Panorama de la Geotermia en México

Transcripción

1 X CONGRESO NACIONAL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS EL AGUA EN LA ENERGÍA, EL DESAFÍO DE LA HIDROGEOLOGÍA EN MÉXICO Panorama de la Geotermia en México Rosa Maria Prol-Ledesma Instituto de Geofísica, UNAM, Cd. Universitaria. Coyoacán, CP 04510, Mexico, D.F., Mexico. Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica

2 Panorama de la Geotermia en México o Por qué es tan importante la Geohidrología para la explotación sustentable de la Energía Geotérmica?

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4 Composición isotópica de agua termal Truesdell and Hulston,1980

5 Composición isotópica de agua termal Giggenbach, 1992

6 PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN MEXICO* Fuente Energía producida (%) Geotermia 2.40 Carbón 6.23 Nuclear 3.58 Eólica 0.04 Diesel y gas (productores privados) Hidráulica Diesel y gas (CFE) *-En 2011

7 Prol-Ledesma y Torres-Vera, 2007

8 DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO 1951 PRIMEROS ESTUDIOS PARA UTILIZAR LOS RECURSOS GEOTÉRMICOS EN MÉXICO 1955 SE CREA LA COMISIÓN DE ENERGÍA GEOTÉRMICA 1956 PRODUCCIÓN DE VAPOR EN EL POZO PATHÉ-1 EN PATHÉ, HIDALGO 1958 PRIMEROS ESTUDIOS DE EXPLORACIÓN EN CERRO PRIETO 1959 SE INAUGURÓ EN PATHÉ UNA PLANTA TURBOGENERADORA DE 3.5 MW (FUNCIONÓ HASTA 1973)

9 DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO PERFORACIÓN DE 20 POZOS EN CERRO PRIETO 1971 DISOLUCIÓN DE LA COMISIÓN DE ENERGÍA GEOTÉRMICA, TRANFERENCIA A CFE 1973 INICIO DE OPERACIONES DE LAS DOS PLANTAS DE 37.5 MW EN CERRO PRIETO 1981 CREACIÓN DE LA GERENCIA DE PROYECTOS GEOTERMOELÉCTRICOS EN CFE

10 DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO 1982 INICIO DE PRODUCCIÓN EN LOS AZUFRES (5 PLANTAS DE 5MW) 1990 INICIO DE PRODUCCIÓN EN LOS HUMEROS (2 PLANTAS DE 5MW) 2001 INICIO DE PRODUCCIÓN EN LAS TRES VÍRGENES (2 PLANTAS DE 5MW)

11 DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MÉXICO 2014 INICIO DE ACTIVIDADES DEL CENTRO MEXICANO DE INNOVACIÓN EN ENERGÍA GEOTÉRMICA (SENER-CONACyT) 2014 REFORMA ENERGÉTICA 2015 RONDA CERO PARA GEOTERMIA

12 CAPACIDAD INSTALADA EN MÉXICO 2015 Campo Capacidad (MW) Instalada Operan do Generación anual (GWh) Número de pozos en 2012 Producci ón Inyección Cerro Prieto Los Azufres Los Humeros Las Vírgenes Tres TOTAL

13 Producción País/(MW) EUA México (775) 1017 (869) Filipinas Indonesia Islandia Nueva Zelanda Italia Japón

14 Clasificación de los recursos geotérmicos: Play Área delimitada geográficamente con las condiciones adecuadas para obtener un flujo alto a una temperatura suficientemente alta para la explotación. Indicio Es un yacimiento a profundidad que ha sido suficientemente bien identificado con técnicas de exploración (por ejemplo MT) Prospecto Es un área que ha sido estudiada con detalle con técnicas de exploración superficial y ha sido señalada positivamente para perforación.

15 MANIFESTATIONES SUPERFICIALES

16 VENTILAS SUBMARINAS EN EL GOLFO DE CALIFORNIA

17 Tipos de Play en Geotermia Acuífero caliente sedimentario Magmático Roca seca

18 NO SE CUENTA CON UNA EVALUACIÓN DE LOS RECURSOS Recurso Geotérmico es un Play, en el que la forma, calidad y cantidad generan expectativas razonables para su explotación económica Inferido Se cuenta con suficientes datos de perforación (pozos de gradiente o profundos) y datos geofísicos para tener un nivel razonable de confianza en la evaluación volumétrica de calor en 3 dimensiones Indicado Mediciones directas en pozos que indiquen la temperatura y dimensiones del yacimiento que permitan calcular la cantidad de energía térmica recuperable Medido Se tienen demostrados por medición directa tanto la temperatura y volumen del yacimiento, así como la producción de pozos para calcular la energía recuperable con un alto nivel de confianza Australian Code for Reporting geothermal resources

19 FACTORES PARA EL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA La calidad del recurso geotérmico está determinado principalmente por la temperatura a profundidad y los flujos para producción, ya que estos determinan la energía que puede ser producida. La profundidad del recurso en un factor económico importante, ya que en la mayoría de los sistemas con producción entre 1 a 5 km el gasto más importante es la perforación.

20 FACTORES PARA EL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA 1. (exploración) Reducción de la incertidumbre en la calidad del recurso anterior a la perforación 2. (perforación) Reducción de los costos de perforación (e.g. perforación direccional desde una plataforma) 3. (estimulación) Mejoramiento del flujo natural del sistema

21 El futuro de la Energía Geotérmica en México depende de los recursos potenciales del país Por una parte el potencial que se calcula refleja la energía eléctrica* que se puede producir con una base económica, la cual depende de: La calidad natural del recurso: temperatura, profundidad, geoquímica, flujo producido. La capacidad de mejorar la calidad del recurso (EGS) El proceso y los costos de producción de la energía (incluye todo el proceso) *los usos directos se pueden calcular también en forma de la energía reemplazada.

22 Parámetros para evaluación de potencial geotérmico Pero la definición de Sanyal (2005) incluye siete categorías: No para uso eléctrico <100 C Temperatura muy baja 100 a <150 C Temperatura baja 150 a <190 C Temperatura moderada 190 a <230 C Temperatura alta 230 a <300 C Temperatura muy alta <300 C Campos de vapor ~240 C (solo fase vapor)

23 Parámetros para evaluación de potencial geotérmico Definición de Temperatura Moderada Muffler (1979) C Hochstein (1988) C Benderitter & Cormy (1990) C Sanyal (2005) C El rango propuesto varía entre 90 y 230 C

24 Método Volumétrico de evaluación del potencial geotérmico Energía eléctrica producida:

25 Evaluaciones del potencial de la Energía Geotérmica en México-últimos 40 años Autor Año MWe* Reservas probadas Reservas probables Reservas posibles MWe (Total) Observaciones Alonso ,000 4,000 Mercado ,110 13,110 Alonso ,340 4,600 6,000 11,940 Mercado et al ,815 45,815 ( ºC) Iglesias y Torres MWt Iglesias Ordaz, et al. (CFE) Hiriart, et al. MWt (276 zonas geotérmicas de 60 a 180 ºC) 918 zonas T 200 C (1631 manif) , manif Eval. Vol.20 áreas

26 Estimación de potencial por CFE Recurso Temperatura Capacidad en MWe Alta Entalpía >200 ºC >10 Media Entalpía ºC 3 6 Baja Entalpía ºC 2 4

27 Nuevos Proyectos CFE Tomado de Flores-Armenta, 2012

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29 Base de datos más reciente (Iglesias et al., 2011)

30 Prol-Ledesma y Juárez, 1986

31 El desarrollo de la Geotermia en México requiere de la evaluación regional del recurso, la innovación en metodología de exploración y explotación y la formación de recursos humanos de nivel de excelencia.

32 CAMPO GEOTÉRMICO LOS AZUFRES

33 Producción histórica de Los Azufres Tomado de Flores-Armenta, 2012

34 Modelo de Los Azufres CFE Molina, 2013

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36 Composición isotópica de agua termal Los Azufres Giggenbach, 1992

37 Características isotópicas de aguas en diferentes ambientes Sheppard, 1986

38 CAMPO GEOTÉRMICO LOS HUMEROS

39 Producción histórica de Los Humeros Tomado de Flores-Armenta, 2012

40 Composición isotópica del agua en el campo geotérmico de Los Humeros Portugal et al., 2002

41 Sheppard, 1986

42 CAMPO GEOTÉRMICO LAS TRES VIRGENES

43 Producción histórica de Las Tres Vírgenes Tomado de Flores-Armenta, 2012

44 Composición isotópica del agua en el campo geotérmico de Tres Vírgenes Portugal et al., 2000

45 Sheppard, 1986

46 CAMPO GEOTÉRMICO CERRO PRIETO

47 Producción histórica de Cerro Prieto Tomado de Flores-Armenta, 2012

48 Composición isotópica del agua en el campo geotérmico de Cerro Prieto Truesdell et al., 1979

49 Modelo geohidrológico de Cerro Prieto Lippmann et al., 1991

50 Modelo geohidrológico de Cerro Prieto Lippmann et al., 1991

51 Crónica de un enfriamiento anunciado Tomado de Flores-Armenta, 2012

52 CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO Proyectos de Investigación Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.

53 META PARA EL AÑO 2024: GENERACIÓN DEL 35% DE LA ENERGÍA DE MÉXICO CON FUENTES SUSTENTABLES CON CUÁNTO PUEDE CONTRIBUIR LA GEOTERMIA?

54 MUCHAS GRACIAS!

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56 CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO El desarrollo de la energía geotérmica depende de los avances tecnológicos: 1. (exploración) Reducción de la incertidumbre en la calidad del recurso anterior a la perforación 2. (perforación) Reducción de los costos de perforación (e.g. perforación direccional desde una plataforma) 3. (estimulación) mejoramiento del flujo natural del sistema 4. (sistemas supercríticos) habilidad para detectar la ocurrencia de fluidos supercríticos. 5. (conversión) mejoramiento de la eficiencia de conversión y reducción de la temperatura de enfriamiento.

57 CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO Proyectos de Investigación Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.

58 Evaluación Regional Mapas de gradiente geotérmico y flujo de calor para la República Mexicana Mapa de provincias geotérmicas de México a partir de la geoquímica de fluidos y distribución de acuíferos Campaña Intensiva de Exploración Geotérmica de las Cuencas Wagner, Consag, Delfín, Guaymas y Alarcón del Sistema de Rifts del Golfo de California Estimación del potencial de generación eléctrica de los Sistemas Geotérmicos Mejorados (SGM) en México

59 Métodos de Exploración Desarrollo y Aplicación de Nuevos Métodos Avanzados en Geoquímica de Fluidos y Alteración Hidrotermal para la Exploración de Sistemas Geotérmicos Innovación en la aplicación de técnicas modernas de prospección geotérmica a partir de la integración de métodos geológicos, geoqui micos y geofi sicos, caso de estudio del campo volca nico-geote rmico de Los Humeros. Exploración geotérmica de los complejos volcánicos de Cerritos Colorados, Acoculco y El Aguajito-La Reforma: Estudios de vulcanología, estratigrafía, geoquímica y petrología experimental

60 Estudios del yacimiento Monitoreo espacio- temporal de variables geofísicas en campos geotérmicos Desarrollo de una herramienta computacional, basada en la mejor ecuación de estado disponible, para el cálculo de propiedades termodinámicas de mezclas de H2O y CO2 en un amplio intervalo de presión, temperatura y composición Un simulador de transporte de vapor para optimizar el diseño de las redes de vapor-ductos y la generación de energía eléctrica en un campo geotérmico

61 Usos directos de geotermia Desarrollo tecnológico para el aprovechamiento de la geotermia de baja entalpía Disen o de una Metodologi a integral para la perforacio n de sitios geote rmicos de mediana y baja entalpi a, con transformacio n tecnolo gica y definicio n de para metros de riesgo Evaluación de tecnologías para la maximización de extracción de energía de yacimientos geotérmicos de mediana y baja entalpía

62 Sustentabilidad del recurso Evaluacio n del potencial y la sobre-explotacio n de la capacidad de poder geote rmico de Me xico usando iso topos de gases nobles Desarrollo sostenible y minimización del impacto ambiental de la explotación de yacimientos geotérmicos en Mexico Evaluación de tecnologías para la maximización de extracción de energía de yacimientos geotérmicos de mediana y baja entalpía

63 CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO Proyectos de Investigación Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.

64 Objetivos Recursos Humanos 1. Formar recursos humanos a nivel de especialización técnica en las distintas áreas de la industria geotérmica. 2. Elaborar un plan para la formación de especialistas a nivel de maestría y doctorado en los posgrados nacionales. 3. Convertir al CeMIE-Geo en el centro de formación de recursos humanos que concentre a otras instituciones nacionales e internacionales que les permitan ser un referente Internacional.

65 META-1 Entrenamiento técnico especializado para estudiantes de nivel posgrado como parte de las actividades académicas del CeMIE-Geo. Diplomado de un mes Cursos cortos ofrecidos por las instituciones participantes

66 META-1 cont. META 1 Ofrecimiento de la United Nations University de Iceland para ofrecer cursos en México. META 1 Organización para el próximo año de un diplomado de 9-10 meses con dos vertientes: exploración geotérmica Ingeniería de yacimientos

67 Diplomado en Geociencias en Energía Geotérmica: Conceptos Básicos de Geotermia Geología de la Geotermia Geoquímica de la Geotermia Geofísica de la Geotermia Evaluación de yacimientos geotérmicos y cálculo de reservas

68 Diplomado en Ingeniería en Energía Geotérmica-1 Conceptos Básicos de Geotermia Procesos Térmicos para el Aprovechamiento Geotérmico Ingeniería de yacimientos geotérmicos Tecnología de Perforación y Pruebas Características en Pozos Geotérmicos

69 Diplomado en Ingeniería en Energía Geotérmica-2 Ingeniería de dispositivos para el aprovechamiento geotérmico (análisis, diseño y manufactura) Ingeniería de materiales para procesos geotérmicos Normatividad energética para el aprovechamiento geotérmico Sustentabilidad de la energía geotérmica (Aspectos medio ambientales)

70 META-2 META 2 Un plan de posgrado nacional con orientación en Geotermia utilizando las capacidades de las instituciones de educación superior y el esquema de becas de Conacyt. Se iniciaron negociaciones con algunos Posgrados en Ciencia de la Tierra e Ingeniería. (Facilidades para movilidad)

71 CONTRIBUCIÓN DEL CEMIE-GEO AL DESARROLLO DE LA GEOTERMIA EN MEXICO Proyectos de Investigación Formación de Recursos Humanos de excelencia en Geotermia Sinergia con dependencias gubernamentales y entidades privadas para aplicación directa del conocimiento y las nuevas tecnologías que se desarrollen.

72 Aplicaciones Análisis de factibilidad y desarrollo de un prototipo de proyecto demostrativo del uso energía geotérmica para climatización de invernaderos Diseño y construcción de turbo-generador de baja entalpía con capacidad de 300 kw para aprovechamiento del recurso geotérmico nacional Integración de una planta de poli-generación mediante el uso en cascada de la energía geotérmica

73 Aplicaciones Diseño, desarrollo y caracterización a detalle, de un sistema de deshidratación de alimentos con la calidad requerida por la industria alimentaria, con calor residual de campos geotérmicos Análisis de factibilidad, comparación de tecnologías, estudio de mercado y desarrollo de un proyecto demostrativo de Bombas de Calor Geotérmicas para acondicionamiento de espacios habitacionales y comerciales en Mexicali, Baja California y Cuernavaca, Morelos, México