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