UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

CENTRO DE GEOCIENCIAS

POSGRADO EN CIENCIAS DE LA TIERRA

GEOTERMIA EN MÉXICO

PROYECTO DE INVESTIGACION PARA LA ASIGNATURA:

INTRODUCCION A LA INVESTIGACIÓN

PRESENTADO POR:

NÉSTOR ANTONIO LUQUE VERGARA

TUTOR:

DR. CARLOS MENDOZA

QUERÉTARO, QRO., 2008

CONTENIDO Agradecimientos………………………………………………………………………………………………………

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Resumen…………………………………………………………………………………………………………………

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1. Introducción………………………………………………………………………………………………………

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1.1 Objetivos………………………………………………………………………………………………

06

1.2 Metodología………………………………………………………………………………………….

06

2. Desarrollo y Resultados

2.1 Panorama energético de México…………………………………………………………

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2.2 Generación eléctrica en México…………………………………………………………

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2.3 Demanda eléctrica en México………………………….…………………………………

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2.4 Recursos energéticos de México…………………………………………………………

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2.5 Manifestaciones termales de la República Mexicana……………………………

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2.6 Estado del conocimiento sobre los recursos geotérmicos mexicanos..

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2.7 La alternativa geotermoeléctrica…………………………………………………………

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2.8 Capacidad instalada y generación…………………………………………….…………

22

2.9 Geotermia y medio ambiente……………………………………………………………….

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3. Conclusiones………………………………………………………………………………………………………

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Referencias………………………………………………………………………………………………………………

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Apéndices (Tablas)…………………………………………………………………………………………………

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Índice de Figuras Figura 1. Gráfico del comportamiento de la generación bruta de electricidad por sector

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Figura 2. Gráfico de las tendencias total y del sector geotérmico según el comportamiento histórico

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Figura 3. Gráfico de pastel capacidad efectiva instalada por tipo de generación

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Figura 4. Gráfica de los usuarios de la energía eléctrica

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Figura 5. Gráfico de pastel Cliente de electricidad en México

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Figura 6. Mapa esquemático de los proyectos de generación de electricidad

22

Figura 7. Porcentaje de aporte de la energía geotérmica al sistema eléctrico 23

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Evolución de la capacidad real instalada para la generación de energía eléctrica 1980 – 1988.

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Tabla 2. Tipos de manifestación termales en México (distribución por estados).

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Tabla 3. Capacidad geotermoeléctrica instalada 1985, 1990 y 2006.

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Para más tablas de los datos recientes, se debe revisar mensualmente la página web de la Secretaria Nacional de Energía (SENER).

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Agradecimientos

Al Dr. Eduardo González Partida por sus valiosas orientaciones al iniciar esta investigación. Al Personal de la Biblioteca Conjunta del Campus Juriquilla, Queretaro, por su apoyo en todas las gestiones administrativas en la recopilación de información de las fuentes primarias.

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Resumen Se investigaron el nivel de demanda eléctrica y la evolución de los sectores de demanda en el tiempo, la generación de electricidad y los sectores que la producen, si existe alguna tendencia y si es posible plantear escenarios y evolución de la producción de los campos geotérmicos frente a la demanda energética creciente, basados en los datos de Secretaria Nacional de Energía. El estudio de tipo cuantitativo se desarrolló en tres etapas: Primero se investigó la demanda eléctrica y su posible tendencia; segundo, se investigó la generación de energía eléctrica, el aporte de los campos goetérmicos y su posible tendencia; y tercero, se integran los resultados, se analízan para establecer el aporte probable de los campos geotérmicos a la generación de energía eléctrica. Como resultado se determinó un incremento anual en la demanda por sector que varía entre el 3.3% y el 4.3 %, esto significa que, en 40 años los requerimientos de energía en todos los sectores de la economía se han incrementado entre tres a cinco veces desde 1965 hasta el 2000. La energía geotérmica aporta el 2% aproximadamente del total de producción eléctrica en México y la capacidad instalada se incremento de 1990 a 2006 en 36,1%, ascendiendo a 953 MWe. En la actualidad existe una actitud favorable del gobierno a fomentar el uso de ésta y otras formas de energía alternativas que suplan la demanda de hidrocarburos, por lo cual están siendo consideradas muy en cuenta en el plan de expasión del sistema eléctrico. México es uno de los países más avanzados en cuanto a la producción de energía geotermoeléctrica.

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1. Introducción Existe una crisis energética a nivel mundial, ya que la producción mundial de petróleo convencional empieza a disminuir, al haber alcanzado actualmente el límite de producción, mientras la demanda mundial no deja de aumentar. A causa de la importancia de la dependencia de nuestras economías respecto del petróleo barato, resulta el proceso de reforma energética de todas las economías a escala mundial y como alternativas se están analizando multitud de opciones, desde las energías alternativas y renovables hasta las energías nucleares, aunque ninguna de ellas cuenta con una viabilidad plena. En este trabajo se investiga la demanda de energía eléctrica en México, los consumidores y los productores empleando los datos publicados por la Secretaria Nacional de Energía para determinar el aporte de los recursos geotérmicos a la demanda de electricidad. 1.1 Objetivos Análisis la demanda creciente de sistema de eléctrico en México. Realizar un estudio sobre el aporte de los campos geotérmicos al sistema eléctrico de México, su evolución en el tiempo y explorar los escenarios futuros de esta fuente. Determinar la capacidad de producción de energía eléctrica generada por los campos geotérmicos de México y su posible proyección a corto y mediano plazo. 1.2 Metodología El estudio de tipo cuantitativo se desarrollara en tres etapas o fases de la investigación: Etapa no. 1: Investigar la demanda eléctrica y su posible tendencia. Etapa no. 2: Investigar la generación de energía eléctrica, el aporte de los campos geotérmicos y su posible tendencia. Etapa no. 3: Integración de los resultados, análisis y discusión para establecer el aporte probable de los campos geotérmicos a la generación de energía eléctrica.

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2. Desarrollo y resultados Panorama energético de México En el contexto internacional caracterizado por la bipolaridad, aunque con rápido deterioro de uno de los polos; el fortalecimiento sostenido de bloques económicos y la consolidación de las grandes empresas transnacionales. Después de las llamadas crisis petroleras de los setentas, cunado el precio pasó de tres dólares por barril en 1973 a más de 40 dólares por barril en 1979, en los países industrializados se impulsaron vigorosamente políticas de ahorro, conservación y diversificación de las fuentes de energía, que produjeron un abatimiento sin precedentes de la intensidad energética de esas economías. Simultáneamente, los altos precios del crudo incentivaron la inversión en exploración petrolera en un creciente número de países, algunos de los cuales se convirtieron en exportadores netos. Los precios bajaron en la década de los ochentas de promedios de alrededor de 23 dólares en 1980 a entre 15 y 16 dólares por barril en 1989. Hubo meses, en 1986, en donde los precios cayeron por debajo de los 10 dólares por barril. La volatilidad de los precios se acentuó y la magnitud y frecuencia de sus fluctuaciones dejo de sorprender. La participación de la OPEP en la producción mundial de petróleo crudo y condensados bajó de 45 por ciento en 1980 a 30 por ciento el 1985, para recuperarse hasta 39 por ciento en 1990. Junto con la perdida de peso relativo, se advirtió una menor influencia de la Organización en el mercado a lo largo del decenio. Entre 1980 y 1990 los combustibles fósiles perdieron terreno en el consumo mundial de energía, pasando de 91 a 87 por ciento. Dentro de ellos, la mayor perdida relativa (46 a 39 por ciento) correspondió al petróleo y más que compensó las ligeras ganancias del gas natural (19 a 21 por ciento) y del carbón (26 a 27 por ciento). Los notables aumentos relativos en el consumo de energías alternativas, incluyendo la nuclear y las renovables, mejoraron su aportación al balance energético global, aunque no han dejado de ser marginales. Su participación en el consumo total se movió de 2.7 a 5.7 por ciento en el caso de la nuclear y de 0.1 a 0.2 por ciento en los casos de la geotérmica, solar y eólica. En este contexto, la planeación energética en México trató de ser integral y de largo plazo, como reflejo de las características de los proyectos del sector. Otros propósitos de la planeación del sector, aunque de menor peso, han sido: el uso eficiente de la energía eléctrica; la protección del medio ambiente; el equilibrio entre explotación del recurso y reservas; la productividad y eficiencia; el desarrollo equilibrado de las fuentes de energía; la descentralización organizativo-productiva, y la participación regional de los sectores social y privado en las decisiones. Durante los ochentas y hasta 1995, México mantuvo en forma bastante consistente una política petrolera internacional activa, de diálogo entre países productores y consumidores, orientada a buscar la estabilidad del mercado y basada en el equilibrio entre reservas, producción, consumo interno y exportaciones.

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La inversión en el sector petrolero descendió a menos de 30 por ciento de la que se ejercía a principios de los ochentas, y en el eléctrico alrededor de 40 por ciento. Esto implicó rezagos tanto en materia de mantenimiento como en modernización de plantas e instalaciones del sector energético, aunque se ha logrado mantener los márgenes de seguridad necesarios en este tipo de industrias. En materia de electricidad, la capacidad de generación pasó de 14 625 MW en 1980 a 25 299 MW en 1990. La cobertura de usuarios pasó de 9.72 millones a 16.28 millones, con lo que las personas atendidas con el servicio de energía eléctrica pasaron de 85.6 por ciento a 87.6 por ciento del total nacional. Se empezaron a concretar los esfuerzos por diversificar las fuentes de generación de electricidad. De uno por ciento que representaban las fuentes no utilizadas hasta entonces, se pasó a 10.2 por ciento de la capacidad total, principalmente al concretarse proyectos carboeléctricos, nucleoeléctricos y geotérmicos, que en conjunto representaron casi 2 600 MW de capacidad de generacion en 1990. Elementos para escenarios futuros de la planeación del desarrollo energético (La energía en México: Replanteamiento de retos y Oportunidades, 1996) Son muy numerosos los elementos que van a influir en el desarrollo del sector energético a escala global. Entre ellos, enumerados sin el menor intento de jerarquización, se cuentan los siguientes: El avanza simultáneo y aparentemente paradójico hacia la globalización y regionalización: numerosas industrias y servicios, sobre todo en los sectores de la electrónica y la información, se globalizan, al tiempo que las macrorregiones se consolidan y surge el espectro de un mundo dividido en fortalezas económicas regionales, substancialmente liberalizadas hacia su interior y cerradas hacia terceros; La reorientación de los conflictos globales y de sus expresiones localizadas del antiguo eje Este-Oeste al eje Norte-Sur. La simultaneidad del proceso de transformación económica a largo plazo de los países en desarrollo con el proceso de transición hacia el mercado de las economías de planificación central que ha tensionado y alterado la dirección de los flujos internacionales de recursos; La reanudación de los flujos netos de recursos financieros hacia los países en desarrollo, que en los años ochentas fueron negativos debido a la crisis de la deuda externa, y hacia las economías en transición; El continuo avance de nuevos modos de producción, en concordancia con el acelerado avance tecnológico; y, entre otros, La generalización de políticas concertadas de protección del medio ambiente y la adopción generalizada del paradigma del desarrollo sustentable. En el horizonte del presente decenio y los primeros años del proximo se puede prever, como consecuencia de los elementos que acaban de señalarse:

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Un crecimiento muy moderado, pero relativamente más estable, con fluctuaciones menos severas en la economía mundial; La aplicación de políticas ecológicas más rigurosas, que supondrán cambios en los estilos de vida y en los hábitos de consumo.

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Resultados Generación eléctrica en México

Sector Eléctrico Nacional - Generación Bruta

0

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

tiempo (años)

Gen

erac

ión

(GW

-h)

hidro eléctrica Termo eléctrica PEE´s Carbo eléctricaNucleo eléctrica Geotermo eléctrica Eolo eléctrica Total

Figura 1. Gráfico del comportamiento de la generación bruta de electricidad por sector.

Sector Eléctrico Nacional - Generación Bruta

y = 5655.8x - 1E+07R2 = 0.9677

y = 235.3x - 465007R2 = 0.7534

0

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

tiempo (años)

Gen

erac

ión

(GW

-h)

Hidro eléctrica Termo elétrica PEE s

Carbo eléctrica Núcleo eléctrica Geotermo eléctrica

Eolo eléctrica Total Lineal (Total)

Lineal (Geotermo eléctrica)

Figura 2. Gráfico de las tendencias total y del sector geotérmico según el comportamiento histórico.

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Figura 3. Capacidad efectiva instalada por tipo de generación. (CFE, Generación de electricidad, 2008)

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Desarrollo de la capacidad instalada y de la generación en los últimos 10

años

PIE´s: Productores Independientes de Electricidad. (CFE, Generación de electricidad, 2008)

Usuarios de Energía Eléctrica

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Tiempo (años)

Can

tidad

de

Usu

ario

s (e

n m

iles)

Total Doméstico Comercial Servicios

Agricola Empresa Mediana Gran Industrial Total

Figura 4. Gráfico del incremento en el tiempo de la cantidad de usuarios de energía eléctrica en México.

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Demanda eléctrica en México Según la información publicada en la página web de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), esta entidad proporciona servicio de energía eléctrica a 26.1 millones de clientes, los cuales han tenido una tasa de crecimiento medio anual de casi 4.4 %, durante los últimos seis años. A partir de estos datos podemos clasificar a los clientes por sector de la siguiente forma: Domésticos 88.07%, comercial 10.08 %, industrial 0.79%, servicios 0.62% y agrícola 0.43%. En cuanto al volumen de ventas totales, 77.2% lo constituyen las ventas directas al público; 22.3 % se suministra a Luz y Fuerza del Centro, y 0.5 % restante se exporta. Si bien el sector doméstico agrupa 88% de los clientes, sus ventas representan 25.31% de las ventas directas al público. Una situación inversa ocurre en el sector industrial, donde menos de 1% de los clientes representa más de la mitad de las ventas. De los datos, realizando la expresión de estos en términos de porcentajes podemos indicar la siguiente clasificación por sector: Industrial 59.37%, doméstico 25.31%, comercial 6.11%, agricola 5.98% y servicios 3.23%. Comisión Federal de Electricidad. Unidad de Control de gestión. Actualización trimestral www.cfe.gob.mx

Figura5. Clientes de electricidad por sector en México. (CFE, mayo 2008)

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Plan de expansión de la transmisión Es conveniente destacar que el desarrollo de la oferta de capacidad y energía eléctrica debe llevarse a cabo en forma equilibrada con la red de transmisión, ya que en los últimos años, por falta de recursos de inversión, se ha rezagado la construcción de líneas de transmisión y subestaciones, así como el desarrollo de la distribución. De manera figurativa, aunque si muy realista, podemos decir que el colesterol de un sistema eléctrico es una red de transmisión débil, pues además de que degrada la calidad y economía del servicio, se convierte en un arma efectiva en contra de la seguridad operativa del sistema. La red eléctrica nacional a finales de 1994, tenia una longitud cercana a los 63 000 km de líneas de transmisión en voltajes de 400 a 115 kV y 300 000 km de líneas de distribución. La capacidad total desubestaciones es de 130 000 MVA. El plan de expansión de la CFE contempla la construcción para los proximos 10 años, del orden de 4 400 km de líneas de transmisión de 400 KV, 7 000 km de 230 kV y los restantes 11 300 km en voltajes menores. En cuanto a las subestaciones, la capacidad requerida adicional para los proximos 10 años es de 49 000 MVA, conformada por el 29 por ciento con la alimentación a 400 kV, el 35 por ciento a 230 kV y el 36 por ciento a voltajes menores.

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Recursos energéticos de México Con el fin de reducir la dependencia de los hidrocarburos, la oferta actual de la capacidad y energía del sector eléctrico, fue conformada en el pasado fundamentalmente bajo criterios económicos y estratégicos de diversificación. No obstante estos esfuerzos, actualmente la capacidad de generación del sector eléctrico se apoya principalmente en los hidrocarburos, que constituyen la base fundamental del sistema. La mayor parte de las centrales generadoras corresponden a térmicas convencionales que utilizan combustóleo. Las opciones para la oferta futura de capacidad y energía eléctrica, se conforman mediante estudios de escenarios de expansión a largo plazo, considerando los aspectos básicos de las diferentes tecnologías tales como, aspectos operativos, estratégicos, ambientales y sociales, así como económicos y financieros. La confiabilidad y flexibilidad de operación de las tecnologías para adaptarse al comportamiento de la demanda, se encuentran entre los aspectos operativos; los estratégicos se refieren básicamente a la disponibilidad y economía de los energéticos primarios, así como, a la dependencia tecnológica según el tipo de generación. En cuanto a los aspectos de impacto ambiental deben considerarse la contaminación resultante en el aire, suelo y agua, así como la repercusión social y cambios en los ecosistemas. Los aspectos económicos y financieros más importantes, quedan determinados por los beneficios del proyecto y la magnitud y programación de la inversión durante el período de construcción requerida, así como por los parámetros de financiamiento y los impactos del costo del combustible a lo largo del período de operación. Las tecnologías disponibles para la generación de energía tienen ventajas y desventajas relativas con respecto a los conceptos mencionados. Por ejemplo, la hidroeléctrica que es un recurso renovable, con viada económica larga, costos de operación bajos y flexibilidad operativa, por su naturaleza es limitada, con disponibilidad de agua aleatoria e inversión requerida generalmente alta. El carbón con madurez tecnológica y recursos mundiales abundantes de bajo costo, requiere equipos adicionales anticontaminantes y para el manejo y transporte del carbón, lo que se traduce en mayores inversiones. La geotermia es un recurso que ofrece niveles de utilización altos, sin embargo, es semejante a la hidroelectricidad en cuanto a su potencial limitado, localizado y con requerimientos de inversión altos. La energía geotérmica se encuentra bajo la superficie de la tierra, en la corteza, y puede ser aprovechada para procesos de calentamiento o convertida en electricidad. La energía geotérmica toma varias formas: vapor, agua caliente, magma volcánico, rocas calientes secas y aglomeraciones salinas geopresurisadas. Los acuíferos calientes son los más simples de explotar y son ampliamente utilizados en donde las aguas calientes se encuentran cerca de la superficie de la tierra.

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La nucleoeléctrica tiene las ventajas de manejar un energético concentrado y ambientalmente limpio, con un combustible de bajo costo y abundante, aún cuando sus costos de inversión son elevados. La energía nuclear continua siendo objeto de controversia, se considera deseable su desarrollo y aprovechamiento dado el potencial que encierra, sin embargo, no existe una tecnología y lugares confiables para disponer de sus desechos. Con respecto a otras tecnologías como la eólica y la solar, aún cuando son renovables y de bajo impacto ambiental, sus características de dispersión y no firmeza, las convierten en tecnologías marginales para el desarrollo de la oferta eléctrica. No obstante, es conveniente tomar en cuenta su posible beneficio y aplicación en zonas apropiadas para ello. La tecnología basada en combustibles fósiles ha evolucionado y en años recientes se ha dado un fuete avance tecnológico con el surgimiento del ciclo combinado de tercera generación. Las empresas eléctricas y los productores independientes de energía eléctrica en otros países, muestran una creciente tendencia para la instalación de centrales de ciclo combinado. Dentro del campo de la cogeneración, la tecnología del ciclo combinado también ha demostrado una gran versatilidad, basándose en el consumo de gas natural. En México se espera que exista mayor disponibilidad de gas con la nueva regulación de almacenamiento y transporte de gas natural, así como construcción de gasoductos. Dadas las ventajas técnicas de los nuevos ciclos combinados, como son la alta eficiencia térmica, su construcción modular y niveles de contaminación bajos por el uso de gas natural, así como sus menores requerimientos de inversión y tiempos de construcción en comparación con otras tecnologías, es predecible un escenario de expansión del sistema de generación, con importante participación de ciclos combinados que utilicen como combustible el gas natural.

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Manifestaciones termales de la República Mexicana La distribución de las manifestaciones geotermales en la República Mexicana presenta cuatro agrupamientos con respecto a la longitud geográfica. Baja California Norte: contiene cerca de tres por ciento de las manifestaciones termales conocidas, la mayoría asociadas al sistema de Fallas de San Andrés. Noroccidente de México: comprende las manifestaciones detectadas en la Sierra Madre Occidental y las del estado de Chiuahua. Constituyen más del 13 por ciento de los puntos estudiados. Cinturón Volcánico Transmexicano: es la región con el mayor número de localidades termales registradas, contiene cerca de 79 por ciento de los puntos estudiados. Costa del Pacífico Sur: formada por las manifestaciones termales ubicadas en los estados de Guerrero, Oaxaca y Chiapas, constituyendo más del dos por ciento de las localidades conocidas. Noroeste: las manifestaciones termales que se ubican en las región nororiental de México (estados de Cuahuila, Nuevo León y Tamaulipas), constituyen el tres por ciento de los puntos considerados. El análisis de distribución de localidades termales en dirección norte-sur muestra tres agrupamientos correspondiente a: la región Pacífico Sur, el Cinturón Volcánico Transmexicano y el Noroeste de México. Costa del Pacífico Sur: constituidas por las anomalías costeras de los estados de Oxaca, Guerrero y Chiapas, que en conjunto, forman el tres por ciento de las localiades estudiadas Citurón Volcánico Transmexicano: la distribución de focos geotermales en el cinturón Volcánico Transmexicano presenta tres subregiones. Estas corresponde al Agrupamiento Sur (estado de Michoacán), constituido por las anomalías cercanas a los lagos Yuriria, Cuitzeo y Pátzcuaro, alojadas todas en depresiones tectónicas. La segunda región se distribuye a lo largo del Cinturón Volcánico Transmexicano, denominada aquí: Porción Central., constituida por las manifestaciones en los estados de Nayarit, Jalisco, Guanajuato, Querétaro, México, Hidalgo, Puebla y Veracruz. Dentro de esta provincia, los focos termales se asocian a las depresiones tectónicas del occidente del Cinturón Volcánico Transmexicano (Lagunas de: Chapala, Zayula, Zopotlán y Atotonilco, entre otras), así como a lo largo de los ríos San Pedro Mezquital, Grande de Santiango, America y Juchipila. Hacia el centro y este del Cinturón Volcánico Transmexicano las anomalías termales se asocian a fracturamientos Norte-Sur y Este-Oeste, y se las encuentra, indistintamente, en diferentes estructuras volcánicas, incluyendo calderas, volcanes monogenéticos y estratovolcanes. Noroccidente de México: las anomalías geotermales de esta región se alojan en rocas de la Sierra Madre Occidental. La distribución geográfica de estas anomalías definen alineamientos paralelos a la línea de costa, es decir, NE-SE. La mayoría de tales alineamientos coinciden con las fallas conocidas y cartografíadas con aterioridad.

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Tipo de sistema geotérmico Los recursos geotérmicos tienen mayor probabilidad de existir en zonas geológicas de carácter volcánico, por lo que México es uno de los países con buenas perspectivas en la magnitud de este recurso natural. En general estos recursos naturales se catalogan en tres tipos: recursos hidrotermales, recursos con base en roca seca, recursos en sistemas geopresurizados, recursos marinos y recrusos magmáticos. A nivel mundial solo los primeros se explotan en forma comercial; México siendo el tercer productor de electricidad sobre la base de este tipo de recursos geotérmicos con 960 MWe y algunas aplicaciones termales (no eléctricas) operando. Este tipo de recurso implica la conjunción de una anomalía térmica no muy profunda con un acuífero y un sistema geológico sellador, lo que confirma el yacimiento. Los sistema de roca seca y geopresurizados no se han investigado en México. El primero consiste en un yacimiento en el cual se presenta una anomalía térmica pero no el acuífero. Se propone inyectar agua fría a través de un primer pozo y sacar el agua vapor caliente a través de un segundo pozo, posterior a realizar un fracturamiento hidráulico entre los dos para que exista la debida permeabilidad. El segundo tipo de sistema, los geopresurizados, son yacimientos profundos a muy alta presión que, no sólo contienen agua caliente a alta presión sino que, además, metano; por lo tanto se aprovecha el metano, el calor del fluido geotérmico y su presión. En la costa de los EUA del Golfo de México se tiene un caso a nivel de demostración. En cuanto a recursos marinos, se han detectado algunas emanaciones a grandes profundidades en el fondo marino del Mar de Cortés, lo que implica presencia del recurso. No existe ningún caso en el que se experimente con este tipo de yacimientos. En cuanto a sistemas magmáticos, éstos se relacionan con la presencia de magma a bajas profundidades, relacionados con actividad volcánica (eg. Volcán de Colima, volcán Popocatepetl, …etc.). Las muy altas temperaturas y la agresividad química hacen imposible la utilización de materiales en el presente para construir equipos que permitan su aprovechamiento. Los recursos hidrotermales se catalogan en dos tipos. Aquellos con temperatura del fluido geotérmico menor a 150 °C/200 °C, los cuales no son útiles para generar electricidad en forma económicamente competitiva, pero pueden ser utilizados para aprovechar su energía calorífica. Existen algunos de mayor temperatura a este rango que se utilizan para generar electricidad. Los recursos geotérmicos de temperatura baja e intermedia, se estiman entre 308 a 345 EJ (con 90% de confianza) basados en el análisis geoquímico de 395 manifestaciones (29.16% de las 1365 manifestaciones reportadas) manifestaciones geotérmicas en 276 localidades del país; estos tiene temperaturas estimadas primordialmente en el rango de 100 °C ~ 120 °C. Este recurso es equivalente en términos caloríficos a un recurso petrolero del orden de los 50 000 millones de barriles de petróleo. En el presente se cuenta con una base de datos de 2 323 manifestaciones geotérmicas estudiadas, lo cual debe ampliar esta estimación. (página web SENER, 2006).

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Los recursos de alta temperatura fueron determinados en la década de los 80´s y no han sido revalorados. Estos se catalogan como reservas probadas de 1 340 MWe, los probables de 4 600 MWe y las posibles de 6 000 MWe, para un total en el recurso del orden de 12 000 MWe (página web SENER, 2006). El total de manifestaciones termales en México es de 1380 (Torres V., et al. 1993). Con manifestaciones termales nos referimos a pozos, norias, manantiales, hervideros, fumarolas, volcanes de lodo y suelos calientes. El 77 por ciento (1062 localidades) de las manifestaciones termales estudiadas corresponden a manantiales tibios de bajas concentraciones iónicas y baja entalpía. El 18 por ciento (248 localidades) son manantiales calientes de concentraciones bajas a intermedias y entalpías medias. El cinco por ciento (69 localidades) de las manifestaciones restantes presentan características de sistemas de alta y muy alta entalpía con concentraciones intermedias a altas. Los sistemas correspondientes a estas características son los de agua caliente y vapor dominante. Estado del conocimiento sobre los recursos geotérmicos mexicanos A finales de la década de los cuarentas, el ingeniero Luis de Anda, de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), se entero de los logros obtenidos en el campo geotérmico de Larderello (Italia). Esto lo motivo a realizar estudios en ese lugar, donde se familiarizó con las técnicas de exploración y explotación que allí se utilizaban. Mas tarde, en el mes de mayo de 1995 se formó la Comisión de energía Geotérmica, cuyo director fue el mismo ingeniero de Anda. Pathé La explotación de la energía geotérmica en México se inició en Pathé, una localidad del estado de Hidalgo, la cual se encuentra aproximadamente a 130 km de la Ciudad de México. Debido al éxito de las primeras perforaciones, se decidió instalar una planta piloto de 3.5MWe, la cual inicio operaciones en el mes de noviembre de 1959. En Pathé se perforaron 17 pozos, sin embargo, nunca fue posible obtener suficiente vapor para generar más de 600 kW, por lo que la planta se mantuvo generando hasta 1973. A pesar de todo la planta represento un importante logro, ya que permitió que México fuera el tercero en el mundo en utilizar la geotermia, puso de manifiesto la capacidad de los ingenieros mexicanos y sirvió para capacitar los cuadros técnicos que habrían de conducir en el futuro el desarrollo de la geotermía en el país. Después de Pathé, la CFE desarrolló los campos de Cerro Prieto, en Baja California, los Azufres, en Michoacán, y los Humeros, en Puebla.

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Cerro Prieto El campo de Cerro Prieto se encuentra localizado a 30 km al sur de la ciudad de Mexcali. Es el campo geotérmico de líquido dominante más grande del mundo y su explotación ha sido también una de las más exitosas. En este campo se han perforado más de 300 pozos con profundidades entre 700 y 4,300 metros. Actualmente se tienen instaldas cuatro centrales con una capacidad instalada total de 720 MWe. La central CP-1, cuenta con cinco unidades (las primeras dos de 37.5 MWe cada una) y entraron en operación en 1973. Para 1979 se adicionaron otras dos unidades de 37.5 MWe y en 1981 entró en operación una unidad de baja presión de 30 MWe. Las centrales CP-II y CP-III, cuentan cada una con dos unidades de 110 MWe, mismas que entraron en operación entre 1985 y 1987. La central Cerro Prieto IV entro en operación en el año 2000 y consta de cuatro unidades de 25 MWe cada una (página web: Instituto de Investigaciones Eléctricas, Gerencia de Geotérmia, 2008). Los Azufres El campo geotérmico de Los Azufres se encuentra localizado a 200 km al oeste de la ciudad de México. Los primeros estudios en este campo se efectuaron en los años cincuenta, pero fue en 1977 cuando se perforaron los primeros pozos productores, con los que se confirmo la existencia de un potencial energético de magnitud considerable. En los azufres se han perforado más de 80 pozos con profundidades entre 600 y 3,544 metros; cun una temperatura máxima de fondo de 358 °C. En esta zona, el flujo de calor promedio es de 0.22 W/m2, lo cual corresponde a un gradiente local de 117 °C/km, que es casi cuatro veces mayor que lo normal. Actualmente, la CFE tiene instalados en este campo 188 MWe, distribuidos en una unidad de condensación de 50 MWe, cuatro unidades de flasheo simple de 25 MWe cada una, siete unidades a contrapresión de 5 Mwe cada una y dos unidades de ciclo binario de 1.5 MWe cada una. Las unidades de 25 MWe entraron en operación en 2003 (página web: Instituto de Investigaciones Eléctricas, Gerencia de Geotérmia, 2008). Los Humeros El campo geotérmico de los Humeros se encuentra localizado en el extremo oriental del Cinturón Volcánico Mexicano, aproximandamente a 200 km de la Ciudad de México. En 1968, la CFE efectuó los primeros estudios geológicos, geoquímicos y geofísicos en este campo. En 1982 se perforó el primer pozo profundo, con el objeto de confirmar los resultados de los estudios. Pero fue hasta 1990 que se inicio la explotación comercial del yacimiento, con la instalación de la primera unidad de 5 MWe. A la fecha se ha perforado más de 40 pozos y se cuenta con una capacidad instalada de 35 MWe, en 7 unidades de 5 MWe cada una (página web: Instituto de Investigaciones Eléctricas, Gerencia de Geotérmia, 2008). Las Tres Vírgenes Este campo se localiza en la parte media de la Península de Baja California, en la parte norte del estado de Baja California. Los estudios de exploración se iniciaron en 1982 y en 1986 se perforó en primer pozo exploratorio. Actualmente se tienen dos plantas instaladas de 5 MWe del tipo de condensación, las cuales iniciaron sus

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operaciones en julio de 2001. Estas plantas generaron 32.8 GWh en 2003, los cuales se distribuyeron a ciudades como Santa Rosalia y otras poblaciones que están aisladas del sistema eléctrico nacional (página web: Instituto de Investigaciones Eléctricas, Gerencia de Geotérmia, 2008). Otros recursos La Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos de la CFE ha establecido la existencia de más de dos mil manifestaciones termales en la República Mexicana, habiéndose llevado estudios de falibilidad en cuando menos 30 sitios. En algunos lugares ya se han perforado pozos exploratorios, entre los más recientes podemos mencionar a Los Negritos, Michoacán y Acoculco, Puebla. Estimación sobre la longevidad y capacidad energética del sistema volcánico de Tejemaniles La valuación efectuada (Suárez, 1994), tuvo como objetivos principales: establecer el estado termodinámico inicial en el reservorio hasta 1982, reproducir la evolución que tuvo el yacimiento entre 1982 y 1993, predecir el comportamiento del sector durante 25 años, de 1993 a 2017 manteniendo las tasas actuales de extracción, generando entre 70 MWe y 90 MWe, y estimar la capacidad máxima del sector. El área del yacimiento asignada a Tejemaniles, se estima en unos 11.2 km2 y representa aproximadamente un volumen total de 22.8 km3 de roca caliente conteniendo fluido comercialmente explotable. La historia completa de los gastos de extracción y reinyección de 15 pozos en explotación, se proceso mes a mes entre enero de 1982 y diciembre d 1992. Tres escenarios de explotación fueron considerados: a. inyección de 450 T/h de líquido, b. inyección de 225 T/h de líquido, c. inyección nula. Los resultados arrojados por la simulación numérica permiten inferir que, durante los próximos 25 años la explotación de Tejemaniles, ya sea con 70 MWe instalados actualmente o con un total de 90 MWe, es factible hacerla con o sin reinyección. En ambos casos, la presión del yacimiento evolucionará dentro de los niveles adeucados, suficientes para manener la extracción de vapor, con poca variación de la temperatura del fluído. La diferencia radicará en el costo final del proyecto geotermoeléctrico. Sin reinyección, el proyecto será más caro, pues habrá que reemplazar dos veces casi todos los pozos productores, independientemente de cualquier otro problema mecánico o de incrustación. La potencia máxima en Tejemaniles se estima en 290 MWe, durante 20 años, sin considerar recarga. (Suárez Arriaga, Mario, 1994). La energía geotérmica presenta buenas perspectivas para el futuro ya que es económicamente competitiva, presenta bajos riesgos estratégicos, tiene pocos problemas de contaminación, cuenta con una gran cantidad de usos no eléctricos y se encuentra ampliamente distribuida en el mundo. En México, la generación de electricidad por medio de plantas geotermoeléctricas es una realidad y se estima que para finales de siglo se contará con una capacidad instalada mínima de 960 MWe (pagina web: Instituto de Investigaciones Eléctricas, Gerencia de Geotérmia, 2008.).

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México no tiene dependencia tecnológica en la exploración, desarrollo y explotación de recursos geotérmicos, inclusive se ha exportado y exporta tecnología geotérmica al extranjero. La alternativa geotermoeléctrica Todos los cambios y ajuste de la Legislación e la Industria Eléctrica Nacional, brindan la oportunidad a los inversionistas del sector privado, para la exploración, desarrollo y explotación integral; del recurso geotérmico, pudiéndose así aprovechar el potencial económico que ofrece este sector energético. Se estima en un 2.8 % de la generación eléctrica mundial con energía geotérmica (Domínguez, 1996), cifra modesta que podrá incrementarse en función del posible aumento del valor de los combustibles derivados de los hidrocarburos, precisamente por la alta contaminación que generan, lo que necesariamente obligará al incremento tanto en la exploración como desarrollo del recurso geotérmico; en el caso particular de México y gracias a la legislación vigente, el Sector Privado podrá generar energía eléctrica para su auto consumo y venta en bloque a la Comisión Federal de Electricidad. (Domínguez Aguirre, Bernardo, 1994) Capacidad instalada y generación La potencia geotérmica instalada en México es de 855 MWe, que representa aproximadamente el 2.3% de la capacidad instalada en el país. La geotermia produce entre 5619 y 6728 GWh anuales que contribuyen con casi el 5% de la generación eléctrica total, debido a los altos factores de planta que se tienen. En México, la generación de electricidad por medio de plantas geotermoeléctricas es una realidad y se estima que para el año 2005 se contará con una capacidad mínima instalada de 1100 MWe (CFE, Gerencia de Geotermia, 2008).

Figura 6. Proyectos de generación eléctrica. (CFE, mayo 2008)

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A partir de los datos de la capacidad efectiva de generación, publicados en la pagina web de la Secretaria de Energía, que les son proporcionados por la Comisión Federal de Electricidad, se determinaron los porcentajes de aporte de las geotermoeléctricas con respecto al total, entre el año 1999 y julio de 2008, obteniéndose el siguiente gráfico:

Porcentaje de aporte de la energía geotérmica al sistema eléctrico

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Tiempo (años)

Porc

enta

je (%

)

Figura 7. Gráfico del porcentaje de aporte de la energía geotérmica al sistema eléctrico El valor promedio del porcentaje de aporte fue de 2.07%, la desviación Standard fue de 0.14, la desviación promedio absoluta fue de 0.0992 ≈ 0.10. Geotermia y medio ambiente La producción de energía geotermoeléctrica presenta, relativamente, pocos problemas de contaminación. Los dos mayores problemas asociados con la producción geotérmica son: la disposición de fluídos de desecho (salmueras) y las descargas a la atmósfera de gases no condensables como el H2S. Para ambos problemas existen los procedimientos y tecnologías de solución. Existen otros temas a resolver como: el impacto local a zonas forestales por el efecto de la descarga de vapor (efecto térmico y químico), la contaminación de acuíferos someros, y la contaminación relacionada con la construcción y terminación de los pozos. Desde el punto de vista ambiental, la alternativa geotérmica tiene varios puntos que la hacen atractiva: el evitar la ignición de combustibles fósiles (permitiendo un uso más adecuado para estas materias primas); no produce gases invernadero como CO2 y CO; la reinyección de los fluídos geotérmicos al mismo lugar del que procedían, extrayéndoles el calor; el aprovechamiento de subproductos de salmueras; la utilización directa del calor geotérmico para usos industriales, agroindustriales y domésticos, y la producción de frío por medio de transformadores térmicos con fluídos de trabajo a base de amoníaco y agua, entre otros. En la explotación de los yacimientos de alta entalpía (por ejemplo: Cerro Prieto), se producen grandes volúmenes de salmuera que pueden provocar severos problemas ambientales si no son manejados correctamente. Existen varias maneras de

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disponer de los fluidos de desecho: la primera, reinyectarlos al yacimiento; la segunda, transportarlos al mar (por ejemplo: Ahuachapán, El Salvador), y la tercera, el procesamiento químico de las salmueras para la obtención de subproductos comerciales como, por ejemplo, KCl, KLi y CaCl2, vía evaporación solar y flotación. Con respecto a la contaminación atmosférica, la mayoría de las plantas geotérmicas de México utilizan condensadores de contacto directo en la generación de energía eléctrica por el método de descompresión abierta. Este tipo de sistema permite la entrada de gases a las torres de enfriamiento y su ulterior escape a la atmósfera. Uno de los gases, el sulfuro de hidrogeno (H2S) tiene propiedades corrosivas que lo hacen nocivo para el medio ambiente. El desarrollo de sistemas para la eliminación de gases no condensables permiten ésta hasta en un 95 por ciento. Su implementación será más rigurosa ante la aparición de normas y reglamentaciones severas en el país. Otro de los riesgos asociados a la explotación de yacimientos profundos, es la contaminación de acuíferos de agua potable (someros) al comunicarlos (vía perforación) con los acuíferos profundos y líquidos del reservorio que contienen altas concentraciones de elementos riesgosos (por ejemplo, metales pesados). Este problema puede ser resuelto con una adecuada terminación y ubicación de los pozos geotérmicos, y con el conocimiento detallado de los sistemas acuíferos presentes en la zona de influencia del reservorio. (Torres et al., 1993)

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3. Conclusiones A pesar de contar con reservas de combustibles fósiles, en México se debe impulsar el uso de fuentes alternas de energía, aprovechando el importante potencial que tiene para la generación de energía a partir de fuentes como la solar, la eólica, la minihidráulica y la biomasa. De las fuentes alternas de energía, la geotermia ha comprobado su factibilidad para la generación de energía eléctrica, un recurso no exhaustivo, como acontece con los hidrocarburos, con la ventaja de producir un mínimo de contaminantes. La evolución del panorama mundial en el aprovechamiento de la geotermia muestra que a fines de los setentas se repotaron 2,538 MWe, generados en 14 países, para 1990 se totalizaron 5,827 MWe; en México, a fines de los setentas se tenían 150 MWe, pasando en 1994 a 753 MWe, significando un incremento aproximado de 500 % en 14 años; de acuerdo al potencial energético existente se debería esperar un aumento significativo a corto y mediano plazo. Es conveniente contar con la participación privada en la expasión de la generación con el fin de liberar recursos para apoyar a la expansión en la transmisión y distribución, lo que propiciará impactos favorables sobre la calidad del suministro eléctrico. Se debe continuar con acciones para fomentar proyectos viables con rendimientos atractivos para el sector privado, y que permitan a la CFE proporcionar el servicio eléctrico al menor consto de largo plazo. La expansión de la oferta debe apoyarse principalmente en la producción externa, la cual se espera que evolucione con las tarifas y la Reglamentación del Servicio Público de Energía Eléctrica. El crecimiento del sector eléctrico en México estará estrechamente relacionado con la participación activa del sector privado, con la incorporación de productores externos.

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Comentarios finales En materia de energía, dentro del horizonte de tiempo cabe esperar: políticas energéticas de largo plazo que, por una parte, traerán consigo cambios importantes en el perfil de demanda de los energéticos, favoreciendo, por ejemplo, el uso del gas natural, y el perfeccionamiento de las tecnologías para “limpiar” otros combustibles, entre ellos el carbón, y por otra, aceleren los esfuerzos de eficiencia y productividad en la industria energética, con mayor participación de la iniciativa privada y de la sociedad en las decisiones. En la mayor parte de los escenarios de prospectiva, elaborados por organismos internacionales como por empresas de consultoría, se destaca que los combustibles fósiles, en especial los hidrocarburos, permanecerán como principal sostén de la oferta energética en el horizonte presente y el próximo decenio, aunque habrá importantes avances de otras fuentes de energía. Se destaca también que algunas fuentes nuevas y renovables (solar, eólica y mareomotriz entre ellas), que ya ofrecen interesantes ventajas ecológicas sobre los combustibles fósiles, pero cuyo costo relativo es todavía mucho mayor, aumentan su competitividad y sus posibilidades de aplicación comercial a gran escala, gracias al progreso tecnológico. Sin embargo, este avance dependerá de los recursos que le destinen los gobiernos, así como diversos mecanismos internacionales, como el Global Economic Fund establecido por el Programa de las Naciones Unidas para el desarrollo; el Programa de las Naciones Unidades para el Medio Ambiente, el Banco Mundial y la Unión Europea a través de su programa Thermie. Estos mecanismos, y otros que se construyan en el futuro, deberán aumentar sus recursos para financiar proyectos de inversión de desarrollos energéticos que apoyen la protección ambiental. Con base en los elementos mencionados, el Consejo Mundial de Energía plantea la siguiente alternativa para el año 2020: bajo el escenario de las actuales políticas, las fuentes nuevas y renovables aportarían cuatro por ciento de la oferta mundial de energía en ese año frente a menos de uno por ciento en la actualidad, o bien en un segundo escenario, que el consejo denomina “ecológicamente sustentable”, y que supone grandes subsidios gubernamentales para impulsar fuentes nuevas y renovables (solar, biomasa, eólica y mareomotriz entre las más importantes), su aportación al balance energético global podría llegar a 12 por ciento y, si se incluyen otras fuentes renovables, como la hidroelectricidad y la geotermia, el aporte podrá llegar a 30 por ciento.

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Apéndice Tabla 1. Evolución de la capacidad real instalada para la generación de energía eléctrica, 1980 – 1988.

Centrales Hidroeléctricas Centrales Termoeléctricas Año MW Por ciento Mw Por ciento 1980 4561 31.1 10084 68.9 1981 4723 27.1 12673 72.9 1982 6550 35.6 11840 64.4 1983 6532 34.6 12472 65.6 1984 6532 33.7 12828 66.3 1985 6523 31.5 14275 68.5 1986 6532 30.2 14734 69.3 1987 7546 32.6 15599 67.4 1988 7749 32.3 16205 67.7

Nota: La generación termoeléctrica incluye: vapor, ciclo combinado, turbotas, combustión interna, geotermoeléctrica y carboeléctrica. Fuente: CFE, Informes de operación 1981 – 1987; Instituto de Investigaciones Eléctricas, 1989.

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Tabla 2. Tipos de manifestaciones termales en México (Distribución por estados)

Estado Total Pozos Norias Manantiales Hervideros Fumarolas Volcanes

de lodo Suelos

calientes Jalisco 391 83 1 283 7 13 4 Colima 3 3 Aguascalientes 48 48 Nayarit 56 51 2 3 Zacatecas 44 15 29 Guanajuato 173 138 35 Durango 55 5 50 San Luis Potosí

19 19

Guerrero 10 10 Estado de México

6 1 5

Tlaxcala 1 1 Morelos 2 2 Chiapas 14 12 2 Oaxaca 12 1 11 Puebla 10 8 2 Hidalgo 76 25 51 Sonora 77 34 43 Querétaro 172 142 30 Michoacán 71 10 58 1 2 Chihuahua 50 10 39 1 Coahuila 12 2 10 Baja California Sur

14 3 5 2 1 3

Baja California Norte

19 1 14 2 2

Nuevo León 6 3 3 Tamaulipas 3 1 2 Veracruz 8 4 4 Sinaloa 28 28 Total 1380 526 1 808 11 25 6 3

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Tabla 3. Capacidad geotermoeléctrica instalada, 1985, 1990 y 2006.

País 1985 MWe

1990 MWe

IncrementoPor ciento

20061

MWe IncrementoPor ciento

1 Estados Unidos 2022 2777 37.3 2544 -8.392 Filipinas 894 894 0.0 1931 116.03 México 645 700 8.5 953 36.14 Italia 519 545 5.0 790 44.95 Nueva Zelanda 167 293 75.4 435 48.56 Japón 215 215 0.0 535 148.87 Indonesia 32 142 343.8 797 461.2 Costa Rica 163 8 El Salvador 95 95 0.0 151 58.99 Kenia 45 45 0.0 10 Islandia 39 45 15.4 11 Nicaragua 35 35 0.0 87 148.612 China 14 21 50.0 28 33.313 Turquía 21 20 0.0 20 0.014 Unión Soviética 11 11 0.0 79 618.215 Francia 4 4 0.0 15 275.016 Portugal 3 3 0.0 17 466.717 Taiwán 3 3 0.0 18 Grecia 2 2 0.0 19 Tailandia 0 0.3 Totales 4766 5847 22.7

Fuente: Gutiérrez-Negrín, 1991. 1Las energías renovables en México. Potencial, retos y oportunidades. Foro Consultivo Científico Tecnológico. Asociación Nacional de Energía Solar, A. C.. Noviembre 16, 2007. Veracruz, Ver.

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