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5/9/2018 Geotermia en Mexico - slidepdf.com

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GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,¿ES REALMENTE VIABLE?

(Estudio realizado en el campo geotérmico de Los Humeros, Puebla México).

Miguel Alejandro González González, [email protected]

-Resumen-

Se presenta el siguiente estudio con el fin de evaluar a la energía geotérmicadesde el punto de vista energético, si es realmente una alternativa viable para elgobierno mexicano el construir este tipo de plantas (energía geotérmica)aplicando estudios de costos, incluyendo la inversión inicial, los costos asociadosa la planta (Los Humeros) y determinar así el beneficio neto, además el costo deproducción KW-$. A su vez se analizan las ventajas y desventajas de este tipo deenergía, su impacto social, ambiental y que tanto contribuye a la generación deenergía en el país.

Otro punto importante de este estudio es el que una vez analizados las diferentesetapas de este proyecto, poder llegar a una conclusión si es viable el utilizar laenergía geotérmica, y para que usos además del eléctrico puede ser útil este tipode energía.

-INTRODUCCIÓN-

¿Qué es la energía geotérmica?

La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre

mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor delinterior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que cabe destacar elgradiente geotérmico, el calor radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego

geo, "Tierra", y thermos, "calor"; literalmente "calor de la Tierra".

GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO, ¿ES REALMENTE VIABLE? !

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Gradiente_geot%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego

http://es.wikipedia.org/wiki/Gradiente_geot%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Geothermal_energy_methods.png

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego



Fig. 1.- calor interno.

En los años 80 casi el total de la energía consumida en el mundo provenía de laquema de combustibles fósiles, considerando el mismo consumo perca pita deesos años y el aumento de la población, se estima que para el año 2025 se

quemaran 14,000 millones de toneladas de carbón. Es decir, habrá un incrementodel 40%. Ello producirá una aceleración del calentamiento global y además alelevarse la temperatura del planeta esto acelerara el deshielo de los casquetespolares e irremediablemente habrá un aumento en el nivel de los océanos, quepuede llegar a ser catastrófico para el ser humano.En México al igual que en la mayoría de los países del mundo la economía estáregida por que tanto petróleo produce el país, y la mayoría de las máquinas, losautomóviles etc. Utilizan combustibles fósiles.El 51.87% de la energía eléctrica es producida por termoeléctricas, y estasocupan combustible fósil.

Los combustibles fósiles se agotan eso es una realidad, y además amenazan concausar una catástrofe ecológica a nivel mundial.La energía Nuclear es muy costosa y peligrosa.

¿Qué alternativas nos quedan?Actualmente se vive una crisis energética y esto ha obligado a especialistas dedistintas partes del mundo a formular un replanteo sobre los mecanismos de

generación de electricidad.A nivel mundial se han empezado a utilizar otras fuentes para la generación de

energía llamadas energías alternativas.

¿Qué son las energías alternativas?Son fuentes de obtención de energía sin destrucción del medio ambiente,

renovables que han sido investigadas y desarrolladas en las últimas décadas,algunas de ellas son, eólica, solar, biomasa y la energía geotérmica de la cual se

hablara a fondo en este trabajo.




Fig. 2.- energías alternativas.

FENÓMENOS QUE PUEDEN INDICAR ÁREAS GEOTERMICAS:

1) VOLCANISMO RECIENTE.

2) ZONAS DE ALTERACIÓN HIDROTERMAL.

3) EMANACIONES DE VAPOR CALIENTE O GASES.

4) FUENTES TERMALES Y MINERALES.

5) DETERMINADAS MINERALIZACIONES Y DEPOSITO DE SALES.

6) ANOMALIA TÉRMICA.

CAUSAS QUE PUEDEN GENERAR UN CAMPO GEOTÉRMICO:

A) ELEMENTOS QU MICOS

B) ELEMENTOS RADIOACTIVOS

C) MECÁNICOS

1) INTRUSIÓN MAGMATICA

E) SEPARACIÓN

F) SUBSTRACCIÓN

G) OBDUCCIÓN

2) COLISIÓN DE PLACAS




-ANTECEDENTES-

Utilizada por primera vez en Larderello, Italia, en 1904, esta fuente de energíatiene un importante potencial para su desarrollo en numerosos países.Actualmente utilizada en más de 20 países en todo el planeta aporta ya unos 13mil MW de potencia, lo que representa el 8% de la capacidad instaladamundialmente.

En el continente americano la primera planta de energía geotérmica fue la dePathé en el estado de Hidalgo en México en 1959. Esta planta producía 3500kilovatios, pero tuvo que ser abandonada ya que el vapor no era suficiente.

DSC02236

GEOTERMIA EN EL MUNDO:

Estados Unidos 2,228 MW de Capacidad

Filipinas 1,1908 MW de Capacidad

México 853 MW de Capacidad

USOS:

Más energía Eléctrica

Balnearios

Calefacción

Invernaderos

Secado de Madera

Deshidratación de frutas y legumbres




VENTAJAS:

Produce muy pocas emanaciones de gases.

El bióxido de carbono emitido por una geotermoelectrica representa la quintaparte que emite una termoeléctrica.

No produce óxidos de nitrógeno

No consumen agua para enfriamiento.

DESVENTAJAS:

1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevopodrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.

2. En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; esinferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión.

3. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico,

amoníaco, etc.4. Contaminación térmica.

5. Deterioro del paisaje.

6. No se puede transportar (como energía primaria).

7. No está disponible más que en determinados lugares.




EL CASO MEXICANO:

En México se comenzó la producción geotérmica industrial (75 MW) en abril de 1973, esdecir, hace más de 30 años generando en Cerro Prieto sin mayores problemas. Lo queinicialmente se desarrolló como una fuente alternativa de Energía para diversificar laoferta de fuentes primarias, en la actualidad se ha transformado en una fuentede energía económica, que incluso compite con centrales de ciclo combinado alos precios de mercado de nuestro gas natural.

México tiene actualmente una potencia neta instalada de 720 MW en CerroPrieto, 193 MW en Los Azufres, 30 MW en Los Humeros y 10 MW en Tres Vírgenes.

Aunque la energía geotérmica generada en México representa sólo el 3% del totalnacional, cada campo tiene su particularidad.

Por ejemplo, Cerro Prieto con sus 720 MW es el sostén básico de la generación enel sistema aislado del noroeste del país, frontera con California, donde hastahace poco su aporte era del 75% de ese sistema.

Los Azufres, en el altiplano mexicano a 2.800 m sobre el nivel del mar y a 200 kmde la capital, Genera casi 200 MW con la gran ventaja para el sistema central queno consume agua de enfriamiento ni emite gases de combustión.

Los Húmeros con 30 MW es el yacimiento con más alta temperatura del país(400° C).

Fig. 3.- energías alternativas en México.




“La energía Geotérmica le ahorra a México 10 millones de barriles de

petrolero al año”.

OBJETIVO

Si tomamos como alternativa de la geotermia, para la generación deelectricidad, podríamos elaborar un esquema que incluya las inversiones y los costos

asociados a la operación de cada planta para determinar en el tiempo el beneficio

neto, que puede identificarse en base a las siguientes ecuaciones:

a) Planta térmica

! "#$$n

t CT VRC G Ii )(1 .... 1

Donde:

Ii = Inversión Inicial.

G = G astos de operación y mantenimiento.

n = Años de 1 a 20 ó a 30.

C = Gastos por combustible.

CT t = Costo total de la Planta Térmica

VR = Valor de Rescate.

b) Planta Geotérmica ( incluyendo exploración):




g

n

I CT VR pG P I P "#%&

'()

*##+$ !

1

)1( .... 2

Donde:

P I = Inversión inicial

I = Inversión para exploración.

G = Gastos de operación y mantenimiento.

P = Probabilidad de éxito.

CT g = Costo total de la Planta Geotérmica.

VR = Valor de rescate.

De las ecuaciones 1 y 2 obtendremos por diferencias el beneficio neto

correspondiente a una u otra planta de acuerdo al signo de la ecuación que

podemos representarla con la ecuación 3.

)( g t CT CT B #" ….3

Donde :

B = Beneficio neto.

Haciendo una gráfica esquemática de la representación de las anteriores

ecuaciones y en base a la experiencia captada en los diferentes países, en cuanto




se refiere a los estudios de inversión correspondientes, se obtiene el esquema de

la Figura 4.

Fig. 4.-Gráfica que representa la comparación de Gastos entre las plantas térmicas convencionalesy las plantas geotérmicas.

En términos de costo de Kwh. generado, la experiencia nos dice que para un

campo X los primeros Kwh. generados asociados a las primeras instalaciones

representarán un costo a nivel equivalente de las plantas tomadas como

alternativa. Sin embargo, la adición de nuevas plantas, o sea el incremento de la

capacidad instalada por la adición de nuevos pozos productores, implica,

necesariamente, una disminución progresiva en los costos de generación. Lo

anterior puede quedar representado en forma esquemática de acuerdo a la

Figura 5:




Fig. 5.-Gráfica que muestra la disminución

progresiva en los costos de generación.

Con el estudio una vez hecho, ver que tan factible es el utilizar la energíageotérmica, y si es conveniente aplicarla a una ciudad, en este caso a la ciudadde Querétaro.

Tomando en cuenta también los siguientes factores:

Inversión inicial.

Costos de producción $ por KW.

Producción anual.

Dependencia con los costos de otros energéticos.




Impacto Social.

Impacto Ambiental.

JUSTIFICACION:

En los años 80 casi el total de la energia consumida en el mundo provenía de la quemade combustibles fósiles, considerando el mismo consumo perca pita de esos años y elaumento de la población, se estima que para el año 2025 se quemaran 14,000 millonesde toneladas de carbón. Es decir, habrá un incremento del 40%. Ello producirá unaaceleración del calentamiento global y además al elevarse la temperatura del planetaesto acelerara el deshielo de los casquetes polares e irremediablemente habrá unaumento en el nivel de los océanos, que puede llegar a ser catastrófico para el serhumano.

En México al igual que en la mayoría de los países del mundo la economía está regida porque tanto petróleo produce el país, y la mayoría de las maquinas, los automóviles etc.Utilizan combustibles fósiles.El 51.87% de la energía eléctrica es producida por termoeléctricas, y estas ocupancombustible fósil.

Los combustibles fósiles se agotan eso es una realidad, y además amenazan con causaruna catástrofe ecológica a nivel mundial.La energía Nuclear es muy costosa y peligrosa.¿Qué alternativas nos quedan?

Actualmente se vive una crisis energética y esto ha obligado a especialistas de distintaspartes del mundo a formular un replanteo sobre los mecanismos de generación deelectricidad.A nivel mundial se han empezado a utilizar otras fuentes para la generación de energíallamadas energías alternativas.

¿Qué son las energías alternativas?Son fuentes de obtención de energía sin destrucción del medio ambiente, renovablesque han sido investigadas y desarrolladas en las últimas décadas, algunas de ellas son,eólica, solar, biomasa y la energía geotérmica de la cual se hablara a fondo en este

trabajo.

El resultado, es que la utilización de la energía Geotérmica se incrementará en un

futuro próximo y probablemente para la década que viene.




La historia reciente de los sistemas de producción de electricidad instalados en

campos geotérmicos (Tabla 1), indica que la utilización geotérmica se duplica casi cada

8 años.

Año! Italia! N.!Zelanda! USA! México! Japón! Islandia! Rusia! Otros! Total!1913! ¼! ! ! ! ! ! ! ! ¼!1914! 8! ! ! ! ! ! ! ! 8!1936! 56! ! ! ! ! ! ! ! 56!1939! 140! ! ! ! ! ! ! ! 140!1940! 250! ! ! ! ! ! ! ! 250!1944! 10! ! ! ! ! ! ! ! 10!1956! 260! 69! ! ! ! ! ! ! 329!1960! 300! ! 12! ! ! ! ! ! 381!1961! 320! 181! ! ! ! ! ! ! 501!1963! 320! ! 26! ! ! ! ! ! 527!1965! 340! ! 54! ! ! ! ! ! 575!1966! ! ! ! ! 20! ! ! ! 545!1967! ! ! ! 3.5! 33! ! 5.7! ! 617!1968! ! ! 82! ! ! ! ! ! 645!1969! ! ! ! ! ! 3.4! ! ! 648!1971! 391! ! 192! ! ! ! ! ! 810!1972! ! ! 302! ! ! ! ! ! 919!1973! ! ! 412! 78.5! ! ! ! ! 1104!1974! ! ! ! ! ! ! ! ! 1104!1975! ! 231! 522! ! 58! ! ! ! 1289!1976! ! ! 632! ! ! 63.4! ! 110! 1569!1977! ! ! 742! 153.5! 158! ! ! 170! 1915!1978! ! ! 852! ! ! ! ! ! 2025!




1979! ! ! 962! ! ! ! ! ! 2135!1980! ! 281! 1072! 183! ! ! ! ! 2325!

Origen (1,12) (2,10) (3,11) (4,5) (6) (7) (8) (9)

Tabla 1 Alcance mundial de plantas de fuerza geotérmica con capacidad instalada acumulativa en megawatts.

ll (5) B. Molina, 1970

(6) Axtell, 1975

(7) Ragnars,1970

(1) Vi a, 1975

(2) Smith, 1970

(3) Lengquist, 1975

(9) Berman,1975

(10) Scholes, 1970

(11) MacCabe, 1975

La energía térmica producida en grandes volúmenes cerca de un depósito geotérmico

debe costar como una quinta parte de lo que cuesta la de combustibles fósiles. Laelectricidad se produce actualmente de Energía Geotérmica a un costo de 25 % a 30%

menos que la de Carbón, Aceite o Plantas Nucleares.




AREA DE ESTUDIO

Los Humeros El campo geotérmico, se encuentra en la porción del este delestado de Puebla y al oeste del estado de Veracruz. Se encuentra a 19 ° 35'-19 °45 'W de longitud y 97 ° 24'-97 ° 30 'N de latitud. La superficie ahora en laexplotación es de 16 km2 y tiene una elevación alrededor de 2800 m.




Fig. 6.- localización campo geotérmico los Humeros.

“Los Húmeros con 30 MW es el yacimiento con más alta temperatura del país(400° C)”.

ESTUDIOS DE PREFACTIBILIDAD

Para evaluar los costos de estudio de Prefactibilidad, se deberán considerar

dos casos extremos;

1) La utilización únicamente de personal local, y

2) El uso de consultores solamente.

Costos!de!operación,!vehículos!y!gastos!de!viaje!son!considerados!como!fijos!en!ambos!casos.!

a) Personal local 20,000 a 30,000 US$

b) Consultores 50,000 a 70,000 US$

Estudio de Factibilidad6.

Fase I.- (Personal + Análisis de laboratorio).

Local 80,000 a 100,000 US$

Consultores 200,000 a 280,000 US$

Fase II.- (Personal + Contratistas geofísicos)

Local 210,000 a 310,000 US$

Consultores 240,000 a 350,000 US$

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!6 El área de estudio varía entre 1,500 a 2,000 km2.




Fase III.- (Personal + Contratistas perforadores)

Local – personal 20,000 a 30,000 US$

Contratista 200,000 a 300,000 US$

Consultores –

personal50,000 a 90,000 US$

Contratista 200,000 a 300,000 US$

Gastos de

operación (incluyendo

vehículos, equipo de campo

y mano de obra local)

100,000 a 200,000 US$

Total del costo estimativo del estudio de factibilidad:

Local 720,000 a 940,000 US$

Consultores 790,000 a 1,220,000 US$




IMPACTO AMBIENTAL:

Como toda planta de energía, esta causará algún tipo de impacto ambiental, en elterreno en el cual deberá ser construida, a diferencia de otro tipo de plantas, este tipode plantas utiliza menor cantidad de metros cuadrados para su construcción, Lasinstalaciones geotérmicas no necesitan intervenir ríos o talar bosques, y no hayinstalaciones mineras, túneles, piscinas de desecho ni fugas de combustible.

LIMITANTES:

Desgraciadamente no se pudieron obtener muchas cifras en cuanto a inversión de

la planta geotérmica de los Humeros ya que es considerada esta informacióncomo confidencial, por lo tanto solo se presentan algunas cifras aproximadas conlos datos que proporciono CFE.

CONCLUSIONES:

La energía geotérmica tiene varias ventajas: el flujo de producción de energía esconstante a lo largo del año ya que no depende de variaciones estaciónales como lluvias,caudales de ríos, etc. Es un complemento ideal para las plantas hidroeléctricas.

El presente estudio, presenta las ventajas y las desventajas de la energía geotérmica, a

su vez, proporciona datos de índole económica, como los costos de producción y loscostos que implica el construir una planta geotérmica, estos datos son de gran utilidad,principalmente para el gobierno de alguna ciudad que pudiera estar interesado enconstruir una planta de este tipo, y así evaluar el costo que esta conlleva además de lasventajas, desventajas que estas presentan desde diferentes puntos de vista como lo esel social, el ambiental, el económico, así como el potencial de generación de una plantageotérmica, siempre y cuando sea similar en infraestructura al campo geotérmico de loshumeros ya que este estudio está basado principalmente en esta planta geotérmica.

La energía Geotérmica es realmente viable por sus múltiples ventajas:

• Genera suficiente electricidad para suministrar energía a los hogares.

• No necesita grandes extensiones de terreno para la construcción de una plantageotérmica.

• No necesita estanques de desagüe de aguas negras.




• El costo de construcción de una planta geotérmica es mas elevado que el de unaplanta térmica, pero esto se ve compensado a través del tiempo ya que en costosde producción y mantenimiento es menor el costo en una planta geotérmica.

• Además de su uso para generar electricidad, tiene distintos usos tales comosecado de madera, deshidratación de frutas y carne, y para calefacción en elhogar o la industria.

• El deterioro del paisaje es mínimo.

!Bibliografia:!! Arellano,! V.,A.García,R.M.Barragán! G.! and ! I.! Torres,! 1998.! Desarrollo! de! un! modelo! básico!actualizado!del !yacimiento!geotérmico!Los!Humeros,!Pue.!Instituto!de!Investigaciones!Eléctricas,!!http://www.sener.gob.mx/,!http://geothermal.id.doe.gov/!www.cfe.gob.mx.!Agradecimientos:!!Ing.! Arturo!Rodríguez!Salazar,!Residencia!de!los!Humeros!CFE,!Dr.!Gerardo!Carrasco!Núñez.!!!!


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