LA GEOTERMIA, UNA FUENTE DE ENERGÍA LIMPIA CONSEJO NACIONAL DE OPERACIÓN

Transcripción

1 LA GEOTERMIA, UNA FUENTE DE ENERGÍA LIMPIA CONSEJO NACIONAL DE OPERACIÓN Bogotá, Agosto 19 de 2015

2 CONTENIDO Geotermia Aprovechamiento de la geotermia Usos directos de la geotermia Generación de electricidad a partir de la geotermia Beneficios de la generación de energía geotérmica Etapas del Desarrollo Geotérmico Estudios de geología Estudios de geoquímica Estudios de geofísica Modelo geotérmico conceptual Costos indicativos de generación de energía geotérmica

3 ISAGEN Energía inteligente y prosperidad para todos 3032 MW instalados 2732 MW hídricos 300 MW térmicos 16% de la energía del país

4 GEOTERMIA Es una fuente de energía limpia, renovable y ambientalmente amigable, proveniente del calor interno de la tierra. Aprovechada en más de 90 países del mundo. Los recursos de baja temperatura distribuidos en todo el mundo, no están restringidos a áreas volcánicas y están disponibles para varios aprovechamientos directos, como spas, calentamientos, entre otros. Los recursos de alta temperatura pueden ser aprovechados para generar energía eléctrica. En el mundo se genera aproximadamente 67 TWh/año de electricidad en 24 países. Landerello, fue la primera planta geotérmica y en Italia se genera desde 1906.

5 GEOTERMIA Calor interno de la tierra Campo Geotérmico: Es una definición geográfica, usualmente indica un área de actividad geotérmica sobre la superficie de la tierra Sistema Geotérmico: Se refiere a todas las partes que involucra el sistema hidrológico, incluyendo zona de recarga, partes del sustrato y el sistema del flujo de salida. Reservorio Geotérmico: Indica las partes calientes y permeables de un sistema geotérmico que puede ser directamente explotado. Gradiente normal de temperatura en la corteza terrestre equivale a 30 C / km Temperatura núcleo interno = 5000 C Aprox. La corteza terrestre en promedio tiene un espesor aproximado de 30 km. Temperatura núcleo externo = 4000 C Aprox. Fuente:

6 GEOTERMIA Se manifiesta en forma de fuentes termales, y fumarolas que descargan agua y vapor Los lugares más apropiados están cerca a los volcanes, en cuyo interior existe alta temperatura. Es el calorcontenido en el interior de la Tierraque puede ser recuperado y aprovechado desde la superficie hasta 3km de profundidad.

7 GEOTERMIA Clasificación de los campos geotérmicos Sistemas geotérmicos convencionales (CGS) que corresponden a la mayor parte de la generación de energía eléctrica a partir de la geotermia en el mundo. Recurso de 2 a 3 km de profundidad. Fuente de calor: Volcanes activos. Permeabilidad natural: fallas geológicas. Disponibilidad de agua por ciclo hidrológico natural. Sistemas geotérmicos no convencionales (UGS) Plantas experimentales a profundidadesde4a5km. EGS: Sistemas geotérmicos mejorados HDR: Roca seca caliente (fracturamiento hidráulico) SGS: Sistemas geotérmicos supercríticos.

8 Fuente: Manual de geotermia, como planificar y financiar la generación de electricidad, Informe técnico 002, 2012, ESMAP.

9 APROVECHAMIENTO DE LA GEOTERMIA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA (GWh/año) USOS DIRECTOS DEL CALOR (GWh/año) USA China Filipinas USA Indonesia Suecia México Turquía Italia Japón Islandia Noruega Nueva Zelandia Islandia Japón Francia Kenia Alemania El Salvador Holanda Costa Rica Italia Turquía 490 Hungria (Fuente: Bertani, 2010; Lund ofl., 2010)

10 USOS DIRECTOS DE LA GEOTERMIA Fuente: Lund, J. Geo Heat Center, Oregon Institute of Technology.

11 GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE LA GEOTERMIA

12 GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE LA GEOTERMIA Flash simple Doble flash Binaria Turbinas Contrapresión Condensación Una o varias etapas

13 GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE LA GEOTERMIA PLANTA GEOTÉRMICA BINARIA (BERLIN EL SALVADOR) ISAGEN 2014 Subestación Sala de control y de máquinas Torre de enfriamiento Intercambiadores de calor

14 GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE LA GEOTERMIA CAPA SELLO PERMEABILIDAD VAPOR Y AGUA CALIENTE CALOR

15 GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE LA GEOTERMIA Características ideales del recurso geotérmico Calor: Temperatura de recurso geotérmico mayor o igual a 240 C y presión de cientos de veces la presión atmosférica de orden de magnitud en el reservorio. Permeabilidad: Transmisividad de media decena o decenas de Darcy metros en el reservorio en profundidad. Cantidad de vapor: Flujo másico de quinientas a mil toneladas por hora de vapor de composición química clorurada alcalina. Capa sello: Extensión de la capa sello de decenas de kilómetros cuadrados.

16 GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE LA GEOTERMIA Calor: Este parámetro se puede medir con sondas durante las pruebas de terminación de pozos geotérmicos exploratorios. Durante la operación de un pozo geotérmico se mide la temperatura y la presión del recurso geotérmico en la cabeza del pozo,enelseparadoryenlacentraldegeneración. Permeabilidad: La transmisividad se mide en las pruebas de inyección de terminación de perforación de pozos geotérmicos. Cantidad de vapor: Durante las pruebas de producción de pozos exploratorios se puede estimar el flujo másico de vapor separado del recurso geotérmico a presión atmosférica. Durante la operación de la central geotérmica se puede medir el flujo volumétrico de vapor a la entrada de la turbina y se puede estimar el flujo másico con la energía generada. Capa sello: La extensión de la capa sello se obtiene a partir del estudio de magnetotelúrica, toda vez que está compuesta de arcilla.

17 BENEFICIOS DE LA GENERACIÓN DE ENERGÍA GEOTERMICA Estabilidad pues no le afectan los climáticos que ocurren a su alrededor. fenómenos Promueve la utilización de un recurso renovable con alto factor de planta diversificando la matriz energética. Evita las emisiones de gases de efecto invernadero GEI reduciendo la dependencia del uso de combustibles. El recurso utilizado (vapor y agua) se reinyecta al sistema geotérmico y es una tecnología de bajas emisiones de carbono. No implica el uso de grandes extensiones de terreno.

18 BENEFICIOS DE LA GENERACIÓN DE ENERGÍA GEOTERMICA Con un manejo adecuado, es una tecnología de bajo impacto ambiental y mínimos costos variables de producción de electricidad. La tecnología para su exploración y explotación es bien conocida, probada y confiable. En El Salvador y Costa Rica se aprovecha para generación de electricidad desde hace más de 30 años. Las actividades de construcción y operación generan beneficios para las comunidades en su zona de influencia.

19 BENEFICIOS DE LA GENERACIÓN DE ENERGÍA GEOTERMICA Fuente: IEA, 2011

20 ETAPAS DEL DESARROLLO GEOTÉRMICO RECONOCIMIENTO (1 AÑO) Identificación y selección de zonas potenciales Análisis de restricciones ambientales Socialización y participación comunitaria OPERACIÓN COMERCIAL PREFACTIBILIDAD (2.5 años) FACTIBILIDAD (1.5 años) DESARROLLO (3 años) Toma fotografías y restitución Geología de detalle Alteracioneshidrotermales Geofísica (gravimetría, magnetotelúrica, sísmica) Geoquímica Hidrogeología Gradientetérmico Perforaciones exploratorias(2 a 3km). Evaluación del yacimiento. Perforación de pozos de producción Perforación de pozos de reinyección Construcción de líneas de conducción Construcción de la central de generación y conexión al STN Modelo geotérmico conceptual Selección de sitios de perforación exploratoria Diseño de pozos de perforación exploratoria Diseño de vías de acceso EIA para exploración y uso Obtención Licencia ambiental Análisis de viabilidad técnica Análisis de viabilidad económica Ejecución del PMA para la fase de exploración. Alistamiento y pruebas Ejecución del PMA para construcción y operación.

21 ESTUDIOS DE GEOLOGÍA Cartografía Geológica Geología Estructural Vulcanología Modelo Geológico Mapas, fotografías aéreas, imágenes de satélite Mapeo unidades litología (macro micro) Análisis químico de rocas Mapeo y análisis de alteraciones hidrotermales Mapeo de fumarolas, fuentes termales, suelos calientes. Volumen de los productos volcánicos Actividad volcánica Dataciones Amenaza volcánica Mapeo de fallas, fisuras, diques, diaclasas Cinemática de fallas Edad de las fallas y fisuras Mapeo de cráteres y fisuras Edad de cráteres y fisuras Tipo de productos expulsados Ambiente e historia tectónica Historia volcánica Localización y tipos de fuentes de calor Estructura permeable Riesgo geológico

22 ESTUDIOS DE GEOQUÍMICA Mapeo de manifestaciones termales. Obtener temperatura del reservorio Composición química de los fluidos Modelos de flujo Modelo geoquímico conceptual Evaluación de la potencial corrosión del fluido Evaluación de incrustaciones potenciales Evaluación de las zonas activas de ascenso de fluido (upflow) Muestreo y análisis de manantiales termales, fumarolas y pozos para análisis químicos, isotópicos. Muestreoy análisisde fluidos(geo-termometros y composición química del recurso geotérmico) Fuente: LAGEO, Curso corto de geotermia, 2015.

23 ESTUDIOS DE GEOFÍSICA El objetivo es medir diferentes atributos físicos de la corteza terrestre desde la superficie. Delimitar el recurso geotérmico Contorno del campo de producción Localizar acuíferos, estructuras. Localizar zonas de alteración hidrotermal Evaluar las propiedades generales del sistema geotérmico Los principales métodos geofísicos empleados en geotermia son: Métodos termales -Temperatura del suelo y flujo de calor. Transiente electromagnético(fuente controlada) TDEM Profundidadde 0 a 300 m. Magnetotelúrica (MT, AMT) (Fuente natural) Prof. MT: 100 m 30 km Prof. AMT: m Métodos magnéticos Roca magnetizada Métodos sísmicos (velocidad del sonido, sismicidad, estructuras geológicas) El método geofísico más aplicado en geotermia es la magnetotelúrica. Fuente: LAGEO, Curso corto de geotermia, 2015.

24 ESTUDIOS DE GEOFÍSICA Magnetotelúrica (MT-AMT) Fuente: LAGEO, Curso corto de geotermia, 2015.

25 APORTE POR DISCIPLINA AL MODELO GEOTÉRMICO CONCEPTUAL Elementos Geología Geoquímica Geofísica Fuente de calor X X Capa sello X X Zona de Salida Outflow X X Reservorio Zona de ascenso X X Zona de recarga X X X Patrónde circulación de fluidos Objetivos de perforación X X X X X X

26 MODELO GEOTÉRMICO CONCEPTUAL Un modelo geotérmico conceptual comprende y sintetiza la siguiente información: 1. Tamaño del sistema (área, profundidad, límites) 2. Naturaleza de la Fuente de calor 3. Localización / intensidad del flujo de calor 4. Localización / zonas de recarga 5. Patrón de flujo en el sistema (natural + estado de producción) 6. Condiciones termodinámicas iniciales (Modelos T y P) 7. Localización del recurso geotérmico 8. Localización of principales estructuras permeables(fallas, capas, etc.) 9. Localización los límites internos, Ej. barreras de flujo 10.Delinear la roca sello del sistema 11.División en subsistemas, o reservorios separados

27 MODELO GEOTÉRMICO CONCEPTUAL COMPONENTES: CAPA SELLO, CALOR, PERMEABILIDAD, CANTIDAD Y QUÍMICA DEL VAPOR Fuente: LaGeo

28 COSTOS INDICATIVOS DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD A PARTIR DE LA GEOTERMIA Fuente: Manual de geotermia, como planificar y financiar la generación de electricidad, Informe técnico 002, 2012, ESMAP.

29 Gracias