LA GEOTERMIA EN CHILE Carolina Silva Parejas Geóloga Proyecto Geotermia Departamento de Geología Aplicada 15.10.2008 Campo geotérmico Puchuldiza, I región
TEMARIO 1. Aspectos técnico/científicos 2. Experiencia a nivel mundial y aspectos económicos 3. Impacto en la sociedad y el ambiente 4. El caso chileno: Historia Potencial Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN
1. ASPECTOS TÉCNICO/CIENTÍFICOS
QUÉ ES LA ENERGÍA GEOTÉRMICA Gradiente térmico de la Tierra Promedio mundial: ~30ºC/km A mayor profundidad, mayor temperatura 2000 Geothermal Education Office
ENERGÍA GEOTÉRMICA Grandes generadores: Regiones con mayor gradiente geotérmico como el Cinturón de Fuego del Pacífico (Chile)
SISTEMA GEOTÉRMICO Reservorio: rocas permeables que contienen el fluido bajo presión Fuentes termales, fumarolas y géisers son la expresión superficial de un sistema geotérmico Fluido a alta temperatura en convección Fuente de Calor: pequeñas intrusiones someras repetidas (idealmente)
TIPOS DE SISTEMAS GEOTÉRMICOS CHILE -> TIPO CORDILLERANO Intrusivos someros Recarga a alta elevación Aguas primarias cloruradas ph neutro pueden emerger lejos del centro Zonas de vapor comunes Largas zonas de flujo lateral SKM, 2008
USOS ENERGÍA GEOTÉRMICA Recursos geotérmicos de baja temperatura Recursos geotérmicos de alta temperatura (~>240ºC) Usos directos como fuente de calor Generación eléctrica Desarrollo en cascada (electricidad y uso directo)
2000 Geothermal Education Office 2000 Geothermal Education Office 1. USOS DIRECTOS www.termasgeometricas.cl 2000 Geothermal Education Office BALNEOLÓGICO
2000 Geothermal Education Office 1. USOS DIRECTOS Fuente: Hiriart, 2006 DESHIDRATACIÓN FRUTAS Y LEGUMBRES SECADO DE MADERA Fuente: Hiriart, 2006
2. GENERACIÓN ELÉCTRICA Fluido: agente de transporte del calor Energía calórica -> energía mecánica Entrada de Vapor TURBINA Electricidad Salida de Vapor Campo Magnético Turbinas a vapor, plantas ciclo binario o combinaciones Vapor seco: turbina Mezcla bifásica: separada en vapor y agua: Vapor -> turbina Agua -> A menudo reinyectada en el reservorio
2. EXPERIENCIA A NIVEL MUNDIAL Y ASPECTOS ECONÓMICOS
SITUACIÓN MUNDIAL Generación energía geotérmica es una tecnología madura: -Historia de más de 100 años -Plantas a gran escala operando por 50 años Capacidad de generación instalada a nivel mundial: ~10.000 MW en 24 países (5% ERNC) Velocidad de crecimiento promedio mundial ~11% Mayoría proyectos usan turbinas a vapor con tamaños de unidad individual desde kw s a 137 MW
RANKING MUNDIAL 1. USA: ~3000 MW (30% capacidad mundial, 103 nuevos proyectos para llegar a ~7000 MW) 2. Filipinas: ~2000 MW (mayor consumidor de electricidad a partir de recursos geotérmicos del mundo, ~28%) 3. México: ~1000 MW 4. Italia: ~800 MW 5. Indonesia, Nueva Zelanda, Japón: ~500-700 MW
SITUACIÓN MUNDIAL En varios países, la generación geotérmica es competitiva en costos con otras fuentes (carbón, hidroeléctrica) sin subsidios Bajos costos operacionales, pero barrera de entrada: alto riesgo en etapas iniciales de exploración Necesidad de contar con información de geología básica Habilidad para competir con otros tipos de energía mejora si se incluyen los costos reales (emisiones gases invernadero, etc.) => depende de la política de gobierno
3. IMPACTO EN LA SOCIEDAD Y EL AMBIENTE
IMPACTO VENTAJAS: No depende del clima, ocupa poca extensión de terreno Mayor impacto Producción energía eléctrica durante producción y utilización Recursos Tº media (90º- 220ºC) -> Planta binaria: sistema cerrado, no descargas Recursos alta Tº (>~240ºC) Impacto ambiental despreciable Ambientalmente aceptable versus opción más económica Brown & Webster-Brown Brown,, 2005
1. Emisiones aire CO 2, H 2 S, NH 3, Hg, H 3 BO 3, metano, etano, Rn, etc. => medir regularmente y no exceder estándares Baja emisión CO 2 => energía limpia (bonos C)
IMPACTO 2. Aguas superficiales y suelos por aguas de perforación y condensados (termal, Li, H 3 BO 3, As, Hg, H 2 S, NH 3, Sb, Tl, Ag, Te, Se) => reinyección, pero impacta aguas subterráneas => medir regularmente y no exceder estándares => tratamiento contaminantes -> suministro agua 3. Manifestaciones geotermales: => Antes desarrollo: LB con monitoreo de todos los rasgos termales y no termales, con la mayor cantidad de información y durante el mayor tiempo posible para futuras comparaciones => Reinyección 4. Subsidencia => Antes de la explotación, LB de nivelación 5. Otros, algunos temporales (remoción tierra, ruido, alteración paisaje y ecosistema, efectos sociales) Brown & Webster Webster-Brown,, 2005
5. EL CASO CHILENO
HISTORIA 1908: Sociedad privada en Antofagasta para exploración en El Tatio 1921: Perforación 2 pozos en El Tatio (70-80 m) => Chile pionero a nivel mundial JICA, 1979 1968: Convenio Gobierno de Chile y Programa Naciones Unidas para el Desarrollo (UNDP) CORFO crea «Comité para el Aprovechamiento Energía Geotérmica»: El Tatio, Puchuldiza, Pampa Lirima y Surire (17º-24ºS) Cooperación con Italia, Nva. Zelanda, JICA JICA, 1979 Estudios exploración: geología regional, geoquímica, geofísica (resistividad, gravimetría, magnetometría)
HISTORIA 1969 1980: Perforación 13 pozos de exploración con diámetros de producción en El Tatio y 6 en Puchuldiza (prof 428-1815 m) JICA, 1981 JICA, 1981 1982: Comité cesa sus actividades 2000: Promulgación Ley de Concesiones Geotérmicas (Rol SERNAGEOMIN, Registro y Catastro Concesiones, Definición de Vértices y Participación en el Comité de Geotermia)
POTENCIAL GEOTÉRMICO DE CHILE Chile: ubicado en sector SE del Cinturón de Fuego del Pacífico Notable actividad sísmica y volcánica reciente Achurra, 2008 Volcanismo activo a lo largo de casi todo Chile, mayoría fuentes termales en cercanías de edificios volcánicos Alto gradiente geotérmico de la corteza bajo Cordillera de los Andes Modificado de Bravo & Araya (1978) y JICA (1981) Eleavación (msnm) 4300 4200 4100 4000 3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200 3100 Gradientes de Temperatura en Pozos 3000 0 50 100 150 200 Temperatura ºC Pozo 1_T7_0777 Pozo 2_T9_0777 Pozo 3_T8_0677 Pozo 4_T4_0877 Pozo 5_T5_1177 Pozo 6_T11_1280
POTENCIAL GEOTÉRMICO DE CHILE 1. Lahsen (1985): Metodología usando flujo de calor: Aplicando gradiente geotérmico en área determinada asumiendo rango de profundidad USGS circular 726 (1975) y 790 (1979) y Aldrich (1981) Energía fluidos a más de 150º C hasta 3 km de profundidad, considerando reservas técnica y económicamente explotables para electricidad con factor de recuperación de 8% => 16.000 MW para 50 años 2. Stefansson (2005): 150 volcanes activos y latentes => 25.000 MW Fuente: Ramírez & Lahsen, 2006
POTENCIAL GEOTÉRMICO DE CHILE 3. CNE (2005): Aproximaciones en zonas con concesiones de exploración geotérmica Potencial útil para generación eléctrica: 1.235-3.350 MW Potencial, MW 25-150 150-250 100-400 50-100 10-50 300-1000 50-200 50-250 100-250 100-300 Otros: 300-400 Total: 1235-3350 Fuente: Ramírez & Lahsen, 2006
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN OBJETIVOS GLOBALES Fomentar el desarrollo de la industria geotérmica en Chile Disminuir el riesgo exploratorio inicial de las empresas interesadas en invertir en zonas específicas Difundir los distintos usos que tiene la energía geotérmica Contribuir al desarrollo de una energía limpia en el país
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN Órgano ejecutor: SERNAGEOMIN Convenio con Ministerio de Minería Exploración geológica para el fomento de la energía geotérmica, $ 532 millones, 3 años plazo: 2007-2010 Programa complementario con Grupo Bancario Alemán KFW en conjunto con el Ministerio de Hacienda, para aporte financiero (5,1 millones euros) y de capacitación y asesoramiento (0,4 millones euros), 5 años plazo
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN 1.- Actualización y mejoramiento del Catastro nacional de fuentes termales y zonas con potencial geotérmico Catastro fuentes termales actual: aprox. 300 fuentes reconocidas y analizadas Ubicar y caracterizar fuentes termales aún no incluidas Completar y homogeneizar base de datos de todas las fuentes termales (ubicación exacta, temperatura, ph, conductividad, datos hidroquímicos, etc.) Termas del Jabalí, X región
ETAPAS PROYECTO GEOTÉRMICO Identificación zona Accesos, permanencia y difusión/trabajo con comunidades Exploración de superficie Estudios geocientíficos Evaluación SERNAGEOMIN Probar potencial eléctrico Sondajes Tests de pozos Factibilidad Decisión Desarrollo Consentimiento Construcción planta
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN 2.- Estudios de detalle en zonas específicas con potencial geotérmico GEOLOGÍA: Mapeo geológicoestructural y volcanológico 1:25.000 Petrografía microscópica Dataciones Geoquímica roca Estudio alteración (difracción rayos X) 2000 Geothermal Education Office
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN GEOQUÍMICA FLUIDOS: Medición parámetros de terreno (temperatura, CE, ph, eh, O 2 ) Muestreo de aguas
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN GEOQUÍMICA FLUIDOS: Muestreo de gases (fumarolas, fuentes termales, suelos humeantes, géisers, etc.) (por implementar) Tapa hilada Tapon teflon Entrada Sepúlveda, 2006 Sepúlveda, 2006 Botella de muestreo Metodología de embudo invertido
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN GEOQUÍMICA FLUIDOS: Química Geotermometría Isotopía ( 18 O, 2 H) Hauser, 2000
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN HIDROGEOLOGÍA: Mapeo hidrogeológico 1:25.000 Modificado de Santibáñez y otros, 2005
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN GEOFÍSICA: Magnetometría aérea Gravimetría 2000 Geothermal Education Office Transiente electromagnético (TEM) Magneto-telúrica (MT)
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN GENERACIÓN MODELO CONCEPTUAL DEL SISTEMA GEOTÉRMICO: Modificado de Sepúlveda et al., 2004 En esta etapa, se pueden sugerir blancos para pozos
Proyecto Geotermia SERNAGEOMIN RESULTADOS Entrega del catastro nacional actualizado de fuentes termales y zonas con potencial geotérmico, incluyendo mapa escala 1:3.000.000, datos hidroquímicos de todas las fuentes termales del país y base de datos pública con toda la información de fuentes termales del país Informes anuales con mapas a escala 1:50.000 y/o 1:25.000 y los aspectos técnicos detallados de cada área investigada, incluyendo información geológica, hidroquímica y geofísica y el modelo conceptual del sistema geotérmico asociado
CONCLUSIONES: ENERGÍA GEOTÉRMICA Autóctona (evita dependencia de otros países y diversifica matriz energética) Confiable (no depende de clima ni precio de combustibles, alto factor de planta: 85-90%) Limpia, ambientalmente amigable (con respecto a hidrocarburos, por ejemplo) Bajos costos operacionales (aunque alta inversión y riesgo exploratorio). En inversión de capital y costos de operación, intermedia entre hidro y térmica Verde, susceptible de generar bonos de carbono (globaliza el proyecto) Uso mínimo de terreno Muy larga vida útil, renovable si es bien manejada Madurez tecnológica en su industria, incluyendo desarrollo modular Polos adicionales de desarrollo (pisciculturas, secado, invernaderos, turismo, etc.) Chile: potencial geotérmico considerable!!
Gracias
REFERENCIAS Aldrich, M.Y., Laughlin, A.A. & Gambill, D.T., 1981. Geothermal resources base of the world : a revision of the Electrical Power Research Institute s estimate. Los Alamos Scientific Laboratory LA-8801-MS, 59 pp. Bravo E., R. & Araya C., C., 1978. Informe de mediciones pozos 1, 2, 3, 4 y 5 campo geotérmico de Puchuldiza, Santiago, 9 p. CORFO - Comité Geotérmico. Brown, K. & Webster-Brown, J., 2005. Environmental impacts of high entalpy system development. In: Pre and post congress short courses, World Geothermal Congress, Antalya, p. 325-356. Hiriart, G., 2006. Generación de energía eléctrica con centrales geotérmicas. XI Congreso Geológico Chileno, 7-11 agosto 2006, Antofagasta, Chile. JICA; CORFO, 1979. Report on geothermal power development project in Puchuldiza area (Inédito), 107 p. Santiago. JICA; CORFO, 1981. Report on geothermal power development project in Puchuldiza area (Inédito), 83 p. Santiago. Lahsen, A., 1985. Origen y potencial de energía geotérmica en los Andes de Chile. In : Frutos, J., Oyarzún, R. & Pincheira, M. Geología y recursos minerales de Chile, Universidad de Concepción, pp. 423-438. Muffler, L. J. Patrick (editor), 1979. Assessment of geothermal resources of the United States Author(s). USGS circular 790, 163 p. Ramírez, C.F. & Lahsen, A., 2006. Potencial de generación eléctrica a partir de energía geotérmica : el caso de Chile. XI Congreso Geológico Chileno, 7-11 agosto 2006, Antofagasta, Chile. Sepulveda, F., 2006. El sistema geotérmico de Cordón Caulle, sur de Chile : caracterización geológica y geoquímica. Tesis de Doctorado, Universidad de Chile, 191 p. Sepúlveda, F., Dorsch, K., Lahsen, A., Bender, S. & Palacios, C., 2004. The chemical and isotopic composition of geothermal discharges from the Puyehue-Cordón Caulle area (40.5ºC), Southern Chile. Geothermics, 33/5, 655-673. SKM, 2008. Practical Applications of Geothermal Science. Curso Antofagasta Minerals, Santiago, 24-26 Septiembre 2008, dictado por Jim Lawless (SKM). White, D.E. and D.L. Williams (editors), 1975. Assessment of geothermal resources of the United States. USGS Circular 726, 155p.