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APLICAC

Dep

Universidad de Chile

Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos

Laboratorio de Operaciones Unitarias

IONES DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA A LA INDUSTRIA ALIMENTARIA EN CHILE.

ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD ECONÓMICA

Memoria para optar al Titulo de Ingeniero en Alimentos

MARÍA MACARENA LEE CASTRO

PATROCINANTE Y DIRECTOR Prof. Fernando Valenzuela Lozano

artamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnología Química

Santiago, Chile

Diciembre 2006

DEDICATORIA

Esta tesis esta dedicada a mi esposo Francisco Awad, nuestro querido hijo

Francisco Awad Lee, mis padres Patricio Lee y Marisol Castro, mis hermanas María

Paz Lee y Solange Lee, ya que todos en alguna medida cooperaron en la realización

de este trabajo y me apoyaron.

AGRADECIMIENTOS

De manera muy especial agradezco a mi Profesor guía Fernando Valenzuela

Lozano por su constante apoyo en el desarrollo de esta tesis y asimismo a todos los

profesores que participaron en mi formación profesional durante mis estudios.

ÍNDICE

RESUMEN ………………………………………………………………………………….. ii SUMMARY …………………………………………………………………………………. iii

1. INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………………... 1

2. OBJETIVOS ……………………………………………………………………………… 7

3. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN ………………………………………………………………. 8

3.1 Marco legal de la geotermia en Chile …………………..…………….……… 8

3.2 Situación actual y futura de la geotermia en Chile ……..…………………. 11

3.3 Aplicaciones de la geotermia en la agroindustria ….…………………….... 14

3.4 Aspectos de ingeniería ..……………………………………………………... 18

3.5 Estudio de prefactibilidad económica ….……………………………………. 24

3.5.1 Consideraciones de costo ……………………………………….... 24

3.5.2. Chequeo económico ………………………………………………. 28

3.5.3 Simulación y comparación energética …………………………... 32

3.6 Impacto ambiental …………………………………………………………….. 45

3.7 Discusión global …………………………………………………….…………. 49

4. CONCLUSIONES ……………………………………………………………………….. 53

5. REFERENCIAS ………………………………………………………………………….. 55

ANEXOS

ANEXO N° 1: Potencial geotérmico mundial.

ANEXO N° 2: Plan indicativo eléctrico vigente de la CNE (comisión nacional de

energía).

ANEXO N° 3: Usos no eléctricos de la energía geotérmica en el mundo (2000), energía

térmica instalada en (MWh) y usos de la energía en (TJ/año).

ANEXO N° 4: Aplicación típica de sistema de bomba de calor

ANEXO N° 5: Esquema de una bomba de calor en calefacción.

ANEXO N° 6: Curva de crecimiento de algunas cosechas.

ANEXO N° 7: Efectos de la temperatura en el crecimiento o producción de animales

comestibles.

ANEXO N° 8: Diagrama que muestra la utilización de los fluidos geotérmicos.

ANEXO N° 9: Proceso de producción de una planta geotermoeléctrica.

ANEXO N° 10: Etapa de separación de una turbina y un generador.

ANEXO N° 11: Tabla 1: Energía y costos de inversión para producción de energía

eléctrica mediante fuentes renovables

Tabla 2: Energía y costos de inversión para usos directos de fuentes

renovables

RESUMEN

La presente Memoria tiene como objetivo estudiar la competitividad de la

energía geotérmica en el sector agropecuario nacional, frente a otras fuentes

convencionales de energía. También se analiza, en menor profundidad, la

competitividad en el sector eléctrico.

En primer lugar se hace un análisis del marco jurídico de la energía geotérmica,

esto es la ley 19.657, sobre Concesiones de Energía Geotérmica. A juicio de expertos,

lo cual compartimos, este es un marco adecuado para el desarrollo de la energía

geotérmica.

En el campo geotermoeléctrico, la geotermia ha demostrado ser plenamente

competitiva con el gas natural, a precios del petróleo superiores a 50-60 dólares el

barril, siendo estos precios los que seguramente regirán en el mercado tanto a

mediano como corto plazo. La llegada al País de Enel, uno de los mayores operadores

geotermoeléctricos en el mundo, demuestra lo anterior al igual que la gran cantidad de

solicitudes de concesiones de exploración geotérmicas presentadas al Ministerio de

Minería, en los dos últimos años. (sobre 30).

En el campo de las aplicaciones no eléctricas, esto es como fuente directa de

calor, se ha demostrado también la competitividad de la geotermia desde un punto

vista técnico y económico frente al gas licuado, gas natural y petróleo diesel, con la

ventaja adicional de que la geotermia prácticamente no emite dióxido de carbono y

para los componentes indeseables que emite en pequeña cantidad, existe tecnología

probada para abatirlos.

El costo del capital asociado a una aplicación geotérmica es mayor que el de

una instalación similar alimentada por combustibles convencionales. Sin embargo en

este caso, la energía en si no tiene costo, excepto la mantención y operación del

sistema geotérmico, tal como se puede apreciar en los estudios de prefactibilidad

económica que se adjuntan.

Es muy importante que los proyectos agropecuarios orientados a la exportación

a países desarrollados, donde existe gran sensibilidad por los temas

medioambientales, utilicen fuentes de energía renovables no convencionales, como la

geotermia dado que su impacto en la naturaleza es prácticamente nulo.

ii

SUMMARY Applications of the geothermal energy to the food industry in Chile.

Economic feasibility study The present work has the objective of studying the competitiveness of the

geothermal energy applied to the projects of the national agricultural, compared to other

conventional sources of energy. Also it is analyzed, in minor depth the generation of

electric power through geothermal energy.

There is done an analysis of the juridical frame of the geothermal energy, these

it is the law 19.657, on Grants of Geothermal Energy, in the opinion of experts, who I

share, this it is a frame appropriate for the development of the geothermal energy.

In the field of the power generation, the geothermal energy has demonstrated to

be fully competitive with the natural gas, at prices of the oil superior to 35-40 dollars the

barrel, being these prices those that surely will apply on the market so much to medium

as short term. Enel's arrival to Chile, one of the bigger geothermal power operators in

the world, it demonstrates the previous thing as the great quantity of requests of grants

of geothermal exploration to the Ministry of Mining, in the last two years. (more than

30).

In the field of the not electrical applications, that is geothermal direct heating

systems, the competitiveness has been also demonstrated from a point of view

technically and economically, compared to the liquefied gas, natural gas and oil diesel,

with the additional advantage of which the geothermal energy practically does not emit

dioxide of carbon and for the proved technology that exists to bring down the little

undesirable components that emits.

The capital cost of a geothermal application, is greater than a similar plant fed

by conventional fuels. Other way, in this situation the energy is free, except the

maintenance and operation of the geothermal system, how it is appreciated in the

associates study of the economic feasibility.

It is very important that in agricultural projects orientated to the exportation to

developed countries where exists great sensibility to the environmental topics, use

sources of geothermal energy provided that its impact in the nature practically does not

exist.

iii

1. INTRODUCCIÓN

La Geotermia es la disciplina científica que comprende el estudio de las

variaciones de temperatura (termia) dentro de la corteza (geo) y los fenómenos

naturales que influyen sobre la distribución de los flujos geotérmicos, por lo que la

geotermia trata la energía calorífica que se encuentra en el interior de la tierra. La

energía que contiene la tierra se presenta de diferentes formas, ya sea en forma

pasiva, en donde se encuentra almacenada en sustancias fósiles como el gas o el

petróleo, o en forma activa como el magma y movimientos telúricos entre otros.

Cuando se habla de energía geotérmica se refiere a la energía activa que se encuentra

en el interior de la tierra, que se manifiesta a través del calor.

El globo terráqueo posee en su interior un núcleo de materia incandescente,

que se ubica a unos 6000 km de distancia de la superficie y con una temperatura que

alcanza los 6000° C cuyo calor fluye a la superficie de la tierra, derritiendo enormes

cantidades de roca, la cual se le denomina magma. El magma tiende a salir a la

superficie en aquellas regiones más porosas de la corteza o en donde existan fallas, lo

cual se origina principalmente en zonas del globo terráqueo en que las placas

tectónicas entran en contacto entre sí por subducción, es decir, una de ellas se

sumerge por debajo de la otra, lo cual da origen al fenómeno del volcanismo, al

derretirse la corteza que se hunde cuando ingresa al manto terrestre, como

consecuencia de las altas temperaturas que ahí se encuentran. Esto permite que el

magma emerja hacia la superficie formando volcanes y cámaras magmáticas, las que

en algunas oportunidades se encuentran a una distancia susceptible de ser explotada

comercialmente.

Cuando la existencia de estos volcanes no supera los 500.000 años, se trata de

volcanes jóvenes, es decir, es posible encontrar un campo geotérmico de alta

temperatura aún activo. Este fenómeno se presenta principalmente en el llamado

“Cinturón de Fuego del Pacifico”, lugar donde Chile está ubicado íntegramente. Esta es

una región del planeta que se caracteriza por su intensa actividad sísmica y por una

1

amplia actividad volcánica. Esto último es, probablemente, el rasgo más común que se

observa en la historia geológica del país en los últimos 130 millones de año.

Es así como este tipo de energía fluye a la superficie y posibilita su

aprovechamiento la cual se expresa de diferentes formas. La primera de ellas es la lava,

que no es posible de ser aprovechada con la tecnología actualmente existente. Luego

existen los campos geotérmicos de “Roca Seca”, constituidos por rocas calientes,

generalmente impermeables, que se encuentran a altas temperaturas, a través de las

cuales se recircula agua fría desde la superficie. Si bien se han hecho algunos

experimentos con el objeto de aprovechar este tipo de energía, la verdad es que aún no

es económicamente viable, dado la profundidad en la cual se ubican los objetivos de

interés, sobre 5 kilómetros. El tercer sistema geotérmico, denominado hidrotermal,

consiste en depósitos de agua a alta temperatura y presión que se encuentra en estado

líquido o gaseoso en el interior de la tierra, en conjunto con una serie de sales y

minerales disueltos, los que son extraídos por medio de pozos cuya profundidad varia

entre 250 y 1500 metros. Los campos geotérmicos susceptibles de ser explotados en la

actualidad corresponden a este último tipo y su distribución en la naturaleza es bastante

escasa, principalmente en torno al Cinturón de Fuego del Pacífico.

Asociado al volcanismo actual, existen en el país numerosas áreas con

actividad geotérmica. También esta actividad fue abundante en el pasado geológico;

ella fue responsable, en gran medida, de la formación de los extensos yacimientos

mineros de cobre, plata, oro y otros elementos, que constituyen hoy en día una de las

mayores fuentes de riquezas de Chile.

En función de las temperaturas existentes en el reservorio, los campos

geotérmicos pueden ser clasificados como de baja entalpía (menos de 90º C),

moderada entalpía (90º C – 150º C) y de alta entalpía (más de 150º C). En cuanto a la

forma de encontrarse el recurso geotérmico en la naturaleza, existen tres grandes

grupos de presentación, que son: los que se relacionan genéticamente con el

vulcanismo reciente, los que se vinculan con una anomalía de calor por incremento en

el gradiente geotérmico y los que están asociados con el movimiento de aguas

2

meteóricas a grandes profundidades, en zonas de gradiente geotérmico normal. Los

campos geotérmicos vinculados al vulcanismo, en donde algún cuerpo magmático se

ha emplazado en niveles subsuperficiales, en general son de moderada a alta entalpía.

Mientras que los vinculados a incrementos en el gradiente geotérmico por procesos

que no son de origen volcánico o que tienen un gradiente geotérmico normal son de

baja entalpía.

En síntesis, los fluidos geotérmicos que en distintas proporciones se encuentran

distribuidos en la tierra, constituyen un recurso natural que debe ser evaluado para

conocer su potencial y explotados para generar desarrollo. Chile posee 500 volcanes

en tierra, aproximadamente un 20% de los cuales son activos, tiene un enorme

potencial geotérmico, a juicio de expertos.

La utilización de la geotermia debe concebirse como un proceso continuo y

ordenado del uso de los fluidos geotérmicos para atender los requerimientos de las

actividades productivas y domésticas, que posibiliten un mejoramiento de las

condiciones de vida y de la cantidad y calidad de los productos generados.

Para los fluidos de alta entalpía, sobre 160°C, la aplicación más importante es

la generación de energía eléctrica a través de turbinas de vapor convencionales. En el

mundo existen instalados en la actualidad alrededor de 9.000 MW de potencia

geotermoeléctrica, en 39 países, destacando entre estos, EE.UU., México, Filipinas,

Indonesia, El Salvador, Italia, Islandia, Nueva Zelanda y Japón.

Los fluidos de mediana o baja entalpía, se destinan preferentemente a

aplicaciones no eléctricas en el campo industrial, comercial y residencial, siendo muy

amplia la gama de posibilidades de uso. En Chile son especialmente interesantes las

aplicaciones en los sectores agroindustrial, agrícola, acuícola, turismo y residencial,

más aún en una economía exportadora como la chilena, donde la componente

ambiental tiene una importancia creciente, según se ha ratificado recientemente por el

Protocolo de Kyoto y las exigencias de trazabilidad de los productos.

3

Las fuentes termales de alta entalpía se ubican, por lo general, en las cercanías

de los actuales centros volcánicos emplazados en el eje inhóspito de la Cordillera de

los Andes. Prácticamente toda la población de Chile habita en el Valle Central y la

costa, donde las manifestaciones geotermales son preferentemente de mediana y baja

entalpía y se ubican principalmente en los sectores precordilleranos. Por sus

características la energía geotérmica debe emplearse en el entorno de la fuente de

producción, a menos que se transforme en forma de energía eléctrica.

La geotermia también es utilizada en procesos industriales. Por ejemplo se

ocupa en el secado de madera o de frutas, lavanderías y tintorerías industriales,

curtidurías o en industrias que utilicen agua caliente para sus procesos, como por

ejemplo en la industria lechera para su pasteurización, en donde un litro de leche

requiere aproximadamente de un litro de agua caliente que oscile entre los 30 C° a 40

C°. Otro uso que se le da a la energía geotérmica es en la industria cervecera en

donde se requiere 0,4 litros de agua a una temperatura que oscila entre los 34 C° a 55

C° por litro de cerveza producida. También puede ser empleada en la industria minera

en donde se requiere mantener temperaturas constantes para realizar el proceso de

lixiviación del cobre.

En la geotermia no se requiere de la quema de algún tipo de combustible, el

fluido caliente emerge en forma natural del interior de la tierra, pudiendo ser empleado

directamente como fuente térmica y/o utilizar el vapor en turbinas de potencia.

Chile es un país que se caracteriza por no disponer de una amplia gama de

recursos energéticos convencionales de origen nacional, lo cual, lo convierte en un

importador neto de energía. Esto hace que dependa de los flujos externos y sufra los

vaivenes de los precios que hoy en día experimentan los hidrocarburos, así como los

riesgos de suministro, como está ocurriendo hoy en día con el gas natural proveniente

de Argentina. Visto así, cada vez que en Chile se consume energía, cuantiosos montos

de divisas salen al extranjero, perjudicando la balanza comercial y creando inseguridad

desde el punto de vista energético.

4

A modo de ejemplo de la dependencia de Chile en el sector energético, la cual

se torna cada vez más progresiva en el año 1998, del consumo total de energía, el cual

ascendía a los 220.761 teracalorías (1 billón de calorías = 1012 cal), 148.009 eran de

origen externo. El consumo nacional de petróleo crudo correspondía, en el mismo año

a las 99.109 teracalorías de las cuales solo 2.669 eran de origen interno. En el caso del

gas natural las cifras no son más alentadoras, el consumo alcanzaba la cifra de las

28.243 teracalorías, importándose 18.733. La brecha entre los combustibles de origen

externo y los nacionales se ha acrecentado aún más en el presente.

La energía geotérmica goza de una serie de ventajas que la colocan como uno

de los medios energéticos más beneficiosos para el hombre. En primer lugar, es un

recurso energético limpio, no contaminante, de aquellos denominados como “energía

verde”. La geotermia no emite óxidos de nitrógeno y un muy bajo promedio de azufre,

ambos causantes del fenómeno de la lluvia ácida, que origina la acidificación del suelo,

corrosión de metales, desgaste de edificios y monumentos, graves daños a la

población y a la vegetación, entre otros males. Solo emite 0,14 kilogramos de dióxido

de carbono por megavatio-hora de electricidad generada, lo que la convierte en una de

las fuentes menos contaminantes del mundo. Por cada vatio-hora de energía fósil que

se reemplace por un vatio hora de energía geotérmica se reduce en un 95% la

contribución al efecto invernadero. Con esto la geotermia se transforma en un recurso

energético que ayuda a combatir el calentamiento global que hoy en día sufre el

planeta, conocido como el “efecto invernadero”, causante de grandes inundaciones y

sequías, a las cuales nos vemos expuestos cada vez con mayor frecuencia. Es en

razón de esto que la geotermia es uno de los medios energéticos preferidos por la

Convención de Kyoto. Con esto Chile se convertirá en uno de los pioneros en la

generación de energía limpia y en la creación de Bonos de Carbono en Latino América.

El fluido extraído tampoco produce residuos, ya que este es reinyectado al

interior de la tierra sin que sea vertido en ríos o lagos contaminándolos. Pero la

geotermia no solo no contamina sino que también es amigable con el medio ambiente

ya que convive en perfecta armonía con el entorno en el cual se encuentra y el

ecosistema que lo compone, sin alterar la fauna y su hábitat, o el paisajismo del lugar.

5

No requiere ocupar grandes extensiones de tierra, la superficie utilizada en una planta

geotérmica es mínima. Tampoco afecta la vida de la gente del entorno en donde esta

se encuentra, ni las perjudica, por el contrario la geotermia significa progreso

llevándoles energía y constituyendo una fuente de trabajo, mejorando el nivel de vida

de la comunidad.

La geotermia además es un recurso energético renovable, al ser explotada en

forma criteriosa. La energía que posee la tierra en su interior es inagotable y fluye

constantemente hacia la superficie. La geotermia nos otorga una confiabilidad

inigualable. No depende de factores climáticos como el sol, la lluvia o el viento; ni de

las fluctuaciones que sufren los mercados externos, lo cual nos entrega seguridad en el

abastecimiento e independencia en sus costos. Ella sale de la tierra de manera

constante, hora tras hora, año tras año, no se detiene.

La geotermia es un recurso energético de origen nacional. Chile posee un

potencial energético enorme equivalente en el sector eléctrico a 16.000 MW (A.

Lahsen, U. de Chile) casi el doble de la electricidad que hoy en día se consume.

Una planta geotérmica funciona de forma continua y requiere un menor grado

de mantenciones que otro tipo de plantas. La disponibilidad de una planta geotérmica

supera el 95%, es decir, genera continuamente electricidad, sin generar cortes en el

suministro. Esto significa una seguridad en el abastecimiento y mejor nivel de vida para

la población.

6

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

Estudiar las probables aplicaciones de la energía geotérmica en la industria

alimentaria chilena incluyendo un estudio de prefactibilidad económica, buscando

beneficios de su aplicación y ayudar a su competitividad.

2.2 Objetivos Específicos

2.2.1 Estudiar el marco legal de la geotermia en Chile.

2.2.2 Investigar el potencial de la energía geotérmica en Chile.

2.2.3 Determinar aplicaciones de interés en la industria alimentaria nacional.

2.2.4 Desarrollar un estudio de prefactibilidad económica para las aplicaciones de

mayor interés.

2.2.5 Estudiar su impacto en el medio ambiente.

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3. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN

3.1 Marco Legal de la Geotermia en Chile

Ley Nº 19.657: Sobre Concesiones De Energía Geotérmica (Ministerio De Minería)

En esta sección se entrega un resumen de los aspectos más relevantes de la

presente ley, orientada al objetivo de la memoria.

I.- El Concepto de la Energía Geotérmica

La ley define la energía geotérmica en su artículo tercero: “Se entenderá por

energía geotérmica aquella que se obtenga del calor natural de la tierra, que puede ser

extraída del vapor, agua, gases, excluidos los hidrocarburos, o a través de fluidos

inyectados artificialmente para este fin“.

Esta definición es bastante amplia, ya que envuelve tanto el aprovechamiento

energético por medio de la extracción de fluidos geotérmicos desde la corteza terrestre

como a través de la inyección artificial de ellos, este último se encuentra en vías de

desarrollo en países con un alto avance geotérmico, como Japón y EE.UU.

Las disposiciones de esta ley no se aplicarán a las aguas termales, minerales o

no minerales, que se utilicen para fines sanitarios turísticos o de esparcimiento. La

explotación y utilización de las aguas termales a que se refiere el inciso anterior se

regirán por las disposiciones del decreto con fuerza de ley Nº 237, de 1931, o por las

normas generales o especiales que, en cada caso, fueren aplicables.

8

II.- Tipos de concesiones geotérmicas

El derecho de propiedad sobre la energía geotérmica se obtiene a través de

concesiones otorgadas por la autoridad administrativa. Al igual que en el derecho

minero la ley establece dos tipos: la concesión de exploración y la concesión de

explotación.

La ley señala que la concesión de exploración consiste en el conjunto de

operaciones que tienen por objeto determinar la potencialidad de la energía

geotérmica en una cierta zona geográfica, considerando entre ellas la perforación y

medición de pozos de gradiente y la perforación de pozos exploratorios profundos. En

consecuencia la concesión de exploración confiere el derecho por un plazo

determinado, a realizar los estudios, mediciones y demás investigaciones tendientes a

determinar la existencia de fuentes de recursos geotérmicos, sus características físicas

y químicas, su extensión geográfica y sus aptitudes y condiciones para su

aprovechamiento.

En cuanto a la concesión de explotación, se señala en la ley, que ésta consiste

en el conjunto de actividades de perforación, construcción, puesta en marcha y

operación de un sistema de extracción, producción y transformación de los fluidos

geotérmicos en energía térmica o eléctrica. En consecuencia, la concesión de

explotación confiere el derecho a utilizar y aprovechar la energía geotérmica que exista

dentro de sus límites.

También ésta fue definida como “El acto administrativo mediante el cual el

Ministerio de Minería autoriza por un tiempo indefinido a una persona, natural o

jurídica, para realizar actividades de perforación, construcción, puesta en marcha y

operación de un sistema de extracción, producción y transformación de fluidos

geotérmicos en energía geotérmica o eléctrica, en un área determinada de extensión

territorial, como asimismo, para utilizar y aprovechar la totalidad de la energía

geotérmica que exista dentro de sus límites”.

9

Toda persona natural chilena y toda persona jurídica constituida en conformidad

con las leyes chilenas tendrá derecho a solicitar una concesión de energía geotérmica

y/o a participar en una licitación pública para el otorgamiento de tal concesión.

La solicitud de concesión deberá contener además de la identificación del

solicitante y del terreno sobre el cual se la solicita, los antecedentes generales,

técnicos y económicos del proyecto de exploración o explotación de energía

geotérmica y las inversiones proyectadas para su ejecución.

La ley contempla un mecanismo muy transparente para el otorgamiento de las

concesiones, obligando al solicitante a realizar dos publicaciones de su solicitud, en un

diario de circulación nacional y en otro de circulación regional, correspondiente a la

localidad donde se sitúa la concesión. Si durante este proceso aparecen nuevos

interesados en la concesión, en los plazos considerados en la ley, se realiza una

licitación pública entre los interesados para otorgarla a quien ofrezca las mejores

condiciones al Estado de Chile.

En el caso que se solicite una concesión sobre una fuente probable, el Ministerio

de Minería esta obligado a convocar una licitación pública para su adjudicación. Por

fuente probable se entiende aquellos afloramientos espontáneos de aguas que

contengan calor del interior de la tierra. El Ministerio de Minería a través de un

reglamento, publicado el 28 de junio del 2000, entregó un listado en el cual se

identificaron todas las fuentes probables existentes en el Territorio Nacional, entre las

cuales destacan entre otras, El Tatio, Mamiña, El Flaco, etc.

La concesión de exploración se otorga por un periodo de dos años. La de

explotación tiene plazo ilimitado, en tanto el concesionario, pague la patente anual que

la ampara y cumpla los compromisos asumidos con el Estado indicados en el decreto

supremo respectivo. La patente asciende a un décimo de unidad tributaria mensual por

hectárea concesionada (Aprox. 4,8 US$).

10

3.2 SITUACIÓN ACTUAL Y FUTURA DE LA GEOTERMIA EN CHILE

La geotermoelectricidad en Chile no se ha desarrollado a la fecha, básicamente

por que no había un marco jurídico que lo permitiera, recién se tuvo en el año 2000.

Adicionalmente, debido a que con posterioridad se contaba con gas natural de

Argentina a un precio muy conveniente. Esto último posibilitó a su vez, que hubiese

precios bajos de la electricidad. Influyó en esto además, la política energética que

impera en Chile, cuyos fundamentos, son:

- Diversificación de las fuentes energéticas

- Uso eficiente de la energía

- Neutralidad económica y regulatoria entre las distintas fuentes

De esta forma las fuentes renovables no tradicionales, como la geotermia,

deben competir con el resto en condiciones similares de calidad y precio.

En el último tiempo esta situación sin embargo cambió. La complicada situación

desde el punto de vista energético, que ha vivido Chile a raíz del incumplimiento de

Argentina a los contratos de exportación de gas natural, producto de la incapacidad de

abastecer su propio mercado interno, han hecho plantear a las autoridades chilenas

que se acabó la era del gas natural barato. Como respuesta a lo anterior el gobierno

esta impulsando a través de la empresa Enap un proyecto para importar gas natural

licuado, GNL, el cual permitirá obtener este producto de diversos mercados, pero a un

precio ostensiblemente superior. El gobierno esta impulsando además plantas de

carbón ecológicas, lo que deriva en el cumplimiento de las estrictas emisiones exigidas

por la normativa ambiental vigente. Todo lo anterior hará que el precio de la energía

eléctrica se incremente a valores entre 40 - 50 ctvosUS$/kwh, en el mediano plazo, tal

como ha venido ocurriendo en el último tiempo. Esta opinión es sustentada por

diversos analistas. Para posibilitar el desarrollo del mercado eléctrico con estos nuevos

actores, se aprobó recientemente la llamada Ley Corta II, la cual permite entre otros,

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suscribir contratos de mediano plazo a precios preestablecidos entre generadores y

distribuidores.

Con estos nuevos precios para el mercado eléctrico y las recientes

modificaciones reglamentarias, los proyectos geotermoeléctricos pasan a ser rentables

para el sector privado, dado que:

- En opinión de la Comisión Nacional de Energía, CNE, con un costo en el entorno

de 40 ctvosUS$/kwh la geotermia compite favorablemente con otras fuentes de

generación de energía eléctrica.

- A raíz de lo anterior y de las perspectivas de precio, la CNE incluyó en el Plan

Indicativo Eléctrico vigente, 300 MW provenientes de proyectos geotérmicos, a contar

del año 2010 como se puede apreciar en el Anexo 1.

- La llegada al país de la empresa italiana Enel, el operador geotermoeléctrico más

antiguo del mundo y uno de los más importantes en la actualidad, que se asoció con la

empresa Enap para desarrollar las concesiones geotérmicas Calabozos y Termas de

Chillán. Enel es un profundo conocedor de este negocio y estudió detenidamente el

potencial y las condiciones del mercado local para tomar esta decisión.

La energía termal presente en el subsuelo es enorme. Un grupo de expertos ha

estimado el potencial geotérmico de cada continente en términos de recursos de alta y

baja temperatura (International Geothermal Association, 2001) como se puede apreciar

en el Anexo 2.

Si se explota correctamente, la energía geotérmica podría verdaderamente

asumir un rol importante en el balance de energía Chileno. En ciertas circunstancias,

incluso recursos geotérmicos de pequeña escala, son aptos para solucionar

numerosos problemas locales y mejorar la calidad de vida de pequeñas comunidades

aisladas.

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Los datos reportados por Fridleifson (2003) dan alguna idea acerca del rol de la

energía geotérmica respecto de otras fuentes de energía renovables: del total de la

electricidad producida mediante energías renovables, en 1998, esto es 2.826 TWh, el

92% corresponde a hidroelectricidad, el 5,5% a biomasa, el 1,6% a geotérmica, el 0,6%

aeólica, el 0,05% a solar y el 0,02% a mareomotriz. La biomasa constituye el 93% de la

producción total de calor a partir de renovables, la geotérmica representa el 5% y la

calefacción solar el 2%.

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3.3 APLICACIONES DE LA GEOTERMIA EN LA AGROINDUSTRIA

El uso directo o no eléctrico de la energía geotermal es una de las formas más

antiguas, versátiles y comunes de la utilización de la energía geotérmica en el mundo,

tal como se aprecia en el Anexo 3. Las aplicaciones en baños, calefacción ambiental y

distrital, en agricultura, acuicultura y algunos usos industriales constituyen las formas

más conocidas de utilización, pero las bombas de calor son las más generalizadas

(12,5% del total de la energía utilizada en el año 2000). En menor escala hay muchos

otros tipos de utilización, siendo algunos de ellos poco usuales.

La refrigeración es una opción factible de utilizar geotermia mediante la

adaptación de equipos de absorción. La tecnología de estos equipos es bien conocida

y se encuentra a disposición en el mercado. El ciclo de absorción es un proceso que

utiliza calor como fuente de energía en vez de electricidad. El efecto de refrigeración se

logra mediante la utilización de 2 fluidos: un refrigerante, que circula, se evapora y

condensa, y un segundo fluido o absorbente. Para aplicaciones sobre 0°C

(principalmente en refrigeración y procesos de aire acondicionado), el ciclo utiliza

bromuro de litio como absorbente y agua como refrigerante. Para aplicaciones bajo 0°C

se emplea un ciclo de amoníaco/agua, con amoniaco como refrigerante y agua como

absorbente, los fluidos geotermales proporcionan la energía geotérmica que alimenta

estos equipos, a pesar que su eficiencia disminuye con temperaturas menores que

105°C.

El aire acondicionado geotermal (calefacción y enfriamiento) ha tenido una

considerable expansión desde los años 1980, conjuntamente con la introducción y

generalización del uso de bombas de calor. Los diferentes sistemas de bombas de

calor disponibles permiten extraer y utilizar económicamente el calor contenido en

cuerpos de baja temperatura, tales como suelos, acuíferos someros, lagunas etc.

(Sanner et al, 2003), ver ejemplo en Anexo 4.

Como es sabido, las bombas de calor son máquinas que mueven el calor en

una dirección opuesta a la dirección que tendería naturalmente, esto es, desde un

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espacio o cuerpo frío a uno más temperado. Una bomba de calor efectivamente no es

más que una unidad de refrigeración (Rafferty, 1997). Cualquier artefacto de

refrigeración (acondicionador de aire de ventana, refrigerador, congelador, etc.)

transmite el calor desde un espacio (para mantenerlo frío) y descarga este calor a

espacios de mayores temperaturas. La única diferencia entre una bomba de calor y

una unidad de refrigeración es el efecto deseado, enfriamiento para la unidad de

refrigeración y calefacción para la bomba de calor. Un segundo factor distintivo de

muchas bombas de calor es que son reversibles y pueden proporcionar ya sea calor o

frío al espacio. Las bombas de calor, por supuesto, necesitan energía para operar pero

en condiciones climáticas apropiadas y con un buen diseño, el balance energético

sería positivo, ver Anexo 5.

Los sistemas de bombas de calor del tipo acoplado al suelo y acoplado al agua

han sido instalados en gran número, en 27 países y totalizan una capacidad termal de

6.875 MW (año 2000). La mayoría de estas instalaciones están en USA (4.800 MW),

Suiza (500 MW), Suecia (377 MW), Canadá (360 MW), Alemania (344 MW) y Austria

(228 MW) (Lund 2001). En estos sistemas se utilizan acuíferos y suelos con

temperaturas en un rango de 5 a 30°C.

Las aplicaciones agrícolas de los fluidos geotermales consisten en calefacción a

campo abierto e invernaderos. El agua termal puede ser utilizada en agricultura a

campo abierto para regar y/o calentar el suelo. La mayor desventaja en el riego con

agua tibia es que para conseguir alguna significativa variación en la temperatura del

suelo, se requieren grandes cantidades de agua a temperaturas suficientemente bajas

como para no dañar las plantas del campo que se debe regar. Una solución posible a

este problema es adoptar un sistema de riego de sub-superficie conectado a una

tubería enterrada de calefacción del suelo. La calefacción del suelo mediante tuberías

enterradas sin sistema de regadío podría disminuir la conductividad térmica del suelo,

a causa de la disminución de la humedad alrededor de la tubería y la consecuente

aislación térmica. La mejor solución parece ser aquella que combina la calefacción del

suelo con el regadío. La composición química de las aguas termales utilizadas en

regadío debe ser cuidadosamente controlada para evitar efectos adversos sobre las

15

plantas. Las principales ventajas del control de la temperatura en la agricultura a

campo abierto son: (a) prevenir cualquier daño provocado por bajas temperaturas

ambientes, (b) extender la estación de cultivo, aumentar el crecimiento de las plantas y

aumentar la producción y (c) esterilizar el suelo (Barbier y Fanelli, 1977).

El empleo más común de la energía geotérmica en agricultura es sin embargo,

en calefacción de invernaderos, los cuales se han desarrollado en gran escala en

muchos países. El cultivo de vegetales y flores fuera de estación o en condiciones

climáticas inapropiadas ahora puede basarse en una tecnología ampliamente

experimentada. Para conseguir las condiciones óptimas de crecimiento se disponen de

varias soluciones basadas en la temperatura óptima de crecimiento de cada planta (ver

Anexo 6), en la cantidad de luz, en la concentración de C02 en el invernadero, en la

humedad del suelo y del aire y en el movimiento del aire dentro del invernadero.

La explotación del calor geotérmico en la calefacción de invernaderos puede

reducir considerablemente sus costos de operación, los cuales en algunos casos

alcanzan el 35% del costo de los productos (vegetales, flores, plantas de interior y

almácigos de árboles).

Las granjas de animales y de especies acuáticas como también aquellas de

vegetales y plantas, se pueden beneficiar en calidad y en cantidad con un

acondicionamiento óptimo de su temperatura ambiente, ver Anexo 7. En muchos casos

las aguas geotermales podrían ser utilizadas provechosamente combinando la crianza

de animales con invernaderos geotermales. La energía requerida para calefaccionar

las instalaciones de crianza es alrededor de un 50% de la requerida para un

invernadero de la misma superficie, así se podría adoptar un sistema de utilización en

línea. La crianza en un ambiente de temperatura controlada mejora la salud del animal,

los fluidos calientes también se pueden utilizar para limpiar, desinfectar y secar los

corrales de los animales y los productos de deshechos (Barbier y Fanelli, 1977).

Acuicultura, es la crianza controlada de organismos acuáticos, actividades que

actualmente esta adquiriendo importancia a nivel mundial, debido al aumento de la

16

demanda. El control de las temperaturas de cultivo de especies acuáticas es de mucho

mayor importancia que respecto de las especies terrestres. Manteniendo artificialmente

una temperatura óptima es posible cultivar mas especies exóticas, mejorar la

producción e incluso, en algunos casos, duplicar el ciclo reproductivo (Barbier y Fanelli,

1977). Las especies que habitualmente son cultivadas incluyen: carpas, barbos,

róbalos, salmonetes, angulas, salmones, esturiones, camarones, langostas, cangrejos

de río, cangrejos, ostras, almejas, ostiones, mejillones y abalones.

Las temperaturas que se requieren para especies acuáticas son generalmente

del orden de 20-30°C. El tamaño de la instalación dependerá de la temperatura del

recurso geotermal, de la temperatura requerida en las piletas de peces y de la pérdida

de calor de éstas.

El rango total de temperatura de fluidos geotérmicos, ya sea vapor o agua,

puede ser empleado en aplicaciones industriales, como se muestra en el diagrama del

Anexo 8. Las diferentes formas posibles de utilización incluye procesos de calefacción,

evaporación, secado, destilación, esterilización, lavado, descongelamiento y extracción

de sales. En 19 países el calor tiene aplicaciones en procesos industriales (Lund et al,

2003), donde las instalaciones requeridas son grandes y con un alto consumo de

energía. Los ejemplos incluyen el fraguado de concreto, el envasado de agua y de

bebidas carbonatadas, la producción de papel y partes de vehículos, la recuperación

de petróleo, la pasteurización de leche, la industria del cuero, la extracción de

productos químicos, la extracción de C02, el uso en lavandería, el secado de

diatomitas, el procesamiento de celulosa y papel y la producción de borato y ácido

bórico. También hay planes para utilizar fluidos geotermales de baja temperatura para

deshielar carreteras y dispersar la neblina en algunos aeropuertos. En Japón, se ha

desarrollado una industria rural que utiliza las propiedades de blanqueado del H2S de

aguas termales, para producir innovadoras telas para vestuario de damas. También en

Japón han experimentado técnicas para fabricar una “madera geotermal” liviana que es

particularmente apropiada para ciertos tipos de construcciones, durante el tratamiento

con agua termal se hidrolizan los polisacáridos de la madera original, tornando el

material más poroso y así más liviano.

17

3.4 ASPECTOS DE INGENIERÍA

Las aguas termales, los géysers, los volcanes de lodo, las fumarolas y las

erupciones volcánicas son manifestaciones de un mismo fenómeno: el calor terrestre.

Este calor proviene del núcleo de la Tierra, que posee una temperatura aproximada de

6.000º C y que está constituido por un núcleo externo de materia fluida y otro interno,

sólido, de hierro. Se puede afirmar que el origen del calor terrestre está relacionado

con la formación de la Tierra. Éste proviene del calor generado por el núcleo terrestre.

La corteza actúa como una especie de aislante de las capas interiores (manto y

núcleo) y por otro lado, los elementos radiactivos, tales como potasio, uranio y torio,

presentes principalmente en la corteza continental, contribuyen parcialmente en la

generación de calor por decaimiento radiactivo (10 microcalorías/gramo/ año).

A partir del calor que produce el planeta, la teoría llamada tectónica de placas

explica los fenómenos geofísicos que se presentan en la superficie, tales como sismos

y volcanes, mediante el mecanismo que lleva el calor del interior a la superficie. La

costra del planeta está constituida de grandes placas de roca que se deslizan unas

sobre otras. Generalmente una placa oceánica se mete abajo de una continental,

provocando fracturas en las rocas por donde pueden escapar gases y vapores de

magma (sílice (Si02) y minerales con hierro y magnesio), formándose burbujas

magmáticas que llegan a las proximidades de la superficie.

El agua que se ha filtrado por las fisuras de la corteza, a lo largo de años y que

se encuentra cerca de una cámara magmática se calienta debido a que el foco de calor

está en contacto con una roca impermeable conductora y ésta ha transmitido el calor

hasta una formación rocosa permeable. En esta última, el agua queda atrapada,

formando un acuífero de agua caliente. Dicha formación se sella en la parte superior

por una capa de sales, que se han desprendido debido a que el agua filtrada disuelve

las sales al pasar por las rocas tal como se observa en la Figura 1:

18

Figura 1: Depósito geotérmico

De esta forma, a profundidades que oscilan entre 0 y 10 km se puede encontrar

un acuífero, en el cual potencialmente puede haber agua caliente, vapor de agua o

ambos.

La temperatura del suelo terrestre aumenta con la profundidad a una razón

promedio de 30º C por kilómetro; sin embargo, las variaciones de la temperatura no

son las mismas en todos los lugares de la Tierra.

La exploración de yacimientos geotérmicos permite localizar aquellos lugares

en los que es posible encontrar agua o vapor a temperaturas elevadas y a

profundidades cercanas a la superficie. Como la perforación de un pozo geotérmico

potencial es muy costosa, se utilizan métodos indirectos que permiten aproximarse

poco a poco a las posibilidades del lugar en cuestión. Entre éstos se puede mencionar

la obtención de imágenes infrarrojas del lugar desde satélites y después desde

aviones, es decir, utilizando la técnica denominada percepción remota, el análisis

19

químico de muestras de roca, la medición directa de la temperatura con termómetros

enterrados en el suelo, la creación de un modelo geológico tridimensional del

yacimiento, las mediciones de la resistividad eléctrica del suelo, la densidad relativa de

las rocas (gravimetría), la reflexión y refracción de las ondas sísmicas, a partir de

mediciones naturales o artificiales (con explosivos).

Una vez que se han agotado los métodos indirectos se procede a la perforación

del pozo, que es similar a la de un pozo petrolero.

Los pozos geotérmicos pueden ser de tres tipos: 1) vapor, 2) de líquido (agua

caliente) y 3) de una mezcla de vapor y líquido. Los yacimientos geotérmicos que

contienen líquido y vapor son los más difíciles de explotar, dado que el agua contiene

sales disueltas y forma una mezcla llamada salmuera. Ésta ocasiona grandes

problemas de corrosión en las instalaciones geotérmicas, que deben resolver los

ingenieros geotérmicos, si quieren que una planta sea duradera.

Para los fluidos geotérmicos de alta entalpía, la aplicación más importante es la

generación de energía eléctrica a través de turbinas de vapor convencionales. En el

mundo existen instalados en la actualidad alrededor de 9.000 MW de potencia

geotermoeléctrica, en 39 países, destacando entre estos: EE.UU., México, Filipinas,

Indonesia, El Salvador, Nicaragua, Italia, Islandia, Nueva Zelanda y Japón. Su

distribución geográfica se muestra en la Figura 2:

20

Figura 2: Distribución de Plantas Geotermoeléctricas en el mundo.

De esta lámina se desprende, como era de esperar, que las plantas de

generación se ubican preferentemente en el Circulo de Fuego del Pacífico, donde

como se dijo anteriormente se dan las condiciones geológicas y geofísicas para la

existencia de los yacimientos geotérmicos del tipo hidrotermal. Estos últimos

constituyen un recurso relativamente escaso en la naturaleza y en todos los países en

que está presente se ha desarrollado, excepto en Chile.

En EE.UU. existen alrededor de 2.800 MW instalados, la gran mayoría en los

estados de California y Nevada. Para estos, la geotermia representa un 6 y 10%

respectivamente, de su potencia eléctrica total instalada. En Filipinas, con 1.850 MW

representa un 27%. En el Salvador representa un 14%, en Nicaragua un 32%, y en

México un 4,5%. Caso aparte es Islandia, donde la geotermia representa alrededor del

70% de la energía total consumida. De esta forma la geotermoelectricidad ha

21

demostrado ser una solución perfectamente viable en aquellos países donde está

presente el recurso.

En la Gráfica del Anexo 9 se muestra esquemáticamente el proceso de

producción en una planta geotermoeléctrica. El fluido geotérmico fluye a la superficie a

través de los pozos productores, en ésta se separa el vapor de la fase líquida, la cual

se reinyecta de inmediato al yacimiento por razones ambientales y para mantener el

ciclo de producción. El vapor por su parte, se envía a una turbina convencional la cual

acciona el generador de energía eléctrica. El número de pozos de producción depende

de la potencia instalada y de las características del yacimiento. Normalmente un pozo

puede producir entre 5 y 10 MW de potencia.

En la Gráfica del Anexo 10 se muestra con mayor detalle la etapa de

separación, la turbina y el generador. Aparece además, el circuito de condensación del

vapor de salida de la turbina, el cual también se reinyecta, a menos que el agua tenga

un mercado como podría ser en la zona norte de Chile. Es importante destacar que

tanto la salmuera (brine) producida en la primera etapa de separación, que se

encuentra a muy alta temperatura, como el condensado producido en la segunda etapa

a menor temperatura, pueden emplearse antes de su reinyección a costos marginales

muy cercanos a cero, como fuente de calor en múltiples aplicaciones, como son la

balneología, turismo, calefacción, proyectos agroindustriales, etc.

La temperatura promedio del agua o vapor geotérmicos varia entre 150 y 340º

C, aunque con fluidos de mediana entalpía también puede aprovecharse la energía

geotérmica, a través de la tecnología de ciclos binarios. En estos, el fluido geotérmico

intercambia calor con otro de menor punto de ebullición, normalmente se usa el

isopentano, el cual realiza el trabajo mecánico en la turbina, según se muestra en la

Figura 3.

Con este tipo de tecnología es posible instalar plantas de una gran variedad de

tamaños, incluso inferiores a 1 MW. Este hecho y la posibilidad de utilizar como fuente

22

de energía calórica la salmuera geotérmica abren grandes posibilidades de uso a la

geotermia en proyectos agropecuarios, industriales, turísticos, etc.

Las profundidades a las que se encuentra un pozo geotérmico oscilan entre 200

y 3500 m. La eficiencia real de una planta geotérmica es de 11 a 13% y la duración

promedio de un pozo geotérmico es de 20 años y más.

Figura 3: Diagrama de una central geotérmica.

23

3.5 ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD ECONOMICA

3.5.1 Consideraciones de Costo

Los elementos que tienen que ser considerados en cualquier estimación de

costos, ya sea de planta o de costos de operación y del precio de los “productos” de la

energía geotérmica, son todos más numerosos y más complicados que en otras formas

de energía. Todos estos elementos, deben por lo tanto, ser cuidadosamente evaluados

antes de emprender un proyecto geotérmico. Solo es posible ofrecer algunas pocas

indicaciones de carácter general las cuales, junto con la información acerca de las

condiciones locales y del costo de los fluidos geotermales disponibles, podría ayudar al

potencial inversionista a tomar una decisión.

- Un sistema recurso-planta (instalación de energía geotérmica) está constituido

por los pozos geotermales, los ductos que transportan los fluidos geotermales, la

planta de utilización y frecuentemente el sistema de pozos de reinyección. La

interacción de todos estos elementos influye fuertemente en los costos de inversión y

por lo tanto deben estar sujetos a un cuidadoso análisis. Para dar un ejemplo, en la

generación de electricidad, una planta de descarga a la atmósfera es la solución más

simple y consecuentemente más barata que una planta de condensación de la misma

capacidad. Estas sin embargo, requieren para operar más del doble del vapor que una

planta de condensación y consecuentemente al menos, el doble de los pozos para

abastecerla. Como los pozos son muy costosos, la planta eléctrica de condensación es

efectivamente una opción más barata que una planta de descarga atmosférica. En

efecto, esta última es elegida usualmente por razones diferentes a la económica.

- Los fluidos geotermales pueden transportarse en tuberías termalmente

aisladas a distancias razonablemente grandes. En condiciones ideales puede ser de

hasta 25 km de largo. Sin embargo, las tuberías, los equipos auxiliares necesarios

(bombas, válvulas, etc) y su mantención, son todos bastante costosos y podrían pesar

fuertemente en el costo de capital y en los costos de operación de la planta geotermal.

24

Por lo tanto, la distancia entre el recurso y el lugar de utilización debe mantenerse lo

mas corta posible.

- El costo del capital de una planta geotérmica es habitualmente mayor que una

planta similar alimentada por combustibles convencionales. Contrariamente, la energía

que acciona una planta geotérmica cuesta considerablemente menos que el

combustible convencional y su costo corresponde al costo de mantención de los

elementos geotermales de la planta (ductos de vapor, válvulas, bombas,

intercambiadores de calor, etc.). El mayor costo de capital debería recuperarse por el

ahorro en costos de energía. Por lo tanto el sistema recurso-planta debería

programarse para una duración suficiente como para amortizar el costo inicial y en lo

posible para una duración mayor.

- Se pueden obtener ahorros apreciables adoptando sistemas integrados que

permitan un factor de utilización mayor (por ejemplo, combinando calefacción

ambiental y refrigeración) o sistemas en línea, donde las plantas están conectadas en

serie, cada una utilizando el fluido de la planta precedente (por ejemplo, generación de

electricidad + calefacción de invernaderos + crianza de animales).

- Con el objeto de reducir los costos de mantención y las paralizaciones, la

complejidad técnica de la planta debería ser de un nivel accesible al personal técnico

local o a los expertos que se tenga disponibles. Técnicos altamente especializados

serían idealmente necesitados solo para operaciones de mantención de gran magnitud

o para averías mayores.

- Finalmente, si la planta geotérmica se destina para producir productos de

consumo, debe llevarse a cabo, con anterioridad, un cuidadoso estudio de mercado

para garantizar las salidas de estos productos. La infraestructura necesaria para el

transporte económico de los productos, desde el sitio de producción hasta los

consumidores, si no existiese debería ser incluida en el proyecto inicial.

25

Tal como se ha explicado anteriormente la geotermia tiene múltiples

aplicaciones al ser utilizada como fuente de calor directo, en proyectos agro-

industriales, turísticos, etc.

Con el objeto de profundizar en este tema, se considera un yacimiento

geotérmico de baja entalpía altamente factible de descubrir en la zona Precordillerana

del Valle Central, en opinión de expertos, esto es: caudal 50 m3/hora con una

temperatura en superficie de 70° C y profundidad al objetivo de 350 metros.

La campaña exploratoria para poner en evidencia este yacimiento, sería:

- Estudio geológico detallado del área de interés.

- Campaña geofísica para determinar la profundidad del basamento y localizar

el reservorio.

- Perforación de un pozo de exploración de diámetro reducido, con el objeto de

verificar los resultados del estudio geológico-geofísico.

Si los resultados son alentadores, se perforará un pozo de producción con un diámetro

de 5 ½ “.

Los costos estimados de esta campaña, son en miles de US$:

Estudio geológico detallado 30,0

Estudio geofísico 60,0

Pozo exploratorio diámetro reducido 42,0

Pozo de producción comercial 360,0

Equipos del pozo 85,0

Metrología de la instalación 30,0

Equipos diversos (cañerías, válvulas, etc.) 60,0

Total 667,0

26

El costo del pozo de producción, incluyendo equipamiento, fue estimado en

base a la perforación realizada por Enap en las Termas de Chillán el año 1987.

El costo del pozo exploratorio de diámetro reducido (slim hole), se estimó por

parte de empresas prestadoras de este servicio, en 120,0 US$ por metro.

Utilizaciones Potenciales:

Se considera un empleo en cascada del recurso geotérmico anteriormente

descrito, con dos niveles de temperatura de utilización.

Nivel 1:

Invernaderos, con el recurso geotérmico, 50 m3/h a 70 °C, se podría calefac-

cionar como mínimo 1,5 hectáreas. El ahorro energético proporcionado por el sistema

geotérmico sería aproximadamente de 450 toneladas de petróleo, Tep, por año, donde

1 Tep equivale a 11.630 kWh.

Nivel 2:

El agua geotermal saliente de los invernaderos a una temperatura de 40 a 45

°C, con un potencial aprovechable superior a 1 MW térmico, se utilizara en piscicultura,

lo cual permite un crecimiento óptimo de las especies al disponer de la temperatura

requerida y una producción importante en una superficie limitada.

Las experiencias realizadas en Europa y otros países demuestran que la

velocidad de crecimiento de una especie en particular, se puede duplicar si se utiliza

agua a la temperatura adecuada en los viveros. Un MW térmico permite calentar

27

estanques para producir aproximadamente 5 toneladas de pescado por año. El ahorro

energético así alcanzado sería más o menos de 500 Tep por año.

Las inversiones estimadas requeridas para materializar estas iniciativas, son en miles de

US$:

Nivel 1

Instalación del sistema de calefacción de los invernaderos

Instalación de una caldera de apoyo para períodos de muy baja

temperatura

150, 0

60,0

Nivel 2

Sistema de distribución de agua caliente en la piscicultura

Equipos diversos

60,0

95,0

Común

Monitoreo y telecontrol

95,0

Total

460,0

3.5.2. Chequeo Económico

Se supondrá que el único beneficio de este proyecto será la sustitución de un

combustible fósil, 950 Tep por año, por fluido geotérmico. Esto es, no se consideran los

beneficios derivados de la explotación del invernadero y de la piscicultura, al suponer

que estos se podrían lograr de igual forma con cualesquier tipo de combustible.

Como combustible a sustituir se considera el caso más favorable, Fuel Oil 5 o 6,

a un costo puesto en la planta de 7 US$ por millón de BTU y con un poder calorífico de

18.300 BTU por libra. De esta forma las 950 Tep a sustituir tienen un costo de US$ 268

miles por año.

28

Considerando la inversión total del sistema, US$ 1.127 miles y el costo de

operación y mantención anual, estimado en US$ 80 miles, el cual incluye: personal,

supervisión, limpieza de las tuberías de conducción, incluyendo la del pozo y otros

menores, se puede determinar el tiempo de retorno bruto de la inversión, TRB, en base

a la siguiente expresión:

TRB = I (E – M)

En que:

TRB, tiempo de retorno bruto de la inversión en años

I, inversión total

E, beneficio por ahorro de combustible

M, costo de operación y mantención

Haciendo las sustituciones resulta un TRB de 6 años, el cual es bastante

razonable para un proyecto con una vida útil de 20 años o más.

Se asume que no hay costos asociados a la disposición del fluido geotérmico

frío, como es el caso de las aguas termales actualmente en uso en los

establecimientos balneológicos.

Otra forma de medir la conveniencia económica de la geotermia es determinar

el costo por unidad energética del fluido a la salida del pozo productor. La inversión a

29

considerar en este caso es solamente la asociada a la exploración y perforación del

pozo productor, esto es US$ 667 miles. Los costos de operación para este caso se

pueden estimar en US$ 35 mil por año. La energía suministrada corresponde a la

variación de entalpía del agua, esto es, 98 BTU por libra, para los 50 m3 por hora entre

los 70 y 15° C. Aplicando estos valores a la siguiente expresión del costo nivelado,

resulta:

En que,

CN, costo nivelado en boca de pozo

I0, inversión hasta boca de pozo

Σ1n, sumatoria año 1 al n

M, costo anual de operación y mantención

E, energía anual suministrada por el fluido geotérmico

Cuadro Resumen:

Periodo Costo Nivelado en Boca de Pozo

5 años 1,9 US$ por MMBTU



CN = I0 + Σ1n M

Σ1n E

30

Estos valores compiten bastante bien con los combustibles fósiles alternativos, Fuel Oil

7 US$ por MMBTU, Petróleo Diesel 9 – 10 US$ por MMBTU o Gas Licuado 13 – 14

US$ por MMBTU.

En resumen se puede concluir que la geotermia es competitiva con las fuentes

energéticas fósiles alternativas en el sector industrial, como son el Fuel Oil, Petróleo

Diesel y el Gas Licuado. Su inconveniente es que debe utilizarse en lugares próximos a

los pozos productores, no más allá de 25 kilómetros y que los recursos se ubican

preferente en la alta cordillera o en la zonas precordilleranas, donde son abundantes

de acuerdo a las manifestaciones termales en superficie. En el valle central

aparentemente son escasos, de acuerdo al nivel de conocimiento que se tiene hoy día.

Para avanzar en este punto es necesario generar información geológica básica

orientada al desarrollo de la geotermia en Chile, hoy en día ésta es prácticamente

inexistente. El Ministerio de Minería ha formulado un proyecto para avanzar en este

tema a través del Servicio Nacional de Geología y Minería.

En la Tabla 1 del Anexo 11, se muestra la energía y costos de inversión para la

producción de energía eléctrica mediante fuentes renovables.

Las observaciones anteriores deben aplicarse a cualquier forma de utilización

de la energía geotérmica y cualquiera sean las condiciones locales. Para una idea

cuantitativa acerca de las inversiones y de los costos se recomienda el World Energy

Assessment Reporte elaborado por UNDP, UN-DESA y el World Energy Council,

publicado en 2000. Los datos del WEA aparecen en las tablas 4 y 5, que también

comparan la energía geotérmica con otras formas de energía renovable (Fridleifsson,

2001).

En la Tabla 2 del Anexo 11, se muestra la energía y costos de inversión para

usos directos de fuentes renovables.

31

3.5.3. Simulación y Comparación Energética

Para efectos de comparar los consumos de energía al utilizar diferentes tipos

de combustible, se tomaron 5 casos reales de diferentes empresas de la industria de

alimentos.

Primer Caso: Equipo de Secado de Industria “X” Elaboradora de Alimento de Mascotas

Se tomo el caso de una industria “X” elaboradora de alimentos de mascotas

con una producción anual aproximada de 35.000 Toneladas. La elaboración de este

tipo de alimentos consta del siguiente proceso:

• Recepción: Se recepcionan las distintas materias primas y previo a un control

de calidad se almacenan en las bodegas de almacenamiento de materias

primas.

• Pre-Molienda: Se muelen todas las materias primas como por ejemplo el

maíz, la soya, la harina de carne, la harina de arroz, la coseta, etc. en molinos

de tipo martillo, dejándolas con una granulometría de 3,0 a 4,0 mm de

espesor.

• Mezclado: Se mezclan todas las materias primas de las distintas dietas según

su formulación.

• Post-Molienda: En esta etapa se da a la dieta una terminación de 1.000 a

1.200 micrones de espesor.

• Extrusión: Se extruye la masa a altas temperaturas y presión y se dan las

distintas formas a los pellets de los diferentes productos.

• Secado: Los pellets ingresan al secador con una humedad inicial de un 21% a

una temperatura de 110 – 140 °C y salen con una humedad de un 8,5 % a

una temperatura de 70 – 75 °C. El tiempo de residencia en el secador es de

27 minutos.

32

• Adición de Cobertura: Mediante un mezclador de paletas se adiciona al

producto aceites y saborizantes.

• Enfriado: Mediante aire forzado se baja la temperatura del producto a

temperatura ambiente.

• Envasado: Se envasa el producto terminado, para lo cual se dispone de 9

silos de almacenamiento.

• Almacenamiento de Producto Terminado: El producto terminado se almacena

en las bodegas de almacenamiento a condiciones de humedad y temperatura

adecuadas previo a un control de calidad.

• Equipo: Secador Aeroglide Corporation Serial # 03057-02 Drier de la empresa “X” elaboradora de Alimento de Mascotas

Este equipo secador se utiliza en el proceso de elaboración de alimento de

mascotas para secar los pellets como aparece en el diagrama de bloque, para lo cual:

- El consumo de Gas Licuado por Ton de Producto = 27,6 L/Ton

- Si un Batch de producción tarda 27 minutos y equivalen a 3 Ton de producto y

si se supone que se elaboran 15,6 Batchs de producción por cada turno de

trabajo, entonces el consumo de gas licuado por turno es = 1.288 L/turno

Se considera que cada turno de trabajo es de 8 horas, pero para efectos de

cálculos se consideraron solamente 7 horas de real efectividad de trabajo.

- Si se realizan 3 turnos de trabajo por día, entonces el consumo de gas diario

es

= 3.864 L/día

= 1.020,7 Gal/día

Se consideraron 28 días de trabajo al mes, por lo tanto el consumo de gas

mensual es

= 28.579,6 Gal/mes

- El poder calorífico del gas licuado de petróleo (GLP) = 97.083,0 BTU/Gal

33

- Por lo tanto el consumo mensual es = 2.774.593.306,8 BTU/mes

= 2.774,6 MMBTU/mes

- El precio equivalente de GLP es = 11,79 US$/MMBTU (Precio conservardor)

- Por lo tanto el gasto mensual del consumo energético es = 32.712,5 US$/mes

- El precio equivalente de la energía geotermal es = 1,90 US$/MMBTU (en boca

de pozo en sector cordillerano o precordillerano con proyección a 5 años)


En el siguiente cuadro, se resume el consumo actual de energía que consume

el equipo Secador Aeroglide Corporation Serial # 03057-02 Drier de la empresa “X”

elaboradora de Alimento de Mascotas, tanto para 1 mes, 6 meses y 1 año y se

comparan los distintos gastos monetarios al utilizar como fuente de energía el gas

licuado de petróleo versus la energía geotermal para los mismos periodos de tiempo.

Cuadro Resumen

Consumos/Gastos 1 Mes 6 Meses 1 Año

Consumo Actual de Energía MMBTU 2.774,6 16.647,6 33.295,1

Gastos Consumos GLP US$ 32.712,5 196.274,7 392.549,5

Gastos Consumos Geotermia US$ 5.271,7 31.630,4 63.260,7

Ahorro Acumulado US$ 27.440,7 164.644,4 329.288,7

34

Segundo Caso: Caldera de la empresa “X” Elaboradora de Alimento de Mascotas

Se tomará el mismo ejemplo de la industria “X” elaboradora de alimento de

mascotas del primer caso, en este caso la caldera se utiliza para la producción de

vapor para el equipo de extrusión de el proceso de elaboración de pellets para

alimentación animal, para lo cual:

- El consumo de Diesel por Ton de Producto = 11,6 L/Ton

- Si la producción diaria equivale aproximadamente a 140,4 Ton

- Entonces el consumo de gas diario es = 1.628,6 L/día

= 430,2 Gal/día

- Si se consideran 28 días de trabajo al mes, el consumo de gas mensual es

= 12.046,4 Gal/mes

- El poder calorífico del Diesel = 131.036,0 BTU/Gal

- Por lo tanto el consumo es = 1.578.517.311,8 BTU/mes

= 1.578,5 MMBTU/mes

- El precio equivalente del Diesel es = 8,0 US$/MMBTU

- Por lo tanto el gasto del consumo energético es = 12.628,1 US$/mes



- Por lo tanto el gasto del consumo energético es = 2.999,2 US$/mes

En el siguiente cuadro, se resume el consumo actual de energía del equipo de

caldera de la empresa “X” Elaboradora de Alimento de Mascotas, tanto para 1 mes, 6

meses y 1 año y se comparan los distintos gastos monetarios al utilizar como fuente de

energía el diesel versus la energía geotermal para los mismos periodos de tiempo.

35

Cuadro Resumen


Consumo Actual de Energía MMBTU 1.578,5 9.471,1 18.942,2

Gastos Consumos Diesel US$ 12.628,1 75.768,8 151.537,7

Gastos Consumos Geotermia US$ 2.999,2 17.995,1 35.990,2


36

Tercer Caso: Industria “Z” Elaboradora de Quesos

La empresa “Z” se dedica a la fabricación de quesos, la cual tiene una demanda

térmica del proceso que satisface principalmente 2 calderas de generación de agua

caliente a 100/110°C y a 2 grupos frigoríficos que enfrían agua a 0/1°C, siendo el

proceso de pasteurización el de mayor consumo térmico.

El tipo de combustible utilizado en este proceso, es el gas licuado del petróleo

(GLP) con un consumo equivalente a 9,81 tep mensuales y un consumo de energía

eléctrica de 73,35 MWh por mes, de lo que se desprende lo siguiente:

- El consumo de Gas Licuado = 9,81 tep/mes

= 388.635.349,5 BTU/mes

= 388,6 MMBTU/mes

- El precio equivalente de GLP es = 11,79 US$/MMBTU (Precio conservardor)




- Por lo tanto el gasto mensual del consumo energético es = 738,4 US$/mes


la industria “Z” elaboradora de quesos, tanto para 1 mes, 6 meses y 1 año y se

comparan los distintos gastos monetarios al utilizar como fuente de energía el gas

licuado de petróleo versus la energía geotermal para los mismos periodos de tiempo.

37

Cuadro Resumen


Consumo Actual de Energía MMBTU 388,6 2.331,8 4.663,6

Gastos Consumos GLP US$ 4.582,0 27.492,1 54.984,1

Gastos Consumos Geotermia US$ 738,4 4.430,4 8.860,9


Consumo de Energía Eléctrica

- El consumo de energía eléctrica = 73,4 Mwh/mes

= 250.328753,1 BTU/mes

= 250,3 MMBTU/mes

- El precio equivalente de energía eléctrica es = 21,8 US$/MMBTU






la industria “Z” elaboradora de quesos, tanto para 1 mes, 6 meses y 1 año y se

comparan los distintos gastos monetarios al utilizar como fuente de energía la energía

eléctrica versus la energía geotermal para los mismos periodos de tiempo.

38

Cuadro Resumen



Gastos Consumos Energía Eléctrica US$ 5.457,2 32.743,0 65.486,0



39

Cuarto Caso: Planta Elaboradora de Concentrados de Fruta

La concentración de jugos de fruta se lleva a cabo mediante la evaporación de

el contenido inicial de agua de la fruta, produciéndose un jarabe. En este caso este

proceso se lleva a cabo mediante un evaporador de tipo Stokes, de efecto simple,

dotado de una camisa para ingreso de vapor de calefacción, ver figura de Anexo 12.

Este proceso se realiza a una presión reducida de 2,8886 lbf/pulg2

(vacuométrica). El medio de calefacción es vapor saturado de 20,780 lbf/pulg2

(manométrica) que circula por la doble pared. Se ha estimado que el área de

transferencia de calor tanto interna como externa son prácticamente iguales a 54 pie2

debido a que el espesor es de sólo 0,2 pulgadas. Se estima que existe un 5 % de

perdida del calor cedido por el vapor de calefacción.

La planta elaboradora de concentrados de fruta procesa aproximadamente

5.000 kg diarios de fruta, para lo cual se desprende lo siguiente:

- El consumo de Diesel por Ton de Producto = 54,5 L/Ton

- Si se procesan 2,5 Ton de producto por turno, entonces el consumo de diesel

por turno es = 136,3 L/turno

- Si se realizan 2 turnos de trabajo por día, entonces el consumo de diesel es

= 272,5 L/día

= 72,0 Gal/día

Se consideraron 24 días de trabajo de lunes a lunes, por lo tanto el consumo de

gas mensual es

= 1.727,7 Gal/mes

- El poder calorífico del Diesel = 131.036,0 BTU/Gal

- Por lo tanto el consumo mensual es = 226.388.947,4 BTU/mes

= 226,4 MMBTU/mes

- El precio equivalente del Diesel es = 8,0 US$/MMBTU

40






el equipo de evaporación de una industria elaboradora de concentrados de fruta, tanto

para 1 mes, 6 meses y 1 año y se comparan los distintos gastos monetarios al utilizar

como fuente de energía el gas licuado de petróleo versus la energía geotermal para los

mismos periodos de tiempo.

Cuadro Resumen



Gastos Consumos Diesel US$ 1.811,1 10.866,7 21.733,3



41

Quinto Caso: Planta Elaboradora de Masas de Panadería y Bollería

Esta industria dedica su actividad a la producción y comercialización de masas

de panadería congeladas destinadas al consumo una vez horneadas, su planta consta

de una instalación frigorífica y cámara de almacenamiento de congelados que consta

de los siguientes datos técnicos:

• Dimensiones: - Volumen cámara: 3.446 m3

- Volumen antecámara y pasillo conexión: 603 m3

.

• Condiciones de operación cámara: - Capacidad en servicio continuo: 20.000 kg

- Temperatura mínima en la cámara: –25°C

- Temperatura de entrada de las masas: 5°C

- Temperatura ambiente exterior media: 15°C

• Capacidad frigorífica (watios /h): - Temperatura de evaporación: –30°C.

- Temperatura de condensación: 45°C.

- Rendimiento frigorífico compresor: 33.400 W/h

Las características de las instalaciones son las siguientes:

Cámara: Paneles de poliuretano y dimensiones entre ejes pilares de 30,5 x 11,3 m en

planta y una altura libre en el interior de la cámara de 10 m.

Antecámara: Un muelle refrigerado de dimensiones en planta 9 x 8 m y 4 m de altura.

Pasillo de conexión: Rampa y pasillo de 21 x 3 y 5 metros altura.

42

Aislamiento de paredes y techo de cámara: Paneles “sándwich” un núcleo de

espuma de poliuretano, 175 mm de espesor, con acabado lacado en sus caras vistas.

Todas las esquinas con barrera de vapor.

Instalación frigorífica: Capaz de proporcionar una temperatura de –25°C en el interior

de la cámara frigorífica. La potencia frigorífica se obtiene en base a dos equipos

frigoríficos de 28.700 frigorías/hora cada uno, funcionando a –30°C de temperatura de

evaporación y con una temperatura ambiente de 36°C

Considerando una producción de 20.000 kg/h a –25°C de temperatura y

paneles de aislamiento con un coeficiente global de transmisión de calor de 0,33

kcal/m2, la energía eléctrica consumida en la instalación frigorífica es:

- Compresor: 27.232 W/h

- Ventilador y otros: 6.910 W/h

- Consumo total máximo: 34.142 W/h

Considerando 16 horas de trabajo del equipo de frío y 24 días de trabajo al

mes, se obtiene un consumo de energía equivalente a: 13.094,4 Kwh/mes

- El consumo de energía eléctrica = 13.094,4 Kwh/mes

= 44.651.904,0 BTU/mes

= 44,7 MMBTU/mes

- El precio equivalente de energía electrica es = 21,8 US$/MMBTU






la industria elaboradora de Masas de Panadería y Bollería, tanto para 1 mes, 6 meses

43

y 1 año y se comparan los distintos gastos monetarios al utilizar como fuente de

energía la energía eléctrica versus la energía geotermal para los mismos periodos de

tiempo.

Cuadro Resumen


Consumo Actual de Energía MMBTU 44,7 267,9 535,8

Gastos Consumos Energía Eléctrica US$ 973,4 5.840,5 11.680,9

Gastos Consumos Geotermia US$ 84,8 509,0 1.018,1

Ahorro Acumulado US$ 888,6 5.331,4 10.662,9

44

3.6. Impacto Medioambiental

Durante la década de los años 1960, cuando el medio ambiente era más sano

que en la actualidad y se estaba menos preocupado de alguna amenaza a la tierra, la

energía geotérmica era aún considerada una “energía limpia”. Actualmente no hay

forma de producir o de transformar la energía a una forma que sea utilizable por el

hombre sin ocasionar algún impacto directo o indirecto sobre el ambiente. Incluso la

forma más antigua y simple de producir energía térmica esto es, quemando madera

tiene un efecto nocivo y la deforestación, unos de los mayores problemas de los años

recientes, empezó cuando nuestros ancestros cortaron árboles para cocer su alimento

y calefaccionar sus casas. La explotación de la energía geotérmica también tiene un

impacto sobre el ambiente, pero sin duda es una de las formas de energía menos

contaminante.

Fuentes de contaminación

En la mayoría de los casos el grado con que la explotación geotérmica afecta el

ambiente es proporcional a la magnitud de su explotación (Lunis y Breckenridge,

1991). La generación de electricidad en plantas de ciclo binario afectan el ambiente en

la misma forma que los usos directos del calor. Los efectos son potencialmente

mayores en el caso de plantas eléctricas convencionales de retropresión o

condensación, especialmente respecto de la calidad del aire, pero pueden mantenerse

dentro de límites aceptables.

Cualquier modificación al ambiente debe evaluarse cuidadosamente, de

acuerdo con las disposiciones legales, (las cuales en algunos países son muy

severas), pero también debido al hecho que una aparentemente insignificativa

modificación podría gatillar una cadena de eventos cuyo impacto es difícil de evaluar

completamente en forma previa. Por ejemplo, un mero incremento de 2-3°C en la

temperatura de un cuerpo de agua debido a la descarga del agua de desecho de una

planta podría dañar su ecosistema. Las plantas y organismos animales que son más

sensibles a las variaciones de temperaturas podrían desaparecer, dejando a las

45

especies vegetales sin su fuente de alimentación. Un incremento en la temperatura del

agua podría impedir el desarrollo de las ovas de otras especies de peces. Si estos

peces son comestibles y proporcionan el necesario sustento a una comunidad de

pescadores, su desaparición podría ser crítica para la comunidad.

El primer efecto perceptible sobre el ambiente es el de la perforación, ya sean

pozos superficiales para medir el gradiente geotérmico en la fase de estudio, o bien,

pozos exploratorios o de producción. La instalación de la maquinaria de sondaje de

todo el equipo accesorio vinculado a la construcción de caminos de acceso y a la

plataforma de perforación. Esta última requiere un área que va de los 300 a 500 m2,

para una sonda pequeña (profundidad máxima de 300 – 700 m) y 1200 a 1500 m2 para

una sonda mediana (profundidad máxima de 2000 m). Estas operaciones modificarán

la morfología superficial del área y podrían dañar las plantas y la vida silvestre local.

Durante la perforación o las pruebas de flujo pueden descargarse a la atmósfera gases

no deseados. Normalmente los impactos sobre el medio ambiente causados por

sondajes terminan una vez que estos son completados.

La etapa siguiente, de instalación de tuberías que transportarán los fluidos

geotermales y la construcción de la planta de utilización, también afectan a plantas y

animales y a la morfología de la superficie. La vista panorámica se modificará a pesar

que en algunas áreas tales como Larderello, Italia, las redes de tubería que cruzan el

paisaje y las torres de enfriamiento de las plantas eléctricas se han convertido en una

parte integral del panorama e incluso constituyen una famosa atracción turística.

También surgen problemas ambientales durante la operación de la planta. Los

fluidos geotermales (vapor o agua caliente) normalmente contienen gases tales como

dióxido de carbono (CO2), ácido sulfhídrico (H2S), amoniaco (NH3), metano (CH4) y

trazas de otros gases, como también químicos disueltos cuyas concentraciones

usualmente aumentan con la temperatura, por ejemplo, cloruro de sodio (NaCl), boro

(B), Arsénico (As) y Mercurio (Hg). son una fuente de contaminación si se descargan al

ambiente. Algunos fluidos geotermales, tales como aquellos utilizados en calefacción

distrital en Islandia, son aguas potables, pero esto es muy raro. Las aguas de desecho

46

de las plantas geotérmicas tienen también una mayor temperatura que la del ambiente

y por lo tanto constituyen una potencial contaminación termal.

La contaminación del aire puede tornarse un problema cuando se genera

electricidad mediante plantas eléctricas convencionales. El ácido sulfhídrico es uno de

los principales contaminantes. El umbral de olor para el sulfuro de hidrógeno en el aire

es alrededor de 5 partes por billón en volumen y ciertos efectos fisiológicos leves

pueden ocasionarse a concentraciones levemente mayores (Weres, 1984). Sin

embargo, se pueden adoptar varios procesos para reducir las emisiones de este gas.

El dióxido de carbono también está presente en los fluidos utilizados en las plantas

geotermoeléctricas, a pesar que de estas plantas se descarga mucho menos C02 que

de las plantas alimentadas por combustibles fósiles: 13-380 g por cada kWh de

electricidad producida en plantas geotérmicas comparado con los 1042 g/kWh de las

plantas a gas natural (Fridleifsson, 2001), las plantas de ciclo binario para generación

eléctrica y las plantas de calefacción distrital también pueden ocasionar mínimos

problemas, que pueden tornarse simples mediante la adopción de sistemas de circuito

cerrado que evitan las emisiones gaseosas.

La descarga de aguas de desecho también es una potencial fuente de

contaminación química. El empleo de fluidos geotermales con altas concentraciones de

constituyentes químicos tales como Boro, Flúor o Arsénico requiere que estos fluidos

sean tratados y/o reinyectados en el reservorio. Los fluidos geotermales de baja a

moderada temperatura utilizados en la mayoría de las aplicaciones de uso directo

generalmente tienen bajos niveles de químicos disueltos y la descarga de los fluidos

empleados es rara vez un problema mayor. Algunos de estos fluidos a menudo pueden

descargarse a las aguas superficiales después de ser enfriados (Lunis y Breckenridge,

1991). Las aguas deben ser enfriadas en piletas o estanque especiales de

almacenamiento para evitar modificaciones de los ecosistemas de cuerpos naturales

de aguas (ríos, lagos e incluso el mar).

La extracción de grandes cantidades de fluidos de un reservorio geotermal

puede ocasionar fenómenos de subsidencia, esto es, un gradual hundimiento del

47

terreno. Este fenómeno es irreversible, pero no catastrófico ya que es un proceso lento

que se distribuye sobre grandes áreas. En varios años de descenso de la superficie de

la tierra podrían alcanzarse niveles detestables, en algunos casos de unas pocas

decenas de centímetros e incluso metros, y por lo tanto debería ser monitoreado en

forma sistemática, ya que podría afectar la estabilidad de las construcciones

geotermales y algunos hogares del vecindario. En muchos casos la subsidencia puede

ser evitada o reducida mediante la reinyección de las aguas geotermales previamente

utilizadas.

La eliminación y/o reinyección de los fluidos geotermales puede gatillar o

aumentar la frecuencia sísmica en ciertas áreas. Sin embargo estos son micro sismos

que solo pueden detectarse mediante instrumentos, la explotación de recursos

geotermales difícilmente podría gatillar sismos mayores, y no se sabe que los haya

provocado.

El ruido asociado al funcionamiento de plantas geotermales podría ser un

problema cuando se trata de plantas geotermoeléctricas. Durante la fase de producción

ocurre el mayor grado de ruido del vapor transportado a través de las tuberías y la

ocasional descarga de vapor. Normalmente estos son aceptables. En las plantas

eléctricas la principal contaminación acústica proviene de los ventiladores de las torres

de enfriamiento, de los inyectores de vapor y el zumbido de las turbinas (Brown, 2000).

En las aplicaciones directas del calor el ruido generado es normalmente despreciable.

48

3.7. Discusión Global

• En estos momentos y en el futuro Chile enfrentará una situación complicada

desde el punto de vista energético producto del alto precio de el petróleo en el mercado

internacional, la inseguridad creciente del suministro del gas natural abastecido desde

Argentina, la incorporación del gas natural licuado, la lejanía del mercado de las

grandes fuentes de generación hidroeléctricas que se ubican en la región de Aisén, la

inseguridad en el suministro de petróleo de países con un alto nivel de incertidumbre

ya sea político, religioso, económico, países como Arabia Saudita, Irán, Irak,

Venezuela, etc.. El problema de los precios no es un problema puntual sino que es

estructural en la industria, ósea la oferta no es lo suficientemente competitiva para

satisfacer una demanda creciente fuertemente impulsada por la economía China e

Indú.

• Otro factor que complica el escenario energético mundial es el fenómeno del

calentamiento global del planeta, lo cual está introduciendo drásticos cambios en el

clima, hoy existe gran conciencia de este problema lo que se refleja en el protocolo de

Kioto y lo concerniente a los bonos de carbono. Todos los combustibles de origen fósil

contribuyen a acrecentar este problema, lo que hacen los adelantos tecnológicos es

mitigarlos pero no lo eliminan. Chile como país exportador debe incorporar fuentes

energéticas que contribuyan a solucionar este problema de tal forma de tener una

buena imagen frente a los consumidores de nuestros productos.

• En Chile la energía geotermal no se ha desarrollado a pesar de poseer un gran

potencial a juicio de expertos, producto de la gran cantidad de volcanes activos y no

activos que existen en nuestro territorio, aproximadamente 500, de los cuales alrededor

de un 20% son activos. Existen además más de 200 manifestaciones geotérmicas en

superficie entre la I y XII región, según un catastro realizado por el Servicio Nacional de

Geología y Minería (Ref. Mapa de fuentes de aguas termales de Chile).

• La inversión inicial de una planta geotérmica es habitualmente mayor que una

planta similar alimentada por combustibles convencionales. Contrariamente, la energía

49

que acciona una planta geotérmica cuesta considerablemente menos que el

combustible convencional y su costo corresponde al costo de mantención de los

elementos geotermales de la planta (vapor, ductos, válvulas, bombas,

intercambiadores de calor, etc.). El mayor costo de capital debería recuperarse por el

ahorro en costos de energía. Por lo tanto el sistema recurso-planta debería

programarse para una duración suficiente como para amortizar el costo inicial y en lo

posible para una duración mayor.

• En relación a la generación de la energía eléctrica a partir de la geotermia

existe hoy en el país una actividad pequeña pero creciente que debería llevar a la

instalación de los primeros 100 MW hacia el año 2011 y 2012, según el plan indicativo

sectorial eléctrico preparado por la CNE (comisión nacional de energía) con amplias

posibilidades de aplicaciones en proyectos agroindustriales.

• Las posibles aplicaciones de la energía geotermal en la agroindustria chilena

son muy numerosas, destacando proyectos de acuicultura, invernaderos, de secado,

etc. en definitiva procesos que involucren intercambios de calor, para lo cual se

recomienda utilizar sistemas integrados de procesos que permitan un factor de

utilización mayor del recurso, derivando en la obtención de sistemas más eficientes.

• En el caso de las aplicaciones de uso directo en Chile, hay una actividad muy

insipiente en el campo de la piscicultura y calefacción comercial. Acá se requiere un

fuerte impulso del estado para posibilitar el desarrollo en esta área, lo cual

probablemente se lleve a la práctica en el presente gobierno que se inicia, por lo que

se ha planteado en los programas de gobierno fundamentalmente referido a la

diversificación de la fuente energética.

• La única área de la geotermia en Chile que se ha desarrollado es la

balneología, con aproximadamente 30 recintos termales ubicados desde la primera a la

onceava región.

50

• La energía geotermal tiene un impacto bajo en el medio ambiente ya que

prácticamente es despreciable la producción de CO2 por MW/h generado al producir

energía eléctrica en comparación al uso del gas natural, petróleo diesel y carbón.

Además no produce azufre ni compuestos derivados. Sin embargo la mayor parte de

los fluidos geotérmicos producen cantidades menores de ácido sulfhídrico, el cual es

posible abatir técnicamente procesando los gases de escape de la turbina.

• Se ha demostrado con el análisis económico realizado que la energía

geotérmica es competitiva como fuente térmica de uso directo en la industria

agropecuaria nacional en general, frente a otras fuentes energéticas como el gas

licuado, la energía eléctrica, el diesel, tomando escenarios de precios muy

conservadores para estos últimos.

• La geotermia entre sus puntos débiles en Chile destaca el hecho de que es un

recurso que se encuentra en la alta cordillera o en la precordillera. Con el escaso

conocimiento que hoy día se tiene se supone que no está presente en el valle, lo cual

podría cambiar una vez que se explore lo suficiente, ya que todas las manifestaciones

en superficie se encuentran en estas zonas. Estos obliga a que las industrias se

instalen en estos sectores por tal que la energía geotermal no es transportable como

tal a menos que se transforme en energía eléctrica.

• Otra punto que atenta contra el desarrollo de la geotérmica es el escaso

conocimiento que hay de los sistemas geotérmicos producto de la nula exploración

realizada en Chile. Los grandes actores de la industria geotérmica nacional, Enel

(Italia) y Enap están generando su propia información, la cual es privada. Los

pequeños usuarios de la energía geotérmica no pueden hacer por lo que el estado de

Chile debiera cumplir esta función como ocurre en otros países del mundo.

• Otra limitante de la industria geotérmica en Chile es que no existe una cultura

geotérmica, lo que se traduce en una carencia de técnicos, profesionales, servicios

especializados, empresas contratistas, lo que obliga a importarlos a un costo elevado,

este es otro vacío que debería ser llenado por el estado de Chile.

51

• La Corporación de Fomento CORFO, tiene planes de fomento del uso de las

energías renovables no convencionales entre las cuales se encuentra la geotermia. A

través de este se entregan subsidios en el entorno de los U$ 50.000 por proyecto

destinados a la realización de estudios factibilidad técnico-económico.

52

4. CONCLUSIONES

• Chile tiene un gran potencial geotérmico que si se explota correctamente, la

energía geotérmica podría asumir verdaderamente un rol importante en el

balance de energía de Chile.

• Se estudiaron las aplicaciones de la energía geotérmica en la industria

alimentaría donde se incluyo una evaluación económica a nivel de perfil para

los siguientes casos:

- Industria elaboradora de Alimento de Mascotas

- Industria Elaboradora de Quesos

- Industria Elaboradora de Concentrados de Fruta

- Industria Elaboradora de Masas de Panadería y Bollería

En todas ellas se encontró que la geotermia compite favorablemente con los

combustibles alternativos considerados, como son energía eléctrica, gas

licuado y petróleo diesel. Se debe hacer notar que en todos los casos se

consideró precios muy conservadores para estos últimos.

• La energía geotermal se augura como una gran alternativa frente al gran

problema de desabastecimiento energético al que se esta viendo enfrentado.

• La geotermia es una energía “limpia”, lo que contribuye a los graves problemas

de contaminación que hoy esta enfrentando nuestro planeta.

• La energía geotérmica es competitiva como fuente térmica de uso directo en la

industria agropecuaria nacional, en comparación a otras fuentes energéticas

como el gas licuado, la energía eléctrica, el diesel, tomando escenarios de

precios muy conservadores para estos últimos.

• La geotermia tiene un marco jurídico probado en la práctica hace ya diez años.

53

• Entre las desventajas de la energía geotermal se puede encontrar que es un

recurso que necesita un alto costo de inversión, que la planta se tiene que

ubicar cercana al pozo geotermal que por lo general se encuentran en la alta

cordillera o en la precordillera y que en Chile existe poco conocimiento de los

sistemas geotérmicos.

54

5. REFERENCIAS

• BARBIER, E. and FANELLI, M., 1977. Non-electrical uses of geothermal

energy. Prog. Energy Combustion Sci., 3, 73-103.

• BEALL, S. E, and SAMUELS, G., 1971. The use of warm water for heating and

cooling plant and animal enclosures. Oak Ridge National Laboratory, ORNL-

TM-3381, 56 pp.

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Environmental Safety and Health Issues in Geothermal Development, WGC

2000 Short Courses, Japan, 43—56.

• Charlas de representante de Enel y CNE en el Seminario Latinoamericano de

Geotermia, realizado en Santiago entre el 11 y 15 de abril de 2005, con el

auspicio del Circum Pacific Council for Energy and Mineral Resources y la

CEPAL.

• Charla del representante del Ministerio de Minería y otras, en el III Simposio

Chileno Alemán: Geotermia y Energía Solar, realizado en Santiago el 24 de

mayo de 2005 bajo el auspicio de la Cámara Chilena Alemana de Comercio.

• FRIDLEIFSSON, I.B., 2001. Geothermal energy for the benefit of the people.

Renewable and Sustainable Energy Reviews, 5, 299-312.

• FRIDLEIFSSON, I. B., 2003. Status of geothermal energy amongst the world’s

energy sources. IGA News, No.52, 13-14.

• GUDMUNDSSON, J.S., 1988. The elements of direct uses. Geothermics,

17,119—136.

55

• Ingeniero de Perforaciones de ENAP, Sr. Ljubomir Tomasevic, Fono 2803000.

• INTERNATIONAL GEOTHERMAL ASSOCIATION, 2001. Report of the IGA to

the UN Commission on Sustainable Development, Session 9 (CSD-9), New

York, April.

• LUND, J. W., SANNER, B., RYBACH, L., CURTIS, R., HELLSTROM, G., 2003.

Ground-source heat pumps. Renewable Energy World, Vol.6, no.4, 218-227.

• LUNIS, B. and BRECKENRIDGE, R., 1991. Environmental considerations. In:

Lienau, P.J. and Lunis, B.C.,eds., Geothermal Direct Use, Engineering and

Design Guidebook, Geo- Heat Center, Klamath Falls, Oregon, pp.437—445.

• Mapa de Fuentes de Aguas Termales de Chile, Subdirección Nacional de

Geología, Sernageomin.

• Página Web de la Comisión Nacional de Energía, www.cne.cl

• Profesor Alfredo Lahsen, Departamento de Geología, Universidad de Chile,

Beauchef 850.

• RAFFERTY, K., 1997. An information survival kit for the prospective residential

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• SANNER, B., KARYTSAS, C., MENDRINOS, D. and RYBACH, L., 2003.

Current status of ground source heat pumps and underground thermal energy

storage. Geothermics, Vol.32, 579-588.

• WERES, O., 1984. Environmental protection and the chemistry of geothermal

fluids. Lawrence Berkeley Laboratory, Calif. , LBL 14403, 44 pp.

56

http://www.cne.cl/

Anexo N° 1

Tabla: Plan Indicativo Eléctrico vigente de la CNE (Comisión Nacional de Energía,

http://www.cne.cl)

Proyecto Tipo Potencia MW Calendario

Turbina PSEG Diesel - GNL 50 Oct-04 Candelaria CA Diesel - GNL 250 Jul-05 Coya-Pangal Hidro Pasada 25 Abr-06 Campanario Gas Natural Ciclo Combinado 405 Abr-07 Hornitos Hidro Pasada 55 Oct-07 La Higuera Hidro Pasada 155 Ene-08

Quintero I Gas Natural Licuado Ciclo Combinado 385 Abr-08

Pan de Azucar I Carbón 400 Oct-08

Concepción I Gas Natural Licuado Ciclo Combinado 385 Abr-09

Quintero 01 CA Gas Natural Licuado Ciclo Abierto 125 Ene-10 Confluencia Hidro Pasada 145 Ene-10 CNE Geotermia Geotermia 100 Abr-10

Quintero II Gas Natural Licuado Ciclo Combinado 385 May-10

Quintero 02 CA Gas Natural Licuado Ciclo Abierto 125 Ene-12 Hualpen 01 CA Gas Natural Licuado Ciclo Abierto 125 Ene-11 CNE Geotermia Geotermia 100 Abr-11 Hualpen 02 CA Gas Natural Licuado Ciclo Abierto 125 Ene-13 CNE Geotermia Geotermia 100 Abr-12 Neltume Hidro Embalse 403 Abr-12 Maitencillo I Carbón 400 Jul-13 Hualpen I Carbón 400 Ago-13 Quintero 03 CA Gas Natural Licuado Ciclo Abierto 125 Ene-14 Valdivia I Carbón 400 Abr-14

57

Anexo N° 2

Tabla: Potencial geotérmico mundial, (International Geothermal Association, 2001)

Recursos de alta temperatura adecuados para generación eléctrica

Tecnología Convencional en

TWh/año de electricidad

Tecnología Convencional y

Binaria en TWh/año de electricidad

Recursos de baja temperatura

adecuados para uso directo en millones de TJ/año de calor (límite

inferior)

Europa 1830 3700 >370 Asia 2970 5900 >320

Africa 1220 2400 >240 Norteamérica 1330 2700 >120 Latinoamérica 2800 5600 >240

Oceanía 1050 2100 >110 Potencial Mundial 11200 22400 >1400

58

Anexo N° 3

Tabla: Usos no eléctricos de la energía geotérmica en el mundo (2000): energía

térmica instalada en (MWh) y uso de la energía en (TJ/año)

(International geothermal association, 2001)

País Energía Térmica Instalada

(MW)

Energía (TJ/año)

Alemania 397,0 1568,0 Argelia 100,0 1586,0 Argentina 25,7 449,0 Armenia 1,0 15,0 Australia 34,4 351,0 Austria 255,3 1609,0 Bélgica 3,9 107,0 Bulgaria 107,2 1637,0 Canadá 377,6 1023,0 Caribe 0,1 1,0 Chile 0,4 7,0 China 2282,0 37908,0 Colombia 13,3 266,0 Corea 35,8 753,0 Croacia 113,9 555,0 Dinamarca 7,4 75,0 Egipto 1,0 15,0 Eslovaquia 132,3 2118,0 Eslovenia 42,0 705,0 Estados Unidos 3766,0 20302,0 Filipinas 1,0 25,0 Finlandia 80,5 484,0 Francia 326,0 4895,0 Georgia 250,0 6307,0 Grecia 57,1 385,0 Guatemala 4,2 117,0 Holanda 10,8 57,0 Honduras 0,7 17,0 Hungría 472,7 4086,0 India 80,0 2517,0

59

Indonesia 2,3 43,0 Islandia 1469,0 20170,0 Israel 63,3 1713,0 Italia 325,8 3774,0 Japón 1167,0 26933,0 Jordania 153,3 1540,0 Kenia 1,3 10,0 Lituania 21,0 599,0 Macedonia 81,2 510,0 México 164,2 3919,0 Nepal 1,1 22,0 Noruega 6,0 32,0 Nueva Zelanda 307,9 7081,0 Peru 2,4 49,0 Polonia 68,5 275,0 Portugal 5,5 35,0 Reino Unido 2,9 21,0 Republica Checa 12,5 128,0 Rumania 152,4 2871,0 Rusia 308,2 6144,0 Serbia 80,0 2375,0 Suecia 377,0 4128,0 Suiza 547,3 2386,0 Tailandia 0,7 15,0 Tunisia 23,1 201,0 Turquía 820,0 15756,0 Venezuela 0,7 14,0 Yemen 1,0 15,0

Total 15.145 190.699,0

60

Anexo N° 4

Aplicación típica de sistema de bomba de calor (Sanner et al., 2003)

61

Anexo N° 5

Esquema de una bomba de calor en calefacción (Sanner et al., 2003)

62

Anexo N° 6

Curva de crecimiento de algunas cosechas (Beall and Samuels, 1971)

63

Anexo N° 7

Efectos de la temperatura en el crecimiento o producción de animales comestibles.

(Beall and Samuels, 1971)

64

Anexo N° 8

Diagrama que muestra la utilización de los fluidos geotérmicos, (Gudmundsson, 1988)

65

Anexo N° 9

Proceso de Producción de una Planta Geotermoeléctrica, (Gudmundsson, 1988)

66

Anexo N° 10

Etapa de separación: una turbina y un generador, (Gudmundsson, 1988)

UP T

O 4

KM

CYCLONE SEPARATOR

C ONDENSER

PSI

v v v v v v

V V V V V V

ELE CTRICALGE NE RATOR

FLASHING TOSTEAM-BRINE MIXTUREIN BOREHOLE

RESERVOIR BRINE

PUMP

STEAMTURBINE

BRINEINJECTIONWELL

CONDENSATEINJECTION

WELL

COOLINGTOWER

PUMP

CYCLONESCRUBBERSTEAM

STEA M

TURBINE STE AM EXHAUS T

CONDENS ATE

COL D CONDE NS ATE

Geothermal Power Plant Cycle

67

Anexo N° 11

Tabla 1: Energía y costos de inversión para producción de energía eléctrica mediante

fuentes renovables (Fridleiffson, 2001)

Costo Actual

de la Energía

U$¢/kWh

Posible costo

futuro de la

energía U$¢/kWh

Costo de la Planta

a la entrega

U$¢/kWh

Biomasa 5 - 15 4 – 10 900 – 3000

Geotérmica 2 - 10 1 – 8 800 – 3000

Eólica 5 - 13 3 - 10 1100 – 1700

Solar (fotovoltaica) 25 - 125 5 – 25 5000 – 10000

Solar (electricidad térmica) 12 - 18 4 – 10 3000 – 4000

Mareomotriz 8 - 15 8 - 15 1700 - 2500

Tabla 2: Energía y costos de inversión para usos directos de fuentes renovables

(Fridleiffson, 2001)

Costo Actual de

la Energía

U$¢/kWh

Posible costo futuro

de la energía

U$¢/kWh

Costo de la

Planta a la

entrega

U$¢/kWh

Biomasa (incluye etanol) 1 - 5 1 – 5 250 – 750

Geotérmica 0,5 - 5 0,5 – 5 200 – 2000

Eólica 5 - 13 3 - 10 1100 – 1700

Calor solar de baja

temperatura 3 - 20 2 – 10 500 – 1700

68

Anexo N° 12

Figura 1: evaporador de tipo Stokes de la Industria Elaboradora de Concentrados de

Fruta

Solución en ebullición

Vapor generado

Condensado

Vapor de calefacción

69

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