no existía una referencia adecuada para el uso del agua procedente del subsuelo
con fines geotérmicos, lo cual evidentemente incrementa los costos de su aprovechamiento.
En relación con las barreras financieras, se ha señalado la inexistencia de métodos adecuados para evaluar la
factibilidad de los proyectos por parte de los financiadores, aunado a la falta de registros de eficiencia que permitan
tener una mejor percepción del riesgo asociado, y que consecuentemente pueda incrementar las garantías y tasas
necesarias para apoyar un proyecto. Por ejemplo, al considerar los riesgos de exploración, que existen para instalar
una planta de 30 MWe con pozos productores de hasta 2 km, se requiere una inversión mínima de 119 millones de
doláres (USD), la cual se tiene bajo condiciones en donde no existen mecanismos de financiamiento para realizar
la perforación de los pozos de prueba con su incertidumbre asociada (SENER, 2012b).
Ante esta problemática el gobierno federal ha planteado un mecanismo de financiamiento para tratar de cubrir
los riesgos de exploración a través del Fondo para la Transición Energética y Aprovechamiento Sustentable de la
Energía de 150 millones de pesos y 34.4 millones de doláres del Fondo de Tecnología Limpia (Rosagel, 2014).
Estos fondos serán administrados por Nacional Financiera junto con la participación de la compañía de reaseguros
Munich Re, los cuales aplicarán tanto para la CFE, como para empresas productivas del Estado.
Adicionalmente, el Gobierno actual a través de la SENER ha propuesto un plan de acciones para impulsar el
aprovechamiento de los recursos geotérmicos disponibles en el país y con ello incrementar la capacidad
geotermoeléctrica instalada. Para alcanzar esta meta es necesario eliminar algunas barreras técnicas, económicas y
regulatorias con el objeto de permitir y fomentar la participación de otros actores importantes de la sociedad.
En este contexto y como parte de la reforma energética y la ley general del cambio climático, el Gobierno
Federal propuso a la Cámara de Senadores del H. Congreso de la Unión una nueva propuesta legislativa sobre la
Ley de Energía Geotérmica la cual fue aprobada y publicada el 1l de agosto de 2014 en el Diario Oficial de la
Federación (Presidencia de la República de los Estados Unidos Mexicanos, 2014). Esta Ley de Energía Geotérmica
tiene por objetivo regular las actividades de reconocimiento, exploración y explotación de recursos geotérmicos.
Acertadamente se han incluido también algunas reformas sobre el manejo sustentable del recurso y lo relacionado
con la Ley de Aguas Nacionales. La Ley de Energía Geotérmica permitirá ofrecer a los inversionistas certidumbre
jurídica en proyectos geotérmicos y con ello una mayor captación de capital al país.
La Ley de Energía Geotérmica reconoce la ausencia de una normatividad sobre seguridad, equilibrio ecológico
y protección al medio ambiente de la industria geotermoeléctrica. Esta ley contempla la posibilidad del
otorgamiento de permisos de exploración en áreas geotérmicas promisorias de hasta 150 km2 por un tiempo máximo
de seis años (dos periodos de tres años), y en el caso de confirmarse la viabilidad técnica y económica de un proyecto
geotérmico y de cumplir con los requerimientos (legales, técnico y ambientales) establecidos por la Ley, la
concesión de la explotación por un espacio de 30 años.
Se incluye una acertada observación sobre la necesidad de llevar a cabo reformas y adiciones a la Ley de Aguas
Nacionales para incluir los sistemas geotérmicos hidrotermales. En lo general, la Ley de Energía Geotérmica ha
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cubierto los aspectos legales importantes de los proyectos geotérmicos para el aprovechamiento de sus recursos.
Sin embargo, existen algunos elementos que requieren una descripción más detallada como el desarrollo de
proyectos concerniente a sistemas geotérmicos mejorados o de roca seca caliente (interpretado tangencialmente en
la Ley al definir “otro tipo de yacimientos geotérmicos”), así como la disponibilidad de recursos geotérmicos para
usos directos con temperaturas inferiores a los 80°C. La Ley de Energía Geotérmica prácticamente se limita al
desarrollo de los sistemas geotérmicos hidrotermales con temperaturas superiores a los 80°C, y parece excluir el
uso de fluidos con temperaturas en el intervalo 40 a 80°C, los cuales tienen también un origen geotérmico (Mercado
et al., 1985), y que de acuerdo al Diagrama Lindal podrían tener algunas aplicaciones (Lund, 2013a). De esta
manera, resultaría pertinente reconsiderar el límite de temperatura establecido para este tipo de recursos geotérmicos
ya que abriría la posibilidad de utilizar estos fluidos, ampliamente distribuidos en varias zonas geotérmicas del país.
Tal y como se mencionó anteriormente, a pesar del alto potencial de geotérmico disponible en México, existen
algunas barreras que impiden su expansión. Una estrategia para el aprovechamiento de la geotermia sería regular
los precios de la energía en el largo plazo y garantizar la seguridad energética sin basarla en las reservas de
combustibles fósiles. Una barrera específica y crítica durante el desarrollo de proyectos geotérmicos es el alto riesgo
de inversión durante la etapa de exploración, con un financiamiento del proyecto más costoso en comparación con
otras fuentes renovables. De acuerdo con Speer et al. (2014) algunas políticas o mecanismos que podrían ser
implementados incluyen la consideración de:

Seguros en caso de una perforación de pozo fallida; medida que puede elevar la inversión de particulares,
siempre y cuando el número de solicitantes sea pequeño.

Gasto compartido entre alguna dependencia del gobierno y particulares; puede ser efectivo para proyectos
individuales de bajo monto.

Exploración a cargo del gobierno; una dependencia del gobierno realiza las actividades de exploración
directamente o contrata firmas privadas. Una vez probadas las reservas, el desarrollo de las mismas debe ser
subastado a inversionistas particulares.
La política pública debe incluir incentivos económicos y fiscales para hacer la energía geotérmica más competitiva
con respecto a otras fuentes convencionales. Desde el punto de vista de política energética, y con el objetivo de
“impulsar e incrementar la capacidad de generación geotermoeléctrica y diversificar sus usos directos para
garantizar su desarrollo sustentable”, se propone:
(1) promover la aplicación de la energía geotérmica de baja y mediana temperatura para apoyar programas de
ahorro y uso eficiente de energía en sitios donde se encuentre disponible;
(2) lograr que el gobierno mantenga el apoyo para que la energía geotérmica sea una alternativa atractiva y viable
para coadyuvar a satisfacer la futura demanda de energía;
10
(3) ajustar el precio de la energía generada a partir de fuentes renovables con respecto al precio de tecnologías
convencionales;
(4) impulsar la investigación para mejorar la tecnología actual, especialmente en el desarrollo de nuevos métodos
mejorados para la exploración de zonas geotérmicas promisorias, la perforación de pozos profundos
direccionales y el diseño de nuevas plantas de generación con eficiencias mejoradas;
(5) preparar recursos humanos altamente especializados para enfrentar los nuevos retos científicos y tecnológicos
de los sistemas geotérmicos de roca seca caliente; y
(6) educar a la sociedad sobre los beneficios directos de la energía geotérmica, entre otras.
Algunas consideraciones medioambientales.
La energía geotérmica se considera una fuente de energía renovable y limpia. Sin embargo, existen impactos
ambientales mínimos asociados que deben ser considerados para su mitigación. Entre estos impactos se encuentran:
la emisión de gases efecto invernadero, la contaminación acústica, uso y calidad del agua, uso de tierra y la
afectación a la vida silvestre y vegetación.
Debido a esta razón, la mayoría de los desarrollos geotérmicos deben ser controlados y supervisados por
autoridades reguladoras independientes, entre las cuales están el gobierno federal, estatal o municipal, quienes están
facultados para emitir permisos o concesiones a desarrolladores o usuarios para el aseguramiento de las mejores
prácticas de protección ambiental en estos proyectos (Lund, 2013b).
El cumplimiento de estas reglamentaciones generalmente implica la preparación de Informes de Impacto
Ambiental antes de iniciar el proyecto geotérmico. Este informe debe ser revisado por funcionarios, expertos y
representantes de la sociedad y deberá describir la concesión de permisos sujetos a restricciones; el establecimiento
de un programa de monitoreo para el aseguramiento ambiental del proyecto; así como la revisión periódica de los
datos de seguimiento y renovación de los permisos.
4. Instituciones
Como fue mencionado en la sección (2) de tecnología, un elemento clave en el desarrollo de proyectos geotérmicos
comerciales es la participación efectiva de instituciones con una organización estructural definida. En este contexto,
se requiere un marco jurídico o regulatorio para la utilización de los recursos geotérmicos, que defina claramente
los derechos de propiedad, para proporcionar fundamentos de colaboración entre estas instituciones.
Generalmente, el derecho de propiedad sobre el recurso geotérmico recae en el Estado, y las formas de
participación del sector privado en la exploración, desarrollo y explotación de los recursos han evolucionado en
muchos países (Gehringer & Loksha, 2012).
Los derechos de exploración y explotación geotérmica en zonas promisorias particulares son generalmente
concedidos por los gobiernos u organos reguladores mediante concesiones, contratos de arrendamiento, licencias y
11
acuerdos (situación que es actualmente contemplada en la reciente Ley de Energía Geotérmica aprobada). La
concesión de estos derechos deberá estar basada en los principios siguientes: un marco jurídico y normativo claro;
responsabilidades institucionales bien definidas; y procedimientos transparentes, competitivos y no
discriminatorios.
Con base en la experiencia exitosa de algunos países sobre el desarrollo de la geotermia, se ha observado que
un modelo de organización para estas instituciones puede estar conformada por: (i) la Secretaría de Energía con
personal ad-hoc (diversificado en especialidades) y con funciones de planeación energética específica para impulsar
el desarrollo de la energía geotérmica; (ii) una Empresa Nacional de Energía dedicada a la exploración y explotación
geotérmica con capacidad para manejar proyectos de infraestructura de gran escala de acuerdo con estándares
industriales e internacionales; y (iii) una Comisión Reguladora de Energía con capacidad, en el mercado liberalizado
de electricidad, con funciones de aplicación de políticas de energía renovable y el balance entre intereses de los
productores y los consumidores. En algunos países, el modelo puede tener integrante más relacionado con una
empresa privada nacional de energía con personal calificado.
La empresa nacional encargada de la exploración y el desarrollo geotérmico puede ser una Agencia del
Gobierno, o una Empresa Paraestatal o Productiva del Estado con capacidades reconocidas. Algunos ejemplos de
estas empresas incluyen a la “Geothermal Development Company” de Kenya, la “Pertamina Geothermal Energy
Corporation” de Indonesia, la “”Energy Development Corporation” de Filipinas o la Comisión Federal de
Electricidad en México. En todos los casos, estas empresas han sido un vehículo importante mediante el cual el
gobierno ha escalado la capacidad instalada a partir del aprovechamiento integral de sus recursos geotérmicos.
Dada la madurez tecnológica alcanzada por la geotermia a través de una gran cantidad de proyectos
geotermoeléctricos y de usos directos, en algunos países líderes se ha observado que el modelo de organización
estructural ha sido complementado acertadamente con una vinculación efectiva academia-industria. En este modelo,
las instituciones académicas de investigación básica y aplicada han ayudado a atender las necesidades de
conocimientos nuevos para la producción de geotérmica, y muy específicamente, para la solución de problemas que
afectan las etapas de exploración y explotación de los recursos geotérmicos, y que se ha reconocido, como barreras
técnicas en los proyectos comerciales de producción. Muchas de estas instituciones de investigación participan
también en la formación de recursos humanos a través de programas de educación a nivel técnico, licenciatura,
especialización o posgrado.
En este contexto, el Gobierno de México, a través de la Subsecretaría de Planeación y Transición Energética y
el Fondo de Sustentabilidad Energética de la SENER y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT),
han establecido algunas acciones muy importantes para impulsar a las energías renovables, y en particular, el uso
de la energía geotérmica para la producción de electricidad y su aplicación en usos directos. Entre estas acciones
destacan la Iniciativa para el Desarrollo de las Energías Renovables en México, el caso de la Energía Geotérmica
(SENER, 2012b) y la Convocatoria CONACYT-SENER (Fondo Sectorial de Sustentabilidad Energética);
12
establecida para la creación de los Centros Mexicanos de Innovación en Energías Renovables (CeMIE´s),
particularmente el caso del Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica (CeMIE-Geo).
La misión y visión definidas para el CeMIE-Geo son "Contar con conocimiento unificado en materia de energía
geotérmica y generar sinergias que permitan orientar las actividades de innovación, investigación y desarrollo
tecnológico con el fin de contribuir al fortalecimiento de la industria geotérmica en el país" y "Ser referente en el
desarrollo de tecnología y conocimiento en materia de energía geotérmica contribuir a su aprovechamiento como
una de las fuentes de energía renovable más utilizada en el país", respectivamente (CeMIE-Geo, 2013). Los
objetivos específicos planteados para el CeMIE-Geo incluyen: (a) El fortalecimiento de las capacidades en materia
de energía geotérmica que permitan vencer las barreras tecnológicas existentes; (b) El establecimiento de proyectos
estratégicos que coadyuven en el conocimiento, dominio y aprovechamiento de la energía geotérmica; (c) La
promoción de las condiciones tecnológicas adecuadas para el desarrollo de la industria de energía geotérmica
mexicana; y (d) la formación de recursos humanos especializados en energía geotérmica.
Todas estas iniciativas han sido específicamente planteadas para impulsar el aprovechamiento de los recursos
geotérmicos a través del financiamiento de proyectos de investigación (multi-institucionales y multi-disciplinarios)
para la evaluación del recurso geotérmico nacional y el uso de los recursos para generar electricidad, así como para
promover y acelerar las diversas aplicaciones en usos directos que tiene la geotermia para atender el programa de
ahorro de energía del país.
5. Capacidades Técnicas
México, al haber sido uno de los países pionero en el aprovechamiento de recursos geotérmicos en el mundo, ha
acumulado una amplia y vasta experiencia en la exploración y explotación de sistemas hidrotermales que lo
posiciona como uno de los países con liderazgo en el Continente Américano.
En el 2005, alrededor de 200 especialistas con adscripción en el gobierno, en universidades, en instituciones
de investigación e industrias estuvieron involucrados en actividades relacionadas con el desarrollo de proyectos
geotérmicos (Gutiérrez-Negrin & Quijano, 2005). Hoy en día, la situación no ha cambiado mucho, se estima que
este número ha experimentado un crecimiento muy pequeño, si consideramos que muchos de estos especialistas
con edades promedio de 60 años están en tiempos de jubilación.
La industria que gira alrededor de las energías renovables, y en particular de la energía geotérmica, está
creciendo en forma paulatina en respuesta a las necesidades futuras de energía de los países, y ante la amenaza
pronosticada del probable agotamiento de los hidrocarburos y los problemas de cambio climático. En este contexto,
algunos gobiernos han puesto en marcha programas de investigación (básica y aplicada) e innovación tecnológica
para impulsar el desarrollo de las energías renovables, el uso eficiente y ahorro de energía, y la vinculación de
instituciones de investigación con la industria.
13
Estas acciones evidentemente crean un incremento en la demanda de especialistas (investigadores, ingenieros
y técnicos) que sean capaces de evaluar y aprovechar los recursos de energías renovables disponibles en el país, a
través de la evaluación del potencial disponible del recurso, la exploración y explotación de los recursos, el diseño,
la instalación y operación de plantas de generación y sistemas de producción de energía, y la resolución de
problemas relacionados con el aprovechamiento óptimo de los recursos para la generación de electricidad y calor
de proceso para usos directos. Existe también la problemática de envejecimiento de los especialistas con experiencia
en energía geotérmica (con formación académica de técnico, ingeniería y posgrado: maestría y doctorado). Esta
situación ha preocupado a la SENER para dar continuidad a la Estrategia Nacional de Energía, y en particular para
impulsar el aprovechamiento de las energías renovables y para alcanzar la meta del 35% en el portafolio de
generación de electricidad del país para el 2024.
En el contexto de la energía geotérmica, la mayoría de los especialistas que se han venido formando en carreras
de ciencias e ingeniería no están directamente capacitados para realizar tareas de exploración y explotación de estos
recursos, ni de utilizar o desarrollar tecnologías con una consciencia técnica, económica y ambientalmente
responsable sobre los principios actuales de sustentabilidad. Por tanto, existe en las instituciones de educación (o
universidades) una necesidad urgente de crear nuevos planes de estudios de licenciatura y posgrado, cursos de
especialización y diplomados para formar: investigadores con alto grado de especialización (científicos), ingenieros,
planificadores de energía y técnicos que respondan a las necesidades que demandan las energías renovables, y en
particular la geotermia, para producir sistemas de generación de energía sustentables.
Los intentos de incluir aisladamente unidades actualizadas de estudio sobre la temática de las energías
renovables, en carreras de ciencias e ingeniería tradicionales, tienen pocas probabilidades de preparar graduados
con el conocimiento o la comprensión suficiente para utilizar eficazmente las energías renovables, y en particular
de la energía geotérmica. De esta forma, la creación de programas de educación en energías renovables con
especialidad en energía geotérmica debe ser una tarea pertinente de las instituciones de educación para buscar la
inserción de los recursos humanos formados en los sectores energético, industrial (empresarial) y académico del
país, y así coadyuvar al crecimiento de uso de la energía geotérmica. Estos programas educativos deben incluir
cursos de ciencia e ingeniería en energías renovables, de política y planeación energética en energías renovables, y
contemplar la formación de investigadores (científicos), ingenieros y técnicos en energías renovables con una fuerte
vocación de vinculación con la industria y de atender las necesidades del sector energético e industria.
En este contexto, la Universidad Nacional Autónoma de México cuenta actualmente con programas de
licenciatura y posgrado (maestría y doctorado) en Energías Renovables y Ciencias de la Tierra, ambos con
especialidades en energía geotérmica y con un respaldo académico de investigadores reconocidos nacional e
internacionalmente en el área de geotermia. Otras instituciones, tales como el Centro de Investigaciones Científicas
y Superiores de Ensenada (CICESE), la Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo, la Universidad
14
Autónoma de Baja California, entre otras, disponen también programas educativos con un respaldo académico
adecuado para el desarrollo de la geotermia.
En resumen, no obstante la disponibilidad de los programas educativos implementados en las universidades e
instituciones de investigación del país, la formación de recursos humanos de diferente preparación académica para
la industria geotérmica es aún insuficiente, si consideramos el escenario promisorio de crecimiento de la geotermia
en el futuro. Por lo tanto se requiere un programa más agresivo de formación de especialistas en un mayor número
de universidades del país.
6. Mercados y Financiamiento
Como se ha mencionado reiterativamente, la industria geotermoeléctrica basada en la explotación de los sistemas
hidrotermales puede considerarse, a grandes rasgos, madura en términos de tecnología y desarrollo industrial. No
obstante esta madurez, todavía presenta prospectos bastante atractivos que tendrán un mayor crecimiento en el
mediano o largo plazo. Con el fin de entender la industria geotérmica y su estructura de mercado, Gehringer &
Loksha (2012) clasifican el proceso de producción de energía geotérmica en las siguientes fases, considerando
algunos porcentajes que se han reportado en la literatura sobre costos de inversión típicos de proyectos
geotermoeléctricos, y entre los cuales destacan: el desarrollo inicial del proyecto (5%), la infraestructura (2%), la
perforación (34%), los sistemas de recolección de vapor (13%), la planta geotermoeléctrica (35%), la interconexión
(6%) y otros misceláneos (5%).
Gehringer & Loksha (2012) consideran que la estructura de mercado y su competitividad son diferentes en
cada fase y dependen de la cadena de valor. Cada fase puede considerarse como un segmento de negocios
independiente, con una estructura de mercado que puede ser desde altamente concentrada (oligopolista), como en
el caso de la fabricación y el suministro de generadores y turbinas geotérmicas, hasta altamente competitiva, como
en el caso de la construcción de las plantas eléctricas y la instalación de los sistemas de recolección de vapor (o
vaporductos). Por ejemplo, en el caso de la fase de perforación, existe una fuerte relación con la industria petrolera,
ya que aunque las técnicas de perforación para la energía geotérmica son diferentes de la industria petrolera, el tipo
de equipo que se usa en ambos sistemas es técnicamente el mismo. De esta manera, las perforaciones de pozos
geotérmicos pueden realizarse por compañías perforadoras que dan servicio a las empresas de gas y petróleo.
Esta característica, hace que la energía geotérmica incremente el tamaño de su mercado. Otro ejemplo, está en
la fabricación y suministro de equipos para plantas geotermoeléctricas, la cual resulta muy competitivo para la
mayoría de los de equipos que se utilizan en superficie, excepto para las turbinas y generadores, ya que éstos tienen
un número reducido de proveedores. De hecho, las compañías japonesas dominan el mercado para la geotermia,
destacando Mitsubishi, Toshiba y Fuji, como líderes. Lo mismo ocurre con las plantas de ciclo binario, en donde
las compañías Ormat de Israel/EUA y UTC/Turboden de EUA/Italia son los líderes del mercado (Bertani 2010). La
15
Tabla siguiente (modificada de Gehringer & Loksha, 2012), describe una posible estructura del mercado de la
energía geotérmica atendiendo a sus principales etapas de producción.
Fase de Desarrollo/Segmento
Comercial
Estructura de Mercado/Industria
Desarrollo inicial
Alrededor de 5 empresas a nivel mundial se especializan en el desarrollo/exploración geotérmica como
su actividad económica principal.
El desarrollo de la infraestructura (accesos, nivelación del sitio para perforación, sistemas de agua y
comunicaciones) está generalmente a cargo del sector de construcción local.
Alrededor de 5 empresas a nivel mundial se especializan en perforación geotérmica como su actividad
económica principal; y más de 20 empresas adicionales (empresas petroleras y mineras) pueden
efectuar perforación geotérmica como una segunda actividad económica.
Intercambiadores de calor, torres de enfriamiento, condensadores, bombas, tuberías, etc., son productos
de venta al público, muchos proveedores compiten en el mercado.
La competencia está limitada a 3 a 5 empresas que ofrecen generadores y turbinas "flash" de tamaño
grande y mediano
El mercado para la construcción de las plantas eléctricas y la instalación de tuberías es altamente
competitivo, varias empresas tienen actividad económica para trabajar con acero
Infraestructura
Perforación
Equipo periférico de la Planta
Geotermoeléctrica
Turbinas y generadores
geotérmicos
Construcción de la planta y del
sistema de recolección de vapor
Interconexión
La construcción y el mantenimiento de subestaciones y líneas de transmisión es un sector altamente
competitivo, y usa el mismo equipo que otros proyectos eléctricos.
Operación y mantenimiento
Más de 20 empresas a nivel mundial, generalmente con el apoyo de empresas locales o nacionales.
Misceláneo
Los estudios de factibilidad, el diseño e ingeniería de la planta pueden efectuarlos más de 20 empresas
a nivel mundial, con ayuda parcial de empresas locales o nacionales. Sin embargo, solo unas 3
empresas tienen capacidad en el diseño de plantas eléctricas para operar con fluidos geotérmicos
complicados
Por otro lado, el mercado de la industria geotérmica continúa creciendo debido a nuevos proyectos de
desarrollo que surgen alrededor del mundo (GEA, 2013). Sin embargo, la tasa de crecimiento ha sido lenta debido
a: (i) limitaciones en tecnología para aprovechar los recursos de baja entalpía (Giambastiani et al., 2014); (ii)
limitaciones políticas en los países debido a una baja prioridad en los portafolios energéticos (Prasad et al., 2014);
(iii) competencia del mercado de la energía (Brandoni & Polonara, 2012); y (iv) la aceptación de la sociedad
(IRENA, 2014).
Entre los proyectos más promisorios se encuentran aquellos relacionados con el aprovechamiento de los
sistemas geotérmicos mejorados. No obstante, la tecnología necesaria para aprovechar estos sistemas es aún
limitada e inmadura, lo que genera inseguridades económicas para incluir financiamiento del gobierno o de la
iniciativa privada. El futuro del mercado de los sistemas de roca seca caliente dependerá del éxito de la nueva
tecnología que se desarrolle y que responda de forma eficaz a las necesidades de la industria (Stephens & Jiusto,
2010).
Otro nuevo mercado potencial es el aprovechamiento de la energía geotérmica de baja entalpía mediante
bombas de calor geotérmicas para acondicionamiento térmico de viviendas (calentamiento/enframiento). En este
nuevo mercado las principales preocupaciones es la ausencia de una regulación gubernamental y el financiamiento
para las inversiones en nueva tecnología (DiPippo, 2015). Las principales barreras de esta tecnología recaen en los
altos costos, el personal altamente calificado, así como contratistas para la instalación del sistema. Los subsidios
16
gubernamentales y deducciones de impuestos son necesarios para promover el uso de las bombas de calor y permitir
a la geotermia competir con las demás fuentes de energía (Self et al., 2013).
Algunas acciones pertinentes para impulsar el desarrollo de la energía de baja entalpía incluyen: los subsidios
y tarifas preferenciales para el uso de la energía geotérmica, los incentivos financieros y fiscales, los esquemas de
certificación en perforación, instalación y diseño, la promoción y el uso de la energía geotérmica en comunidades,
la eficiencia de energía, el desarrollo de proyectos demostrativos para exponer la viabilidad económica de la
tecnología, investigación e innovación para estudios de exploración y explotación, las metodologías de soporte para
la toma de decisiones que impulsen el uso de la energía geotérmica, el establecimiento de agencias de energía para
asesoría, y el mejoramiento del proceso administrativo y actividades de difusión (Gehringer & Loksha, 2012; Arias
& Beers, 2013; Self et al., 2013; Giambastiani et al., 2014; GEA, 2014; IEA, 2014; IRENA, 2014; Shokri et al.,
2014).
En resumen, el mercado de la Industria Geotérmica en México puede crecer paulatinamente hacia el 2020 con
el apoyo de nuevos proyectos de energía geotérmica (SENER, 2013). Debido a la gran inversión requerida la
evaluación el potencial de este recurso en México y la exploración geotérmica (Alemán-Nava et al., 2014).
7. Investigación y Desarrollo en Geotermia
Los retos científicos y tecnológicos relacionados con la exploración y explotación de los recursos geotérmicos deben
ser abordados mediante estrategias de Investigación, Desarrollo Tecnológico e Innovación (I+D+i). Si bien se ha
alcanzado la consolidación en la geotermia convencional (basada en sistemas hidrotermales), a nivel mundial se
continúa investigando sobre los temas de geoenergía, con énfasis particular en los sistemas de roca seca caliente.
En algunos países, tales como, EUA, Islandia, Nueva Zelanda y Australia realizan tareas de I+D+i en instituciones
tanto públicas como privadas. Entre las más importantes se pueden citar:
 National Renewable Energy Laboratory (NREL), EUA: con investigación y desarrollo de energías renovables y
tecnologías para eficiencia energética, transferencia de tecnología y conocimiento en energía geotérmica.
 Department of Energy (DOE), EUA: con investigación para dar solución científica y tecnológica a problemas
de la geotermia, en donde en colaboración con Arizona Geological Survey y otros participantes del sector público
y privado ha creado el Sistema Nacional de Datos Geotérmicos (National Geothermal Data System) para facilitar
el proceso hacia una producción a gran escala de energía geotérmica.
 Universidad de Stanford, EUA: con investigación para desarrollar técnicas de ingeniería de yacimientos para la
producción eficiente de recursos geotérmicos; desarrollo de sistemas de sensores para ambientes agresivos; y
aplicación de fracturamiento hidráulico para sistemas geotérmicos convencionales y mejorados.
 Energy & Geoscience Institute (EGI), Universidad de Utah, EUA: con investigación geocientífica básica y
aplicada de recursos geotérmicos de alta y baja temperatura.
17
 ORMAT, EUA: Compañía que diseña y fabrica la mayoría del equipo utilizado en plantas geotérmicas para la
producción de electricidad. Sus plantas de energía y otros productos están basados en su patente de la tecnología
del Ciclo Orgánico Rankine.
 GEOthermal Research Group (GEORG), Islandia: Centro de excelencia y clúster de investigación. Esfuerzo
conjunto academia-industria para romper barreras científicas y técnicas para innovar en el campo de la
geotermia.
 Geothermal Institute, Universidad de Auckland, Nueva Zelanda: experiencia en el desarrollo y administración
sostenible de campos geotérmicos, y en el diseño, construcción y operación de plantas de energía geotérmica.
 Institute for Mineral and Energy Resources (IMER), Universidad de Adelaide, Australia: investigación en
sistemas geotérmicos mejorados y sistemas de potencia para mejorar aspectos económicos y ambientales de la
energía geotérmica.
 International Geothermal Business Coalition: Fundada por European Geothermal Energy Council, US
Geothermal Energy Association, Canadian Geothermal Energy Association, Australian Geothermal Energy
Association, y Chilean Geothermal Energy Association. Un catalizador para unir el sector público y el privado
para expandir el mercado de la geotermia.
 ENEL Green Power, Italia y Estados Unidos: líder a nivel mundial en el desarrollo de plantas geotérmicas.
El panorama mundial en I+D+i se ha enfocado en retos importantes para la producción de electricidad y el uso de
calor de proceso. Las principales prioridades en I+D+i son: (1) la creación de bases de datos y herramientas para
evaluación del recurso geotérmico; (2) el desarrollo de nuevos métodos mejorados de exploración para sistemas
hidrotermales y de roca seca caliente; (3) el desarrollo de nuevos métodos de perforación de pozos geotérmicos, así
como de instrumentación de fondo de pozo para el censado confiable de propiedades termodinámicas, geoquímicas
y geológicas de los yacimientos, incluyendo la producción; (4) el incremento de la eficiencia y el rendimiento de
plantas geotermoeléctricas y otros sistemas (p. ej., bombas de calor geotérmicas); (5) la exploración de beneficios
potenciales de los sistemas hibridos energía solar-geotérmica (Zhou et al., 2013); (6) el desarrollo y utilización de
la geotermia somera y su desarrollo (Fu et al., 2013); (7) la evaluación de los impactos ambientales de proyectos
geotermoeléctricos mediante análisis de sustentabilidad y ciclo de vida; y (8) el mejoramiento de la gestión de salud,
seguridad y aspectos ambientales de los proyectos, incluidos los riesgos asociado con la sismicidad inducida por
proyectos de explotación de los sistemas geotérmicos mejorados.
Con relación a los sistemas de roca seca caliente con un potencial teórico inmenso, las diferentes rutas en I+D+i
para acceder a ellos implican: (a) simulación de yacimientos de baja permeabilidad; (2) mejoramiento/estimulación
de permeabilidad; (c) mejoramiento de ciclos termodinámicos para asegurar la producción de energía a partir de
fuentes de agua a mediana temperatura (80°C); (d) mejoramiento de métodos de exploración para recursos
18
geotérmicos profundos; y (e) el mejoramiento en tecnologías para perforación, evaluación de yacimientos y
tecnología para estimulación y el escalamiento de las plantas.
La independencia energética de un país depende de su política energética y esta no debe confiar únicamente
en iniciativas con alcances a corto plazo y despreciar los esfuerzos en I+D+i dirigidos al desarrollo de nuevas
tecnologías a largo plazo (Hervás y Mulatero, 2011). Para un país como México resultaría útil convocar, por una
parte iniciativas que agrupen a todos los actores del sector público, privado y de I+D para formalizar el diálogo
entre ellos, y por otra parte, las iniciativas que son los vehículos para financiar proyectos para conjuntar esfuerzos.
Un gran paso se ha dado al crear el CeMIE-Geo para organizar y alinear el trabajo en I+D+i, la meta a largo plazo
será clarificar los objetivos estratégicos y prioridades en el sector geotérmico independientemente del precio del
petróleo o el costo de otras energías alternas.
8. Conclusiones y recomendaciones generales
A mediano plazo, la generación geotermoeléctrica se convertir en una pieza clave dentro del abanico energético
nacional y mundial. México, al ser un país pionero en el aprovechamiento de recursos geotérmicos, tiene una amplia
experiencia en la explotación de sistemas hidrotermales. El gobierno federal ha dado un gran paso al craer la Ley
de Energía Geotérmica para impulsar el desarrollo de la geotermia en México. Sin embargo, todavía se deben hacer
todavía esfuerzos importantes para optimizar el aprovechamiento de estos recursos (hidrotermales), y la urgente
necesidad de desarrollar tecnología mejorada para explotar la nueva generación de sistemas geotérmicos mejorados.
Esto hace necesario que el gobierno apoye más las tareas de investigación y desarrollo tecnológico para
explotar estas nuevas fuentes de geoenergía, y de esta forma, ayudar a satisfacer la futura demanda energética del
país. Para que la energía geotérmica sea más competitiva en nuestro país se requiere fomentar algunas acciones para
el aprovechamiento del potencial disponible en México, entre las cuales destacan: (i) Mejorar las técnicas de
exploración que contribuyan a reducir la incertidumbre de localización de recursos geotérmicos y de disminuir los
costos de exploración; (ii) Mejorar las metodologías analíticas y experimentales para la caracterización de
materiales (rocas y fluidos) y propiedades de los componentes de un sistema geotérmico; (iii) Mejorar las técnicas
de perforación que logren subsanar los obstáculos de identificación de zonas productivas, altas temperaturas y
fluidos corrosivos; (iv) Desarrollar materiales avanzados que se adapten a las nuevas necesidades tecnológicas ante
la exploración de sistemas más profundos y más calientes; (v) Mejorar las técnicas de ingeniería de yacimientos, lo
cual permitirá optimizar la extracción de energía geotérmica y su uso comercial con el fin de generar electricidad a
menor costo; (vi) Desarrollar programas de investigación y desarrollo en el área de equipos de superficie; (vii)
Enfocar la investigación y desarrollo a mejorar la eficiencia y operación de las plantas y de los ciclos
termodinámicos usados actualmente; (viii) Fomentar las acciones de investigación y desarrollo tecnológico
requeridas para evaluar el potencial de los recursos geotérmicos de roca seca caliente y submarinos en nuestro país;
19
(ix) Continuar con los esfuerzos de evaluación del recurso geotérmico en México, para definir el potencial más
realista de los recursos geotérmicos dedicados tanto a generación de electricidad como para usos directos; (x)
Establecer un programa de investigación, información e instrumentación de las posibles aplicaciones de la
geotermia de baja y media temperatura en los sectores residencial, comercial, servicios, agrícola e industrial; (xi)
Canalizar mayores recursos financieros orientados al desarrollo de nuevas tecnologías que favorezcan el
aprovechamiento integral de todos los recursos geotérmicos existentes en nuestro país, en especial los procesos en
cascada que contemplen la generación de energía eléctrica aunada a otros usos directos, para apoyar programas de
ahorro y uso eficiente de energía (Li, 2012); y (xii) Reducir las barreras tanto jurídicas como burocráticas, con el
fin de que los inversionistas puedan tener certidumbre, seguridad legal y acceso expedito a la utilización de los
recursos geotérmicos.
20
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