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Aspectos relevantes del Capítulo 4: Energía Geotérmica

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Luis C.A. Gutiérrez Negrín Asociación Geotérmica Mexicana Octubre de 2011. Aspectos relevantes del Capítulo 4: Energía Geotérmica. 4.1 Energía geotérmica. - Definición - Origen del calor: Decaimiento radiactivo (52%) y calor residual de la formación del planeta (48%).

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Aspectos relevantes del Capítulo 4: Energía Geotérmica


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  1. Luis C.A. Gutiérrez Negrín Asociación Geotérmica Mexicana Octubre de 2011 Aspectos relevantes del Capítulo 4:Energía Geotérmica

  2. 4.1 Energía geotérmica - Definición - Origen del calor: Decaimiento radiactivo (52%) y calor residual de la formación del planeta (48%). - Energía calorífica del interior de la tierra: 12.6 x 1012 EJ. - Energía calorífica de la litósfera (~50 km de profundidad): 5.4 x 109 EJ. • - Flujo térmico anual: 1,388 EJ/año (~315 en continentes y 1073 en océanos). - Usos directos e indirectos Producción mundial de energía primaria (TPES) en 2008: 492 EJ/año

  3. VAPOR SATURADO Procesos de secado: de madera, alimentos, etc. Acondicionamiento de espacios (calefacción) AGUA CALIENTE Acuacultura, bombas de calor (GHP) Balneología Aprovechamiento de la energía geotérmica T °C 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 Generación de energía eléctrica con ciclo unitario Ciclo binario, concentración de sales

  4. Tipos de sistemas geotérmicos Notas: Temperatura: A (alta): >180°C, I (intermedia): 180-100°C, B: Baja: <100°C. EGS: Sistemasgeotérmicosmejorados (Enhanced or Engineered Geothermal Systems). GHP: Bombas de calorgeotérmico (Geothermal Heat Pumps).

  5. 4.2 Potencial geotérmico Potencial teórico: Límite físico superior de la energía recuperable. Potencial técnico: Producción de energía obtenible con completa implementación de tecnologías y prácticas demostradas, independientemente de costos, barreras o políticas públicas. Estimación del potencial técnico Para generación de energía eléctrica • - Estimación del potencial para recursos hidrotermales (Stefansson, 2005) • - Estimación del potencial para recursos de roca seca caliente aprovechable con sistemas tipo EGS (estimación original del capítulo 4) Para usos directos (Stefansson, 2005)

  6. Vulcanismo Fusión de la corteza oceánica Formación de recursos hidrotermales Probables yacimientos geotérmicos

  7. Yacimientos hidrotermales

  8. Potencial técnico para electricidad • Estimación de Stefansson (2005) para recursos de tipo hidrotermal • Identificados: 50 a 200 GW (equivalentes a 1.4 - 5.7 EJ/año con FP de 90%. • Ocultos: 1000 a 2000 GW (equivalentes a 28.4 - 56.8 EJ/año con FP 90%).

  9. Potencial técnico de recursos de roca seca caliente tipo EGS Trabajo de Tester et al. (2006) - Cálculo del calor almacenado bajo la superficie continental de EUA a menos de 10 km de profundidad (sin Alaska. Hawai y Yellowstone: 13.4 x 106 EJ. - Premisas: recuperación del 2%, pérdidas en conversión de energía térmica en eléctrica, vida útil de 30 años. - Capacidad eléctrica instalable: 1249 GW (equivalente a 35.4 EJ/año con FP de 90%). - Equivalencia aproximada para EUA: 1 x 106 EJ de calor almacenado ~ 2.61 EJ/año de energía eléctrica.

  10. Potenciales técnicos globales Cálculo del potencial técnico de usos directos (calor) • Estimación de Stefansson (2005) para recursos hidrotermales (menores de 130°C) • Mínimo de 1000 GWt, máximos de 22,000 a 44,000 GWt (promedio superior: 33,000 GWt). • - Asumiendo un FP promedio de 30%, se obtiene un mínimo de 9.5 EJ/año y un máximo de 312.2 EJ/año. Máx. Estimación total del potencial técnico de los recursos geotérmicos en el mundo Mín.

  11. 4.4 Situación del mercado Capacidad geotermoeléctrica mundial en 2010 ~0.2% de la capacidad eléctrica mundial

  12. Mercado geotermoeléctrico mundial Caribe Hidrotermales de alta temperatura Indonesia Estados Unidos África Oriental Islandia Italia Filipinas Rusia América Central México Canadá Japón NZ Chile Turquía Hidrotermales de baja temperatura Líderes del crecimiento mundial a corto plazo Tipo de recurso geotérmico Mercados geotérmicos emergentes con crecimiento potencial relevante Hungría China India EGS Recursos convencionales limitados, pero con actividad exploratoria en recursos de baja temperatura y EGS Alemania Australia Capacidad geotermoeléctrica instalada

  13. Principales compañías propietarias de plantas geotermoeléctricas en el mundo Chevron ENEL Green Energy CFE (México) 1,200 First Gen/PNOC/EDC Calpine Northern California Power Agency 900 Alterra (Magma) Ormat MW Kyushu Electric Power Pertamina MidAmerican Terra Gen Tohoku Electric Power Contact Energy LaGeo (El Salvador) ICE (Costa Rica) 600 TransAlta Mighty River PLN KenGen 300 0

  14. Mercado de usos directos de la geotermia en el mundo en 2010 Aplicación MWt Bombas de calor 33,760 Calefacción 13,130 Balnearios 4,760 Invernaderos 3,620 Acuacultura 1,400 Usos industriales 1,300 Usos agrícolas 250 Otros 350 Total 58,580

  15. 4.7 Cálculos de costos Componentes del costo de inversión % éxito en perforación: 20-25% en pozos de exploración 50-60% en pozos de desarrollo

  16. Rangos de costos de inversión Cifras en dólares a precios de 2005 2,130 – 5,200 1,780 - 3,560 • Altos costos iniciales debido a la perforación de pozos. • En proyectos de expansión los costos de inversión pueden ser 10 a 15% menores. • Amplias variaciones regionales.

  17. Elementos para el cálculo de costos nivelados de generación • Estimación de costos de O&M • O&M incluyen costos fijos y variables • Los pozos de reposición deben considerarse como costos de O&M • Promedio mundial: 152 a 187 USD/kW/año (dólares de 2005) • Casos especiales: NZ: 83 a 117 USD/kW/año (dólares de 2005) • Parámetros relevantes • Tiempo de vida útil: 25 a 30 años (casos con más de 30 años) • Factor de planta: Promedio mundial en 2009: 74.5%. Plantas nuevas >90%.

  18. Costos nivelados de generación eléctrica (LCOE) Tasas de descuento de 5, 7 y 10% anual, vida útil de 27.5 años, costo promedio de O&M. Rango completo: - 3.1-13 USD¢/kWh (condensación) - 3.3-17 USD¢/kWh (ciclo binario)

  19. Costos nivelados de generación eléctrica y térmica (LCOE y LCOH) 33 – 170 31 – 130 • No hay cálculos para proyectos tipo EGS, pero de acuerdo con los modelos van de un mínimo de 100 a un máximo de 370 USD/MWh. • - El costo de generación es muy dependiente del factor de planta y el tiempo de vida útil.