robertsanchez
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Jul 18, 2009, 1:21 PM
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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, mick25290 arroba hotmail.com
-Resumen-
Se presenta el siguiente estudio con el fin de evaluar a la energía geotérmica
desde el punto de vista energético, si es realmente una alternativa viable para el
gobierno mexicano el construir este tipo de plantas (energía geotérmica)
aplicando estudios de costos, incluyendo la inversión inicial, los costos asociados
a la planta (Los Humeros) y determinar así el beneficio neto, además el costo de
producción KW-$. A su vez se analizan las ventajas y desventajas de este tipo de
energía, su impacto social, ambiental y que tanto contribuye a la generación de
energía en el país.
Otro punto importante de este estudio es el que una vez analizados las diferentes
etapas de este proyecto, poder llegar a una conclusión si es viable el utilizar la
energía geotérmica, y para que usos además del eléctrico puede ser útil este tipo
de 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 del
interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que cabe destacar el
gradiente 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?!
Fig. 1.- calor interno.
En los años 80 casi el total de la energía consumida en el mundo provenía de la
quema de combustibles fósiles, considerando el mismo consumo perca pita de
esos 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 incremento
del 40%. Ello producirá una aceleración del calentamiento global y además al
elevarse la temperatura del planeta esto acelerara el deshielo de los casquetes
polares e irremediablemente habrá un aumento en el nivel de los océanos, que
puede llegar a ser catastrófico para el ser humano.
En México al igual que en la mayoría de los países del mundo la economía está
regida por que tanto petróleo produce el país, y la mayoría de las máquinas, los
automóviles etc. Utilizan combustibles fósiles.
El 51.87% de la energía eléctrica es producida por termoeléctricas, y estas
ocupan combustible fósil.
Los combustibles fósiles se agotan eso es una realidad, y además amenazan con
causar 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 de
distintas 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.
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
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 QUÍMICOS
B) ELEMENTOS RADIOACTIVOS
C) MECÁNICOS
1) INTRUSIÓN MAGMATICA
E) SEPARACIÓN
F) SUBSTRACCIÓN
G) OBDUCCIÓN
2) COLISIÓN DE PLACAS
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
-ANTECEDENTESUtilizada
por primera vez en Larderello, Italia, en 1904, esta fuente de energía
tiene un importante potencial para su desarrollo en numerosos países.
Actualmente utilizada en más de 20 países en todo el planeta aporta ya unos 13
mil MW de potencia, lo que representa el 8% de la capacidad instalada
mundialmente.
En el continente americano la primera planta de energía geotérmica fue la de
Pathé en el estado de Hidalgo en México en 1959. Esta planta producía 3500
kilovatios, 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
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
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VENTAJAS:
Produce muy pocas emanaciones de gases.
El bióxido de carbono emitido por una geotermoelectrica representa la quinta
parte 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 huevo
podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
2. En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es
inferior 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.
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¿ES REALMENTE VIABLE?!
EL CASO MEXICANO:
En México se comenzó la producción geotérmica industrial (75 MW) en abril de 1973, es
decir, hace más de 30 años generando en Cerro Prieto sin mayores problemas. Lo que
inicialmente se desarrolló como una fuente alternativa de Energía para diversificar la
oferta de fuentes primarias, en la actualidad se ha transformado en una fuente
de energía económica, que incluso compite con centrales de ciclo combinado a
los precios de mercado de nuestro gas natural.
México tiene actualmente una potencia neta instalada de 720 MW en Cerro
Prieto, 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 total
nacional, cada campo tiene su particularidad.
Por ejemplo, Cerro Prieto con sus 720 MW es el sostén básico de la generación en
el sistema aislado del noroeste del país, frontera con California, donde hasta
hace 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 km
de la capital, Genera casi 200 MW con la gran ventaja para el sistema central que
no 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.
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
“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 de
electricidad, 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 Ii 1(G C) VR CT .... 1
Donde:
Ii = Inversión Inicial.
G = Gastos de operación y mantenimiento.
n = Años de 1 a 20 ó a 30.
C = Gastos por combustible.
CTt = Costo total de la Planta Térmica
VR = Valor de Rescate.
b) Planta Geotérmica ( incluyendo exploración):
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g
n
I CT VR p G P I P " # %
&
'
()
*
# # + $ !
1
(1 ) .... 2
Donde:
PI = Inversión inicial
I = Inversión para exploración.
G = Gastos de operación y mantenimiento.
P = Probabilidad de éxito.
CTg = 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.
)( gt " # B CT CT ….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
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
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 convencionales
y 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:
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
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 energía
geotérmica, y si es conveniente aplicarla a una ciudad, en este caso a la ciudad
de Querétaro.
Tomando en cuenta también los siguientes factores:
Inversión inicial.
Costos de producción $ por KW.
Producción anual.
Dependencia con los costos de otros energéticos.
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Impacto Social.
Impacto Ambiental.
JUSTIFICACION:
En los años 80 casi el total de la energia consumida en el mundo provenía de la quema
de combustibles fósiles, considerando el mismo consumo perca pita de esos 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 incremento del 40%. Ello producirá una
aceleración del calentamiento global y además al elevarse la temperatura del planeta
esto acelerara el deshielo de los casquetes polares e irremediablemente habrá un
aumento en el nivel de los océanos, que puede llegar a ser catastrófico para el ser
humano.
En México al igual que en la mayoría de los países del mundo la economía está regida por
que 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 ocupan
combustible fósil.
Los combustibles fósiles se agotan eso es una realidad, y además amenazan con causar
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 de distintas
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.
El resultado, es que la utilización de la energía Geotérmica se incrementará en un
futuro próximo y probablemente para la década que viene.
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
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!
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
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. La
electricidad se produce actualmente de Energía Geotérmica a un costo de 25 % a 30%
menos que la de Carbón, Aceite o Plantas Nucleares.
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
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AREA DE ESTUDIO
Los Humeros El campo geotérmico, se encuentra en la porción del este del
estado 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 la
explotación es de 16 km2 y tiene una elevación alrededor de 2800 m.
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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.
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Fase III.- (Personal + Contratistas perforadores)
Local – personal 20,000 a 30,000 US$
Contratista 200,000 a 300,000 US$
Consultores –
personal
50,000 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$
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
IMPACTO AMBIENTAL:
Como toda planta de energía, esta causará algún tipo de impacto ambiental, en el
terreno en el cual deberá ser construida, a diferencia de otro tipo de plantas, este tipo
de plantas utiliza menor cantidad de metros cuadrados para su construcción, Las
instalaciones geotérmicas no necesitan intervenir ríos o talar bosques, y no hay
instalaciones 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 información
como confidencial, por lo tanto solo se presentan algunas cifras aproximadas con
los datos que proporciono CFE.
CONCLUSIONES:
La energía geotérmica tiene varias ventajas: el flujo de producción de energía es
constante 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 los
costos que implica el construir una planta geotérmica, estos datos son de gran utilidad,
principalmente para el gobierno de alguna ciudad que pudiera estar interesado en
construir una planta de este tipo, y así evaluar el costo que esta conlleva además de las
ventajas, desventajas que estas presentan desde diferentes puntos de vista como lo es
el social, el ambiental, el económico, así como el potencial de generación de una planta
geotérmica, siempre y cuando sea similar en infraestructura al campo geotérmico de los
humeros 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 planta
geotérmica.
• No necesita estanques de desagüe de aguas negras.
GEOTERMIA COMO ALTERNATIVA ENERGETICA EN MEXICO,
¿ES REALMENTE VIABLE?!
• El costo de construcción de una planta geotérmica es mas elevado que el de una
planta térmica, pero esto se ve compensado a través del tiempo ya que en costos
de producción y mantenimiento es menor el costo en una planta geotérmica.
• Además de su uso para generar electricidad, tiene distintos usos tales como
secado de madera, deshidratación de frutas y carne, y para calefacción en el
hogar 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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roberto sanchez,RCDD
Facilius Per. Partes in cognitionem totius adducimur. Seneca -Es mas fácil entender por partes que entenderlo todo-
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