ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

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INFORME 11 E/11/3753/1 01/P MARZO 2005 INSTITUTO DE INVESTIGACIONES ELECTRICAS INFORME ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE LA GEOTERMIA EN MEXICO Proyecto ME No. 3753 PRESENTADO A: DR. PABLO MULAS DEL POZO AUTORES: DR. EDUARDO IGLESIAS R. M. I. VICTOR ARELLANO G. ING. RODOLFO JOAQUIN TORRES R. GERENCIA DE GEOTERMIA Instituto de Investigaciones Electricas Av. Reforma 113, Colonia Palmira 62490 Cuernavaca, Morelos, Mexico 1

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INFORME 11 E/11/3753/1 01/P MARZO 2005

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES

ELECTRICAS

INFORME

ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE LA

GEOTERMIA EN MEXICO

Proyecto ME No. 3753

PRESENTADO A:DR. PABLO MULAS DEL POZO

AUTORES: DR. EDUARDO IGLESIAS R.M. I. VICTOR ARELLANO G.ING. RODOLFO JOAQUIN TORRES R.

GERENCIA DE GEOTERMIA

Instituto de Investigaciones Electricas Av. Reforma 113, Colonia Palmira 62490 Cuernavaca, Morelos, Mexico

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INDICE

1. ANTECEDENTES 2

2. ESTIMACION DEL RECURSO 5

2.1 Definiciones 5

2.2 Estimacion de las reservas 6

2.3 Reservas de temperatura intermedia a baja 10

2.3.1 Recursos y reservas geotermicas por Estado 11

2.3.2. Recursos y reservas geotermicas de Mexico 12

2.4 Reservas de alta temperatura 14

3. PROSPECTIVA TECNOLOGICA 17

3.1. Situacion actual 17

3.1.1 Recursos de temperatura intermedia a baja 17

3.1.2 Recursos de alta temperatura 18

3.1.3 Aspectos ambientales 22

3.2. Prospectiva tecnologica 26

3.2.1 Sistemas hidrotermales 27

3.2.2 Sistemas de roca seca caliente 32

3.2.3 Sistemas geopresurizados 34

3.2.4 Sistemas marinos 34

3.2.5 Sistemas magmaticos 35

FIGURAS 36

TABLAS 46

REFERENCIAS 60

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ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE LAGEOTERMIA EN MEXICO

Eduardo R. Iglesias, Victor Arellano Gomez y Rodolfo J. TorresInstituto de Investigaciones Electricas, Gerencia de Geotermia

Av. Reforma 113, 62490 Cuernavaca, Morelos www.iie.org.mx

1.ANTECEDENTESDebido a sus particulares caracterfsticas geologico-estructurales, Mexico

cuenta con abundantes recursos geoterm icos. Actualmente contamos con una

base de datos que incluye 2,332 manifestaciones geotermicas distribuidas en 27

de los 32 Estados Mexicanos (e.g., Torres et al. 2005). La Fig. 1.1 ilustra dicha

distribucion.

En general se clasifica a los recursos geoterm icos en recursos de alta

temperatura (T > 200°C) y recursos de temperatura intermedia a baja (T < 200°C).

Esta clasificacion obedece a la aplicabilidad de estos recursos. Los de alta

temperatura pueden utilizarse para la generacion de energfa electrica. Los de

temperatura intermedia a baja son mas apropiados para aplicaciones directas del

calor geotermico. Existe una amplia gama de aplicaciones directas, tanto

domesticas como industriales (e.g., Lfndal 1973; Lfndal y Lund, 1988) que

dependen de la temperatura del recurso.

Actualmente en Mexico existen cuatro campos geoterm icos de alta

temperatura que estan siendo explotados para la generacion electrica (Cerro

Prieto, B.C; Los Azufres, Mich., Los Humeros, Pue.; y Tres Vfrgenes, B.C.). La

capacidad instalada total de estos campos geotermicos es de 953 MWe. Ademas,

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existen planes para instalar 75 MWe en Cerritos Colorados, Jal., en el futuro

cercano.

Las aplicaciones directas del calor geotermico en Mexico estan lejos de

alcanzar su enorme potencial. Actualmente se concentran mayormente en

balneologfa (e.g., Gutierrez-Negrfn y Quijano-Leon, 2005) aunque existen algunos

ejemplos de calefaccion de edificios, secado de madera, invernadero y cultivo de

hongos.

La Direccion General de Desarrollo Tecnologico de la Secretarfa de

Planeacion y Desarrollo Tecnologico de la SENER, con el apoyo del Banco

Mundial, le ha encargado al Dr. Pablo Mulas del Pozo realizar el siguiente

proyecto: "Vision a Largo Plazo Sobre la Utilizacion de las Energfas Renovables

en Mexico”. Para este fin se decidio llevarlo a cabo con la participacion de

diferentes expertos de la comunidad energetica de Mexico, con el fin de que

aporten sus conocimientos a las diferentes tareas en las que consiste el proyecto.

La Gerencia de Geotermia del Instituto de Investigaciones Electricas tiene

mas de treinta anos laborando en diferentes temas que son relevantes a algunas

de las tareas a realizar en el proyecto. Por ello se solicito el apoyo de dicha

Gerencia para la realizacion del presente informe.

De acuerdo con los correspondientes terminos de referencia, en la siguiente

seccion se discuten las reservas geotermicas de Mexico y las estimaciones que se

han publicado en relacion con los recursos nacionales de la geotermia para

aplicaciones relacionadas con la generacion electrica asf como aplicaciones no

electricas. Se incluyen discusiones acerca de las incertidumbres correspondientes

a estas estimaciones.

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En la siguiente y ultima seccion, se describe la prospectiva tecnologica en

este campo, con un horizonte de 25 anos, incluyendo la situacion actual, con una

description de lo que esta instalado y operando en Mexico a 2004. Se discuten

tambien los aspectos ambientales involucrados.

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2. ESTIMACION DEL RECURSO

2.1 Definiciones

La caracterizacion de recursos ha sido definida (e.g., Muffler, 1981) como la

estimacion de los futuros suministros de minerales y combustibles. Esta

caracterizacion requiere no solo estimar la cantidad de un material dado en una

parte especffica de la corteza terrestre, sino tambien la fraccion de dicho material

que puede ser recuperada y usada bajo ciertas condiciones economicas, legales y

tecnologicas supuestas. Ademas, la caracterizacion de recursos incluye no solo

las cantidades que pueden ser producidas bajo las condiciones economicas

presentes, sino tambien las cantidades que no han sido descubiertas aun, o que

podrfan ser producidas con mejores tecnologfas o bajo condiciones economicas

diferentes.

Los recursos geotermicos consisten principalmente de energfa termica. Por

ello, la caracterizacion de recursos geotermicos es la estimacion de la energfa

termica en el subsuelo, referida a la temperatura anual media, y acoplada con una

estimacion de la fraccion de dicha energfa que podrfa ser extrafda economica y

legalmente en un futuro razonable.

Una caracterizacion de recursos es una declaracion hecha en un momento

determ inado, usando un conjunto de datos y de hipotesis acerca de variables

economicas, tecnologicas, etc. En la mayorfa de los casos, tanto los datos como

las hipotesis pueden cambiar mas o menos rapidamente, en respuesta a

actividades de exploracion, desarrollos tecnologicos, cambios economicos o

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politicos, requisitos ecologicos, polfticas sociales, etc. Consecuentemente, una

caracterizacion de recursos tiene solamente un valor transitorio y debe ser puesta

al dfa periodicamente.

Para poder comparar los recursos y reservas geotermicos con los de otros

energeticos, como petroleo, gas, carbon, uranio, etc., Muffler y Cattaldi (1977,

1978) desarrollaron una terminologfa especffica, basada en la comunmente

utilizada para minerales. La misma define el recurso geotermico base como "todo

el calor en la corteza terrestre bajo un area determinada, medido a partir de la

temperatura local media anual”. El recurso base accesible es la energfa termica a

profundidades suficientemente someras como para poder ser explotados mediante

perforacion de pozos, en el futuro discernible. El recurso geotermico se define

como la fraccion del recurso accesible que podrfa ser extrafda economica y

legalmente en un futuro razonablemente cercano. Tanto el recurso base como el

recurso incluyen componentes identificadas y por descubrir. Finalmente, las

reservas geotermicas se definen como la energfa termica identificada que puede

ser extrafda legalmente en el presente, a un costo competitivo con el de otras

fuentes de energfa.

Estas definiciones se ilustran en la Fig. 2.1.1., que fue tomada de Muffler

(1981). En el presente trabajo se adopto la definicion de reservas del parrafo

precedente.

2.2 Estimacion de las reservas

El metodo mas utilizado para la estimacion de reservas geotermicas es el

denominado metodo volumetrico. La popularidad de este metodo se debe a que es

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aplicable a virtualmente cualquier entorno geologico, los parametros requeridos

pueden ser medidos o estimados, y los inevitables errores se compensan

parcialmente (e.g., Muffler, 1981).

Con este metodo primero se calcula la energfa termica contenida en un

volumen dado de roca y agua. Despues se estima que fraccion de dicha energfa

es recuperable.

La energfa termica se calcula simplemente (e.g., Brook et al, 1978) a partir

de

qR = PcAh(T — Tref) (1)

donde qR es la energfa termica del yacimiento en kJ; pc el calor especffico

volumetrico de la roca mas el agua (2,700 kJ/m3°C); A es el area del yacimiento

(m2); h el espesor del yacimiento (m); T la temperatura media del yacimiento (°C);

y Tref la temperatura media anual local (°C). El calor especffico volumetrico se

calcula suponiendo que el calor especffico volumetrico de la roca es 2,500

kJ/m3°C y que la porosidad de la roca es de 15%. Ya que la mayor parte del calor

esta contenido en la roca (e.g., Grant et al., 1982), esta estimacion depende solo

debilmente del valor supuesto para la porosidad.

Al realizar este tipo de evaluaciones es importante estimar las magnitudes

de las inevitables incertidumbres. Para ello se utilizan tecnicas estadfsticas (e.g.,

Brooks et al, 1978; Natheson, 1978; Iglesias y Torres, 2003). La incertidumbre de

la energfa termica del yacimiento depende mayormente de las incertidumbres

asociadas con A, h, T y Tref. Con excepcion de Tref estos valores se obtienen de

juicios educados basados en geologfa, geoffsica, geoqufmica, mediciones a fondo

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de pozo y geotermometrfa. La incertidumbre en Tref aparece por usar promedios

regionales de largo plazo que, por razones topograficas o de otro tipo, pueden

diferir significativamente de la temperatura media local.

Para determinar la incertidumbre de estas estimaciones adoptamos, para

cada una de las variables A, h, Ty Tref., una distribucion triangular de densidad de

probabilidad, que representa nuestro juicio subjetivo de la verdadera densidad. La

Fig. 2.2.1 ilustra este diagrama para el caso de la temperatura tfpica del

yacimiento. Los parametros de la Fig. 2.2.1 se definen como: T1 = temperatura

minima del yacimiento; T2 = temperatura mas probable del yacimiento; T3 =

temperatura maxima del yacimiento. La media Tm y la desviacion estandar <jt

tambien estan representadas en la figura. El area de la banda vertical da la

probabilidad de que la temperatura caracterfstica del yacimiento este entre T y

T+AT.

Se utilizan estos diagramas triangulares para computar las densidades de

probabilidad de la energfa termica para una localidad geotermica particular, como

se define en la ecuacion (1), mediante el metodo de Monte Carlo. De este modo

se obtienen para la energfa termica histogramas y ajustes y una variedad de

estadfsticas que incluyen la media, moda, mediana, desviacion estandar,

variancia, percentiles, etc. Por lo tanto, se pueden determinar intervalos de

confianza para la energfa termica estimada. De este modo se evalua la

incertidumbre de la energfa termica estimada para la localidad geotermica

considerada.

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Habiendo calculado las distribuciones de densidad de probabilidad de

energfa termica correspondientes a las localidades geotermicas individuales de

una region, se enfrenta la cuestion de computar la distribucion de densidad de

probabilidad de la energfa termica correspondiente a la region. Este es un

problema intratable en forma analftica (e.g., Natheson, 1978). El problema se

resuelve utilizando nuevamente el metodo de Monte Carlo (Iglesias y Torres,

2003) . Autores previos utilizaban productos de valores medios de area, espesor y

diferencia entre T y Tref para computar valores medios de la energfa termica. La

multiplicacion de valores medios es valida unicamente si las variables A, h y T son

estadfsticamente independientes en el yacimiento considerado. No puede

descartarse una dependence estadfstica de alguna o todas estas variables en el

yacimiento. Iglesias y Torres (2003) mejoraron significativamente el metodo

utilizado por autores previos, introduciendo la utilizacion del metodo de Monte

Carlo para la estimacion de recursos geotermicos regionales, a partir de las

densidades de probabilidad de recursos geotermicos individuales. Usar el metodo

de Monte Carlo elimina la necesidad de suponer independencia estadfstica de las

variables mencionadas mas arriba.

Para estimar la densidad de probabilidad de la energfa termica regional es

necesario ajustar densidades de probabilidad analfticas a cada una de las

distribuciones de energfa termica local, y posteriormente correr una simulacion

Monte Carlo con las mismas. Habiendo obtenido esta distribucion, se pueden

inferir intervalos de confianza para evaluar la incertidumbre asociada con la

energfa termica de la region considerada. La Fig. 2.2.2 (tomada de Iglesias et al.,

2004) ilustra resultados obtenidos recientemente para el Estado de Queretaro.

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Las reservas geotermicas se computan a partir de las energfas termicas

estimadas, aplicando un factor de recuperacion, Este factor resume los vfnculos

ffsicos y tecnologicos que previenen la extraccion del total de la energfa termica

del yacimiento. Para este calculo se asume tfpicamente (Bodvarsson, 1974;

Natheson, 1975; Natheson y Muffler, 1975) un valor de 0.25 para el factor de

recuperacion. Algunos autores consideran este valor como conservador.

Finalmente, los recursos y reservas computados con el metodo recien

descrito, deben considerarse como estimaciones de orden de magnitud. Sin

embargo, estas estimaciones son tanto o mas confiables que las publicadas para

otros recursos energeticos, debido a que probablemente incluyen menos

especulacion acerca de evidencias invisibles (Armstead y Tester, 1978).

2.3 Reservas de temperature intermedia a baja

Mercado et al. (1985) efectuaron una evaluacion muy gruesa de los recursos

de temperatura intermedia a baja, para lo cual dividieron al pais en dos grandes

regiones. Una de estas regiones comprende el centro y sur del pais, en donde

consideraron una franja de 900 km de largo por 4 km de ancho en el Cinturon

Volcanico mexicano. Supusieron un espesor del reservorio de 2 km y una

temperatura media de 125 °C. Con estas consideraciones se estimo un potencial

de 31,498 MWe. La segunda region comprendio el Norte del pais, principalmente

el Valle de Mexicali, Laguna Salada y el Desierto de Altar con un area total de

2,000 km2. Supuso un espesor del yacimiento de 1.5 km y una temperatura media

de 135 °C. Con estas consideraciones estimo un potencial de 14,317 MWe. Lo

cual da un total de 45,815 MWe.

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Recientemente un nuevo intento mas fino y completo por estimar las

reservas geotermicas Mexicanas de temperatura intermedia a baja (T<200°C) fue

emprendido por Iglesias et al. (2002). Dichos autores utilizaron el metodo

volumetrico descrito mas arriba. Los datos necesarios fueron tomado de una

compilacion por Torres-Rodrfguez et al. (1993), que incluye 1,356 manifestaciones

superficiales en 25 Estados. De acuerdo con la disponibilidad de datos apropiados

en dicha compilacion, Iglesias et al. (2002) estimaron las energfas termicas de 297

localidades geotermicas ubicadas en 20 Estados de Mexico. Y, a partir de las

mismas, estimaron la energfa termica total de las 297 localidades, y las reservas

correspondientes. Este trabajo representa una primera aproximacion a la energfa

termica y las reservas geotermicas de Mexico.

Posteriormente, Iglesias y Torres (2004) estimaron las energfas termicas

totales, y sus reservas geotermicas, de cada uno de los veinte Estados Mexicanos

considerados por Iglesias et al. (2002). En este trabajo se utilizaron los mismos

datos que en Iglesias et al. (2002).

2.3.1 Recursos y reservas geotermicas por Estado. La Tabla 2.3.1 resume los

resultados de Iglesias y Torres (2004) para las energfas termicas y reservas de

cada uno de los 20 Estados de Mexico incluidos en dicho trabajo. Notese que el

porcentaje de manifestaciones superficiales incluidas en las estimaciones para

cada Estado son mayoritariamente bastante menores que 100%. Se infiere que las

reservas reales de cada Estado deben ser significativamente mayores que las

estimadas en este trabajo.

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Como se menciono, una estimacion de reservas es como una fotograffa

tomada en un instante determinado, y va a cambiar a medida que se obtenga

nueva informacion relevante para efectuarla. Por ejemplo, utilizando una nueva y

mas amplia compilacion de datos (Torres-Rodrfguez et al., 2005), Iglesias et al.

(2004) actualizaron la estimacion de reservas del Estado de Queretaro. Estos

mismos autores (2005) actualizaron la estimacion de reservas del Estado de

Aguascalientes utilizando la nueva compilacion de datos mencionada. En la Tabla

2.3.2 se comparan los resultados de las estimaciones de 2002 con las de 2004 y

2005. Estos resultados ilustran los incrementos significativos en las reservas que

pueden manifestarse cuando se cuenta con mas informacion.

2.3.2. Recursos y reservas geotermicas de Mexico. La Fig. 2.3.1 ilustra la

densidad de probabilidad de la energfa termica total estimada para 276

localidades geotermicas (Iglesias et al., 2002; Iglesias y Torres, 2003). El intervalo

de 90% de confianza para la misma se extiende desde 3.08x1017 hasta 3.45x1017

kJ. Las estadfsticas principales de esta distribucion son: media = 3.26x1017 kJ;

moda = 3.25 x1017 kJ; mediana = 3.26x1017 kJ; desviacion estandar = 1.12x1016

kJ; skewness = 0.1406; kurtosis = 3.0352.

Aplicando un factor de recuperacion R = 0.25, se estimo que el total de las

reservas correspondiente a las 276 localidades se encuentra entre 7.7x1016 y

8.6x1016 kJ (2.14x1010 2.39x1010 MWth), con 90% de confianza., con una media

= 8.15x1016 kJ (2.26x1010 MWth), y una desviacion estandar = 0.28x1016 kJ

(7.78x108 MWth)..

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Es importante destacar que estas estimaciones incluyen solamente el

29.16% de las manifestaciones superficiales geotermicas registradas en la base

de datos de Torres-Rodrfguez et al (1993). Esto refleja las limitaciones de la

informacion disponible cuando se llevo a cabo este proyecto y los criterios de

filtrado escogidos para obtener resultados de calidad. Ademas, debe tenerse en

cuenta que la base de datos actualizada de Torres et al. (2005) incluye 2,332

manifestaciones geotermicas, que constituye un incremento de 72% con respecto

a la base de datos utilizada para estas estimaciones. Claramente, los resultados

de Iglesias et al. (2002) representan una cota inferior para las reservas

geotermicas Mexicanas de temperatura intermedia a baja y para la

correspondiente energfa termica.

Aunque constituyen una cota inferior, las reservas estimadas en dicho

trabajo contienen cantidades masivas de energfa termica. Por ejemplo, 8.15x1016

kJ, el valor medio estimado para las reservas equivale a aproximadamente

2.14x1015 m3 de gas natural o a aproximadamente 1.9x109 barriles de crudo

Arabian Light. Con la capacidad instalada de aplicaciones geotermicas directas

actual en Mexico de 164 MWt (e..g., Gutierrez-Negrfn y Quijano-Leon, 2005) estas

reservas durarfan aproximadamente 15,700 anos.

Esta energfa termica es recuperable con la tecnologfa actual. Por lo tanto,

las reservas geotermicas caracterizadas en este trabajo tienen potencial para

producir un impacto positivo importante en las economfas locales.

La Fig. 2.3..2. presenta la distribucion de las temperaturas mas probables

estimadas para los yacimientos asociados con las 276 localidades. La temperatura

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del yacimiento es importante para evaluar la aplicabilidad de estos recursos

porque determina el tipo de aplicacion termodinamicamente factible.

2.4 Reservas de alta temperatura

En el ano de 1975, H. Alonso presenta la primera estimacion reportada en

la literatura de los recursos geotermicos de la Republica Mexicana (Mercado et al.,

1982). En ese ano se tenfan localizadas en el pais unicamente 130 zonas

hidrotermales, y se habfan efectuado algunos estudios en apenas nueve de estas.

Alonso estimo una capacidad minima de 100 MWe en cada una de las siguientes

zonas: Ixtlan de Los Hervores, Los Negritos y Los Azufres en el estado de

Michoacan, La Primavera, San Marcos, Los Hervores de la Vega y La Soledad en

el estado de Jalisco, y Los Humeros en el estado de Puebla. En Cerro Prieto

estado de Baja California estimo un potencial mfnimo de 500 MWe. En las

restantes 120 zonas en las que no se habfan efectuado estudios, Alonso supuso

que solo el 30 % de ellas producirfan fluidos de manera comercial y les asigno una

capacidad media instalada de 75 MWe. Con estas consideraciones Alonso da una

estimacion gruesa de los recursos de 4,000 MWe (Tabla 2.4.1)

En 1976 S. Mercado presenta una evaluacion de los recursos geotermicos

de Mexico por medio de metodos geoqufmicos. Su evaluacion esta basada en la

Circular No. 726 "Assesment of Geothermal Resources of the United States-1975”

de Geological Survey, U.S.A. Mercado siguio tres pasos principales para estimar

la energfa electrica que puede obtenerse de un sistema hidrotermal de alta

temperatura: 1) estimo la fraccion del sistema que es roca porosa y permeable, 2)

estimo la fraccion del calor almacenado en el volumen poroso y permeable que se

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puede recuperar en la superficie, 3) estimo la eficiencia con la cual la energfa

termica en el cabezal de los pozos puede convertirse a energfa electrica.

En la Tabla 2.4.2 se presentan los resultados de esta evaluacion. Como

puede verse solamente en el estado de Baja California se estimo un potencial de

2,610 MWe, en el estado de Jalisco se estimaron 1,200 MWe y en el campo de

Los Azufres, Mich. 600 MWe. Mercado considero ademas que en el centro y Sur

del pais existfan 100 focos termales economicamente explotables con un

promedio de 85 MWe cada uno, con estas consideraciones reporta un potencial de

13,110 MWe.

En el ano de 1985 H. Alonso presenta una nueva evaluacion de los

recursos de Mexico con base en a los estudios y resultados de las exploraciones

de la epoca y de acuerdo a las siguientes definiciones:

Reservas probadas: Aquellas en que los estudios y las pruebas de pozos

realizadas permiten recomendar la instalacion de una planta de esa capacidad con

vida util de 30 anos.

Reservas probables: Aquellas zonas en las que se han hecho suficientes

estudios de geoffsica y geoqufmica, para delimitar la probable extension y

temperatura de la zona geotermica.

Reservas posibles: Aquellas que por manifestaciones termales en la

superficie y por geologfa permiten inferir la posibilidad de un recurso geotermico.

Alonso reporta que los estudios efectuados por la Comision Federal de

Electricidad indican que las reservas probadas son de 1,340 MWe, las probables

de 4,600 MWe y las posibles de 600 MWe lo que hace un total de 11,940 MWe.

Las reservas probadas se refieren basicamente a Cerro Prieto, Los Azufres y Los

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Humeros. Las reservas probables se refieren principalmente a La Primavera, San

Marcos y Los Hervores en el estado de Jalisco, zonas cercanas a Los Humeros,

Pue., Araro, Ixtlan y San Agustfn en el estado de Michoacan, San Bartolome y

Puroaguita en el estado de Guanajuato.

Despues de estos trabajos practicamente no existe en la literatura abierta

ninguna publicacion en relacion con las reservas de Mexico. En el ano de 1994 G.

Hiriart comenta en la entrevista “1000 MW de generacion geotermoelectrica, meta

de la CFE para fines de este siglo” publicada en el Boletfn del Instituto de

Investigaciones Electricas, que para el ano 2010 la Comision Federal de

Electricidad planea alcanzar una capacidad instalada con plantas

geotermoelectricas de 2,000 MWe “lo que podrfa considerarse, de acuerdo con los

estudios de exploracion actuales, como el lfmite maximo de la geotermia en

Mexico”.

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3. PROSPECTIVA TECNOLOGICA

3.1 Situacion actual

3.1.1. Recursos de temperatura intermedia a baja. Actualmente la utilizacion de

los recursos geotermicos Mexicanos de temperatura intermedia a baja es muy

reducida. La capacidad instalada es de 164.6 MWt (Gutierrez-Negrfn y Quijano-

Leon, 2005). Con esta capacidad instalada la cota inferior estimada para las

reservas (2.14x1010 a 2.39x1010 MWth) alcanzarfa para mas de 15,000 anos.

Estos recursos se utilizan mayormente en balnearios termales, aunque

existen algunas otras aplicaciones en pequenos proyectos de demostracion,

implementados por la Comision Federal de Electricidad (Gutierrez-Negrfn y

Quijano-Leon, 2005). La Tabla 3.1.1, adaptada de Gutierrez-Negrfn y Quijano-

Leon (2005), describe con cierto detalle la situacion actual.

En resumen, la capacidad instalada en Mexico para la utilizacion directa del

calor geotermico actualmente alcanza 164.6 MWt. Las aplicaciones de la Tabla

3.1.1 incluyen 160 sitios en 19 Estados de la Republica. Estas aplicaciones utilizan

aproximadamente 12,500 t/h de agua caliente, a una temperatura promedio de

50°C.

3.1.1.1. Posibles usos de las reservas. Los recursos geotermicos de temperatura

intermedia a baja son mayormente utiles para aplicaciones directas del calor, tanto

domesticas como industriales. Cabe aclarar, sin embargo, que los recursos con

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temperatura mayor que 150°C se pueden utilizar para la generacion electrica,

aunque la eficiencia del proceso en este caso no es particularmente atractiva.

Aunque actualmente en Mexico las aplicaciones directas se enfocan casi

exclusivamente a balnearios, la comunidad geotermica internacional ha

desarrollado una considerable cantidad de posibilidades de aplicacion. Desde

luego, por razones termodinamicas, el tipo de aplicacion posible depende de la

temperatura del recurso disponible. La Fig. 3.1.1 ilustra una cantidad de

aplicaciones directas de tipo industrial, en funcion de la temperatura. Esta figura

no incluye otras aplicaciones tfpicas, como balnearios termales, spas y calefaccion

de edificios, porque se enfoca en aplicaciones industriales.

Una caracterfstica que refuerza el atractivo economico de las aplicaciones

directas es que las mismas pueden aprovecharse “en cascada”. Es decir, en una

primera etapa se extrae una cantidad de calor del fluido; este sale de la primera

etapa con una temperatura menor que aquella con la que ingreso; el fluido que

sale de la primera etapa se utiliza en una segunda etapa, en otra aplicacion; etc.

Por ejemplo, una fabrica de azucar de betabel, si contara con un fluido geotermico

de temperatura inicial igual a 142°C, podrfa aprovecharlo implementando en

cascada tres procesos: evaporacion de azucar de betabel, secado de pulpa de

azucar de betabel y extraccion de azucar de betabel (ver Fig. 3.1.1).

3.1.2. Recursos de alta temperatura. Actualmente se explotan en Mexico cuatro

campos geotermicos (Cerro Prieto, Los Azufres, Los Humeros y Las Tres

Vfrgenes, ver Fig. 3.1.2) con una capacidad instalada de 953 MWe, lo cual coloca

al pais como el tercer lugar mundial en capacidad instalada unicamente detras de

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Estados Unidos y Filipinas (Tabla 3.1.2). En los campos mexicanos operan 36

unidades de diversos tipos (Tabla 3.1.3) con capacidades que van de 1.5 a 110

MWe. Estas plantas son alimentadas por 197 pozos que tienen profundidades

entre 600 y 4400 m, y que producen 7,700 toneladas de vapor y 8,750 toneladas

de salmuera por hora. Durante el ano 2003 el vapor producido en los campos fue

de 67.5 millones de toneladas y las unidades generaron 6,282 GWh, lo que

represento el 3.1 % de la energfa electrica generada en Mexico (Gutierrez-Negrfn

y Quijano-Leon, 2004).

Cerro Prieto, Baja California

El campo geotermico Cerro Prieto se encuentra localizado a 30 km al sur de

la ciudad de Mexicali, BC, cerca de la frontera con Estados Unidos (Fig. 3.1.2).

Este es el campo geotermico de lfquido dominante mas grande del mundo que se

conoce a la fecha. Su explotacion comercial se inicio en el ano de 1973 y

actualmente cuenta con una capacidad instalada de 720 MWe (13 unidades del

tipo a condensacion).

La central CP-1 cuenta con cinco unidades; las primeras dos, de 37.5 MWe

cada una, entraron en operacion en el ano de 1973. En 1979 se adicionaron otras

dos unidades de 37.5 MW. En 1981 entro en operacion una unidad de baja

presion de 30 MWe.

Las centrales CP-II y CP-III cuentan cada una con dos unidades de 110

MWe, mismas que entraron en operacion entre 1986 y 1987.

La central Cerro Prieto IV consta de cuatro unidades de 25 MWe cada una.

Entro en operacion en el ano 2000.

20

Page 21: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Durante el ano de 2003 se operaron 149 pozos que produjeron 51.3

millones de toneladas de vapor (produccion promedio anual por pozo 39.3

toneladas por hora) y 70.6 millones de toneladas de salmuera. Durante este ano

se generaron 5,111.7 GWh (Tabla 3.1.3). Las unidades mas nuevas las de Cerro

Prieto IV requieren de 6.94 toneladas de vapor por MWh generado, mientras que

las unidades mas antiguas, las de CP I, requieren de 13.74 toneladas de vapor por

MWh (Gutierrez-Negrfn y Quijano-Leon, 2004).

Los Azufres, Michoacan

El campo de Los Azufres se encuentra localizado en la parte central de la

Republica Mexicana, aproximadamente a 250 km al oeste de la Ciudad de Mexico

y dentro de lo que se conoce con el nombre de Cinturon Volcanico Mexicano (Fig.

3.1.2). Los primeros estudios en este campo se efectuaron en los anos cincuenta.

En el ano de 1977 se perforaron los primeros pozos productores con los que se

confirmo la existencia de un potencial energetico de magnitud considerable.

En este campo se encuentran en operacion 14 unidades de diversos tipos

(condensacion, contrapresion y ciclo binario) con capacidades que van de 1.5 a

50 MWe. Los Azufres tiene actualmente una capacidad instalada de 188 MWe

(Tabla 3.1.3).

Durante el ano 2003 estuvieron en operacion 29 pozos (con profundidades

entre 600 y 3,500 m) que produjeron 11.3 millones de toneladas de vapor

(promedio de 44.6 toneladas por hora) y 5.15 millones de toneladas de salmuera.

Toda la salmuera se reinyecto al subsuelo por medio de 6 pozos. Durante este

ano se generaron 851.7 GWh. Las unidades mas nuevas (por ejemplo la U-15)

21

Page 22: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

requiere de 6.67 toneladas de vapor por MWh generado, mientras que las

unidades mas antiguas, por ejemplo la U-11, requieren de 12.88 toneladas de

vapor por MWh (Gutierrez-Negrfn y Quijano-Leon, 2004).

Los Humeros, Puebla

El campo geotermico de Los Humeros se encuentra localizado en el

extremo oriental del Cinturon Volcanico Mexicano, aproximadamente a 200 km de

la ciudad de Mexico (Fig. 3.1.2). En el ano de 1968, la Comision Federal de

Electricidad efectuo los primeros estudios geologicos, geoqufmicos y geoffsicos.

En el ano de 1982 se perforo el primer pozo profundo con el objeto de confirmar

los resultados de los estudios. En 1989 se inicio la explotacion comercial del

yacimiento con la instalacion de la primera unidad de 5 MWe. A la fecha se han

perforado mas de 40 pozos y se cuenta con una capacidad instalada de 35 Mwe,

en 7 unidades de 5 MWe cada una.

Durante el ano 2003 se operaron 17 pozos los cuales produjeron 4.61

millones de vapor (produccion promedio anual por pozo de 30.3 toneladas por

hora) y 0.89 millones de salmuera. En este campo se generaron 285.4 GWh

(Tabla 3.1.3). Las plantas de generacion requieren de un promedio de 12.65

toneladas de vapor por MWh.

Las Tres Virgenes, BCS

El campo de Las Tres Virgenes se encuentra localizado en la parte media

de la peninsula de Baja California. Las actividades de exploracion en este campo

22

Page 23: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

se iniciaron en el ano de 1982. El primer pozo exploratorio se perforo en el ano de

1986. Actualmente este campo tiene una capacidad instalada de 10 MWe.

Durante el ano de 2003 CFE opero dos pozos con una produccion total de

0.31 millones de toneladas de vapor (produccion promedio anual por pozo de

17.58 toneladas por hora). Durante el 2003 se generaron 32.8 GWh (Tabla 3.1.3).

Hasta el ano 2003 en Mexico se habfan perforado 481 pozos, de los cuales

315 se habfan perforado en Cerro Prieto, 82 en Los Azufres, 40 en Los Humeros,

9 en Las Tres Virgenes, 13 en La Primavera y 35 en otras zonas.

En resumen Gutierrez-Negrfn y Quijano-Leon (2004) reportan que durante

el 2003 en Mexico la Comision Federal de Electricidad opero 197 pozos

productores y 19 inyectores; se produjeron 67.5 millones de toneladas de vapor y

76.7 toneladas de salmuera; la produccion promedio por pozo fue de 39.1

toneladas por hora de vapor y se generaron 6,282 GWh.

3.1.3. Aspectos ambientales. La exploracion, desarrollo y explotacion de los

recursos geotermicos puede tener un impacto significativo en el medio ambiente

que rodea el recurso. Durante la etapa de exploracion inicial el impacto es mfnimo.

Sin embargo, a partir de la etapa de perforacion exploratoria las consecuencias

para el medio ambiente son mucho mas importantes. En esta etapa es necesario

construir caminos y adecuar sitios para instalar las torres de perforacion con el

consecuente impacto en el paisaje. Durante la perforacion se produce ruido y se

requiere de agua para las operaciones. Conforme el desarrollo continua el impacto

es mayor ya que se requiere de areas para perforar pozos adicionales, para las

23

Page 24: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

tuberfas de conduccion de fluidos y para las centrales de generacion. En la etapa

de explotacion tambien pueden presentarse algunos aspectos adversos como el

incremento o disminucion de la actividad de las manifestaciones naturales,

emisiones gaseosas y de salmueras.

Los principales aspectos ambientales relacionados con la explotacion de la

energfa geotermica son: emisiones gaseosas, aguas de desecho, subsidencia,

actividad sfsmica, ruido e impacto visual.

Emisiones gaseosas

Los fluidos geotermicos contienen gases no condensables (principalmente

CO2, H2S, SO2 y CH4) que pueden emitirse a la atmosfera. Sin embargo, estas

emisiones son mucho menores que las que producen las plantas que emplean

combustibles fosiles.

En todos los campos geotermicos de Mexico la Comision Federal de

Electricidad hace un monitoreo continuo de las emisiones gaseosas con el objeto

de asegurarse que las mismas se encuentran dentro de los lfmites permitidos

nacional o internacionalmente (Mercado et al., 1987; Mendoza-Rangel y

Hernandez-Ayala, 2004; Pastrana-Melchor, et al., 2005). Ya que en algunas

ocasiones en Mexico no existen normas oficiales que establezcan lfmites maximos

de emisiones, por ejemplo de H2S.

Las plantas geotermicas que operan en Mexico cuentan con dispositivos

para disminuir las emisiones gaseosas y a lo largo de la historia se han probado

diversos equipos para controlarlas como quemadores, reboilers, etc. (Mercado et

al., 1987)

24

Page 25: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Aguas de desecho

Una vez que los fluidos geotermicos han sido utilizados con cualquier fin

(generacion o usos directos) deben tratarse o reinyectarse al yacimiento ya que

representan una fuente importante de contaminacion. Estos fluidos en general

pueden contener cantidades importantes de substancias que pueden ser

peligrosas para al salud de plantas y animales (Li, As, B, Hg, Cu, Cd, F, Na, K, Cl,

Al, etc.)

En los campos de Los Azufres, Los Humeros y Las Tres Virgenes todas las

aguas residuales (incluidas las salmueras, excedentes de torres de enfriamiento y

drenes de plantas de generacion) se regresan al yacimiento por medio de pozos

inyectores, con el doble fin de recargar el yacimiento y evitar danos al medio

ambiente (Mendoza-Rangel y Hernandez-Ayala, 2004; Pastrana-Melchor, et al.,

2005). En el campo Cerro Prieto parte de los fluidos se reinyecta al yacimiento y

otra parte se envfa a una laguna de evaporacion de 16 km2 en donde se evapora y

concentra para la extraccion de compuestos minerales principalmente potasa

(Mercado et al. 1987).

Subsidencia

La extraccion de grandes cantidades de fluidos del yacimiento puede

ocasionar subsidencia en algunas zonas del campo. La subsidencia en general es

un efecto local y puede causar dano a plantas e instalaciones superficiales. La

subsidencia mas grande de que se tiene conocimiento ha ocurrido en el campo de

Wairakei en Nueva Zelanda (4.5 m).

25

Page 26: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

En los campos de Los Azufres, Los Humeros y Las Tres Vfrgenes no se

tiene conocimiento de que se hayan presentado problemas de subsidencia cuando

menos significativos. En el campo de Cerro Prieto la subsidencia mas grande que

se ha reportado es de 62 mm (mercado et al. 1987).

Actividad sismica

Sacar o inyectar fluidos puede causar o incrementar la actividad sismica

en ciertas areas. En general, estos son micro-sismos que unicamente pueden

detectarse con instrumentacion.

Todos los campos geotermicos mexicanos cuentan con unidades que

permiten monitorear la actividad sismica. No existe en la literatura publica

evidencia de que la actividad sismica se haya incrementado ni en numero ni en

magnitud.

Ruido

Algunas de las actividades relacionadas con el desarrollo y explotacion de

los recursos geotermicos pueden provocar contaminacion por ruido, por ejemplo,

las actividades de perforacion, la construccion de las plantas, escape de vapor a

alta presion durante algunas pruebas en los pozos o en la separacion del vapor,

operacion de algunas torres de enfriamiento, turbina, etc.

En todos los campos de Mexico se miden los niveles de ruido de acuerdo al

procedimiento de la Norma Oficial Mexicana NOM-081 -ECOL-1994 (Pastrana-

Melchor, et al., 2005), con el fin de que se mantengan dentro de los lfmites

permitidos que son de 68 dB en el dfa y 65 dB en la noche.

26

Page 27: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

En todos los pozos de los campos de Mexico se utilizan silenciadores que

reducen el ruido de manera significativa.

Impacto Visual

En muchas ocasiones las plantas geotermicas se encuentran localizadas en

areas con un importante valor escenico, en donde la apariencia de la planta es

importante. Afortunadamente las plantas geotermicas requieren de poco espacio

y con un cuidadoso diseno armonizan bien con el medio ambiente.

En Mexico el campo con mayor valor escenico es Los Azufres, Mich. Este

campo se localiza en la Sierra de San Andres (aproximadamente a 90 km de la

ciudad de Morelia), una zona de proteccion forestal compuesta por un bosque de

confferas, manantiales termales y pequenas lagunas que lo hacen un lugar de

gran atraccion turfstica. En este campo la localizacion de las plantas se hace con

gran cuidado tomando en cuenta la vegetacion, problematica de erosion, lfneas de

conduccion de fluidos, etc., de tal manera que el sitio pueda mantenerse de la

mejor manera.

La Comision Federal de Electricidad lleva a cabo en todos los campos de

Mexico actividades de conservacion de la fauna y flora que se encuentra dentro y

en las inmediaciones de los sitios explotados.

En general puede decirse que la geotermia bien manejada es un recurso

que contamina menos que las fuentes de energfa convencionales.

3.2. Prospectiva tecnologica

27

Page 28: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

A la fecha se han identificado cinco tipos de sistemas geotermicos: (a)

hidrotermales, (b) roca seca caliente, (c) geopresurizados, (d) marinos y (e)

magmaticos. A continuation se describen algunas de sus principales

caracterfsticas.

3.2.1 Sistemas hidrotermales. Estos sistemas estan constituidos por: una fuente

de calor, agua (lfquido y/o vapor) y la roca en donde se almacena el fluido (Fig.

3.2.1). El agua de los sistemas hidrotermales se origina en la superficie de la tierra

en forma de lluvia hielo o de nieve. Se infiltra lentamente en la corteza terrestre, a

traves de poros y fracturas, penetrando a varios kilometros de profundidad en

donde es calentada por la roca alcanzando en algunas ocasiones temperaturas de

hasta 400 °C.

Estos sistemas pueden clasificarse en tres tipos principales: vapor

dominante, lfquido dominante alta entalpfa y lfquido dominante baja entalpfa. En la

actualidad estos sistemas son los unicos que se explotan comercialmente para la

generacion electrica.

(i) Vapor Dominante. Son sistemas de alta entalpfa, generalmente de vapor seco.

Existen unos cuantos en el mundo. Los mas conocidos son The Geysers (Estados

Unidos) y Lardarello (Italia).

(ii) Lfquido dominante (alta entalpfa). Sistemas de salmuera super caliente, con

temperaturas entre 200 oC y mas de 300 oC. Son mas abundantes que los

anteriores. Ejemplo: Cerro Prieto (Mexico), Wairakei (Nueva Zelanda), Tiwi

(Filipinas).

28

Page 29: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

(iii) Lfquido Dominante (baja entalpfa). Sistemas con salmueras calientes, con

temperaturas entre de 100 °C y 200 oC aproximadamente. Son mas abundantes

que los anteriores en una proporcion de 10 a 1. Se encuentran en casi todos los

pafses del mundo. Ejemplo: Heber (Estados Unidos), Yangbajin (China), cientos de

sitios en Mexico.

Los costos de generation a nivel internacional con este tipo de recursos se

encuentran entre 2 y 10 centavos USD por kWh (IEA, 2003). En Mexico Hiriart y

Andaluz (2000) reportaron que los costos de generacion en los campos mexicanos

se encontraban entre 3.29 y 3.46 centavos USD por kWh (Tabla 3.2.1). Estos

autores tambien comentan que los costos de generacion de los nuevos desarrollos

en Cerro Prieto IV, Los Azufres II y Las Tres Vfrgenes tendrfan costos de 2.81, 3.29

y 4.11 centavos de USD respectivamente.

La Internacional Energy Agency (2003) reporta que los costos de inversion

actuales se encuentran entre 1,200 y 5,000 USD/kW y que se espera que estos

costos se reduzcan a 1,000 y 3,500 USD/kW para el ano 2010. Para este ano se

espera que los costos de generacion se encuentren entre 2 y 5 centavos USD.

Para que estas reducciones en costo puedan concretarse es necesario

mejorar aspectos relacionados con las tecnicas de exploration, perforation,

materiales, ingenierfa de yacimientos, equipo de superficie, mejores plantas y ciclos

termodinamicos.

Tecnicas de exploracion

El costo de la exploracion de un recurso geotermico puede llegar a

representar hasta del 60% del costo de un proyecto. Asf, el objetivo en esta area

29

Page 30: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

es mejorar el costo de exploracion, reducir la incertidumbre de la localizacion de

recursos geotermicos y mejorar el fndice de pozos exitosos mediante:

• Tecnicas nuevas y mejorados de exploracion e interpretacion del subsuelo para

la localizacion de zonas permeables y sitios para perforation

• Mejora la comprension de los modelos de los sistemas geotermicos (fallas,

fracturas, modelos conceptuales, uso de sismica en 3D, etc.)

• Mejores modelos de alteration de minerales, analisis de nucleos e inclusiones

fluidas

• Mejores metodos electromagneticos y geoffsicos en general

Perforacion

El costo de la perforacion de los pozos para extraer la energfa puede llegar a

representar hasta el 40 % del costo del proyecto. Los pozos se usan para confirmar

la existencia de un yacimiento geotermico, obtener datos del subsuelo para

caracterizar el recurso y para extraer los fluidos geotermicos e inyectar fluidos de

desecho, pero presenta retos relacionados con las altas temperaturas, fluidos

corrosivos y formaciones de roca dura. Se busca reducir el costo de perforacion en

general a traves de:

• Desarrollo de barrenas con geometrfa y configuraciones avanzadas

• Mejorar el control de perdidas de circulation

• Sistemas de medicion y diagnostico durante la perforacion (MWD - Measuring

While Drilling y DWD - Drilling While Drilling, fibra optica)

• Telemetrfa acustica

• Instrumentation de muy alta temperatura

30

Page 31: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

• Pozos de diametro delgado

• Perforacion ultraprofunda en sistemas muy calientes (6 km o mas)

• Nuevas tecnologfas de perforacion

Materiales avanzados

Los recursos geotermicos se caracterizan por su alta temperatura y la

existencia de fluidos corrosivos. Ademas, el desarrollo de nuevos campos, la mejora

de la tecnologfa actual y el desarrollo de sistemas mas profundos y mas calientes

hacen necesario el desarrollo de materiales avanzados. Entre otros, se puede citar:

• Materiales resistentes a la corrosion por fluidos geotermicos

• Materiales para tuberfas que resistan altas temperaturas

• Materiales de mayor dureza para barrenas para perforacion de roca de alta

dureza para mejorar la velocidad de penetracion

• Materiales para control de perdidas de circulacion

• Materiales electronicos de alta temperatura y presion

• Materiales para perforacion y cementacion a altas temperaturas

Ingenieria de yacimientos

La ingenieria de yacimientos permite optimizar la extraccion de energfa

geotermica y su uso comercial con el fin de generar electricidad a menor costo a

traves del diseno de polfticas de explotacion e inyeccion. La I&D se centra en:

• Instrumentacion para mediciones de presion temperatura y gasto (PTQ) en

tiempo real y sistemas de fibra optica

• Metodos mejorados de analisis e interpretacion de information y pruebas de

presion

31

Page 32: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

• Comprension mejorada de mecanismos de flujo

• Trazadores para alta temperatura

• Fracturamiento hidraulico, qufmico y con explosivos y su caracterizacion

• Modelos numericos avanzados para simulacion de yacimientos

Equipo de superficie

La reduccion de costos de generacion de electricidad para mantener esta

fuente en forma competitiva con otros medios de generacion ha impulsado

programas de I&D en las siguientes areas:

• Metodos alternativos para elimination de gases incondensables

• Condensation de mezclas de fluidos de trabajo

• Recubrimientos para superficies de intercam biadores de calor y tuberfas para

control de incrustaciones y corrosion

• Condensadores enfriados por aire para uso en plantas de ciclo binario en

sistemas hidrotermales.

• Verification en campo de plantas pequenas de generacion (0.3 - 1 MWe)

Mejora de plantas existentes y uso de ciclos termodinamicos avanzados

Los esfuerzos actuales de I&D se enfocan en (a) mejorar la eficiencia y

operacion de las plantas y ciclos termodinamicos usados actualmente, (b) la

evaluacion de algunas combinaciones de ellos y (c) al uso de nuevos ciclos

termodinamicos.

• Mejoras a plantas actuales: La tecnologfa base de las plantas de flasheo

incluyen doble separacion de vapor y la de ciclo binario es la que utiliza

isobutano como fluido de trabajo. Las plantas avanzadas de flasheo incluyen

32

Page 33: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

doble flashed con turbina con separador rotatorio, turbina de agua caliente,

recalentador de vapor y flasheo sub-atmosferico. Las plantas de ciclo binario

avanzadas incluyen generadores de turbina sfncronos ciclos con expansion

metaestable y mezclas hidrocarburos como de fluidos de trabajo.

• Las combinaciones incluyen ciclos combinados, es decir, acoplando una planta

de doble flasheo (ciclo superior o topping) con un ciclo binario inferior

(bottoming cycle); ciclos mixtos, donde el vapor y el Ifquido se separan para

alimentar plantas de flasheo y ciclo binario, respectivamente, y ciclos hfbridos o

plantas de flasheo o ciclo binario combinadas con turbinas con combustion de

gas.

• Nuevos ciclos termodinamicos. Estes incluyen el ciclo Kalina (ciclo binario que

usa amonfaco y agua como fluido de trabajo y tiene el potencial de extraer 1/3

mas de energfa del fluido geotermico que un ciclo convencional, el ciclo

trilateral (el cual puede proporcionar un mejor rendimiento y costos por encima

de otros tipos de conversion de energfa) usando un proceso de intercam bio de

calor sensible ya que la expansion a flujo total o dos fases es menos eficiente

[19] y use de expansores avanzados a dos fases.

En la Tabla 3.2.2 se presenta una estimation de la penetration de la

tecnologfa hasta el aho 2030.

3.2.2 Sistemas de roca seca caliente. Son sistemas rocosos con alto contenido

energetico pero con poca o ninguna agua, concedes como HDR por sus siglas en

ingles (Hot Dry Rock). No se explotan comercialmente en la actualidad. Ejemplo:

Fenton Hill (Estados Unidos), Rosmanowes (Reino Unido), Soultz-sous-Forets

33

Page 34: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

(Francia). Este es probablemente uno de los recursos geotermicos mas

abundantes. El U.S. Geological Survey ha estimado que la energfa almacenada

en los yacimientos de roca seca caliente que se encuentran dentro de los 10

kilometros superiores de la corteza terrestre, equivale a mas de 500 veces la

energfa acumulada en todos los yacimientos de gas y de petroleo del mundo, lo

que habla de un recurso enorme.

Con el objetivo de explotar estos yacimientos se esta desarrollando la

tecnologfa necesaria para implementar el siguiente concepto. Se perfora un pozo

hasta la profundidad en que se encuentra la formacion de roca seca caliente de

interes. Como esta roca es esencialmente impermeable, se crea un yacimiento

artificial mediante fracturamiento hidraulico, una tecnica muy utilizada por las

industrias del gas y del petroleo. Posteriormente se perfora otro pozo, tfpicamente

a algunos cientos de metros del primero, que intercepte la red de fracturas creada

artificialmente. A continuacion se inyecta agua a presion en uno de los pozos. Al

desplazarse por la red de fracturas, el agua se calienta por contacto con la roca de

alta temperatura. El agua caliente se extrae por el pozo restante. En la actualidad

los proyectos de investigacion acerca de HDR mas importantes se estan llevando

a cabo en la Comunidad Economica Europea (e.g., Baria et al., 2000) en Japon

(e.g., Kaieda et al., 2000) y Australia.

Para Mexico, Alonso y Suarez (1994) presentan algunos posibles sitios con

la existencia de este tipo de recursos y hacen algunos comentarios sobre aspectos

economicos. En nuestro pafs no existe a la fecha una evaluacion seria sobre el

potencial de este tipo de recursos.

34

Page 35: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

En la Tabla 3.2.3 se presenta una estimation de la penetracion de la

tecnologfa para el aprovechamiento de este tipo de recursos.

3.2.3 Sistemas geopresurizados Son sistemas que contienen agua y metano

disuelto a alta presion (del orden de 700 bar) y mediana temperatura

(aproximadamente 150 °C). No se explotan comercialmente en la actualidad.

Ejemplo: yacimientos en Texas y Louisiana (Estados Unidos), y en Tamaulipas

(Mexico). Estos recursos ofrecen tres tipos de energfa: termica (agua caliente),

qufmica (metano) y mecanica (fluidos a muy alta presion). Algunos investigadores

ban estimado el potencial energetico solamente en las costas de Texas en unos

40,000 MWt (Alonso, 1993). Se desconoce el potencial de este recurso en Mexico.

3.2.4 Sistemas marinos. Son sistemas de alta entalpfa existentes en el fondo del

mar. No se explotan comercialmente en la actualidad. Estos sistemas ban side poco

estudiados hasta ahora. Ejemplo: Golfo de California (Mexico).

Hace algunos anos se efectuaron estudios preliminares en el Golfo de

California (Mercado, 1988). Como parte de los estudios se incluyeron algunas

inmersiones en un submarine. Esto permitio observer a 2600 metros de profundidad

impresionantes chimeneas naturales descargando chorros de agua a 350 °C. El

flujo de calor medido en algunos puntos del Golfo de California es muy alto, de 0.34

W/m2 (Suarez, 2004) mientras que en promedio el flujo natural de calor alcanza

valores de entre 0.05 y 0.10 W/m2.

35

Page 36: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

N. Grijalva efectuo en el ano de 1986 una sene de estudios en un zona del

Golfo de California denominada depresion de Wagner (latitudes de 31° 00' a 31° 15'

y longitudes de 113° 50') que cubre un area de 10 km de ancho por 20 km de largo.

La investigacion abarco estudios geologicos, geoffsicos y geoqufmicos. Parte de los

resultados del estudio se reportan en Suarez (2004) y se comenta que la cuenca en

estudio pudiera ser en si misma un campo geotermico de gran magnitud con un

potencial energetico de 100 a 500 veces mayor que el del campo geoterm ico de

Cerro Prieto.

3.2.5 Sistemas magmaticos. Son sistemas de roca fundida existentes en aparatos

volcanicos actives o a gran profundidad en zonas de debilidad cortical. No se

explotan comercialmente en la actualidad. Ejemplo: Volcan de Colima (Mexico),

Volcan Mauna Kea (Hawai).

Posiblemente el atractivo mas importante de este tipo de recurso sean las

altfsimas temperaturas disponibles (>800 °C). Recordemos que la eficiencia de las

maquinas termicas es proporcional a la temperatura maxima de su ciclo

termodinamico.

En el mediano o largo plazo, cuando se cuente con la tecnologfa y los

materials adecuados para resistir la corrosion y las altas temperaturas se podra

explotar la enorme cantidad de energfa almacenada en las camaras magmaticas

de los volcanos activos.

36

Page 37: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

FIGURAS

Fig. 1.1. Distribution geografica de las manifestaciones geotermicas Mexicanas.

Fig. 2.1.1. Diagrama McKelvey para energfa geotermica que ilustra las definiciones de recurso y reserva. El eje vertical representa el grado de factibilidad economica; el horizontal el grado de seguridad geologica. Adaptado de Muffler, 1981.

Fig. 2.2.1. Ejemplo de diagrama triangular utilizado en la estimation de la energfa termica y de su incertidumbre.

Fig. 2.2.2. Histograma y ajuste obtenido por el metodo de Monte Carlo para la energfa termica (kJ) del Estado de Queretaro, a partir del 47% de las manifestaciones geotermicas catalogadas, distribuidas en 28 localidades. Tomado de Iglesias et al. (2004).

Fig. 2.3.1. Densidad de probabilidad estimada para la energfa termica de 276 localidades geotermicas Mexicanas .Tomado de Iglesias et al. (2002).

Fig. 2.3.2. Histograma de las temperaturas mas probables de las 276 localidades geotermicas consideradas en este trabajo. Tomado de Iglesias y Torres (2003).

Fig. 3.1.1. Aplicaciones directas del calor geotermico. Adaptado de Lindal y Lund, (1988)

Fig. 3.1.2. Localization de los campos geotermicos mexicanos.

Fig. 3.2.1. Esquema de un sistema geotermico hidrotermal

37

Page 38: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Fig. 1.1. Distribucion geografica de las manifestaciones geotermicas Mexicanas

38

Page 39: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

< IDENTIFICADO POR DESCUBRIR *

T

UJCO

ooOCOccZ)o111cc

(renta ble a futuro)

(profundi dad)

UJ

59COUJUU<c

RESERVA RECURSO

Figura 2.1.1. Diagrams McKelvey para energia geotermica que ilustra las definiciones de recurso y reserva. El eje vertical representa el grado de factibilidad economica; el horizontal el grado de seguridad geologica.

Adaptado de Muffler, 1981.

39

Page 40: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Den

sida

d de

pro

babi

lidad

T+AT

T -a

TemperaturaFig. 2.2.1. Ejemplo de diagrama triangular utilizado en la estimation de la

energla termica y de su incertidumbre.

40

Page 41: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

BetaGeneral(10.125,90.555,4.3567E+16, 6.2173E+17)

N"o

^d"o 0.

8-

1.0-

1.2-

1.4-

1.6- 00

Values x 10A17

5.0% 5.0% >0.7617 1.3247

Fig. 2.2.2. Histograma y ajuste obtenido por el metodo de Monte Carlo para la energla termica (kJ) del Estado de Queretaro, a partir del 47% de las

manifestaciones geotermicas catalogadas, distribuidas en 28 localidades.(Tornado de Iglesias et a!., 2004).

41

Page 42: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Valu

es x

10A-1

7

Values x 10A17

5.0% 90.0% 5.0%3.0805 3.4490

Fig. 2.3.1. Densidad de probabilidad estimada para la energia termica de 276 localidades geotermicas Mexicanas (tomada de Iglesias eta!., 2002)

42

Page 43: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Frec

uenc

ia70

Temperaturas mas probables de localidades individuales (°C)

Fig. 2.3.2. Histograma de las temperaturas mas probables de las 276 localidades geotermicas consideradas en este trabajo. Tornado de Iglesias y

Torres (2003)

43

Page 44: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

10 30 50 70 90 110 130 150

~ T -

Procesamiento de alimentos

Mobiliario

Piel

Secado de carbon

Empresas textiles

Aserraderos

Secadode

cemento

Rayon/Acetato

Curado de blocks de concrete

Conserves

Estireno

Acrilico Secado de

e Evaporation de cana de azucar

Lavado de partes metalicas

Condensacidn de suero

Secado de pulpa de azucar de betabel

Calentamiento de suelos

Acua-cultura

Pasteuriza-cidn

Proce- sos de biogas

Escaldar (aves.cerdos)Lavado en procesamiento de carnes (aves,reses,etc)

• Evaporacion de leche

Secado de frutas y vegetales

Bebidas de malta

Licor destilado

Alumina*

Cultivo de bongos

Blanqueado y coccion

Extraccidn de azucar de betabel

Refrescos

Hule sintetico

Invernaderos

Vulcanization

Evapora­cion de azucarde betabel

Limpieza y • esterilizacidn

farmaceutica

Quimicos organicos

Secado de yeso •

Secado de caolin

10 30 50 70 90 110 130 150

Fig. 3.1.1. Aplicaciones directas del calor geotermico (adaptado deUndal y Lund, 1988)

44

Page 45: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

10 °C en superficie

ebullicion

Roca impermeable

Magma en proceso de enfriamiento

Fumarola HfiMOO °C

Fig. 3.2.1 Esquema de un sistema geotermico hidrotermal

45

Page 46: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

TABLAS

Tabla 2.3.1. Reservas geotermicas de 20 Estados de Mexico (tomada de Iglesias y Torres, 2004).

Tabla 2.3.2. Comparacion de reservas geotermicas estimadas en diferentes anos.

Tabla 2.4.1. Estimacion gruesa de los recursos hidrotermales de alta temperatura con los sitios que se conocfan en 1975 (tomada de Mercado et al., 1982).

Tabla 2.4.2. Estimacion gruesa de los recursos hidrotermales de alta temperatura con los sitios que se conocfan en 1976 (modificada de Mercado et al., 1982).

Tabla 3.1.1. Utilizacion directa del calor geotermico en Mexico, 2005 (adaptada de Gutierrez-Negrln y Quijano-Leon, 2005).

Tabla 3.1.2 Capacidad geotermoelectrica mundial instalada al ano 2004.

Tabla 3.1.3 Capacidad instalada y planeada por campo a diciembre de 2004 (adaptada de Gutierrez-Negrfn y Quijano Leon, 2004)

Tabla 3.2.1 Costos de generacion en Mexico (con datos de Hiriart y Andaluz, 2000)

Tabla 3.2.2 Penetracion de la tecnologfa para el aprovechamiento de los sistemas hidrotermales.

Tabla 3.2.3. Penetracion de la tecnologfa para el aprovechamiento de los sistemas de roca seca caliente.

46

Page 47: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …
Page 48: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 2.3.1. Reservas geotermicas de 20 Estados de Mexico (tomada de Iglesias y Torres, 2004)

EstadoNo. de

manifesta- ciones en el

Estado

No. manif. incluido en

estimacion dereservas

% manif. incluido en

estimacion dereservas

No. De localidades incluidas en

reservas

Energia Termica (kJ) intervalo 90% confianza

Reservas (kJ) intervalo 90% confianza

Aguascalientes 49 18 36.7 7 9.43E+15 2.23E+16 2.36E+15 5.58E+15Chiapas 14 3 21.4 3 1.83E+15 4.18E+15 4.57E+14 1.04E+15Chihuahua 53 13 24.5 11 8.69E+15 1.33E+16 2.17E+15 3.34E+15Colima 3 1 33.3 1 2.41E+14 1.45E+15 6.03E+13 3.63E+14Durango 55 5 9.1 5 2.59E+15 5.60E+15 6.48E+14 1.40E+15Edo. de Mexico 6 5 83.3 3 2.12E+15 4.91E+15 5.30E+14 1.23E+15Guanajuato 172 75 43.6 47 4.32E+16 5.41E+16 1.08E+16 1.35E+16Guerrero 10 1 10.0 1 2.40E+14 1.52E+15 6.00E+13 3.80E+14Hidalgo 76 43 56.6 28 3.48E+16 4.78E+16 8.69E+15 1.19E+16Jalisco 391 66 16.9 41 4.96E+16 6.83E+16 1.24E+16 1.71E+16Michoacan 71 27 38.0 24 2.29E+16 3.38E+16 5.72E+15 8.45E+15Morelos 2 1 50.0 1 2.60E+14 1.28E+15 6.50E+13 3.20E+14Nayarit 56 19 33.9 13 1.48E+16 2.37E+16 3.70E+15 5.92E+15Oaxaca 12 5 41.7 4 2.27E+15 4.83E+15 5.67E+14 1.21E+15Puebla 17 7 41.2 6 3.68E+15 6.69E+15 9.20E+14 1.67E+15Queretaro 172 63 36.6 54 4.90E+16 6.18E+16 1.23E+16 1.55E+16San Luis Potosi 20 7 35.0 6 5.00E+15 1.02E+16 1.25E+15 2.55E+15Sonora 77 9 11.7 8 4.84E+15 9.80E+15 1.21E+15 2.45E+15Veracruz 10 2 20.0 2 1.10E+15 3.20E+15 2.74E+14 8.00E+14Zacatecas 44 12 27.3 11 9.03E+15 1.62E+16 2.26E+15 4.05E+15

Total 1310 382 276

48

Page 49: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 2.3.2. Comparacion de reservas geotermicas estimadas en diferentes anos

EstadoNo. de

manifesta- ciones en el

Estado

No. manif. incluido en

estimacion dereservas

% manif. incluido en

estimacion dereservas

No. de localidades incluidas en

reservas

Energia Termica (kJ) intervalo 90%

confianza

Reservas (kJ) intervalo 90%

confianza

Ano de la

estimacion

Aguascalientes 49 18 36.70 7 9.43E+15 2.23E+16 2.36E+15 5.58E+15 2002Aguascalientes 64 52 81.25 14 2.73E+16 4.82E+16 6.83E+15 1.21E+16 2005Queretaro 172 63 36.60 54 4.90E+16 6.18E+16 1.23E+16 1.55E+16 2002Queretaro 238 112 47.10 28 7.62E+16 1.32E+17 1.90E+16 3.31E+16 2004

49

Page 50: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 2.4.1. Estimacion gruesa de los recursos hidrotermales de alta temperatura con los sitios que se conocfan en 1975 (tomada de Mercado et al., 1982).

Localidad Capacidad (MWe)

Cerro Prieto, BC 500

Ixtlan, Mich. 100

Los Negritos, Mich. 100

Los Azufres, Mich. 100

La Primavera, Jal. 100

San Marcos, Jal. 100

Los Hervores, Jal. 100

La Soledad, Jal. 100

Los Humeros, Pue. 100

36 zonas con 75 MWe cada una 2,700

Total 4,000

50

Page 51: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 2.4.2. Estimacion gruesa de los recursos hidrotermales de alta temperatura con los sitios que se conoclan en 1976 (modificada de Mercado et al., 1982).

Localidad Capacidad (MWe)

Cerro Prieto, BC 2,610

Tulichek, BC 147

La Primavera, Jal. 93

La Soledad, Jal. 86

San Marcos, Jal. 218

Acatlan, Jal. 125

Los Pozos, Jal. 111

La Vega, Jal. 26

Agua Caliente, Jal. 34

Villa Corona, Jal. 18

San Isidro, Jal. 59

Mazatepec, Jal. 16

Cosala, Jal. 37

Jojotepec, Jal. 53

Colimilla, Jal. 25

Cacaluta, Jal. 344

Los Camacho, Jal. 28

Los Azufres, Mich. 600

100 zonas con 85 MWe cada una 8,500

Total 13,110

51

Page 52: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 3.1.1. Utilizacion directa del calor geotermico en Mexico, 2005 (adaptada de Gutierrez-Negrfn y Quijano-Leon, 2005)

Localidad Tipo T entrada (°C)

Capacidad(MWt)

Energla(TJ/ano)

Factor de capacidad

Los Azufres, Mich. A 77 0.007 0.179 0.801Los Azufres, Mich. B 72 2.703 69.511 0.815Los Azufres, Mich. G 60 0.004 0.105 0.793Los Azufres, Mich. H 110 0.460 13.191 0.909Los Humeros, Pue. O 75 0.174 4.946 0.901La Primavera, Jal. B 48 4.481 132.296 0.936Aguascalientes B 43 14.414 257.205 0.566Chiapas B 36 29.288 738.640 0.800Chihuahua B 39 2.274 52.813 0.736Coahuila B 32 1.640 27.699 0.536Durango B 53 2.063 28.688 0.441Guanajuato B 41 14.466 350.195 0.768Hidalgo B 42 10.772 285.695 0.841Jalisco B 38 12.010 293.214 0.774Mexico B 35 4.363 106.575 0.775Michoacan B 45 7.721 204.775 0.841Morelos B 45 14.466 350.195 0.768Nuevo Leon B 38 9.874 230.034 0.739Queretaro B 32 17.259 408.956 0.751San Luis Potosi B 37 7.054 151.474 0.681Sinaloa B 73 0.337 6.522 0.614Tlaxcala B 35 0.293 6.925 0.749Veracruz B 65 2.987 78.481 0.833Zacatecas B 37 5.532 133.549 0.766TOTAL (PROMEDIO) (50.2) 164.642 3,931.863 (0.757)

A = Secado de productos agricolas (granos, frutas, vegetales)

B = Balnearios y balneologfa G = Invernaderos H = Calefaccion de edificios

O = Otros (cultivo de hongos)

52

Page 53: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 3.1.2 Capacidad geotermoelectrica mundial instalada al ano 2004

Pais Capacidad (MWe)

Estados Unidos 2,002Filipinas 1,909Mexico 953Italia 795Indonesia 748Japon 535Nueva Zelanda 436Islandia 170El Salvador 161Costa Rica 153Kenia 121Nicaragua 77Rusia 62Guatemala 29China 28Turqufa 20Portugal 16Etiopfa 9Papua-Nueva Guinea 6Francia 4Taiwan 3Rumania 2Tailandia 0.3Austria 0.3Australia 0.2Zambia 0.2

Total 8,240

53

Page 54: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 3.1.3 Capacidad instalada y planeada por campo a diciembre de 2004(adaptada de Gutierrez-Negrin y Quijano Leon, 2004)

Campo Unidad Inicio de operacion

Tipo1) Capacidad(MWe)

Generacion en 2003 (GWh/yr)

Planeada(MWe)

CPI U1 1973 1F 37.5 279.12CPI U2 1973 1F 37.5 274.07CPI U3 1979 1F 37.5 300.55CPI U4 1979 1F 37.5 296.47CPI U5 1982 2F 30.0 34.49

Cairo CPII U1 1986 2F 110.0 760.13Prieto CPII U2 1987 2F 110.0 751.21

CPIII U1 1986 2F 110.0 729.27CPIII U2 1987 2F 110.0 863.92CPIV U1 2000 1F 25.0 183.96CPIV U2 2000 1F 25.0 202.50CPIV U3 2000 1F 25.0 203.19CPIV U4 2000 1F 25.0 232.83

U-2 1982 O 5.0 43.90U-3 1982 O 5.0 38.77U-4 1982 O 5.0 43.70U-5 1982 O 5.0 28.75U-6 1986 O 5.0 43.79

LosU-7 1988 1F 50.0 253.66U-9 1990 O 5.0 39.61

Azufres U-10 1992 O 5.0 44.13U-11 1993 B 1.5 4.55U-12 1993 B 1.5 0.00U-13 2003 1F 25.0 82.12U-14 2003 1F 25.0 39.87U-15 2003 1F 25.0 94.40U-16 2003 1F 25.0 94.48U-8 1989 O 5.0 42.60U-2 1990 O 5.0 43.92U-3 1991 O 5.0 45.57

Los U-4 1991 O 5.0 23.96Humeros U-5 1992 O 5.0 44.05

U-6 1994 O 5.0 43.74U-7 1993 O 5.0 41.57

U-8, U-9 2008 1F 50.0Las Tres U-1 2002 1F 5.0 25.13Virgenes U-2 2002 1F 5.0 7.70

La U-1, U-2 2006 1F - 50.0Primavera U-3 2008 1F - 25.0

Total 953 1251F =Flasheo Senci lo, O =Contrapresion, 2F =Doble Flasheo B = Cic o Binario

54

Page 55: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 3.2.1 Costos de generacion en Mexico (con datos de Hiriart y Andaluz, 2000)

Cerro Prieto Los Azufres Los Humeros

Planta 1.63 1.54 1.64

Operacion y mantenimiento de la planta

0.36 0.34 0.30

Suministro de vapor

1.17 0.91 0.91

Operacion y mantenimiento del campo

0.30 0.50 0.60

Total (US £) 3.46 3.29 3.45

55

Page 56: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 3.2.2 Penetracion de la tecnologia para el aprovechamiento de los sistemas hidrotermales

TecnologiaFecha de penetracion de las tecnologias

2002 2005 2010 2015 2020 2030

Exploracion• Tecnicas nuevas y mejorados de exploracion e interpretation del

subsuelo para la localization de zonas permeables y sitios para perforation

Alteration de minerales, analisis de nucleos e inclusiones fluidas

Metodos electromagneticos y geofisicos en general

PerforacionMejorar el control de perdidas de circulation

Sistemas de medicion y diagnostico (MWD, DWD y fibra optica)

Pozos de diametro delgado, instrumentacion y termination

Nuevas tecnologias de perforacion

Materiales avanzadosMateriales resistentes a la corrosion por fluidos geotermicos

Materiales para control de perdidas de circulacion

Materiales electronicos de alta temperatura y presion

Ingenieria de yacimientos

56

Page 57: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Instrumentation para mediciones de presion y temperatura en tiempo real

Trazadores quimicos

Modelos numericos avanzados para simulation de yacimientos

Equipo de superficieMetodos alternativos para eliminacion de gases incondensables

Condensation de mezclas de fluidos de trabajo

• Recubrimientos para superficies de intercambiadores de calor y tuberias para control de incrustaciones y corrosion

Condensadores enfriados por aire

• Verification en campo de plantas pequenas de generation (0.3 - 1 MWe)

Mejora de plantas existentes y uso de ciclos termodinamicosMejoras a plantas actuales

• Ciclos combinados, mixtos e hibridos

57

Page 58: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Tabla 3.2.3. Penetracion de la tecnologia para el aprovechamiento de los recursos de roca seca caliente.Fecha de penetracion de las tecnologias

2002 2005 2010 2015 2020 2030Tecnologia

ExploracionMejora la comprension de los modelos de los sistemas geotermicos (fallas, fracturas, modelos conceptuales, uso de sismica en 3D, etc.)

Metodos electromagneticos y geofisicos en general

PerforacionDesarrollo de barrenas con geometria y configuraciones avanzadas

Telemetria acustica

• Instrumentation de alta temperatura (>300°C) y grandes profundidades (5 km)

Perforacion ultraprofunda (5 km o mas)

Nuevas tecnologias de perforacion (top-drive systems)

Materiales avanzados• Materiales resistentes a la corrosion e incrustation por fluidos

geotermicos

Materiales para tuberias a muy altas temperaturas (300-400°C)

Materiales para barrenas para perforacion de roca de alta dureza

Lodos de perforacion y cementation a muy altas temperaturas

58

Page 59: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

Ingenieria de yacimientosSimulacion integral de yacimientos geotermicos

• Inyeccion de fluidos y trazadores quimicos, inhibidores de depositaciones

• Fracturamiento hidraulico, quimico y con explosivos y su caracterizacion

Tecnologia avanzada de registros (PTSD, MW, fibra optica)

Mejora de plantas existentes y uso de ciclos termodinamicosCiclos combinados, mixtos e hibridos

Nuevos ciclos y maquinas termicas

59

Page 60: ESTIMACION DEL RECURSO Y PROSPECTIVA TECNOLOGICA DE …

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