Evaluación Potencial Energía Geotérmia

8/3/2019 Evaluacin Potencial Energa Geotrmia

1/236


2/236


3/236


4/236

Coordinador de la edicin de Estudios Tcnicos PER 2011-2020:Jaume Margarit i Roset, Director de Energas Renovables de IDAE

Ttulo: Evaluacin del potencial de energa geotrmica.

Estudio Tcnico PER 2011-2020Madrid, 2011

Autores:TECNOLOGA Y RECURSOS DE LA TIERRA, S.A.: Jos Sanchez Guzmn, Laura Sanz Lpez,Luis Ocaa Robles

Coordinacin y revisin IDAE:M Carmen Lpez Ocn, Carmen M Roa Tortosa

El presente estudio ha sido promovido por el IDAE en el marco de la elaboracin del Plan de Energas Renovables(PER) en Espaa 2011-2020. Aunque el IDAE ha supervisado la realizacin de los trabajos y ha aportado susconocimientos y experiencia para su elaboracin, los contenidos de esta publicacin son responsabilidad desus autores y no representan necesariamente la opinin del IDAE sobre los temas que se tratan en ella.


5/236

NDICE 4 Presentacin

6 Objetivos y trabajos realizados

8 Recopilacin de informacin

10 Panorama actual de la utilizacin de la energa geotrmica en el mundo

38 Tecnologas de aprovechamiento de los recursos geotrmicos

65 Metodologa de evaluacin del potencial geotrmico

74 Los recursos geotrmicos en Espaa. Definicin y reas de inters 170 Estimacin de los recursos y reservas geotrmicos de Espaa

192 Inventario de aprovechamientos geotrmicos de muy baja y baja temperatura

en Espaa

213 Conclusiones y propuestas de inters a efectos del PER 2011-2020


6/236

1 Presentacin


7/236

Presentacin

5

El presente documento constituye la memoriacorrespondiente al Informe Final de los trabajosrealizados en el estudio EVALUACIN DEL POTEN-CIAL DE ENERGA GEOTRMICA EN ESPAA PARALA ELABORACIN DEL PER 2011-2020(REF.: P.C.P.11227.19/09), adjudicado por el INSTITUTO PARALA DIVERSIFICACIN Y AHORRO DE LA ENERGA(IDAE) a TECNOLOGA Y RECURSOS DE LA TIERRA,S.A. (TRT), y llevado a cabo en el primer semestrede 2010.

El Informe se compone de la presente Memoria yun conjunto de Anexos, cuya estructura se ajusta alesquema planteado en el Pliego de PrescripcionesTcnicas as como en la Oferta propuesta por TRT.

La memoria se ha organizado en captulos co-rrespondientes a los aspectos ms importantesabordados, que en sntesis son los siguientes:

Objetivos: resumen de los planteados por el IDAEy fijados como meta en el presente estudio.

Recopilacin de informacin: se trata de una la-bor esencial en el presente estudio, que ha sidonecesario desarrollar prcticamente en todas ycada una de sus diferentes actividades a travsde consultas de muy diversa ndole, que son con-venientemente expuestas lo largo del Informe.

Panorama actual de la energa geotrmica en

el mundo: se ha llevado a cabo un anlisis dela utilizacin actual de la energa geotrmica anivel mundial, con datos actualizados al ao 2010y pormenorizados por pases.

Tecnologas de explotacin de los recursos geo-trmicos: se trata de una amplia evaluacin delestado de desarrollo actual de dichas tecnologas,en la que se abordan tanto las destinadas a lageneracin de energa elctrica como al aprove-chamiento directo del calor.

Metodologa de evaluacin de recursos y reser-vas: se analizan en este apartado las diferentes

metodologas de evaluacin de recursos y reser-vas geotrmicos de uso ms extendido, as comolos conceptos y definiciones imprescindibles parasu aplicacin.

Los recursos geotrmicos en Espaa. Definiciny reas de inters: se realiza una pormenorizadarevisin de los recursos geotrmicos existentesen Espaa, clasificados en cinco diferentes tipospor el rango de temperatura. Se describen lascaractersticas de cada uno de ellos y las reasde existencia.

Estimacin de recursos y reservas geotrmicosen Espaa: en este captulo se lleva a cabo una

evaluacin detallada de los recursos y reservaspresentes en diferentes reas de la geografa es-paola, siguiendo para ello la metodologa previa-mente establecida y cuantificando para diferentesregiones geotrmicas tanto los recursos de baseaccesibles (RBA) como el calor almacenado (H

0)

y su fraccin recuperable (reservas). Inventario de aprovechamientos geotrmicos

de muy baja y baja temperatura en Espaa: setrata de uno de los aspectos del estudio dondela recopilacin de informacin ha resultado msdecisiva, en la medida en que ha requerido unaconsulta directa a las empresas del sector, ascomo el anlisis exhaustivo de las publicacionesms recientes en la materia.

Conclusiones y propuestas de inters a efectosdel PER 2011-2020:el Informe concluye con unaserie de recomendaciones que, a juicio de los au-tores, resultaran de inters de cara a definir elmarco de desarrollo de la energa geotrmica enel nuevo PER 2011-2020.


8/236

2 Objetivosy trabajosrealizados


9/236

Objetivos y trabajos realizados

7

De acuerdo con lo estipulado en el Pliego de Pres-cripciones Tcnicas que ha regido el desarrollodel trabajo, el objetivo general perseguido ha sido:Realizar el estudio de evaluacin del potencial de laenerga geotrmica en Espaa, con miras a estable-cer los objetivos para este rea en el PER 2011-2020,que se integrar en un Sistema de Informacin Geo-grfica de Energas Renovables de IDAE.

Para alcanzar dicho objetivo general ha sido nece-sario desarrollar un amplio conjunto de actividades,que representan, a su vez, objetivos parciales, cuyaconsecucin resulta imprescindible para que el es-tudio en su conjunto alcance los fines previstos. Ensntesis, se trata de los siguientes:

Recopilacin de informacin relativa a los si-guientes aspectos relacionados con la energageotrmica a nivel mundial: grado actual deaprovechamiento, tecnologas de explotacin ymetodologas de evaluacin.

Recopilacin de informacin relativa a los si-guientes aspectos relacionados con la energageotrmica a nivel nacional: estudios y proyectosdesarrollados desde los aos setenta hasta la ac-tualidad; inventario de aprovechamientos actua-les; mercado potencial de la energa geotrmicaen Espaa; marco jurdico de referencia, etc.

Sntesis del panorama actual de la energa geo-trmica a nivel mundial en sus diferentes mo-dalidades de aprovechamiento, as como de lastecnologas de explotacin actualmente aplicadasy en fase de desarrollo.

Descripcin de las metodologas en uso de eva-luacin de recursos y reservas.

Denicin y caracterizacin de reas de intersgeotrmico en Espaa.

Seleccin de una metodologa ecaz y contrastadade evaluacin del potencial geotrmico y aplica-cin de la misma al clculo de recursos y reservasen Espaa.

Seleccin de los aspectos ms relevantes del es-tudio, tanto de carcter informativo como inter-pretativo, que habrn de incorporarse al Sistemade Informacin Geogrfica de Energas Renova-bles del IDAE.

Planteamiento de las cuestiones esenciales quehabrn de ser consideradas a la hora de esta-blecer objetivos para la energa geotrmica enel marco del nuevo PER 2011-2020.


10/236

3 Recopilacinde informacin


11/236

Recopilacin de informacin

9

En el marco de las actividades previstas en el Pro-yecto se ha llevado a cabo una amplia y variadalabor de recopilacin de informacin, que concier-ne bsicamente a las siguientes reas de trabajo:

a) Panorama actual de la utilizacin de la energageotrmica en el mundo. Con el fin de dispo-ner de la informacin ms actualizada, completay fiable acerca del grado actual de aprovecha-miento de la energa geotrmica en todos lospases que emplean actualmente este recurso,la recopilacin de datos se centr en las po-nencias presentadas en el World GeothermalCongress 2010, celebrado en Bali en abril delpresente ao.

b) Tecnologas de aprovechamiento de los re-cursos geotrmicos. Comprende un anlisistanto de las tecnologas empleadas actualmen-te para la generacin de energa elctrica ypara usos directos de calor, como de aqullasque, si bien se encuentran an en fase expe-rimental, se prev que a corto o medio plazoresulten competitivas a nivel tcnico y comer-cial. La documentacin empleada provieneprincipalmente de fuentes que son referenciaen el mbito geotrmico a nivel internacional,especialmente en lo referente a tecnologas

en desarrollo.c) Metodologas de evaluacin de recursos y re-

servas geotrmicos. La informacin recopiladacomprende las metodologas de uso ms ex-tendido, propuestas por autores de contrastadoprestigio en cada una de ellas, si bien el intersse ha centrado principalmente en el mtodo vo-lumtrico o heat in placeaplicado en el marcodel presente Proyecto.

d) Documentos de referencia elaborados por elInstituto Geolgico y Minero de Espaa (IGME)en el mbito dela energa geotrmica. Es desobra conocido que el IGME constituye el orga-nismo de referencia en cuanto concierne a lainvestigacin geotrmica en Espaa, por lo quesus fondos documentales constituyen la mejor yms completa fuente de informacin que puedeencontrarse en este mbito a nivel nacional. Poreste motivo, se consider de inters prioritariorealizar un anlisis exhaustivo de dichos fondosdocumentales. En el Anexo 4 de este informese presenta un listado completo de referenciasbibliogrficas.

e) Inventario de aprovechamientos de ener-ga geotrmica de muy baja temperatura enEspaa. El objetivo es disponer de una esti-macin, lo ms ajustada a la realidad que lainformacin disponible lo permita, del grado deaprovechamiento actual de los recursos geo-trmicos de muy baja temperatura en Espaa.Ante la ausencia de inventarios nacionales oautonmicos de este tipo, se opt por realizaruna consulta a las empresas del sector me-diante el envo de cuestionarios, labor que secomplement con una recopilacin de diversosdocumentos de reciente publicacin, en los quese describe de forma monogrfica algunos delos aprovechamientos geotrmicos realizados

en Espaa en los ltimos aos.


12/236

4 Panorama actualde la utilizacinde la energa

geotrmicaen el mundo


13/236

Panorama actual de la utilizacin de la energa geotrmica en el mundo

11

El World Geothermal Congress 2010 celebrado enBali en abril del presente ao incluy, al igual queen ediciones anteriores, sendas ponencias en lasque se pone al da la informacin relativa al gradode utilizacin de la energa geotrmica en usos di-rectos1y para generacin de energa elctrica2anivel mundial. Ambos artculos constituyen la re-ferencia ms actualizada, completa y fiable sobreestos aspectos, por lo que se ha optado por em-plearlos como fuente principal de informacin paradefinir el panorama actual de esta energa.

4.1 USOS DIRECTOS

4.1.1 Datos a escala mundial

La utilizacin directa como fuente de calor dela energa geotrmica constituye la forma msantigua, verstil y tambin la ms comn de apro-vechamiento de esta forma renovable de energa.Los datos disponibles indican que, a finales del ao2009, el nmero de pases que hacan uso de lamisma con el fin citado era de 78, con una capa-cidad instalada de 50.583 MWt. Esta ltima cifrarepresenta un crecimiento del 78,9%respecto a

los datos de 2005, lo que significa un incrementoanual medio del 12,33%, con un factor de capacidadde 0,27(equivalente a 2.365 horas de operacin aplena carga al ao).

La energa trmica utilizada fue de 121.696 GWh/ao(438.071 TJ/ao), lo que significa un 60,2% ms queen 2005 (9,9% de incremento anual). Ello supusoun ahorro energtico por ao estimado de 307,8millones de barriles de petrleo(46,2 millones detoneladas), as como un ahorro de emisiones de148,2 millones de toneladas de CO2 (comparadocon el empleo de petrleo para generar electrici-

dad). La bomba de calor geotrmica represent el49%de los usos trmicos de esta energa, mientrasque el 24,9%se destin a usos balnearios y de ca-lentamiento de piscinas y un 14,4%a la calefaccinde recintos. La Figura 4.1 refleja con mayor detalleesta distribucin por usos trmicos.

1Lund, J.W., Freeston, D.H., Boyd, T.H. Direct Utilization of Geothermal Energy 2010 Worldwide ReviewProceedings WorldGeothermal Congress 2010 (Bali, Indonesia)

2Bertani, R. Geothermal Power Generation in the World. 2005-2010 Update ReportProceedings World Geothermal Congress

2010 (Bali, Indonesia)

Figura 4.1. Energa geotrmica utilizada enusos directos en el mundo (ao 2010)

49,0%

24,9%

14,4%

5,3%

0,5%0,4%

0,2%

2,7%2,6%

Bomba de calor geotrmica

Bao y natacin

Calefaccin recintos

Calentamiento invernaderos

Usos industriales

Calentamiento estanques acuicultura

Refrigeracin/fusin de nieve

Secado productos agrcolas

Otros

Segn se ha indicado, tanto la capacidad instala-da como la energa trmica utilizada destinadas ausos directos se encuentran en franco crecimien-to en el conjunto de los 78 pases que empleanenerga geotrmica. Segn refleja la Figura 4.2,en los ltimos 15 aos ambos parmetros han

experimentado fuertes incrementos de forma inin-terrumpida, al punto de que, respecto a 1995, lacapacidad instalada en 2010 se ha multiplicado por5,8, y casi por 4 la energa utilizada. La distribu-cin por usos de dicha capacidad se refleja en laFigura 4.3.


14/236

IDAE-TRT

12

Figura 4.2. Evolucin de la capacidadinstalada y la energa trmica utilizadadurante el perodo 1995-2005

1995 2000 2005 2010

Capacidad(MWt)

Utilizacin

(TJ/ao)

0

20

40

60

0

150

300

450

Miles Miles

Utilizacin (TJ/ao)

Capacidad (MWt)

Figura 4.3. Capacidad instalada para usosdirectos (ao 2010)

69,7%

13,2%

10,7%

3,1%

0,7% 0,3%

0,1%

1,3%

1,1%

Bomba de calor geotrmica

Bao y natacin

Calefaccin recintos

Calentamiento invernaderos

Calentamiento estanques acuicultura

Usos industriales

Refrigeracin/fusin de nieve

Secado productos agrcolas

Otros

La disminucin en el mismo perodo del factor decapacidad (ver Figura 4.4) y el crecimiento de laenerga utilizada, son consecuencia del incrementodel nmero de instalaciones que emplean la bom-ba de calor geotrmica. Slo en los ltimos cincoaos, la energa utilizada por estos dispositivos cre-ci 2,45 veces, a un ritmo anual del 19,7%, mientrasque la potencia instalada lo hizo en cifras pareci-das: 2,25 veces y un 18% de crecimiento anual. Elfactor medio de capacidad en el caso concreto dela bomba de calor geotrmica en el conjunto depases considerados fue, en el ao 2010, de 0,19.

Figura 4.4. Evolucin del factor decapacidad durante el perodo 1995-2010

Factordecapacidad

MWt)

0,25

0,35

0,30

0,40

0,45

1995 2000 2005 2010

0,410,40

0,31

0,27

En lo referente a los diferentes usos de la ener-ga, la tabla 4.1. ofrece un resumen, para cada unode ellos, de los valores de la capacidad instalada,energa trmica utilizada y factores de capacidadcorrespondientes a los ltimos 15 aos. Estos re-sultados se presentan tambin de forma grficaen la Figura 4.5. En el caso de la calefaccin derecintos, a falta de datos ms precisos los autoresestiman que los sistemas de calefaccin centrali-zada (district heating)concentran del orden del 85%de la capacidad instalada y del 84% de la energautilizada en este tipo de aprovechamiento.

Es importante destacar que la generalizacin deluso de la bomba de calor geotrmica ha abierto laposibilidad de que esta energa pueda aprovecharsecasi en cualquier lugar, tanto para calefaccin comopara refrigeracin. De igual modo, su uso est sien-do fomentado por la utilizacin de recursos de bajay media temperatura en centrales de generacincombinada de electricidad y calor, donde aguasde temperatura inferior a 100 C se hacen circu-lar primero, a travs de un ciclo binario (Rankine)para producir electricidad y, posteriormente, sonempleadas como fuente de calor para diferentes

aplicaciones (calefaccin, piscinas, invernaderos,


15/236


13

acuicultura, etc.) antes de ser reinyectadas enel acufero. Este tipo de instalaciones, frecuen-tes en pases del norte de Europa como Islandia,Alemania o Austria, obviamente maximizan el apro-vechamiento del recurso geotrmico as como surendimiento econmico.

4.1.2 Distribucin por pases

La tabla 4.2 refleja la relacin alfabtica de los78 pases para los que se dispone de informacin

acerca de usos directos de la energa geotrmica,as como los valores para el ao 2010 de los tresparmetros anteriormente mencionados.

Los cinco pases que cuentan con la mayor capaci-dad instalada son Estados Unidos, China, Suecia,Noruega y Alemania que, en conjunto, representanel 62,8%de la capacidad mundial.

Tabla 4.1. Evolucin de la capacidad instalada (a), energa trmica utilizada (b) y factor decapacidad (c) durante el perodo 1995-2010(a)

UsosCapacidad instalada (MWt)

1995 2000 2005 2010

Bomba de calor geotrmica 1.854 5.275 15.384 35.236

Calefaccin de recintos 2.579 3.263 4.366 5.391

Calentamiento invernaderos 1.085 1.246 1.404 1.544

Calentamiento estanques

acuicultura

1.097 605 616 653

Secado productos agrcolas 67 74 157 127

Usos industriales 544 474 484 533

Bao y natacin 1.085 3.957 5.401 6.689

Refrigeracin/fusin de nieve 115 114 371 368

Otros 238 137 86 41

Total 8.664 15.145 28.269 50.583


16/236

IDAE-TRT

14

(b)

UsosUtilizacin (TJ/ao)

1995 2000 2005 2010

Bomba de calor geotrmica 14.617 23.275 87.503 214.782

Calefaccin de recintos 3.823 42.926 55.256 62.984

Calentamiento invernaderos 15.742 17.864 20.661 23.264

Calentamiento estanquesacuicultura

13.493 11.733 10.976 11.521

Secado productos agrcolas 1.124 1.038 2.013 1.662

Usos industriales 1.012 1.022 10.868 11.746

Bao y natacin 15.742 79.546 83.018 109.032

Refrigeracin/fusin de nieve 1.124 1.063 2.032 2.126

Otros 2.249 3.034 1.045 956

Total 112.441 190.699 273.372 438.071

(c)

UsosFactor de capacidad

1995 2000 2005 2010

Bomba de calor geotrmica 0,25 0,14 0,18 0,19

Calefaccin de recintos 0,47 0,42 0,4 0,37

Calentamiento invernaderos 0,46 0,45 0,47 0,48

Calentamiento estanquesacuicultura 0,39 0,61 0,57 0,56

Secado productos agrcolas 0,53 0,44 0,41 0,42

Usos industriales 0,59 0,68 0,71 0,7

Bao y natacin 0,46 0,64 0,49 0,52

Refrigeracin/fusin de nieve 0,31 0,3 0,18 0,18

Otros 0,3 0,7 0,39 0,73

Total 0,41 0,4 0,31 0,27

(Continuacin)


17/236


15

Figura 4.5. Evolucin de la capacidad instalada (a), energa trmica utilizada (b) y factor decapacidad (c) durante el perodo 1995-2010

(a)

10

5

0

20

15

25

30

35

40

Capacida

d(MWt)

1995

2000

2005

2010

Miles

Calefaccin

espacios

Calentamien

to

invernader

os

Calentamien

to

estanquesacuicultu

ra

Seca

do

productosagrcolas

Us

os

industriales

Baoynatacin

Refrigeraci

n/

fusindenie

ve

Otr

os

Bombadecalor

geotrmica

Uso


18/236

IDAE-TRT

16

(b)

100

50

0

200

150

250

Utilizacin(TJ/ao)

1995

2000

2005

2010

Miles

Uso

Calefaccin

espacios

Calentamiento

invernaderos

Calentamiento

estanquesacuicultura

Secado

productosagrcolas

Usos

industriales

Baoynatacin

Refrigeracin/

fusindenieve

Otros

Bombadecalor

geotrmica


19/236


17

(c)

0,2

0,1

0,0

0,4

0,3

0,5

0,7

0,6

0,8

Factordecapacidad

1995

2000

2005

2010

Uso

Calefaccin

espacios

Calentamiento

invernaderos

Calentamiento

estanqu

esacuicultura

Secado

productosagrcolas

Usos

industriales

B

aoynatacin

Refrigeracin/

fusindenieve

Otros

B

ombadecalor

geotrmica

Tabla 4.2. Distribucin de la capacidad instalada, energa trmica utilizada y factor de capacidad(ao 2010)

PasCapacidadinstalada(MWt)

Utilizacin anualFactor decapacidad

TJ/ao GWh/ao

Albania 11,5 40,5 11,2 0,10

Alemania 2.485,4 12.764,5 3.546,0 0,16

Argelia 55,6 1.723,1 478,7 1,00

Argentina 307,5 3.906,7 1.085,3 0,40


20/236

IDAE-TRT

18

Pas

Capacidad

instalada(MWt)


TJ/ao GWh/ao

Armenia 1,0 15,0 4,2 0,50

Australia 33,3 235,1 65,3 0,20

Austria 662,9 3.727,7 1.035,6 0,20

Blgica 117,9 547,0 151,9 0,20

Bielorrusia 3,4 33,8 9,4 0,30

Bosnia & Herzegovina 21.696,0 255,36 70,9 0,30

Brasil 360,1 6.622,4 1.839,7 0,60

Bulgaria 98,3 1.370,1 380,6 0,40

Canad 1.126,0 8.873,0 2.464,9 0,25

Chile 9,1 131,8 36,6 0,46

China 8.898,0 75.348,3 20.931,8 0,27

Colombia 14,4 287,0 79,7 0,63

Corea del Sur 229,3 1.954,7 543,0 0,27

Costa Rica 1,0 21,0 5,8 0,67

Croacia 67,5 468,9 130,3 0,22

Dinamarca 200,0 2.500,0 694,5 0,40

Ecuador 5,2 102,4 28,4 0,63

Egipto 1,0 15,0 4,2 0,48

El Salvador 2,0 40,0 11,1 0,63

Eslovaquia 132,2 3.067,2 852,1 0,74

Eslovenia 104,2 1.136,4 315,7 0,35

Espaa 141,0 684,1 190,0 0,15

Estados Unidos 12.611,5 56.551,8 15.710,1 0,14

(Continuacin)


21/236


19

Pas

Capacidad

instalada(MWt)


TJ/ao GWh/ao

Estonia 63,0 356,0 98,9 0,18

Etiopa 2,2 41,6 11,6 0,60

Filipinas 3,3 39,6 11,0 0,38

Finlandia 857,9 8.370,0 2.325,2 0,31

Francia 1.345,0 12.929,0 3.591,7 0,30

Georgia 24,5 659,2 183,1 0,85

Grecia 134,6 937,8 260,5 0,22

Guatemala 2,3 56,5 15,7 0,78

Holanda 1.410,3 10.699,4 2.972,3 0,24

Honduras 1,9 45,0 12,5 0,74

Hungra 654,6 9.767,0 2.713,3 0,47

India 265,0 2.545,0 707,0 0,30

Indonesia 2,3 42,6 11,8 0,59

Irn 41,6 1.064,2 295,6 0,81

Irlanda 152,9 764,0 212,2 0,16

Islandia 1.826,0 24.361,0 6.767,5 0,42

Islas del Caribe 0,1 2,8 0,8 0,85

Israel 82,4 2.193,0 609,2 0,84

Italia 867,0 9.941,0 2.761,6 0,36

Japn 2.099,5 25.697,9 7.138,9 0,39

Jordania 153,3 1.540,0 427,8 0,32

Kenia 16,0 126,6 35,2 0,25

Letonia 1,6 31,8 8,8 0,62

(Continuacin)


22/236

IDAE-TRT

20

Pas

Capacidad

instalada(MWt)


TJ/ao GWh/ao

Lituania 48,1 411,5 114,3 0,27

Macedonia 47,2 601,4 167,1 0,40

Marruecos 5,0 79,1 22,0 0,50

Mxico 155,8 4.022,8 1.117,5 0,82

Mongolia 6,8 213,2 59,2 0,99

Nepal 2,7 73,7 20,5 0,86

Noruega 3.300,0 25.200,0 7.000,6 0,24

Nueva Zelanda 393,2 9.552,0 2.653,5 0,77

Papa Nueva Guinea 0,1 1,0 0,3 0,32

Per 2,4 49,0 13,6 0,65

Polonia 281,1 1.501,1 417,0 0,17

Portugal 28,1 386,4 107,3 0,44

Reino Unido 186,6 849,7 236,1 0,14

Repblica Checa 151,5 922,0 256,1 0,19

Rumana 153,2 1.265,4 351,5 0,26

Rusia 308,2 6.143,5 1.706,7 0,63

Serbia 100,8 141,0 39,17 0,44

Suecia 4.460,0 45.301,0 12.584,6 0,32

Suiza 1.060,9 7.714,6 2.143,1 0,23

Sudfrica 6,0 114,8 31,9 0,61

Tailandia 2,5 79,1 22,0 0,99

Tajikistn 2,9 55,4 15,4 0,60

Tnez 43,8 364,0 101,1 0,26

(Continuacin)


23/236


21

Pas

Capacidad

instalada(MWt)


TJ/ao GWh/ao

Turqua 2.084,0 36.885,9 10.246,9 0,56

Ucrania 10,9 118,8 33,0 0,35

Venezuela 0,7 14,0 3,9 0,63

Vietnam 31,2 92,3 25,6 0,09

Yemen 1,0 15,0 4,2 0,48

Total 50.583,0 438.071,0 121.696,0 0,27

(Continuacin)

En lo que respecta a la energa utilizada, las cin-co primeras posiciones estn ocupadas por China,Estados Unidos, Suecia, Turqua y Japn,en estecaso con un 54,7%del total mundial. Espaa ocu-pa el puesto nmero 31 en capacidad instalada(141 MWt) y el 38 en energa utilizada (684 TJ/ao).No obstante, si se consideran la poblacin y la su-perficie, son los pases pequeos especialmentelos del norte de Europa los que se sitan a la ca-beza. En el primer caso (MWt/poblacin) los cincoprimeros puestos corresponden a Islandia, Suecia,Noruega, Nueva Zelanda y Suiza mientras que, entrminos de energa utilizada (TJ/ao.superficie),seran Holanda, Suiza, Islandia, Noruega y Suecia.

Los mayores incrementos de capacidad instalada(MWt) de los ltimos cinco aos se registran enel Reino Unido, Corea, Irlanda, Espaay Holan-da mientras que, en el caso de la energa utilizada(TJ/ao), las cinco primeras posiciones corres-ponden al Reino Unido, Holanda, Corea, Noruegae Irlanda. Ambos incrementos son consecuenciadel empleo de bombas de calor geotrmicas.

4.1.3 Distribucin porcategoras de usoa) Bomba de calor geotrmica. Este tipo de dis-

positivo representa el 69,7% (35.236 MWt) y el49,0% (214.782 TJ/ao), respectivamente, dela capacidad instalada y de la energa utiliza-da a nivel mundial, con un factor de capacidadmedio de 0,19 (modo calor). El nmero de uni-

dades equivalentes de 12 kW valor tpico para

viviendas en Europa occidental y Estados Uni-dos instaladas en 2010 es, aproximadamente,de 2,94 millones, ms del doble de las de 2005y cuatro veces las del ao 2000. La capacidadindividual de estas bombas oscila entre los 5,5kW de las destinadas a usos residenciales, y lasde ms de 150 kW empleadas en instalacionescomerciales e institucionales. Los pases lde-res en unidades instaladas son Estados Unidos,China, Suecia, Noruega y Alemania.

En Estados Unidos, la mayor parte de estosdispositivos estn dimensionados para cubrircargas pico de refrigeracin, y se encuentransobredimensionados para calefaccin salvo enlos estados del norte, por lo que el valor medioestimado de horas de operacin al ao es de slo2.000 (factor de capacidad = 0,23). Por el contra-rio, en Europa la mayora de las bombas de calorgeotrmicas estn dimensionadas para propor-cionar la carga base de calefaccin, mientras quelos picos se cubren con combustibles fsiles. Deah que sus horas/ao de operacin superen confrecuencia las 6.000 a plena carga (factor de ca-pacidad de 0,68), tal como ocurre en los pasesnrdicos. No obstante, salvo que se conozca elvalor exacto, el dato que suele emplearse comoreferencia para calcular la energa utilizada esde 2.200 horas, salvo en el ya mencionado casode los pases nrdicos.

b) Calefaccin de recintos. La capacidad instaladay la energa utilizada para este tipo de aplicacinen 2010 asciende, respectivamente, a 5.391 MWt

y 62.984 TJ/ao, cifras que representan sendos


24/236

IDAE-TRT

22

incrementos del 24% y del 14% respecto al ao2005. Segn se indic anteriormente, el 85% dela capacidad instalada y el 84% de la energa uti-lizada corresponden a sistemas de calefaccincentralizada (district heating). Los pases lderesen la utilizacin de estos ltimos son Islandia,China, Turqua, Francia y Rusia, mientras queentre los mayores usuarios de los sistemas indi-viduales figuran Turqua, Italia, Estados Unidos,Japn y Georgia.

c) Calefaccin de invernaderos. La capacidadinstalada y la energa utilizada para estas apli-caciones alcanza en el ao 2010 un total de 1.544MWt de capacidad y 23.264 TJ/ao respectiva-mente, lo que supone sendos incrementos del10% y del 13% respecto a 2005. Las posicio-nes de cabeza entre los 37 pases que empleanenerga geotrmica para este fin corresponden aTurqua, Hungra, Rusia, China e Italia. Verdurasy flores son los cultivos ms frecuentes en estasinstalaciones. La cifra de energa utilizada an-tes mencionada corresponde aproximadamentea 1.163 hectreas de invernaderos calentadas alao (unos 20 TJ/ao por hectrea).

d) Aplicaciones en acuicultura. La capacidadinstalada para este tipo de aplicaciones (653

MWt) se increment respecto a 2005 un 6%,y un 5% en lo referente a la energa utilizada(11.521 TJ/ao). Ello ha supuesto una inversinde la tendencia decreciente que vena mani-festndose desde el ao 1995. El nmero depases que emplean esta tecnologa asciendea 22, entre los que destacan China, EstadosUnidos, Italia, Islandia e Israel. Tomando comoreferencia una cifra estimada para EstadosUnidos de 0,242 TJ/ao por tonelada de pes-cado, la produccin asociada al consumo deenerga geotrmica en 2010 habra ascendidoa unas 47.600 t de este producto.

e) Aplicaciones de secado de productos agrcolas.El nmero de pases en los que existe constan-cia del empleo de energa geotrmica para elsecado de diversos tipos de grano, verduras,frutas etc., es de slo 14 en el ao 2010, conuna capacidad instalada de 127 MWt y una ener-ga utilizada de 1.662 TJ/ao.

f) Aplicaciones asociadas a procesos industria-les. Si bien el nmero de pases que empleanesta fuente de energa para usos industrialesest descendiendo, las operaciones realiza-

das tienden a incrementar su magnitud y a

elevarse los consumos energticos. Entre susaplicaciones destacan el curado de hormign,embotellado de agua y bebidas carbonatadas,pasteurizado de leche, industria del cuero, ex-traccin qumica, procesado de pulpa y papel,etc. La capacidad instalada y la energa utiliza-da ascienden actualmente a 533 MWt y 11.746TJ/ao respectivamente. Este tipo de aprove-chamiento posee el factor de capacidad mselevado entre los usos directos (0,70), debido aque se trata de procesos industriales que ope-ran durante gran parte del ao.

g) Fundido de nieve y refrigeracin de recintos. Setrata de aplicaciones muy limitadas. La prime-ra de ellas se reduce a una serie de proyectosen Argentina, Islandia, Japn, Suiza y EstadosUnidos, con un total de 2 millones de metroscuadrados de pavimento calentado con estaenerga, la mayor parte en Islandia, con reque-rimientos que oscilan entre 130 y 180 W/m2. Lacapacidad instalada es de 311 MWt y la ener-ga utilizada de 1.845 TJ/ao, valores que, en elcaso de las aplicaciones para refrigeracin, sereducen a 56 MWt y 281 TJ/ao.

h) Aplicaciones en balnearios y piscinas. B-sicamente se refieren al empleo de energa

geotrmica para el calentamiento de piscinasy en usos relacionados con la industria balnea-ria (spas, resorts, balneoterapia). En estosltimos es frecuente que el agua termal flu-ya de forma continua. Pese a lo extendido desu uso actualmente son 67 los pases que in-forman de su empleo, y algunos ms los que lohacen aunque sin aportar datos concretos, nosiempre es posible cuantificarlos, si bien pue-den emplearse como cifras caractersticas deuna instalacin tipo las siguientes: 0,35 MWt y7,0 TJ/ao. A escala mundial, la capacidad ins-talada alcanza en 2010 un valor de 6.689 MWt,

con una energa utilizada de 109.032 TJ/ao, loque representa un 24% y un 31% ms, respec-tivamente, que las cifras del ao 2005. Las mselevadas corresponden a China, Japn, Turqua,Brasil y Mxico.

i) Otros usos. Comprenden aplicaciones en gran-jas de animales, cultivo del alga espirulina,esterilizacin de recipientes y desalinizacin.La capacidad instalada y la energa utilizada enlos siete pases que aportan informacin al res-pecto ascienden, respectivamente, a 41 MWt y956 TJ/ao.


25/236


23

4.1.4 Factor de capacidad

Las tablas 4.1 y 4.2 antes citadas reflejan, respec-tivamente, los valores de los factores de capacidadclasificados por usos y por pases. Este parme-tro refleja el porcentaje equivalente de horas defuncionamiento anual a plena carga de un deter-minado tipo de instalacin (por ejemplo, un factorde capacidad de 0,70 significa un 70% de horas/aode funcionamiento a plena carga, es decir, 6.132horas/ao equivalentes). Se calcula mediante laexpresin:

Factor de capacidad = (energa anual utilizada enTJ/ao)/(capacidad instalada en MWt) x 0,1317

Sus valores oscilan entre 0,09 y 0,99 en el caso delos pases, y entre 0,18 y 0,70 cuando se conside-ran categoras de uso. Los ms bajos pertenecena los pases que emplean con ms intensidad labomba de calor geotrmica, mientras que los mselevados se asocian a aqullos en los que predo-minan las aplicaciones industriales y para piscinasy aguas de bao.

El valor medio a escala mundial del factor de capa-cidad descendi de 0,40 en el ao 2000, a 0,31 en2005 y a 0,27 en 2010. Tal variacin es consecuen-cia del incremento en la utilizacin de la bomba decalor geotrmica. Por el contrario, los valores porcategoras de uso apenas difieren de los registra-dos en 2005.

4.1.5 Ahorro energtico

La energa geotrmica es una fuente de energasostenible y renovable, capaz de reemplazar a otrasfuentes energticas entre las que, naturalmente,se incluyen a los combustibles fsiles, con lo queello significa en trminos de reduccin, tanto de ladependencia energtica como de las emisiones de

gases de efecto invernadero y partculas.

El artculo de J. W. Lund citado al comienzo de estecaptulo, incluye una estimacin de la reduccin delconsumo de combustibles fsiles y de ahorro deemisiones asociados al empleo de la energa geo-trmica, basado en la utilizacin de un factor deeficiencia de 0,35 si la misma energa se hubieraempleado para generar electricidad, y de 0,70 si elaprovechamiento lo fuese en forma de calor (porejemplo, en un horno).

Considerando el valor de 438.071 TJ/ao de con-

sumo energtico en usos directos recogido en la

tabla 1b, y un contenido energtico para el barril depetrleo de 6,06 x 109J, en el caso de la generacinelctrica el ahorro ascendera a 206,5millones debarriles (31millones de toneladas de crudo al ao,equivalente a tres das de consumo mundial), mien-tras que si se hubiese empleado en usos directos lacifra sera prcticamente la mitad: 103,2millonesde barriles (15,5millones de toneladas de crudo).La informacin disponible apunta a que el dato realprobablemente se encuentre entre uno y otro valor.

Por ltimo, en lo referente al ahorro de emisiones,la tabla 4.3 refleja los valores estimados por Lundconsiderando que la misma cantidad de energageotrmica consumida en usos directos, hubiesesido utilizada en generar electricidad a partir detres tipos de combustibles: gas natural, petrleoy carbn. En el caso de emplearse para producircalor, las emisiones seran, aproximadamente, lamitad de las reflejadas en dicha tabla.

Tabla 4.3. Emisiones asociadas a lageneracin de electricidad mediante unacantidad de energa similar a la de origengeotrmico consumida en usos directosdurante el ao 2010, empleando diferentestipos de combustibles

Combustible

Ahorro de emisiones

(millones de toneladas)

CO2 SOx NOx Total

Gas natural 23,48 0,0 0,05 23,53

Petrleo 99,44 0,66 0,19 100,29

Carbn 115,96 0,61 0,19 0,8

Total 122,92 1,27 0,43 124,62

4.2 GENERACIN DEENERGA ELCTRICA

42.1 Datos a escala mundial

Segn refleja el artculo de R. Bertani citado al co-mienzo de este captulo, la capacidad instalada delas plantas de produccin de electricidad a partir

de energa geotrmica alcanz en el ao 2010 la


26/236

IDAE-TRT

24

cifra de 10.715 MWe, lo que significa un aumentodel 19,9%(1.782 MWe) respecto al ao 2005. Ellosupone un incremento lineal anual del orden de350 MWe durante el perodo 2005-2010, superiora los 200 MWe del perodo 2000-2005. En lo refe-rente a generacin, el incremento respecto al ao2005 fue del20,7%.

La tabla 4.4 y la Figura 4.6 reflejan la evolucinquinquenal de la capacidad instalada a partir del

ao 1950, as como los datos de generacin elctri-ca anual, si bien estos ltimos se limitan al perodo1995-2010. Asimismo, el citado autor incluye unaestimacin de la potencia instalada para el ao2015 de 18.500 MWe, basada en datos de proyec-tos existentes que se encuentran en fase ejecutiva.De cumplirse este pronstico, la variacin en el pe-rodo 2010-2015 experimentara un fuerte aumentodel 72,7%(7.785 MWe).

Tabla 4.4. Capacidad instalada (1950-2015) y produccin elctrica (1995-2010)

Ao

Capacidad instalada Electricidad producida

MW Variacin (%) GWh Variacin (%)

1950 200

1955 270 35,0

1960 386 43,0

1965 520 34,7

1970 720 38,5

1975 1.180 63,9

1980 2.110 78,8

1985 4.764 125,8

1990 5.834 22,5

1995 6.833 17,1 38.035

2000 7.972 16,7 49.261 29,5

2005 8.933 12,1 55.709 13,1

2010 10.715 19,9 67.246 20,7

2015 18.500 72,7


27/236


25

Figura 4.6. Evolucin de la capacidad instalada y de la produccin elctrica

5.000

2.500

0

10.000

7.500

12.500

17.500

15.000

20.000

35

30

45

40

50

60

55

65

70

Miles

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Capacidadinst.(MWe)

Capacidad instalada

Produccin elctrica

Prod.elctrica(MWh)

4.2.2 Distribucin por pases

El plano de la Figura 4.7 refleja la distribucin por pases de la potencia instalada en el ao 2010, mientras quela Figura 4.8 hace lo propio con los valores de este parmetro previstos para el ao 2015. Asimismo, la tabla4.5 recoge la informacin detallada por pases de la capacidad instalada y la produccin elctrica correspon-dientes a los aos 2005 y 2010, as como la previsin para 2015.


28/236

IDAE-TRT

26

Figura 4.7. Capacidad instalada en el ao 2010 (10,7 GWe)

EEUU

3.093 MWIslandia

575 MW

Nicaragua

88 MW

Costa Rica

166 MW

El Salvador

204 MW

Guatemala

52 MW

Mxico958 MW

Portugal

29 MW

Kenia

167 MW

Indonesia

1.197 MW

Etiopa

7,3 MW

Nueva Zelanda

628 MW

Australia

1,1 MW

Filipinas1.904 MW

Papa Nueva

Guinea 56 MW

Rusia

82 MW

Japn

536 MW

China

24 MW

Tailandia

0,3 MW

Austria

1,4 MW

Turqua

82 MW

Francia

16 MW

Alemania

6,6 MW

Italia

843 MW


29/236


27

Figura 4.8. Capacidad instalada prevista para el ao 2015 (18,5 GWe)

NORTEAMRICA

Canad 20 MW

EEUU 5.400 MW

CENTROAMRICA

Costa Rica 200 MW

El Salvador 290 MW

Guatemala 120 MW

Honduras 35 MWMxico 1.140

Nicaragua 240 MWSURAMRICA

Argentina 30 MW

Chile 150 MW

CARIBE

Nieves 35 MW

FRICA

Etiopa 45 MW

Kenia 530 MW

OCEANA

Australia 40 MW

Nueva Zelanda 1.240 MW

Papa Nueva Guinea 75 MW

ASIA

China 60 MW

Filipinas 2.500 MW

Indonesia 3.500 MW

Japn 535 MW

Rusia 190 MW

Tailandia 1 MW

EUROPA

Alemania 15 MWAustria 5 MW

Eslovaquia 5 MW

Espaa 40 MW

Francia 35 MW

Grecia 30 MW

Holanda 5 MW

Hungra 5 MWIslandia 800 MW

Italia 920 MW

Portugal 60 MW

Rumana 5 MW

Turqua 200 MW

Tabla 4.5. Capacidad instalada y produccin elctrica por pases (aos 2005, 2010 y estimacinpara 2015)

Pas

Ao 2005 Ao 2010Variacin absoluta2005-10

Variacin relativa2005-10 Capac.

instal.ao 2015(MWe)

Capac.instal.(MWe)

Prod.elct.(GWh)

Capac.instal.(MWe)

Prod.elct.(GWh)

Capac.(MWe)

Prod.(GWh)

Capac.(MWe)(%)

Prod.(GWh)(%)

Alemania 0 2 7 50 6 49 2.774 324 15

Argentina 0 0 0 0 0 0 30

Australia 0 1 1 1 1 0 633 -5 40

Austria 1 3 1 4 0 1 27 19 5


30/236

IDAE-TRT

28

Pas



instal.ao 2015(MWe)

Capac.instal.(MWe)

Prod.elct.(GWh)

Capac.instal.(MWe)

Prod.elct.(GWh)

Capac.(MWe)

Prod.(GWh)

Capac.(MWe)(%)

Prod.(GWh)(%)

Canad 0 0 0 0 0 0 20

Chile 0 0 0 0 0 0 150

China 28 96 24 150 -4 54 -13 57 60

Costa Rica 163 1.145 166 1.131 3 -14 2 -1 200El Salvador 151 967 204 1.422 53 455 35 47 290

Eslovaquia 0 0 0 0 0 0 5

Espaa 0 0 0 0 0 0 40

EstadosUnidos

2.564 16.840 3.093 16.603 530 -237 21 -1 5.400

Etiopa 7 0 7 10 0 10 0 45

Filipinas 1.930 9.253 1.904 10.311 -26 1.058 -1 11 2.500

Francia 15 102 16 95 2 -7 10 -7 35

Grecia 0 0 0 0 0 0 30

Guatemala 33 212 52 289 19 77 58 36 120

Holanda 0 0 0 0 0 0 5

Honduras 0 0 0 0 0 0 35

Hungra 0 0 0 0 0 0 5

Indonesia 797 6 1.197 9.600 400 3.515 50 58 3.500

Islandia 202 1 575 4.597 373 3.114 184 210 800

Islas Nevis 0 0 0 0 0 0 35

Italia 791 5.340 843 5.520 52 180 7 3 920

Japn 535 3.467 536 3.064 1 -404 0 -12 535

Kenia 129 1.088 167 1.430 38 342 29 31 530

(Continuacin)


31/236


29

Pas



instal.ao 2015(MWe)

Capac.instal.(MWe)

Prod.elct.(GWh)

Capac.instal.(MWe)

Prod.elct.(GWh)

Capac.(MWe)

Prod.(GWh)

Capac.(MWe)(%)

Prod.(GWh)(%)

Mxico 953 6.282 958 7.047 5 766 1 12 1.140

Nicaragua 77 271 88 310 11 39 14 15 240

NuevaZelanda

435 2.774 628 4.055 193 1.281 44 46 1.240

Papa-Nueva Guinea 6 17 56 450 50 433 833 2.547 75

Portugal 16 90 29 175 13 85 78 94 60

Rumana 0 0 0 0 0 0 5

Rusia 79 85 82 441 3 356 4 419 190

Tailandia 0 2 0 2 0 0 0 11 1

Turqua 20 105 82 490 62 385 308 368 200

Total 8.933 55.709 10.715 67.246 1.783 11.538 20 21 18.500

(Continuacin)

Los cinco pases con valores ms elevados de ca-pacidad y produccin son, por este orden, EstadosUnidos, Filipinas, Indonesia, Mxico e Italia. Dosde ellos Estados Unidos e Indonesia son tambinlos que han experimentado el mayor incremento decapacidad instalada, en trminos absolutos, duran-te el ltimo quinquenio. Las tablas 4.6 y 4.7 recogenestos resultados.

Tabla 4.6. Relacin de los 5 pases conmayor capacidad instalada en 2010

Pas

Ao 2005 Ao 2010

MWe GWh Pas GWh

EstadosUnidos

2.564 16.840 3.060 14.533

Filipinas 1.930 9.253 1.904 10.311

Indonesia 797 6.085 1.197 9.600

Mxico 953 6.282 958 7.047

Italia 791 5.340 843 5.520


32/236

IDAE-TRT

30

Tabla 4.7. Relacin de los 5 pases conmayor incremento absoluto de su capacidadinstalada respecto al ao 2005

Pas

Variacin 2005-2010

Capac. inst. Prod. elctrica

MWeMWe(%)

GWhGWh(%)

EstadosUnidos

496 19 -2.307 -14

Indonesia 400 50 3.515 58

Islandia 373 184 3.114 210

NuevaZelanda

193 44 1.281 46

Turqua 62 308 385 368

Los cuatro primeros pases de esta ltima tablahan construido plantas de capacidad superior a100 MWe, una circunstancia que merece destacarse

puesto que revela su inters por seguir potencian-do el uso de esta energa, respaldado por polticasde incentivos y otras medidas de apoyo que siguenmantenindose pese a ser ya ms de 50 los aostranscurridos desde que iniciaron su actividadgeotrmica.

En trminos relativos, los cinco pases que in-crementaron en mayor proporcin su capacidadinstalada durante el perodo 2005-2010 fueron,por este orden, Alemania, Papa-Nueva Guinea,Australia, Turqua e Islandia, si bien en esta clasifi-cacin Alemania y Australia resultan escasamente

relevantes debido a su escasa capacidad instala-da (tabla 4.8).

Tabla 4.8. Relacin de los 8 pases conmayor incremento relativo de su capacidadinstalada respecto al ao 2005

Pas

Capac. inst. Prod. elctrica

MWeVariac.(%)

GWhVariac.(%)

Alemania 6 2.774 49 3.249

Papa-Nueva Guinea

50 833 433 2.547

Australia 1 633 0 -5Turqua 62 308 385 368

Islandia 373 184 3114 210

Portugal 29 78 175 94

Guatemala 52 58 289 36

Indonesia 1.197 50 9.600 58

4.2.3 Nmero y caractersticasde las plantas actualmente enfuncionamiento

El nmero de centrales geotrmicas de generacinde electricidad actualmente en operacin asciendea 526, con una capacidad media de 20,6 MWey dis-tribuidas en 24 pases. El 9,1% de las mismas 48unidades supera los 55 MWe, con una capacidadmedia de 79,5 MWe, mientras que un 41,6% 219 uni-dades presenta potencias comprendidas entre 10 y 55

MWe. Las 259 unidades restantes (49,2% de las exis-tentes) no superan los 10 MWe; su capacidad mediaes de 3,2 MWe.

La tabla 4.9 refleja el nmero de unidades, la capa-cidad total instalada y su valor medio, as como laproduccin media para cada categora de tecnologaempleada (excluidas las de tipo hbrido). Segn evi-dencian estos resultados, las plantas de vapor secose encuentran a la cabeza tanto en capacidad insta-lada como en produccin elctrica por unidad. Sinembargo, las de ciclo binario son las ms numerosas,mientras que las de tipo flash son las que concentran

el mayor valor de capacidad instalada(Figura 4.9).


33/236


31

Tabla 4.9. Distribucin de plantas geotrmicas por tecnologas

Tipo N unidadesCapacidad instalada Produccin media

(GWh/unidad)Total (MWe) Media (MWe/unid)

Sin condensacin* 25 145 6 96

Ciclo binario 236 1.178 5 27

Flash 141 4.421 31 199

Doble flash 61 2.092 34 236

Vapor seco 62 2.878 46 260

*Esta denominacin se corresponde en ingls con la de tipo Back Pressure

Figura 4.9. Nmero de unidades y capacidad instalada para diferentes tipos de tecnologas,excluidas las de tipo hbrido (ao 2010)

41,3%

1,4%

26,9%

19,5%

11,0%

236

25

141

61

62

Capacidad instalada (MWe)N unidades

Flash

Vapor seco

Doble flash

Ciclo binario

Sin condensacin


34/236

IDAE-TRT

32

Figura 4.10. Distribucin mundial de las plantas de generacin de energa elctrica de origengeotrmico (ao 2010)

41%

1%0%

27%

11%

20%

Capacidad (MWe)

44%

5% 0%

27%

12%

12%

N unidades

42%

4% 0%

24%

9%

21%

Produccin (GWh/ao)

Flash

Vapor seco

Doble flash

Ciclo binario

Sin condensacin

Hbrido

La distribucin por pases del nmero de plantas ysus respectivas tecnologas de produccin apare-ce reflejada en la tabla 4.10. Entre los cinco pasescon mayor capacidad instalada Estados Unidos,Filipinas, Indonesia, Mxico e Italia, las tecnolo-gas que concentran el mayor porcentaje de dichacapacidad son la de vapor seco en el caso de Es-tados Unidos e Italia, de tipo flash en Filipinas eIndonesia y de doble flash en Mxico(tabla 4.11).

A ttulo de resumen, la Figura 4.10 reproduce los dia-gramas recogidos en el ya citado artculo de R. Bertani,

en los que se refleja la aportacin de cada tecnologaincluyendo las de tipo hbrido en trminos de n-mero de unidades, capacidad instalada y produccinelctrica. Segn estos datos, la mayor capacidad ins-talada corresponde a la de tipo flash, con un 41% deltotal (4.421 MWe), seguida de la de vapor seco (27%),doble flash (20%), ciclo binario (11%) y sin condensa-cin (1%). Las de tipo hbrido aparecen en todos losdiagramas aunque con un valor del 0%, debido, pro-bablemente, a la supresin por parte del autor de losdecimales en estas representaciones.


35/236


33

Tabla 4.10. Distribucin por pases del nmero de plantas y sus respectivas tecnologas en el ao2010 (excluidas las de tipo hbrido)

Pas

Sincondensac.

Ciclobinario

Flash Doble flash Vapor seco Total Tecnologapredomin.

MWe Uds MWe Uds MWe Uds MWe Uds MWe Uds MWe Uds Tipo %

Alemania 7 3 7 3Ciclobinario

100

Australia 1 2 1 2Ciclobinario

100

Austria 1 3 1 3

Ciclo

binario 100

China 24 8 24 8Dobleflash

100

Costa Rica 5 1 21 2 140 3 166 6 Flash 84,3

El Salvador 9 1 160 5 35 1 204 7 Flash 78,4

EstadosUnidos

653 149 59 4 795 30 1.585 25 3.094 209Vaporseco

51,2

Etiopa 7 2 7 2Ciclobinario

100

Filipinas 209 18 1.330 31 365 7 1.904 56 Flash 69,9

Francia 2 1 10 1 5 1 16 3 Flash 62,5

Guatemala 52 8 52 8Ciclobinario

100

Indonesia 2 1 735 14 460 7 1.197 22 Flash 61,4

Islandia 10 8 474 14 90 3 574 25 Flash 82,6

Italia 88 5 755 28 843 33

Vapor

seco 89,6

Japn 2 2 349 14 160 3 24 1 535 20 Flash 65,2

Kenia 14 3 153 7 167 10 Flash 91,6

Mxico 75 15 3 2 410 15 470 5 958 37Dobleflash

49,1

Nicaragua 10 2 8 1 70 2 88 5 Flash 79,5

NuevaZelanda

47 5 137 24 290 12 100 1 55 1 628 43 Flash 46,2


36/236

IDAE-TRT

34

Pas

Sincondensac.

Ciclobinario

Flash Doble flash Vapor seco TotalTecnologapredomin.

MWe Uds MWe Uds MWe Uds MWe Uds MWe Uds MWe Uds Tipo %

Papa-Nueva Guinea

6 1 50 2 56 3 Flash 89,3

Portugal 29 5 29 5Ciclobinario

100

Rusia 82 11 82 11 Flash 100

Tailandia 0 1 0 1

Doble

flash 100

Turqua 14 2 20 1 47 1 82 4Dobleflash

57,3

Total 145 25 1.178 236 4.421 141 2.092 61 2.878 62 10.715 526 Flash 41,3

Tabla 4.11. Tecnologas predominantes en los 5 pases con mayor capacidad instalada (ao 2010)

PasCapacidadinstalada(MWe)

Tecnologa predominante

TipoCapac. instalada

(MWe)

% respecto a la

capacidad total

Estados Unidos 3.060 Vapor seco 1.585 51,2

Filipinas 1.904 Flash 1.330 69,9

Indonesia 1.197 Flash 735 61,4

Mxico 958 Doble flash 430 49,1

Italia 843 Vapor seco 755 89,6

(Continuacin)

4.2.4 Previsiones decrecimiento de la energageotrmica

La tabla 4.12 refleja las previsiones de evolucinde la produccin elctrica de origen geotrmicoen dos escenarios temporales: 2015 y 2050, segnla clasificacin mundial en 18 regiones estableci-da por la Global Energy Assessment (GEA), entidadgestionada por el International Institute for Applied

Systems Analysis (IIASA), bajo el patrocinio de

las Naciones Unidas y la World Energy Conferen-ce(WEC). Asimismo, dicha tabla recoge tambinla produccin correspondiente a los aos 2000,2005 y 2010, todas ellas expresadas en TWh/ao.Estos datos revelan ratios de crecimiento en unrango hasta de dos dgitos en algunas regiones. Afinales de 2010, la energa geotrmica habr su-ministrado 67 TWh/ao de electricidad, valor quese incrementara hasta los 116 TWh/ao en 2015 ya 1.167 TWh/ao en el ao 2050 segn estas pre-visiones (Figura 4.11).


37/236


35

Tabla 4.12. Utilizacin presente y futura de la energa geotrmica en las 18 regiones GEA

Regin GEA*Electricidad (TWh/ao)

2000 2005 2010 2015 2050

Estados Unidos 14,0 16,8 16,6 34,1 508,0

Canad 0,0 0,0 0,0 0,1 8,3

Europa Occidental 3,9 7,1 10,9 13,3 125,0

Europa Central/Oriental 0,0 0,0 0,0 0,1 25,0

ex-Unin Sovitica 0,0 0,1 0,4 1,2 67,0

Norte de frica 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

frica Oriental 0,4 1,1 1,4 3,7 25,0

frica Central/Occidental 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

frica Meridional 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Oriente Medio 0,0 0,0 0,0 0,0 17,0

China 0,1 0,1 0,2 0,4 42,0

Asia Oriental 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

India 0,0 0,0 0,0 0,0 17,0

Asia Meridional 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Japn 1,7 3,5 3,1 3,4 17,0

Pacfico asitico (otros) 8,3 15,4 20,4 37,8 166,0

Oceana 2,4 2,8 4,1 8,0 25,0

Amrica Latina 7,3 8,9 10,2 14,0 125,0

Mundo 38,0 56,0 67,0 116,0 1.167,0

*Global Energy Assessment (GEA)


38/236

IDAE-TRT

36

Figura 4.11. Previsiones de produccin de electricidad en las 18 regiones GEA en TWh/ao.Negro = ao 2010, Azul = ao 2015, Rojo = ao 2050. Los valores representados correspondena unas capacidades efectivas de 10,7 GWe en 2010, 18,4 GWe en 2015 y 140 GWe en 2050

(suponiendo una contribucin del EGS de 70 GWe)

CAN

0,0

0,1

8,3

USA

17

34

508

LAC

10

14

125

WEU

11

13

125

EEU

0,0

0,1

25

FSU

0,4

1,2

67

NAFCHN

0,2

0,4

42

PAS

20

38166

OCN

4,1

8,0

25

IND

0,0

0,0

17

EAF

1,4

3,7

25

MEE

0,0

0,1

17

OSA

SAF

WCA

JPN

3,1

3,4

17

OEA

No obstante, en lo referente a la cuantificacindel potencial geotrmico global, Bertani seala laexistencia de discrepancias de varios rdenes demagnitud entre diferentes autores, relacionadasbsicamente con los sistemas EGS y/o con el tipoy funcionamiento de las tecnologas de aprovecha-miento. Por ejemplo, la generacin de electricidad

a baja temperatura mediante las plantas de ci-clo binario abre una nueva va a los pases que nocuentan con yacimientos de alta temperatura. Enlo referente a la tecnologa EGS, si bien se encuen-tra an en fase de desarrollo, no cabe duda que suaplicacin a escala comercial generara un enormepotencial de desarrollo de la geotermia en nume-rosos pases.

Finalmente, incluye Bertani en su artculo unainteresante valoracin acerca del potencial geo-trmico de cada una de las 18 regiones GEA, cuyosresultados aparecen recogidos en la tabla 4.13. Es-

tos ltimos estn referidos al calor almacenado

disponible tanto para usos directos como para ge-neracin de electricidad, a excepcin de los valoresde la columna de produccin elctrica, calculadosempleando una media ponderada para la eficienciade conversin (aproximadamente 17 julios de calorpor cada julio de electricidad) y un factor de capa-cidad del 95%. En el caso de la utilizacin de calor

para usos directos, el factor de capacidad emplea-do es del 40%.


39/236


37

Tabla 4.13. Potencial geotrmico de las 18 regiones GEA (expresado en exajulios, 1 EJ = 109GJ)

Regin GEA*

Potencialterico

Potencial tcnico Potencial econmico

Calorpara usosdirectos

Calor paraelectricidad

Calorpara usosdirectos

Calor paraelectricidad

Produccinelctrica

106EJ EJ/ao EJ/ao EJ/ao EJ/ao TW/ao

Estados Unidos 4,738 7,0 75 1,215 34,9 508

Canad 3,287 4,8 52 0,099 0,307 8,3

Europa Occidental 2,019 3,0 32 4,311 6,216 125

Europa Central/Oriental 0,323 0,5 5,1 0,852 1,243 25

ex-Unin Sovitica 6,607 9,9 104 0,508 3,097 67

Norte de frica 1,845 2,8 29 0,103 0,0 0,0

frica Oriental 0,902 1,3 14 0,004 0,918 25

frica Central/Occidental 2,103 3,2 33 0,0 0,0 0,0

frica Meridional 1,233 1,8 19 0,0 0,0 0,0

Oriente Medio 1,355 2,0 21 0,175 0,612 17

China 3,288 4,7 52 1,764 1,856 42

Asia Oriental 0,216 0,3 3,4 0,018 0,0 0,0

India 0,938 1,4 15 0,062 0,613 17

Asia Meridional 2,424 3,7 38 0,002 0,0 0,0

Japn 0,182 0,2 2,9 0,201 0,612 17

Pacfico asitico (otros) 1,092 1,4 17 0,004 7,424 166

Oceana 2,304 3,5 36 0,391 1,568 25

Amrica Latina 6,886 9,9 109 0,383 6,216 125

Mundo 41,743 61,4 657 10,092 65,582 1.167

Capacidad equivalente 5.000 GWt 1.200 GWe 800 GWt 140 GWe

*Global Energy Assessment (GEA)


40/236

5 Tecnologas deaprovechamientode los recursos

geotrmicos


41/236

Tecnologas de aprovechamiento de los recursos geotrmicos

39

5.1 GENERALIDADES

El contexto energtico actual y la creciente sensi-bilizacin ambiental de la sociedad han convertidoa las energas renovables, junto con el ahorro y laeficiencia energtica, en una de las principales op-ciones para dar respuesta a los problemasplanteados para satisfacer las necesidades de su-ministro energtico demandadas por la poblacin.Segn consta en el Manual de geotermiaeditado porel IDAE3, se consideran renovableslas fuentes ener-gticas primarias que tienen su origen en laradiacin solar, ya sea de forma directa como lasolar trmica o la fotovoltaica, o de forma indirecta

como la elica, la hidroelctrica y la biomasa. En-tre ellas tambin se incluye la energa geotrmica,que, a diferencia del resto de energas renovables,proviene del calor interior de la Tierra, que tienesu origen en los movimientos diferenciales entrelas distintas capas que la constituyen principal-mente, entre manto y ncleo, en el calor inicialque se liber durante su formacin que an estllegando a la superficie, en la desintegracin deistopos radiactivos presentes en la corteza y en elmanto bsicamente, uranio 235, uranio 238, torio282 y potasio 40, y en el calor latente de cristali-zacin del ncleo externo.

En el mbito europeo, la aprobacin, en junio de2009, de la nueva Directiva Europea de EnergasRenovables Directiva 2009/28/CE del ParlamentoEuropeo y del Consejo de 23 de abril de 2009 relativaal fomento del uso de energa procedente de fuentesrenovables supone un importante respaldo al de-sarrollo de la energa trmica a partir de fuentesrenovables en general, y de la energa geotrmicaen particular.

5.1.1 Energa geotrmica

La energa geotrmica es, en su sentido ms am-plio, la energa calorfica que la Tierra transmitedesde sus capas internas hacia la parte ms ex-terna de la corteza terrestre.

En la Directiva 2009/28/CE, se define como la ener-ga almacenada en forma de calor bajo la superficiede la tierra slida (Artculo 2). Esta definicin coin-cide con la recogida en la Declaracin de Bruselasde 2009 del Consejo Europeo de Energa Geotrmica

3IDAE-IGME. Manual de geotermia. Junio 2008

(EGEC), que establece que la energa geotrmicaes la energa almacenada en forma de calor bajola superficie de la Tierra. Segn figura en dichaDeclaracin, se trata de una fuente de energa sos-tenible, renovable, casi infinita, que proporcionacalor y electricidad las 24 horas del da a lo largode todo el ao.

La energa geotrmica engloba el calor almacenadoen rocas, suelos y aguas subterrneas, cualquieraque sea su temperatura, profundidad y procedencia,pero no el contenido en masas de agua superficia-les, continentales o marinas.

5.1.2 Gradiente geotrmico

Se define como el incremento de temperatura re-gistrado al profundizar desde la capa ms externade la Tierra la corteza hacia las partes interioresde la misma. El gradiente geotrmico observadoen la mayor parte del Planeta, conocido como gra-diente trmico normal, es de unos 2,5-3 C cada 100metros, si bien en regiones muy delimitadas y es-pecficas, el incremento de la temperatura con laprofundidad es muy superior al indicado. Estas re-giones, de gradiente geotrmico anmalo, se sitansobre reas geolgicamente activas de la cortezaterrestre.

El gradiente geotrmico permite estimar el flujode calor que se transmite desde las zonas inter-nas de la corteza hacia las externas. Representala cantidad de calor geotrmico que se desprendepor unidad de superficie y se expresa en mW/m2.

5.1.3 Fluido geotrmico

El calor contenido en rocas y suelos es demasia-do difuso para ser extrado directamente de formaeconmica, por lo que es necesario disponer de

un fluido para transportarlo hasta la superficiede forma concentrada, mediante sondeos, sondasgeotrmicas, colectores horizontales o intercam-biadores de calor tierra-aire enterrados a pocaprofundidad en el subsuelo. El fluido geotrmicolquido caliente rico en sales minerales y/o vapores, generalmente, agua.

Una vez en superficie, el fluido geotrmico, enfuncin de su contenido de calor, se destinar, sies posible, a la produccin de energa elctrica;


42/236

IDAE-TRT

40

en caso contrario, su calor se aprovechar direc-tamente, utilizando intercambiadores o bombasde calor.

Las caractersticas del fluido geotrmico, incluidaslas qumicas, la temperatura y el contenido de ga-ses no condensables, pueden influir en el diseodel sistema de aprovechamiento en especial de lascentrales elctricas.

5.1.4 Recurso geotrmico

Se define el recurso geotrmico como la fraccin dela energa geotrmica que puede ser aprovechadade forma tcnica y econmicamente viable. Incluye,

no slo los recursos actualmente conocidos y cuyoaprovechamiento es factible desde los dos puntosde vista considerados, sino tambin los que lo se-rn en un futuro relativamente prximo.

El concepto de recurso geotrmico es tan amplioque incluye desde el calor que puede encontrar-se en los horizontes ms superficiales del suelohasta el almacenado en rocas situadas a las pro-fundidades que podran alcanzarse con tcnicas deperforacin de pozos petrolferos.

En cuanto a sus tipos, los recursos geotrmicos seclasifican segn su nivel trmico o lo que es lomismo, su entalpa4, factor que condiciona clara-mente su aprovechamiento. Los valores detemperatura establecidos como lmite para su di-ferenciacin pueden variar segn los autores. Losadmitidos por la Plataforma Tecnolgica Espaolade Geotermia(GEOPLAT), siguiendo las ltimas ten-dencias, son los que se indican en la siguienteclasificacin:

Recursos geotrmicos de alta entalpa(T > 150 C).Se encuentran principalmente en zonas con gra-dientes geotrmicos elevados y se sitan a profun-didades muy variables (son frecuentes entre 1.500y 3.000 m). Estn constituidos por vapor seco (muypocos casos) o por una mezcla de agua y vapor, y seaprovechan fundamentalmente para la produccinde electricidad.

Recursos geotrmicos de media entalpa(T: 100-150 C). Pueden localizarse en zonascon un gradiente geotrmico elevado a profun-didades inferiores a los 2.000 m, y en cuencassedimentarias a profundidades entre los 3.000y 4.000 m. Su temperatura permite el uso para

4Cantidad de energa trmica que un fluido puede intercambiar con entorno. Se expresa en kJ/kg o en kcal/kg

la produccin de electricidad mediante ciclos bi-narios. Tambin pueden aprovecharse para usotrmico en calefaccin y refrigeracin en siste-mas urbanos y en procesos industriales.

Recursos geotrmicos de baja entalpa(T: 30-100 C). Se localizan habitualmente enzonas con un gradiente geotrmico normal aprofundidades entre 1.500 y 2.500 m, o a profun-didades inferiores a los 1.000 m en zonas con ungradiente geotrmico ms elevado. Su utilizacinse centra en los usos trmicos en sistemas decalefaccin/climatizacin y ACS urbanos, y en di-ferentes procesos industriales. Los fluidos geo-trmicos raras veces se utilizan directamente,lo ms frecuente es el aprovechamiento de su

energa mediante intercambiadores y/o bombasde calor. Suelen requerir una demanda impor-tante de energa calorfica en las proximidades.

Recursos geotrmicos de muy baja entalpa(T


43/236


41

Los yacimientos geotrmicos pueden clasificarsesegn diferentes criterios: contexto geolgico, ni-vel de temperatura, modo de explotacin y tipo deutilizacin. Lo habitual es clasificarlos en funcindel nivel trmico de los fluidos que contienen, esdecir, de los recursos que albergan, adoptndoselos mismos intervalos de temperatura considera-dos para stos:

Yacimientos de alta entalpa, en los que el flui-do se encuentra en condiciones de presin y altatemperatura (> 150 C).

Yacimientos de media entalpa, en los que elfluido se encuentra a temperaturas entre 100 y150 C.

Yacimientos de baja entalpa, en los que la tem-peratura del fluido vara entre 30 y 100 C.

Para el caso de energa geotrmica de muy bajatemperatura no suele utilizarse el trmino yaci-miento, ya que este recurso se encuentra difusoen toda la superficie terrestre.

Adems, hay que considerar los yacimientos geo-trmicos no convencionales, que constituyen casossingulares de los yacimientos de alta entalpa(T >150 C). Se trata de los siguientes:

Yacimientos de roca caliente seca(HDR: Hot Dry

Rock), creados, mediante la accin del hombre,

en materiales geolgicos de escasa o nula per-meabilidad y/o porosidad existentes en condicio-nes de alta temperatura y a profundidades no muyelevadas, carentes de fluido. El calentamientode estos materiales se debe a su proximidad acmaras magmticas en reas volcnicas. Lastcnicas empleadas persiguen la creacin, en elmacizo de roca profundo y caliente, de una red defracturas que permitan la formacin de una zonade intercambio trmico almacn artificial, porla que se hace circular un fluido inyectado desdela superficie, que retorna a sta con un elevado

incremento de su temperatura. La fracturacinse consigue inyectando, a travs de un pozo,grandes volmenes de agua a elevada presin,en un proceso denominado hidrofracturacin ofracturacin hidrulica, usado frecuentemente enla produccin de petrleo y gas. La distribucinen profundidad del sistema de fracturas creadopuede modelizarse usando mtodos ssmicos deprospeccin geofsica, al objeto de determinar laubicacin del pozo de extraccin del agua calien-te, que se enviar a una central de ciclo binariopara la produccin de energa elctrica y poste-

riormente se reinyectar en el yacimiento.

Los resultados obtenidos en la creacin de yaci-mientos geotrmicos de roca caliente seca hanabierto la posibilidad de aplicar las tcnicas defracturacin indicadas a yacimientos de bajapermeabilidad en produccin, con objeto de in-crementar las reservas geotrmicas y la produc-tividad. Sera el caso de los yacimientos de rocacaliente fracturada(HFR: Hot Fractured Rock),que contienen un fluido caliente y presentanfracturas que pueden estimularse artificialmentepara aumentar la recuperacin de energa. Estosyacimientos en los que es precisa la intervencindirecta del hombre para su creacin y/o estimu-lacin activa, son tambin denominados Siste-mas Geotrmicos Estimulados(EGS: Enhanced

Geothermal System). Yacimientos geotrmicos supercrticos(T > 300 C),

cuya investigacin se viene desarrollando enlos ltimos tiempos, en los que las condicio-nes termodinmicas permitiran la produccinde electricidad y tambin la de hidrgeno. Losrecursos asociados volcnicos profundos osupercrticos estn calentados por el magmasubsuperficial en regiones volcnicas. La tec-nologa necesaria para este tipo de recursossupone el desarrollo de equipos que puedanfuncionar adecuadamente y durante largos

perodos de tiempo a temperaturas extrema-damente elevadas. Yacimientos geopresurizados,en los que el agua

contenida en el acufero est sometida a grandespresiones (entre un 40% y un 90% superiores ala presin hidrosttica que correspondera a laprofundidad a la que se halla) y se encuentra casicompletamente sellada para el intercambio conlas rocas circundantes. Adems de la energa tr-mica del agua geotermal, los sistemas geopre-surizados tambin contienen energa mecnicacomo consecuencia del exceso de presin delfluido, as como cierto potencial de energa de

combustin, ya que, normalmente, se encuentrancantidades importantes de metano (gas natural)disueltas en el agua geotermal. La mayor parte dela energa trmica de los yacimientos geopresuri-zados es resultado de la contribucin, aproxima-damente a partes iguales, de la temperatura delagua y del metano disuelto. Los yacimientos geo-presurizados se forman generalmente en cuen-cas sedimentarias ms que en reas volcnicas.De hecho, se han descubierto como consecuenciade exploraciones petrolferas en cuencas sedi-mentarias con gradiente geotrmico normal, pero

en las que el agua se encuentra a una profundidad


44/236

IDAE-TRT

42

de 6.000 m o mayor y, por tanto, a temperaturassuperiores a 150 C. Actualmente, ninguno se en-cuentra en explotacin, ya que las condicioneseconmicas para ello no son favorables. Puedecitarse como ejemplo el yacimiento situado enla zona costera del Golfo de Texas-Louisiana, elms importante de esta naturaleza localizado enEstados Unidos.Con los avances de la tecnologa geotrmica yel aumento de los precios de los combustiblesfsiles, estos sistemas, histricamente no viablesdesde el punto de vista econmico, podran llegara convertirse en una fuente significativa tanto degas natural como de energa geotrmica.

Los Sistemas Geotrmicos Estimulados (EGS), sloutilizan la energa almacenada en la roca ya queel agua debe adicionarse como un fluido secunda-rio externo, tambin se conocen como sistemaspetrotermales, y se usan fundamentalmente parala produccin de electricidad. Por el contrario, losaprovechamientos hidrotermales de la energageotrmica, referidos tanto a acuferos calien-tes asociados a cuencas sedimentarias profundas(HSA: Hot Sedimentary Acuifer) como a sistemasconvectivos magmticos en entornos volcnicos,suponen la utilizacin del agua presente de formanatural en el yacimiento considerado.

La transicin entre sistemas hidrotermales y pe-trotermales es gradual. Existe consenso general enaceptar que un proyecto se puede considerar EGScuando no es posible obtener ndices del flujo pro-cedente del yacimiento natural econmicamenteviables, de modo que es necesaria una estimula-cin hidrulica para crear vas de circulacin parael fluido inyectado.

5.2 TECNOLOGAS DE

APROVECHAMIENTOComo ya se ha indicado, el tipo de recur-so geotrmico alta y media o baja entalpa,bsicamente determina sus posibilidades de apro-vechamiento, las cuales varan en funcin de lastecnologas disponibles en cada momento. No obs-tante, pueden establecerse dos tipos principales deaplicaciones o aprovechamientos:

Produccin de electricidad, para los recursosgeotrmicos de alta y media entalpa, incluidoslos sistemas geotrmicos estimulados.

Usos directos del calorcalefaccin y refrige-racin, redes de climatizacin de distrito, ACS yaplicaciones en agricultura (invernaderos, secadode productos agrarios, etc.), acuicultura (pisci-factoras, produccin de algas, etc.), procesosindustriales y balneoterapia (spas y otros), paralos recursos de baja y muy baja entalpa.

Las tecnologas aplicadas en cada caso varan enfuncin del tipo de recurso que se pretende utilizar,de su profundidad y del aprovechamiento previsto.

5.2.1 Tecnologas aplicablespara la obtencin de

electricidadEn lneas generales, la energa geotrmica que seutiliza para generar electricidad puede obtenersea partir de tres tipos distintos de fluidos que repre-sentan, a su vez, tres tipos de recursos diferentes:

Recursos de vapor seco, que corresponden a losdenominados sistemas de vapor dominante, enlos que no hay o es muy escasa fase lquidaasociada. The Geysers, en California o Lardarelloen Italia, son ejemplos de estos sistemas hidro-termales de alta temperatura, donde los poros de

las rocas estn ms saturados por vapor que poragua lquida. Los sistemas de vapor dominante norequieren la separacin del vapor del agua, porlo que la energa que contienen es relativamentefcil de aprovechar de un modo eficiente. Estacircunstancia los convierte en los ms favorablespara la produccin de energa elctrica, si bien,comparativamente, son los menos frecuentes.

Recursos de vapor hmedo, pero de alta ental-pa, que corresponden a sistemas hidrotermalesde agua caliente capaces de producir vapor quese aprovecha directamente para generar elec-

tricidad. En estos sistemas, el fluido es total omayoritariamente lquido, pero se transformaen una mezcla de vapor y agua lquida cuandoasciende y se descarga a travs de los pozos deproduccin. Existen multitud de ejemplos de estetipo de aprovechamiento.

Recursos de moderada entalpa, correspon-dientes a sistemas que producen fluido que nollega a transformarse en una mezcla de vapor ylquido, de modo que el transporte del calor slose realiza a travs de la fase lquida. Sin embar-go, pese a que estos sistemas hidrotermales noson capaces de producir vapor a una presin lo


45/236


43

suficientemente alta para su aprovechamientodirecto en la generacin de electricidad, se en-cuentran a una temperatura lo bastante elevadacomo para producir, mediante un intercambiadorque incorpora un segundo fluido fluido secunda-rio o de trabajo un vapor a alta presin capaz demover un sistema turbina-generador. Esta tcnicade produccin elctrica, en la que el calor geo-trmico se transfiere a otro fluido con una tem-peratura de vaporizacin inferior a la del agua,se conoce como ciclo binario. Un sistema de lascaractersticas indicadas se encuentra cerca deMammoth Lakes, al este de Sierra Nevada, enCalifornia.

Los aspectos tecnolgicos que controlan la explota-cin geotrmica de alta y moderada entalpa con elpropsito considerado son dos: la extraccin de laenerga calorfica y su transformacin a una formade energa utilizable. Es importante sealar que, amedida que disminuye el nivel trmico del recur-so, aumenta el consumo especfico de la central degeneracin elctrica, disminuyendo rpidamentesu rendimiento neto.

Del mismo modo que las caractersticas del yaci-miento geotrmico tipo, dimensiones, capacidadde renovacin del fluido que contiene, etc. condi-

cionan el diseo del modelo de gestin del campogeotrmico, las propiedades del fluido temperatu-ra y presin, fase en la que se encuentra, salinidad,naturaleza de los elementos disueltos en l, etc.determinan los aspectos tecnolgicos relacionadoscon el equipamiento de la central de generacin.

Existen tres tipos de plantas para generar energaelctrica procedente de recursos geotrmicos, enfuncin de las caractersticas y la naturaleza delfluido geotermal disponible (descritos anterior-mente) y de su profundidad:

Plantas de vapor seco, que utilizan un flujo di-

recto de vapor geotrmico. Plantas fashhasta ahora, las ms habituales,

que utilizan una mezcla de agua lquida y vapor. Plantas de ciclo binario, que funcionan como

sistemas de circuito cerrado que aprovechan re-cursos de media temperatura. El ciclo Rankinees el ciclo binario comercial que se emplea enEstados Unidos.

Hay que considerar, adems, las plantas de ciclocombinado, que aprovechan los beneficios de lastecnologas binaria y flash.

5.2.1.1 Plantas de vapor seco

Se trata de plantas en operacin desde hace ms

de cien aos ms que cualquier otra tecnologade conversin geotrmica, que utilizan recursosde vapor seco. El fluido que llega a la superficie,procedente de las fracturas del suelo, es vaporen estado de saturacin o ligeramente recalenta-do (vapor seco), que se dirige directamente a unaturbina para producir electricidad. Los costes deproduccin de la planta, al generarse electricidadde forma directa, resultan muy bajos.

Los sistemas de vapor seco son relativamente sim-ples: slo requieren vapor, un pozo para la inyeccindel condensado y un mnimo de dispositivos de lim-

pieza del vapor. Necesitan, adems, un colectorpara retirar slidos de gran tamao, un centrifu-gador para separar el condensado y las partculasslidas de pequeo tamao, puntos para el drenajedel condensado a lo largo de las tuberas y, final-mente, un filtro para eliminar partculas pequeasy slidos disueltos. El esquema de funcionamientode este tipo de plantas, que se refleja en la Figura5.1, sigue siendo similar al de la primera instala-cin que oper en 1904 en Larderello (Italia). Noobstante, los crecientes avances tecnolgicos con-tinan mejorando estos sistemas.

Actualmente, algo menos del 40% de la electricidadgeotrmica que se produce en Estados Unidos tienesu origen en este tipo de plantas, todas localizadasen The Geysers (California). En Matsukawa (Japn),ste es tambin el proceso utilizado.


46/236

IDAE-TRT

44

Figura 5.1. Esquema de funcionamiento de una planta de vapor seco

Generador

Condensador

Turbina

Vapor

Torre derefrigeracin

Vapor de agua

Air Aire

AguaAgua

Reservageotrmica

Pozo deproduccin

Aire

Condensado

Pozo deinyeccin

Fuente: KAGEL, A. The State of Geothermal Technology - Part II: Surface Technology. Geothermal EnergyAssociation. January 2008

Existen plantas que explotan yacimientos de vaporseco que utilizan un ciclo directo sin condensacin,ms simple y ms barato en lo que a costes de lainstalacin respecta. En ellas, el vapor proceden-te del pozo pasa directamente a la turbina, desdedonde se libera a la atmsfera. Estas instalacio-nes suelen emplearse como plantas piloto, parapequeos suministros locales a partir de pozos deproduccin aislados o como pequeas centrales

de punta. Su uso es obligado cuando el conteni-do en gases no condensables es superior al 50%o cuando el contenido total de gases excede del10%, por el alto costo que supondra su separacinen los condensadores. Las turbinas sin condensa-cin pueden llegar a consumir doble cantidad devapor por kilovatio producido que las unidades concondensacin, las ms utilizadas en las centralesgeotrmicas.

Algunas veces, como en el caso de las prime-ras unidades de Larderello (Italia), no es posibleel paso directo del vapor a las turbinas, debido

a su naturaleza corrosiva. En estas situaciones,la tecnologa aplicable se basa en un ciclo indi-recto con condensacin y recuperacin de aguasmineralizadas, en el que el vapor que se enva ala turbina es un vapor limpio, al que ha cedidosu energa el procedente del pozo. Este sistemaprcticamente no se utiliza desde mediados delsiglo XX, debido a la aparicin de otros mtodosde produccin ms econmicos de los minera-

les recuperados (principalmente, cido brico yamonaco, cuyo valor haba hecho competitivo alsistema hasta entonces, pese al excesivo gastoenergtico que supona) y a los nuevos materia-les empleados en la construccin de las turbinas,capaces de resistir la presencia de productos co-rrosivos en el vapor.


47/236


45

5.2.1.2 Plantas flash

Son las indicadas para el aprovechamiento del

recurso geotrmico de alta entalpa ms comn,consistente en una mezcla de vapor y salmuera.Normalmente, utilizan recursos que se encuentrana temperaturas situadas entre 180 y 250 C. El fluidoque llega a la superficie es una mezcla vapor-l-quido, a una presin que depende del pozo y de latemperatura del estado de saturacin, por lo que espreciso, en primer lugar, separar ambas fases. Paraello, el fluido se conduce a unos separadores vapor/agua, desde donde la fraccin vapor resultante seenva a una turbina para producir electricidad. Lafraccin lquida (salmuera), que se rechaza, puede

utilizarse en otras aplicaciones, como agricultura yprocesos de calor industriales, haciendo uso de latcnica conocida comoproduccin en cascada.

El ciclo flash puede constar de una o varias etapas,tantas como permita la entalpa del agua separada.Los sistemas de vapor doble-flash pasan la sal-muera caliente por sucesivos separadores que seencuentran cada vez a menor presin. El vapor se-parado a baja presin de dicha salmuera se envaa una turbina de baja presin o a la zona de bajade una turbina multietapas. Las ventajas de estesistema incluyen la mejora de la eficiencia total

del ciclo y el mayor aprovechamiento del recursogeotrmico, aunque a cambio de un incremento delcoste de produccin y de concentrar los compo-nentes qumicos que pudieran estar presentes enel agua geotermal. En Wairakei (Nueva Zelanda),existen plantas con ciclo de doble flash.

El tratamiento del vapor es una parte importantedel ciclo de funcionamiento de las plantas flash, enlas que los separadores utilizados tienen por ob-

jeto aislar y purificar el vapor geotrmico antes deenviarlo a la turbina. Un sistema flash requiere va-rias etapas de separacin y limpieza, que incluyen

un separador inicial que asla el vapor del lquidogeotrmico, depsitos de goteo a lo largo de la l-nea de vapor y, finalmente, un filtro/separador delimpieza. A veces, se aade un proceso de lavadodel vapor para incrementar su pureza.

Todas las centrales geotrmicas tienen que dis-poner de sistemas de tuberas para el transportede agua o vapor con el fin de completar el ciclo deproduccin elctrica e inyeccin.

En la Figura 5.2, se muestran los esquemas de fun-cionamiento de las plantas flash y doble-flash.


48/236

IDAE-TRT

46

Figura 5.2. Esquemas de funcionamiento de plantas flash (arriba) y doble-flash (abajo)

Generador

Condensador

Vapor


Vapor de agua

Aire

AguaAgua

Reservageotrmica

Pozo deproduccin

CondensadoVapor

Agua

Aguasresiduales Usos directos del calor

Separador

Turbina

Pozo deinyeccin

Aire

Generador

Condensador

Vapor


Vaporde agua

Aire

AguaAgua

Reservageotrmica

Pozo deproduccin

Condensado

Vaporbajapresin

Agua

Aguasresiduales

Usos directosdel calor

TurbinaTurbina

Vaporaltapresin

Agua

SeparadoresAire

Pozo deinyeccin



49/236


47

5.2.1.3 Plantas de ciclo binario

Permiten extraer energa de yacimientos de me-

dia temperatura (entre 100 y 150 C) y de recursosgeotrmicos con elevada salinidad de forma mseficiente que las plantas flash, provocando unmenor impacto ambiental al no emitir gases a laatmsfera. Se basan en evitar el uso directo del flui-do termal, utilizando un fluido secundario. Cuandoel fluido geotrmico tiene suficiente entalpa (>200kcal/kg), se puede utilizar agua como fluido secun-dario, pero si tiene menor entalpa (yacimientos demedia temperatura), se usa como fluido secunda-rio alguno con un comportamiento termodinmicomejor (bajo punto de ebullicin y alta presin de va-

por a altas temperaturas). En este caso, es comnel empleo de mezclas de hidrocarburos altamen-te voltiles como propano, n-butano, isobutano oisopentano.

Los desarrollos tecnolgicos durante la dcada delos ochenta y noventa, han supuesto notables avan-ces en la produccin de energa elctrica a partir derecursos geotrmicos de temperaturas ms bajas,de modo que, en la actualidad, estas plantas pue-den utilizar recursos de temperaturas de 75 C yrecursos de temperaturas hasta 180 C.

A travs de un intercambiador de calor, el fluidotermal que puede ser agua caliente, vapor o unamezcla de ambos cede el calor al fluido secunda-rio (o de trabajo), que se calienta y vaporiza. El vaporresultante acciona la turbina y, posteriormente, secondensa en un condensador de aire o agua y sebombea de nuevo al intercambiador, donde vuelvea vaporizarse. El fluido secundario, por tanto, seencuentra en un circuito cerrado. El esquema defuncionamiento de una planta de ciclo binario serecoge en la Figura 5.3.

Figura 5.3. Esquema de funcionamiento de una planta de ciclo binario

Generador

Condensador

Turbina


Vapor

de agua

Aire

Agua

Reservageotrmica

Pozo deproduccin

Intercambiador

Vapororgnico

Bomba

Agua enfriada

Pozo deinyeccin

Aire



50/236

IDAE-TRT

48

Los fluidos geotrmicos nunca entran en contactocon la atmsfera antes de ser bombeados de nuevoal yacimiento geotrmico. Por otra parte, el aguageotermal nunca se vaporiza en las plantas de ci-clo binario con sistema de refrigeracin por aire,de modo que el 100% de la misma puede reinyec-tarse al almacn a travs de un circuito cerrado,circunstancia que, adems de contribuir a reducirprcticamente a cero las ya de por s bajas emi-siones, permite mantener la presin del almacn,prolongando de este modo el tiempo de duracindel proyecto.

La generacin de energa elctrica a partir derecursos de baja entalpa (hasta 180 C) solo eseconmicamente viable en plantas binarias quesiguen el proceso Orgnico Rankine(ORC: OrganicRankine Cycle) o el proceso Kalina. El desarrollode estos ciclos ha permitido superar las dificul-tades de costes y rendimientos que presentabanhace aos las plantas binarias, posibilitando, in-cluso, el aprovechamiento de recursos procedentesde yacimientos de rocas calientes (HDR/EGS) paragenerar electricidad.

Ciclo Orgnico Rankine (ORC). El sistema deproduccin elctrica basado en el ciclo OrgnicoRankine es un sistema de ciclo binario avanza-

do, completamente cerrado, basado en un simpleproceso de evaporacin. Las plantas elctricasde ciclo binario que operan con este ciclo tienenun extenso campo de aplicacin con recursos detemperaturas superiores a 120 C. Tambin pue-den utilizarse en ellas recursos de temperaturasms bajas como sucede en la central geotrmicaORC de Simbach-Braunau (Austria), que usa sal-mueras a 80 C para producir energa elctrica,pero con costes ms altos y eficacias ms bajasen la conversin de calor a electricidad.Las plantas elctricas ORC utilizan como fluidosecundario uno de naturaleza orgnica (normal-

mente, un hidrocarburo, como propano, butanoo isopentano), cuya seleccin depende, funda-mentalmente, de la temperatura de la salmuerageotrmica. El ciclo de Rankine incluye cuatroprocesos que cambian el estado del fluido secun-dario, en los que intervienen, como dispositivosprincipales, un evaporador, una turbina, una torrede refrigeracin y una bomba de alimentacin (verFigura 5.4). Ejemplos de aplicaciones en proyec-tos geotrmicos son las centrales elctricas

Documents

Evaluación Potencial Energía Geotérmia