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México es uno de los países con mayor desarrollo geotérmico en lo que se refiere a generación eléctrica, ocupa el quinto lugar mundial en capacidad instalada, después de Estados Unidos, Filipinas, Indonesia y Nueva Zelanda.

Información validada por el CeMIEGeo

Fotos: Cortesía CFE

La palabra geotermia se refiere a la energía térmica natural existente en el interior de la Tierra. En la práctica se le denomina así al estudio y utilización de la energía térmica que, transportada a través de la roca y de fluidos, se desplaza desde el interior de la corteza terrestre hacia niveles superficiales de la misma, dando origen a los sistemas geotérmicos.

La geotermia que se explota actualmente para generar electricidad, proviene del calor transportado por agua subterránea de alta temperatura. Ésta ha sido calentada por intrusiones magmáticas, relacionadas con zonas de contacto entre placas tectónicas. Debido a condiciones geológicas particulares, en algunos lugares el gradiente geotérmico (aumento de la temperatura con la profundidad) llega a ser varias veces mayor que el normal, cuyo promedio es de 33°C/km. Por ello, en estas zonas es posible encontrar fluidos a temperaturas de entre 200°C y 400°C, a profundidades de hasta 3 km, lo que permite la perforación económica de pozos productores de fluido de alta entalpía, el cual es apropiado para la generación de electricidad a través de turbinas.

La generación de electricidad por medio de la energía geotérmica está íntimamente ligada con las condiciones naturales del yacimiento geotérmico utilizado para ese fin. La presión de entrada a las turbinas de vapor está determinada por la presión y la temperatura del yacimiento. Adicionalmente, la presión del yacimiento, y por lo tanto la presión de entrada a las turbinas, disminuirá con el tiempo a una velocidad que dependerá de la relación entre la extracción de fluidos y su recarga.

La confiabilidad de las plantas geotermoeléctricas es muy buena y cuentan con factores de planta entre el 80% y 90%, este factor es muy superior al de otro tipo de plantas.

Existen varios tipos de procesos de conversión de energía para generar electricidad por medio de recursos geotérmicos hidrotermales. Actualmente, tres de estos procesos se encuentran en operación comercial: vapor seco, sistemas de separación de vapor y ciclo binario.

Tipos de sistemas geotérmicos

Existen cinco tipos de sistemas geotérmicos identificados:

a) Hidrotermales. Estos sistemas están constituidos por una fuente de calor, fluido (líquido y/o vapor) y la roca en donde se almacena el fluido (Fig. 4). El agua de los sistemas hidrotermales se origina generalmente en la superficie de la Tierra en forma de lluvia, hielo o nieve.

Luego se infiltra lentamente en la corteza terrestre a través de poros y fracturas, penetrando a varios kilómetros de profundidad en donde es calentada por la roca y alcanzando en algunas ocasiones, temperaturas de hasta 400°C.

Estos sistemas pueden clasificarse en tres tipos principales: vapor dominante, líquido dominante (alta entalpía) y líquido dominante (baja entalpía).

México está entre los países con mayor potencial de recursos geotérmicos en el mundo, con un potencial estimado de alrededor de 10 GW, de los cuales sólo se aprovecha el 10%.

b) Roca seca caliente

Los Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS, por sus siglas en inglés), también conocidos como Sistemas de Roca Seca Caliente, son sistemas rocosos con alto contenido energético, pero con poca o nada de fluido. Este recurso geotérmico se encuentra en el subsuelo, entre 2 km y 4 km de profundidad, con la temperatura necesaria para la generación de electricidad (150°C – 200°C), además se considera como uno de los más abundantes del mundo y es prácticamente inagotable. Actualmente hay tres proyectos demostrativos en el mundo. La explotación todavía enfrenta problemas técnicos en vías de solución.

c) Geopresurizados

Son sistemas que contienen agua y metano disuelto a alta presión (del orden de 700 bar) y mediana temperatura (aproximadamente 150°C). No se explotan comercialmente en la actualidad, por ejemplo: los yacimientos en Texas y Louisiana (Estados Unidos), y en Tamaulipas (México). Estos recursos ofrecen tres tipos de energía: térmica (agua caliente), química (metano) y mecánica (fluidos a muy alta presión).

d) Marinos

Son sistemas de alta entalpía existentes en el fondo del mar, que en la actualidad no se explotan comercialmente y hasta ahora han sido poco estudiados, por ejemplo: el Golfo de California (México).

e) Magmáticos

Son sistemas de roca fundida existentes en aparatos volcánicos activos o a gran profundidad, en zonas de debilidad cortical. En la actualidad no se explotan comercialmente, algunos ejemplos son: el volcán de Colima (México) y el volcán Mauna Kea (Hawaii). Posiblemente el atractivo más importante de este tipo de recurso sean las altísimas temperaturas disponibles (≥ 800°C), ya que la eficiencia de las máquinas térmicas es proporcional a la temperatura máxima de su ciclo termodinámico.

La primera planta geotermoeléctrica que se instaló en el continente americano fue la de Pathé, en Hidalgo, México. Estuvo funcionando parcialmente hasta 1973.


Antecedentes

A fines de 1959 se inauguró en el campo geotérmico de Pathé, Hidalgo, ubicado a unos 300 km al norte de la Ciudad de México, una planta geotermoeléctrica de 3.5 MW de capacidad. Esta fue la primera planta geotermoeléctrica que se instaló en el continente americano y estuvo funcionando parcialmente hasta 1973, cuando fue desmantelada.

En 1958 se realizaron los primeros reconocimientos geológicos en el campo geotérmico de Cerro Prieto donde en abril y octubre de 1973 empezaron a operar las dos primeras unidades de 37.5 MW cada una. Estas unidades, junto con las siguientes dos de la misma capacidad, se encuentran actualmente fuera de operación, después de haber concluido su periodo de vida útil.

Estado actual

En México, la Comisión Federal de Electricidad (CFE), a través de su Gerencia de Proyectos Geotermoeléctricos (GPG), ha venido operando a la fecha cuatro campos geotérmicos de tipo hidrotermal: Cerro Prieto en Baja California; Los Azufres en Michoacán; Los Humeros en Puebla; y Las Tres Vírgenes en Baja California Sur, con una capacidad instalada total de alrededor de 931 Megawatts (2016), suficientes para satisfacer la demanda de electricidad de unos dos millones de hogares mexicanos promedio.

Por otra parte, una empresa privada mexicana, tiene en operación el campo denominado Domo san Pedro, en el estado de Nayarit, con un capacidad de 10 MW.

A pesar de los avances en este sector, aún se pueden lograr mayores resultados. Uno de los factores clave para que esto suceda son las investigaciones desarrolladas por el Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica, CeMIEGeo, una alianza academia-industria con el apoyo de la Secretaría de Energía de México (SENER) y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) con el objetivo de promover y acelerar el uso y el desarrollo de la energía geotérmica en nuestro país. La idea es utilizar la infraestructura física y humana existente en el país, fortalecerla y promover su funcionamiento de manera coordinada, de tal manera que los esfuerzos se concentren para promover la investigación científica, el desarrollo tecnológico y la innovación en el campo de la energía geotérmica.

Fuentes: http://www.cemiegeo.org https://www.ineel.mx

Mira lo que hacen en los Laboratorios especializados del CeMIEGeo

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