Capítulo 4: Energía geotérmicaCoordinating Lead Authors:

Barry Goldstein (Australia) and Gerardo Hiriart (Mexico)

Lead Authors:Ruggero Bertani (Italy), Christopher Bromley (New Zealand), Luis Gutiérrez Negrín (Mexico), Ernst Huenges (Germany), Hirofumi ‐

Muraoka (Japan), Arni Ragnarsson (Iceland), Jefferson Tester (USA), Vladimir Zui (Republic of Belarus)

Contributing Authors:David Blackwell (USA), Trevor Demayo (USA/Canada), Garvin Heath (USA), Arthur Lee

(USA), John W. Lund (USA), Mike Mongillo (New Zealand), David Newell (Indonesia/USA), Subir Sanyal (USA), Kenneth H. Williamson (USA), Doone Wyborne (Australia)

ContenidoEXECUTIVE SUMMARY4.1Introduction4.2Resource Potential4.2.1 Global technical potential4.2.2 Regional technical potential4.2.3 Possible impact of climate change on resource potential4.3Technology and applications4.3.1 Exploration and drilling4.3.2 Reservoir engineering4.3.3 Power plants4.3.4 Enhanced Geothermal Systems (EGS)4.3.5 Direct use4.4Global and regional status of market and industry development4.4.1 Status of geothermal electricity from conventional geothermal resources4.4.2 Status of EGS4.4.3 Status of direct uses of geothermal resources4.4.4 Impact of policies

4.5Environmental and social impacts4.5.1 Direct GHG emissions4.5.2 Life-cycle assessment4.5.3 Local environmental impacts

4.5.3.1 Other gas and liquid emissions during operation4.5.3.2 Potential hazards of seismicity and others4.5.3.3 Land use

4.5.4 Local social impacts4.6Prospects for technology improvement, innovation, and integration4.6.1 Improvements in exploration, drilling and assessment technologies4.6.2 Efficient production of geothermal power, heat and/or cooling4.6.3 Technological and process challenges in EGS4.6.4 Technology of submarine geothermal generation

Contenido (2)

4.7Cost trends4.7.1 Investment costs of geothermal-electric projects and factors that affect it4.7.2 Geothermal-electric O&M costs4.7.3 Geothermal-electric performance parameters4.7.4 Levelized cost of geothermal electricity4.7.5 Prospects for future costs trends4.7.6 Costs of direct uses and geothermal heat pumps4.8Potential deployment4.8.1 Near-term forecasts4.8.2 Long-term deployment in the context of carbon mitigation4.8.3 Conclusions regarding deploymentREFERENCES

Contenido (3)

Principales tipos de yacimientos geotérmicos

Hidrotermales

Tipo EGS

4.2 Potencial del recursoPotenciales técnicos geotérmicos totales para electricidad y usos

directos

4.3 Tecnología y aplicaciones

Plantas a condensación

Plantas de ciclo binario

Calefacción doméstica, ciclo cerrado

Usos directos: calefacciónCalefacción doméstica, ciclo abierto

4.4 Situación del mercado geotérmico

3094

1904

1197

958843

628 575 536

204 167 16688 82 82 56 52 29 24 16 7.3 6.6 1.4 0.3 0.1

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

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(MW

e )

mW/m210,715 MW

4.5 Impactos ambientales y sociales

Emisiones de CO2 equivalentes en gramos por kWh generado con base en revisión bibliográfica de publicaciones sobre análisis de ciclo de vida que pasaron estándares de calidad

4.6 Perspectivas de mejoras tecnológicas Mejoras en tecnologías de exploración, perforación y evaluación. Mejoras en la generación de electricidad y producción de calor. Retos tecnológicos y de proceso en EGS:

Complementary research & share knowledge Education / training Standard geothermal resource & reserve definitions Improved HTHF hard rock drill equipment Predictive reservoir performance modelling Improved HTHF multiple zone isolationPredictive stress field characterization Reliable HTHF slim-hole submersible pumps Mitigate induced seismicity / subsidence Improve resilience of casings to HTHF corrosionCondensers for high ambient surface temperatures Optimum HTHF fracture stimulation methods Use of CO2 as a circulating fluid for heat exchangers HTHF logging tools and monitoring sensorsImprove power plant design HTHF flow survey tools Technologies & methods to minimize water use HTHF fluid flow tracers

Predict heat flow and reservoirs ahead of the bit Mitigation of formation damage, scale and corrosion

Desarrollar tecnología para la generación a partir de recursos geotérmicos submarinos.

4.7 Tendencias en costos

Rangos de costos totales de inversión internacionales a fines de 2009:• Plantas a condensación: 1,780 a 3,560 USD/kW• Plantas de ciclo binario: 2,130 a 5,200 USD/kW

Tendencia general de costos de inversión

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

60% 65% 70% 75% 80% 85% 90%

Lev

eliz

ed C

ost

of E

ner

gy

(US

cen

t/kW

h)

Capacity Factor

Geothermal - condensing-flash, Discount Rate = 3%Geothermal - condensing-flash, Discount Rate = 7%Geothermal - condensing-flash, Discount Rate = 10%Geothermal - binary cycle, Discount Rate = 3%Geothermal - binary cycle, Discount Rate = 7%Geothermal - binary cycle, Discount Rate = 10%

Costo nivelado de generación

Utilizando el costo promedio de inversión para plantas a condensación (2,700 USD/kW) y de ciclo binario (3,650 USD/kW).

4.8 Desarrollo potencial

REGION*

Current capacity (2010)

Forecast capacity (2015)

Forecast generation (2015)

Direct (GWth)

Electric (GWe)

Direct (GWth)

Electric (GWe)

Direct (TWhth/yr)

Electric (TWhe/yr)

OECD North America 13.9 4.1 27.5 6.5 72.3 43.1Latin America 0.8 0.5 1.1 1.1 2.9 7.2OECD Europe 20.4 1.6 32.8 2.1 86.1 13.9Africa 0.1 0.2 2.2 0.6 5.8 3.8Transition Economies 1.1 0.08 1.6 0.2 4.3 1.3Middle East 2.4 0 2.8 0 7.3 0Developing Asia 9.2 3.2 14.0 6.1 36.7 40.4OECD Pacific 2.8 1.2 3.3 1.8 8.7 11.9

TOTAL 50.6 10.7 85.2 18.5 224.0 121.6

Pronóstico de desarrollo potencial a corto plazo (2015)

Crecimiento de acuerdo a reportes nacionales del WGC 2010. Factor de planta promedio mundial estimado en 2015: 75% para electricidad y 30% para usos directos.

Desarrollo a mediano y largo plazo

Year Use Capacity* (GW) Generation (TWh/yr)

Generation (EJ/yr)

Total (EJ/yr)

2020 Electricity 25.9 181.8 0.65 2.01Direct 143.6 377.5 1.362030 Electricity 51.0 380.0 1.37 5.23Direct 407.8 1,071.7 3.862050 Electricity 150.0 1,182.8 4.26 11.83Direct 800.0 2,102.3 7.57

Principales conclusiones

La energía geotérmica tiene un importante potencial para proporcionar energía renovable, segura y de carga base a mediano y largo plazo, contribuyendo así a la reducción de emisiones de GEI y a la mitigación del cambio climático.

El cambio climático no afectará mayormente el desarrollo y efectividad futura de la energía geotérmica.

Los mayores niveles de desarrollo geotermoeléctrico dependen del desarrollo tecnológico y comercial de los sistemas tipo EGS, que no tienen limitaciones geográficas. Aún a un nivel demostrativo, lejos de su aplicación comercial.

Los costos nivelados de generación de recursos geotérmicos hidrotermales y de usos directos son actualmente competitivos con los de sistemas basados en combustibles fósiles. Los sistemas EGS requieren apoyos y financiamiento público y privado de manera similar a otras fuentes renovables de energía.

Bajo las más favorables condiciones de desarrollo, la geotermia podría suministrar el 3% de la energía eléctrica y el 5% de las necesidades de calor en el mundo hacia el año 2050.

17

INFORME PREPARADO PARA LA CRE, CON EL APOYO DEL BID

Evaluación de la Energía Geotérmica en México

Dr. Gerardo Hiriart Le BertConsultor del BID y Director General de ENAL

18

Particularidades de las tecnologías para generación con energías renovables

Eólica. (Intermitente, poco predecible, económica)o Fácil de evaluar el potencialo Muy poca integración nacionalo Costo de la inversión, predecible

Solar. (Cíclica, predecible, cara) o Fácil de evaluar el potencialo Muy poca integración nacionalo Costo de la inversión, predecible

Minihidro. (Dependiente del riego, poco predecible)o Fácil de evaluar el potencialo Alta integración nacionalo Costo de la inversión, predecible. Gestión complicada

Geotérmica. (Permanente, despachable, económica)o Difícil conocer a priori el potencial (alto riesgo)o Alta integración nacionalo Costo de inversión en pozos incierta (alto riesgo)

19

Autor Año Capacidad instalada en esa fecha (MW)

Principales premisas y bases de la estimación Total (MW)

Alonso, H. 1975 75

Se asumió un potencial de 500 MW en Cerro Prieto, 100 MW en diversas zonas estudiadas y 75 MW en cada una de las zonas descubiertas hasta esa fecha.

4,000

Mercado, S. 1976 75

Método volumétrico con base en características geoquímicas de las manifestaciones conocidas en esa fecha.

13,110

Alonso, H. 1985 170

Estimación geológica. Estimó Reservas probadas 1340 MW, probables 4600 MW y posibles de 6000 MW.

11,940

Mercado y otros 1985 170

Método volumétrico estimando recursos de temperaturas intermedias (125-135°C) en dos zonas del país: centro (3600 km2 y 2 km de espesor) y sur (2000 km2 y 1.5 km de espesor).

45,815

Iglesias y Torres 2009 958

Estimación calor almacenado a 3 km método volumétrico y Montecarlo para el 21% de las 1310 manifestaciones reportadas (1993) de temperatura baja a intermedia en 20 estados.

77-86 (EJ térmicos)

Ordaz y otros 2011 958

Método volumétrico sobre 1300 localidades de baja a alta temperatura. Reservas probadas: 186 MW, probables: 2077 MW, posibles: 7423 MW.

9,686

Revisión de estudios y evaluaciones anteriores

20

Zona geotérmica Estado

Potencial estimado en MWModelo volumétrico* Modelo de

descompresiónValor probable Rango (90%)

1. La Soledad Jalisco 52 10 – 94 512. Las Planillas Jalisco 70 26 – 113 833. Pathé Hidalgo 33 6 – 61 494. Araró Michoacán 21 5 – 37 325. Acoculco Puebla 107 38 – 177 486. Ixtlán de los Hervores Michoacán 17 0 – 23 157. Los Negritos Michoacán 24 3 – 44 208. Volcán Ceboruco Nayarit 74 34 – 113 509. Graben de Compostela Nayarit 105 35 – 175 11010. San Antonio El Bravo (Ojinaga) Chihuahua 27 10 – 43 3611. Maguarichic Chihuahua 1 0.2 – 1.7 112. Puruándiro Michoacán 10 3 – 17 1213. Volcán Tacaná Chiapas 60 21 – 99 5214. El Orito-Los Borbollones Jalisco 11 1 – 21 915. Santa Cruz de Atistique Jalisco 12 2 – 22 1316. Volcán Chichonal Chiapas 46 9 – 84 4517. Hervores de la Vega Jalisco 45 20 – 71 4518. Los Hervores-El Molote Nayarit 36 12 – 59 1719. San Bartolomé de los Baños Guanajuato 7 3 – 12 920. Santiago Papasquiaro Durango 4 1 – 7 4

Total 762 701

21

Zonas Geotérmicas Analizadas en este Informe

22

En estados Unidos se tiene evaluado un potencial de más de 100 000 MWe de EGSSe trabaja en medición de flujo de calor terrestre

En México tiene un gran potencial; Existen muy pocos estudios y mediciones de flujo de calor del sueloSe requiere cuantificar y detectar zonas con buen potencialAcoculco, Pue, Buen Laboratorio

Potencial de EGS en EEUU y México

23

Potencial estimado para México en Roca seca Caliente con tecnología EGS

Potencial geotermoeléctrico de México con recursos de roca seca caliente, susceptible de ser desarrollado con tecnologías de sistemas geotérmicos mejorados (EGS), es del orden de los 24,700 MW para una profundidad máxima de 3000 metros.

Este potencial técnico resulta ser 25 veces superior a la capacidad geotermoeléctrica instalada actual en el país, y alrededor del 48% de la capacidad eléctrica total instalada en México para el servicio público.

24

Sitios con potencial para geotermia submarina

25

Potencial de Geotermia Submarina en México

Como conclusión muy preliminar y conservadora, se estima que el potencial geotermoeléctrico con recursos hidrotermales submarino en el Golfo de California y en la plataforma continental de México es del orden de 1200 MW.

Este potencial debe considerarse como una estimación muy preliminar, que requiere ser medido y estudiado con más detalle.

26

Muchas gracias por su atenciónghiriart@enal.com.mx