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Exploración y Explotación
de Recursos Geotérmicos

Introducción General



Paolo Bona
Gerente Técnico
GEONICA, S.A.



Managua, 01 de Noviembre del 2007
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Contenido



            • ¿ Que es un Recurso Geotérmico?

            • La Geotermia en el Mundo

            • Proceso de un Proyecto Geotérmico

                 » Exploración de Superficie

                 » Perforación y Prueba de Pozos

                 » Tecnologías e Instalaciones de Generación




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                 • ¿ Que es un Recurso Geotérmico?




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Esquema Conceptual de un Campo Geotérmico

         Energía Geotérmica:
         calor que se extrae de la tierra
         y es transformado en energía
         eléctrica, o para otros usos de
         beneficio humano (calefacción,
         industria, agricultura)




      Infiltración de
           Aguas
        Meteóricas


                                    Reservorio
                                    Geotérmico
                                                                          FUENTE DE CALOR
                                                                            MAGMÁTICA




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     Principales Aspectos de la Energía Geotérmica

El recurso es el calor acumulado en el
subsuelo.
Los fluidos producidos (vapor o agua) por
medio de pozos son el “medio” para la
extracción de calor.
La cantidad del recurso no es conocida “a
priori”
La actividad es de tipo “minero”, con
elevadas inversiones de alto riesgo para la
exploración.


El recurso renovable/sustentable y
puede aplicar a los créditos de carbono.


El ciclo completo (extracción – generación)
se realiza todo en el mismo sitio.
Vinculación estrecha con el territorio, lo
cual puede generar problemas de
aceptabilidad, permiso y aspectos
medioambientales




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                          • La Geotermia en el Mundo




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La Generación Geotérmica Mundial
 Actualizada 2004
                    JAPAN      RUSSIA           USA          ICELAND    ITALY
                   535 MW      79 MW          2534 MW        202 MW    790 MW            Capacidad instalada



      CHINA
      28 MW
                                                                                  TURKEY
                                                                                  20 MW


   PHILIPPINES                                                                       PORTUGAL
    1931 MW                                                                           16 MW



                                                                                 ETHIOPIA
                                                                                   7 MW
     INDONESIA
       838 MW


                                                                                  KENYA
                                                                                 127 MW




                 NEW ZEALAND         MEXICO         CENTRAL AMERICA     FRANCE
                   435 MW            953 MW             336 MW          15 MW




         Capacidad geotérmica instalada total: aprox. 9,000 MW en 24 países
         Producción de electricidad geotérmica en el año 2004: 57,000 GWh

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America Central
 Capacidad Geotérmica Instalada en 2007




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 El uso de la Energía Geotérmica en el Mundo



Generación eléctrica (24 Países)

                 9000 MW capacidad
                 57,000 GWh/año


Usos termales (58 Países)
                 15000 MWt capacidad
                 53,000 GWht/año


En total
         - ahorro de 20 millones tpe/año
         - evitando 70 millones tCO2/año


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                 • Proceso de un Proyecto Geotérmico




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 Etapas de un Proyecto Geotermoeléctrico

                                                                                               RIESGO
PRIMERA ETAPA     Exploración de superficie           1 año – 0.8/1.5 MUS$

                  - Estudios geológicos, geo-químicos y geofísicos
                                                                                               Alto
                  - Modelo de interpretación del Recurso
                  - Estimación potencial del recurso y ubicación
                    pozos exploratorios.
SEGUNDA ETAPA     Exploración profunda                1 - 2 años - 12/25 MUS$

                  - Perforación de 2-4 pozos exploratorios
                  - Pruebas de producción
                  - Confirmación y Evaluación de las características del recurso

TERCERA ETAPA     Desarrollo del Campo              3 – 4 años 100/120 MUS$ (40 MW)
                  - Perforación de pozos de producción y de reinyección (15-20)
                  - Construcción de red de acueductos y vaporductos
                  - Construcción de planta de Generación y línea de transmisión

                                                                                                         Bajo
CUARTA ETAPA      Operación y Mantenimiento de la Planta
                                                                             40 MW
                                                                             5 – 7 años
                                                                             120 – 150 MnUS$

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La Exploración Geotérmica
 Objetivos y Métodos

 La exploración geotérmica es el conjunto de actividades que se llevan a cabo para
 descubrir y caracterizar un recurso geotérmico y sucesivamente evaluar su potencial de
 explotación geotermoeléctrica (en MW).


 En la exploración geotérmica se utilizan varias metodologías
 de las geociencias (geología, geoquímica y geofísica) y las
 tecnologías de perforación. Varios de estos métodos son
 comunes con otros sectores de la exploración de recursos
 naturales mientras que otros (como la geoquímica de aguas
 y gases termales y ciertas prácticas de perforación) han sido
 desarrolladas específicamente para el sector geotérmico.


 Los resultados de la fase de exploración deben de
 proporcionar todos los elementos para evaluar la viabilidad
 de la explotación del recurso geotérmico en términos
 comercialmente rentables.

Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   12
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La Exploración Geotérmica
Exploración de Superficie




                   Geología
                                                                      Geofísica




                 Geoquímica


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La Exploración Geotérmica
Exploración de Superficie

 Ninguno de los métodos geocientíficos de superficie aplicados en la exploración
 geotérmica es por si mismo resolutivo.

 Algunos (geoquímica, geoeléctrica, geología estructural) son más importantes que otros,
 pero solo la interpretación integrada de datos procedentes de diferentes disciplinas
 permite llegar a una evaluación confiable en fase de exploración de superficie.


               Datos                            Datos                      Datos
             Geológicos                      Geoquímicos                 Geofísicos


                            Modelo del Recurso Geotérmico
                 Ubicación, Extensión, Profundidad, Tipo de Fluido, Temperatura


                 Estimación                    Ubicación                Evaluación
                  Potencial                     Pozos                       del
                 Explotable                  Exploratorios                Riesgo
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La Exploración Geotérmica
Perforación Exploratoria


 En principio, se procederá con la Perforación
 Exploratoria solamente una vez que los
 resultados de la exploración de superficie sean
 satisfactorios, es decir:

    • Que se haya obtenido un Modelo
      Geotérmico integrado coherente y
      consistente.

    • Que la Extensión y el Potencial del recurso
      (en MW) estimados sean económicamente
      atractivos.

    • Que el Riesgo Técnico en la continuación de
      las actividades de exploración sea
      aceptable.
                                                                         Equipo de Perforación
                                                                         (Fotografía cortesía de LaGeo)



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La Exploración Geotérmica
Perforación Exploratoria - Objetivos

 Los principales objetivos de la perforación exploratoria son
 los siguientes:

    • Comprobar la existencia del recurso y sus
      características fundamentales (temperatura, tipo de
      fluido, contenido de gases, etc.)

    • Definir la profundidad, el espesor y las características
      del reservorio (litología, alteración, parámetros
      petrofísicos e hidrodinámicas).

    • Comprobar/ajustar el modelo geotérmico obtenido al
      final de la Fase de Exploración de Superficie.

    • Delimitar la extensión de la zona comercialmente
                                                                           Equipo de Perforación
      productiva e identificar los sectores del sistema más            (Fotografía cortesía de LaGeo)

      adecuados para la producción de vapor y la reinyección
      de aguas residuales.


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   La Perforación Geotérmica
   Plataforma de Perforación
                                                                            1 - Línea de inyección de lodo
                                                                            2 - Línea de salida del lodo
                                                                            3 - Temblorina
                                                                            4 - Tanques de lodo
                                                                            5 - Desarenador
                                                                            6 - Separador de sólidos finos en lodo
                                                                            7 - Bombas de lodo
                                                                            8 - Maniflod
                   50-70 m                                                  9 - Compresor de aire (para perf. con aire)
                                                                            10 - Booster (para perforación con aire)
                                                                            11 - Línea de aire compimido
                                                                            12 - Subestructura
                                                                            13 - Mástil
                                                                            14 - Línea de izaje
                                                                            15 - Malacate
                                                                            16 - Mesa rotatoria
                                                                            17 - Generadores
                                                                            18 - Cabina de conversión
                                                                            19 - Controles para cierre de preventores
                                                                            20 - Central de datos




Una plataforma de                   100 m
perforación para pozo
profundo ocupa una
superficie de 0.7 - 1.0 ha,
dependiendo del tipo de
equipo y de la topografía
del sitio.
  Noviembre 2007        Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos                          17
Uso:   Público




   La Perforación Geotérmica
   Plataforma de Perforación




                                                                        Las características
                                                                        constructivas de la
                                                                        plataforma varían en
                                                                        función de la fase del
                                                                        proyecto (exploración
                                                                        o explotación).
Terminada le perforación
el espacio necesario para
la operación de un pozo
se reduce a 0.05-0.1 ha
dependiendo del número
de pozos presentes.




  Noviembre 2007    Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos    18
Uso:   Público




 La Perforación Geotérmica




Esquema Típico de Pozo
Geotérmico Profundo de
Cuatro Etapas




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   19
Uso:   Público




   La Perforación Geotérmica
   Pozos Verticales y Direccionales

Los pozos pueden perforarse verticalmente
o desviados.
La perforación desviada se aplica en los                                          Pozo Direccional
                                                                  Pozo Vertical
siguientes casos:


 • Alcanzar objetivos en sectores de difícil
   acceso
 • Perforación de varios pozos desde una
   misma plataforma


Ventajas: Reducción de costos en obras
civiles y reducción del impacto ambiental
(ocupación de suelo).
Desventajas: mayores costos de perforación
y dificultades técnicas.


En geotermia los desplazamientos laterales
alcanzables son del orden de los 500-800 m
   Noviembre 2007    Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos            20
Uso:   Público


                    •0.0 m
                                   Tuberia 20”
                                                                                Agujero 26”
                    •150 m      espesor 11.1 mm
                                                                                      Cemento G


                                   Tuberia 13 3/8”
                                                                            Agujero 17 1/2”
                                   espesor 10.9 mm

                    •800 m
                                                                                Cemento G

                                  Tuberia 9 5/8”
CONSTRUCCIÓN DE                                                             Agujero 12 1/4”
                                 espesor 13.8 mm
POZO GEOTERMICO
                                                                            Cemento G
                    •1600 mt

                                Tuberia ranurada
                                                                            Agujero 8 1/2”
                                           7”


                    •2300 mt                    RESERVORIO

   Noviembre 2007       Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos        21
Uso:   Público




 La Perforación Geotérmica
 Equipo de Perforación




Componentes de un
equipo de perforación:
•Sistema de izaje
•Sistema rotatorio
•Sistema de circulación
•Sistema de potencia
•Equipos auxiliares




 Noviembre 2007      Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   22
Sarta de Perforación:                                                                          Uso:   Público




La Perforación Geotérmica
Sistema de Perforación




                                                                                 COMPONENTES
                                                                                 Tubería de perforación
                                                                                 Tubería de Perforación Heavy Weight
                                                                                 Barras de peso
                                                                                 Estabilizadores
                                                                                 Barrena




Noviembre 2007               Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos                23
Uso:   Público




La Perforación Geotérmica
Sistema de Circulación de Lodo

COMPONENTES

•   Bombas de lodo
•   Manguera rotaria
•   Tanques de lodo
•   Equipo de Separación de
    solidos
     – Temblorina
     – desarenadores
     – desarcilladores
•   Torre de enfriamiento


                                            Pila de
                                            Lodos y
                                            Detritos




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   24
Uso:   Público




    La Perforación Geotérmica
    Fluido de Perforación

                                              Composición
                                              El fluido de perforación (lodo) es una mezcla de agua y se
                                              bentonita con adición ciertos productos químicos los más
                                              comunes de los cuales son:
                                               Soda Caustica (control pH)
                                               Lignitos (dispersante)
                                               Lignosulfonatos (dispersantes para alta temperatura)
                                               Polimeros (viscosificantes).



Funciones del Fluido de Perforación
•     Traslada los recortes a superficie.
•     Enfría y lubrica la barrena
•     Estabiliza e impermeabiliza el agujero
•     Mantiene en suspensión los recortes
      cuando se suspende la perforación
•     Transmite potencia hidráulica a la barrena
•
          Pila de
      Limita la corrosión del equipo de
      perforación y
         Lodos
•        Detritos
      Le da flotabilidad a la sarta de perforación
      (reduce peso)

    Noviembre 2007      Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos             25
Uso:   Público




La Perforación Geotérmica
Fluido de Perforación



                                                     En las zonas de reservorio geotérmico
                                                     la perforación se realiza con agua
                                                     para no dañar la permeabilidad de la
                                                     formación




 En ciertos casos la perforación se
 realiza también con aire o fluidos
 aireados




Noviembre 2007    Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos           26
Uso:   Público




La Perforación Geotérmica
Sistema de Prevención de Erupciones




                                                 PREVENTOR
                                                  ANULAR




                                               PREVENTER
                                             DE COMPUERTAS




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   27
Uso:   Público




La Perforación Geotérmica
Cabezal de Pozo




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   28
Uso:   Público




La Perforación Geotérmica
 Resultados Esperados



                                                                     La productividad media de
                                                                     los pozos geotérmicos a
                                                                     nivel mundial está alrededor
                                                                     de los 4-5 MWe.
                                                                     Productividades del orden de
                                                                     7-8 MW no son sin embargo
                                                                     muy infrecuentes y en casos
                                                                     especiales un solo pozo
                                                                     puede proporcionar una
                                                                     cantidad de vapor suficiente
                                                                     para generar hasta más de
La descarga directa a la atmósfera del                               20 MWe.
   pozo es una práctica obsoleta e
             innecesaria

Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos         29
Uso:   Público




La Exploración Geotérmica
 Pruebas de Producción


                            Mediante Pruebas de
                            Producción, con medición del
                            caudal y características del
                            fluido geotérmico llevado a
                            la superficie por un pozo, se
                            determina su productividad
                            de vapor (en ton/h) la cual
                            se convierte en MWe.




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   30
Uso:   Público




 La Exploración Geotérmica
  Pruebas de Producción –Manejo de Fluidos Geotérmicos
                                                                           DESCARGA DE LA FASE
                                                                          VAPOR A LA ATMOSFERA
APERTURA CON DERIVACION
  HORIZONTAL DEL POZO




                                      CONDUCCION DEL
                                     FLUIDO BIFASICO
                                    HACIA SILENCIADOR




                                                                                      DESCARGA DE LA FASE LIQUIDA
                                                                                      SEPARADA A PILETA DE LODOS




                                             BOMBEO DEL AGUA
                                              HACIA POZO DE
                                               REINYECCIÓ
                                               REINYECCIÓN




 Noviembre 2007       Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos               31
Uso:   Público




La Tecnología de Generación Geotérmica




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   32
Uso:   Público



La Tecnología de Generación Geotérmica
Esquema de una Planta Geotermoeléctrica de Condensación




                                                                            250 t/h
                                                                            (15%)




           1600 t/h                                                       1350 t/h
            (100%)                                                        (85%)




       Caso Unidad de 40 MW



Noviembre 2007        Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos      33
Uso:   Público



La Tecnología de Generación Geotérmica
Esquema de una Planta Geotermoeléctrica de Ciclo Binario




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   34
Uso:   Público



     La Tecnología de Generación Geotérmica
     Esquema de una Planta Geotermoeléctrica de Ciclo Combinado
     Doble Flasheo + Binario
               Separadores        Turbinas y Generador


                                                                              CICLO DE
                              A        P        G                             CONDENSACIÓN
                                                E
                              P        B                   Gas

          Agua Residual                                      Torre de enfriamiento
                                    Condensador
Fluido Geot.
                                  Condensado Residual                                                           CICLO
                                                                  Intercambiador                                BINARIO
                                                                                     Turbinas y Generador


                             Reinyección en                                            T        G
                             Reservorio Geotérmico

                                                                                                            Torre de enfriamiento
                                           Agua Residual

                                                                                      Condensador




                                                                            Reinyección en
                                                                            Reservorio Geotérmico
     Noviembre 2007           Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos                     35
Uso:   Público



 La Tecnología de Generación Geotérmica
 Plataforma de Producción, Vaporductos y Acqueductos


                   POZOS PRODUCTORES



                       EQUIPOS DE
                       SEPARACIONN




ARREGLO DE
TUBERIAS                        SILENCIADOR

CASETA DE
CONTROLES
                                                               TUBERIA
                                                               DE VAPOR
                                        TUBERIA
                                        DE AGUA




                                              SOPORTE




  Noviembre 2007      Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   36
Uso:   Público



La Tecnología de Generación Geotérmica
Plataforma de Reinyeccióny Acqueductos


                        POZOS REINYECTORES                              TUBERIA DE
                                                                        AGUA


                                                                                           SOPORTE




    TUBERIAS DE
    AGUA RESIDUAL




                                                        POZO DE REINYECCIÓN


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La Tecnología de Generación Geotérmica
Esquema de Instalaciones de la Planta Generadora




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   38
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La Tecnología de Generación Geotérmica
Planta Geotermoeléctrica de Berlín (El Salvador) - 100MW




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    Plantas Geotérmicas de ENEL y LaGeo




                                                                          Ahuachapán (El Salvador)




Larderello (Italia)




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                                   BACK UP SLIDES




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   41
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¿ Que es un Recurso Geotérmico?


                                                              • El Calor es una forma de Energía.


                                                              • La Energía Geotérmica es el calor
                                                                 contenido en el subsuelo terrestre.


                                                              • En términos prácticos se consideran
                                                                 Recursos Geotérmicos las fuentes de
                                                                 calor terrestre que pueden ser
                                                                 recuperadas y explotadas por el
                                                                 hombre.


   La explotación de mayor interés comercial es la generación de energía eléctrica,
   con turbinas convencionales de vapor o con plantas de ciclo binario.


   Otras aplicaciones son basadas en la utilización directa del calor, para
   calefacción, procesos industriales, aplicaciones en la agricultura, etc.

Noviembre 2007    Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos               42
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    Definiciones y Conceptos Fundamentales
     Recuperación de la Energía Geotérmica


•     La recuperación del calor terrestre puede ocurrir
      solamente a través de algún medio que permite
      extraerlo y llevarlo a la superficie. En el subsuelo,
      debajo del nivel freático, toda porosidad y
      discontinuidad presente en las formaciones rocosas es
      rellenada por fluidos (agua, salvo casos particulares),
      los cuales proporcionan un excelente medio natural
      para la extracción de la energía geotérmica.


•     El calor terrestre es ahora explotado en forma
      comercialmente sostenible sólo en lugares particulares
                                                                             Planta Geotermoeléctrica
      - Campos Geotérmicos - donde existen en el subsuelo                 (Fotografía cortesía de LaGeo)
      formaciones bien permeables - Reservorio Geotérmico
      - que contienen fluidos calientes dentro de las
      profundidades económicamente alcanzables con la
      perforación de pozos (actualmente 3.000 - 4.000 m).

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Definiciones y Conceptos Fundamentales
 El Gradiente Geotérmico

• El Gradiente Geotérmico exprime el incremento de temperatura con la profundidad en la
  corteza terrestre.
• El valor medio del gradiente geotérmico en la porción superior de la corteza terrestre es
  de 2.5-3 ºC/100 m.
• Existen, sin embargo, porciones de superficie terrestre donde el gradiente es mayor. Se
  trata de las regiones (dorsales oceánicas, márgenes continentales convergentes, zonas de
  rift) donde los procesos geodinámicos favorecen el emplazamiento de cuerpos
  magmáticos a niveles relativamente someros (profundidades de pocos km) y donde ocurre
  actividad volcánica. En estas condiciones se generan importantes anomalías térmicas en el
  subsuelo, con gradientes que pueden ser hasta 10 veces mayores que la media. Estas son
  las áreas más favorecidas para la explotación de la energía geotérmica.




Noviembre 2007    Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   44
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Definiciones y Conceptos Fundamentales
 Recuperación de la Energía Geotérmica (cont.)

   • En un Campo Geotérmico la permeabilidad y volumen del Reservorio debe cumplir
     con el requisito que por medio de la perforación de pozos sea posible llevar a la
     superficie con continuidad una cantidad de fluido suficiente para alimentar en forma
     económicamente sostenible una instalación geotérmica.


   • Este es un caso no muy común y la identificación de los sitios que presentan dichas
     condiciones es uno de los principales retos de la industria geotérmica.

  • En el futuro se puede sin embargo pensar tener acceso a
    una explotación más extensa del calor cortical, utilizando
    tecnologías que son actualmente en fase de
    experimentación, algunas con significativo éxito, como la
    explotación de Rocas Calientes Secas (Hot Dry Rocks),
    donde el sistema es inducido por el hombre generando
    artificialmente permeabilidad e inyectando/ extrayendo
    agua del subsuelo por medio de pozos oportunamente
    perforados.
                                                                      (tomado de iga.igg.cnr.it)

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Definiciones y Conceptos Fundamentales
 Utilización de los Recursos Geotérmicos

    Usos potenciales de los recursos                 • La Temperatura (o la Entalpía) del recurso
     geotérmicos en función de su                       geotérmico es un factor primordial en
     temperatura (tomado de iga.igg.cnr.it)             discriminar el tipo de fluido y su uso
                                                        potencial. Los recursos de baja temperatura
                                                        pueden ser utilizados solamente para Usos
                                                        Directos del Calor, mientras que los de alta
                                                        temperatura son aptos tanto para usos
                                                        directos como para Generación de Energía
                                                        Eléctrica.


                                                     • No existe en literatura una opinión unificada
                                                        sobre el límite entre baja y alta temperatura,
                                                        siendo sin embargo el valor de 150 ºC uno de
                                                        los más aceptados, en cuanto corresponde al
                                                        limite inferior para aplicación en instalaciones
                                                        geotermo- eléctricas de tamaño
                                                        comercial.

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Recursos Geotérmicos de Alta Temperatura
 Modelo Conceptual (cont.)




                                                                     Sistema geotérmico de Líquido
                                                                      Dominante en condiciones de
                                                                             “Relieve Elevado”




                                                                      (tomado de Nicholson, 1993)

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Recursos Geotérmico de Alta Temperatura
 Modelo Conceptual (cont.)




                                                                     Sistema geotérmico de Líquido
                                                                      Dominante en condiciones de
                                                                               “Bajo Relieve”




                                                                     (tomado de Nicholson, 1993)

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[MWe]




Noviembre 2007
                                                                             0
                                                                                             500
                                                                                                                 1000
                                                                                                                                  1500
                                                                                                                                                 2000
                                                                                                                                                            2500
                                                                                                                                                                            3000
                                                                 US
                                                                    A
                                                           Fi                                                                                                      25
                                                              lip                                                                                                     64
                                                                 pi                                                                                                      MW
                                                                    ne                                                                                                             14
                                                                                                                                                                                        Ca
                                                                                                                                                 19                                       mp
                                                           M                                                                                        30                                         i
                                                               es                                                                                      MW
                                                                  sic                                                                                       -6
                                                                     o                                                                                             Ca
                                                                                                                     95                                              mp
                                                                                                                        3   MW                                          i
                                                                 Ita                                                              - 4
                                                                       lia                                                            ca
                                                                                                                                        mp
                                                        In                                                   81                              i
                                                          do                                                    0       MW
                                                             ne                                                              -2
                                                               sia                                                                ca
                                                                                                                                    mp
                                                        G                                                  79                            i
                                                          ia                                                  7       MW
                                                            pp
                                                              on                                                             -6
                                                    Nu           e                                                                ca
                                                                                                                                    mp
                                                       ov
                                                         a                                         53                                    i
                                                             Ze                                       5   MW
                                                               la                                                 -1
                                                                    nd                                              0c
                                                                      a                                               am
                                                                                             43                         pi
                                                             Is                                 5       MW
                                                               la
                                                                 nd                                          -6
                                                                   a                                                  ca
                                                                                                                        mp
                                                       Co
                                                                                    20                                       i
                                                          st
                                                             a                         2     MW
                                                                 Ri
                                                                    ca                              -3
                                                                                                          ca
                                                      El                                                    mp
                                                                                   16                                   i
                                                           Sa                         3   MW
                                                             lv
                                                                  ad                               -1
                                                                    or                                    ca
                                                                                                            mp
                                                                                                              o




Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos
                                                                                  15
                                                                                     1   MW
                                                                Ke                                 -2
                                                                  ni
                                                                     a                                  ca
                                                                                                          mp
                                                                                  12                              i
                                                             Ru                      9   MW
                                                                ss                                 -3
                                                                   i    a                               ca
                                                                                                                                                                                                   La capacidad instalada en el mundo




                                                                                                          mp
                                                        Ni                       79                              i
                                                           c   ar                   M    W
                                                                 ag                          -2
                                                                   ua                              ca
                                                                                                     mp
                                                       G                         77                          i
                                                        ua                          M
                                                           te                            W
                                                              m                              -1
                                                               al
                                                                 a                                 ca
                                                                                                     mp
                                                                                 33                          o
                                                                                    M   W
                  49




                                                                 Ci                          -1
                                                                    n   a                          ca
                                                                                                     mp
                                                                                 28                        o
                                                             Tu                     M   W
                                                               rc                           -1
                                                                 hi
                                                                    a                              ca
                                                                                                     mp
                                                                                 20                    o
                                                                                    M   W
                                                                                                                                                                                                                                        Uso:




                                                                                            -1
                                                                                                   ca
                                                                                                     mp
                                                                                                       o
                                                                                                                                                                                                                                        Público
Uso:   Público



La ubicacion de los principales
campos geotérmicos en el mundo




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   50
Uso:   Público



  Etapas de un Proyecto Geotermoeléctrico


                 EXPLORACIÓN                          EXPLORACIÓN                         DESARROLLO E             OPERACIÓN
                 DE SUPERFICIE                         PROFUNDA                            INSTALACIÓN             COMERCIAL




   ETAPAS DEL PROCESO DE EXPLORACIÓN GEOTERMICA

RECONOCIMIENTO                  PREFACTIBILIDAD                     FACTIBILIDAD
SUPERFICIE DE ESTUDIO
                     2                            2                                2
      500-1000 km                     50-150 km                         10-20 km
METODOLOGÍAS APLICADAS
                                        Geología                          Pozos
  Geología/Vulcanología               Geoquímica                 Exploratorios Profundos
      Geoquímica                        Geofísica                   Pruebas de pozo
                                     Pozos Someros                     Estudios de
                               (de Gradiente, "Slim-Holes")            Reservorio
OBJETIVOS
                                                                                                  Planta Geotérmica en Operación Comercial
                                      Reconstruir un                                                       (Foto cortesía de LaGeo)
 Definir las perspectivas de                                       Confirmar existencia
                                 modelo del recurso por
   existencia de recursos                                                del recurso,
                                  integración de datos
  geotérmicos e identificar                                   definir sus características y los
                                      geocientíficos
las áreas de mayor interés.                                           aspectos técnico-
                                    y ubicar pozos de
                                                              económicos de su explotación
                                  exploración profunda


  Noviembre 2007                 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos                            51
Uso:       Público




          La Exploración Geotérmica
          Proceso de Decisión
 RECONOCIMIENTO                                                    EXPLORACIÓN                                                         DESARROLLO COMMERCIAL

                            EXPLORACIÓN DE SUPERFICIE                              PERFORACIÓN EXPLORATORIA



                                  Estudios Ambientales
                                 Obtención de Permisos




  Investigaciones                                    Modelo                                                                                  Perforación de Pozos de Desarrollo
                                                                                 Perforación de Pozos Exploratorios (2-4)
    preliminares          Prospecciones            Geotérmico                                                                                    (producción y reinyección)
                           geológicas,              Integrado                   para confirmar la existencia de un recurso
     (geología,
                            geofísicas                                                 explotable comercialmente                               Construcción de planta y demás
   vulcanología,                                Definición Áreas
                          geoquímicas y                                                                                                         instalaciones de generación
    geoquímica)                                 de Probabilidad                         y para definir su extensión
                            térmicas.




  Estimación del                                                                              Estimación del
                                                 Estimación del
    Potencial                                                                                   Potencial
                                                   Potencial
     (Método                                                                                     (Método
                                                     (Método
    Fuente de                                                                                   Numérico-
                                                   Volumétrico)
      Calor)                                                                                  Probabilístico)




                                                          ABANDONO DEL PROYECTO




      3-4 MESES                       8-12 MESES                                              9-18 MESES                                30-36 MESES (por cada unidad de generación)

                                                                                                                                        INVERSIÓN TÍPICA: 2 – 2.5 MM US$ / MW inst.
                                                                                       INVERSIÓN: 5-20 MM US$
INVERSIÓN: 0.1 MM US$          INVERSIÓN: 0.8-1 MM US$                                                                                Incluyendo pozos, redes de vaporductos y acueductos,
                                                                       Dependiendo del éxito, del número y de la profundidad de los           central e infraestructuras relacionadas.
                                                                                                  pozos


         Noviembre 2007              Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos                                                          52
Uso:   Público




Composición del Fluido Geotérmico



                          Ejemplo Campo Geotérmico
                             San Jacinto - Tizate




                                                                      NCG: 0.42% en peso




 Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos     53
Uso:   Público




Composición del Vapor en algunos Campos Geotérmicos




 Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   54
Uso:   Público




Emisión de Gases de algunos Campos Geotermicos




        Livelli di emissione di CO2                                     Livelli di emissione di SO2




Noviembre 2007      Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos              55
Uso:   Público




Noviembre 2007   Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos   56

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Exploracion y Explotacion de Recursos Geotermicos

  • 1. Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos Introducción General Paolo Bona Gerente Técnico GEONICA, S.A. Managua, 01 de Noviembre del 2007
  • 2. Uso: Público Contenido • ¿ Que es un Recurso Geotérmico? • La Geotermia en el Mundo • Proceso de un Proyecto Geotérmico » Exploración de Superficie » Perforación y Prueba de Pozos » Tecnologías e Instalaciones de Generación Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 2
  • 3. Uso: Público • ¿ Que es un Recurso Geotérmico? Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 3
  • 4. Uso: Público Esquema Conceptual de un Campo Geotérmico Energía Geotérmica: calor que se extrae de la tierra y es transformado en energía eléctrica, o para otros usos de beneficio humano (calefacción, industria, agricultura) Infiltración de Aguas Meteóricas Reservorio Geotérmico FUENTE DE CALOR MAGMÁTICA Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 4
  • 5. Uso: Público Principales Aspectos de la Energía Geotérmica El recurso es el calor acumulado en el subsuelo. Los fluidos producidos (vapor o agua) por medio de pozos son el “medio” para la extracción de calor. La cantidad del recurso no es conocida “a priori” La actividad es de tipo “minero”, con elevadas inversiones de alto riesgo para la exploración. El recurso renovable/sustentable y puede aplicar a los créditos de carbono. El ciclo completo (extracción – generación) se realiza todo en el mismo sitio. Vinculación estrecha con el territorio, lo cual puede generar problemas de aceptabilidad, permiso y aspectos medioambientales Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 5
  • 6. Uso: Público • La Geotermia en el Mundo Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 6
  • 7. Uso: Público La Generación Geotérmica Mundial Actualizada 2004 JAPAN RUSSIA USA ICELAND ITALY 535 MW 79 MW 2534 MW 202 MW 790 MW Capacidad instalada CHINA 28 MW TURKEY 20 MW PHILIPPINES PORTUGAL 1931 MW 16 MW ETHIOPIA 7 MW INDONESIA 838 MW KENYA 127 MW NEW ZEALAND MEXICO CENTRAL AMERICA FRANCE 435 MW 953 MW 336 MW 15 MW Capacidad geotérmica instalada total: aprox. 9,000 MW en 24 países Producción de electricidad geotérmica en el año 2004: 57,000 GWh Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 7
  • 8. Uso: Público America Central Capacidad Geotérmica Instalada en 2007 Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 8
  • 9. Uso: Público El uso de la Energía Geotérmica en el Mundo Generación eléctrica (24 Países) 9000 MW capacidad 57,000 GWh/año Usos termales (58 Países) 15000 MWt capacidad 53,000 GWht/año En total - ahorro de 20 millones tpe/año - evitando 70 millones tCO2/año Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 9
  • 10. Uso: Público • Proceso de un Proyecto Geotérmico Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 10
  • 11. Uso: Público Etapas de un Proyecto Geotermoeléctrico RIESGO PRIMERA ETAPA Exploración de superficie 1 año – 0.8/1.5 MUS$ - Estudios geológicos, geo-químicos y geofísicos Alto - Modelo de interpretación del Recurso - Estimación potencial del recurso y ubicación pozos exploratorios. SEGUNDA ETAPA Exploración profunda 1 - 2 años - 12/25 MUS$ - Perforación de 2-4 pozos exploratorios - Pruebas de producción - Confirmación y Evaluación de las características del recurso TERCERA ETAPA Desarrollo del Campo 3 – 4 años 100/120 MUS$ (40 MW) - Perforación de pozos de producción y de reinyección (15-20) - Construcción de red de acueductos y vaporductos - Construcción de planta de Generación y línea de transmisión Bajo CUARTA ETAPA Operación y Mantenimiento de la Planta 40 MW 5 – 7 años 120 – 150 MnUS$ Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 11
  • 12. Uso: Público La Exploración Geotérmica Objetivos y Métodos La exploración geotérmica es el conjunto de actividades que se llevan a cabo para descubrir y caracterizar un recurso geotérmico y sucesivamente evaluar su potencial de explotación geotermoeléctrica (en MW). En la exploración geotérmica se utilizan varias metodologías de las geociencias (geología, geoquímica y geofísica) y las tecnologías de perforación. Varios de estos métodos son comunes con otros sectores de la exploración de recursos naturales mientras que otros (como la geoquímica de aguas y gases termales y ciertas prácticas de perforación) han sido desarrolladas específicamente para el sector geotérmico. Los resultados de la fase de exploración deben de proporcionar todos los elementos para evaluar la viabilidad de la explotación del recurso geotérmico en términos comercialmente rentables. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 12
  • 13. Uso: Público La Exploración Geotérmica Exploración de Superficie Geología Geofísica Geoquímica Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 13
  • 14. Uso: Público La Exploración Geotérmica Exploración de Superficie Ninguno de los métodos geocientíficos de superficie aplicados en la exploración geotérmica es por si mismo resolutivo. Algunos (geoquímica, geoeléctrica, geología estructural) son más importantes que otros, pero solo la interpretación integrada de datos procedentes de diferentes disciplinas permite llegar a una evaluación confiable en fase de exploración de superficie. Datos Datos Datos Geológicos Geoquímicos Geofísicos Modelo del Recurso Geotérmico Ubicación, Extensión, Profundidad, Tipo de Fluido, Temperatura Estimación Ubicación Evaluación Potencial Pozos del Explotable Exploratorios Riesgo Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 14
  • 15. Uso: Público La Exploración Geotérmica Perforación Exploratoria En principio, se procederá con la Perforación Exploratoria solamente una vez que los resultados de la exploración de superficie sean satisfactorios, es decir: • Que se haya obtenido un Modelo Geotérmico integrado coherente y consistente. • Que la Extensión y el Potencial del recurso (en MW) estimados sean económicamente atractivos. • Que el Riesgo Técnico en la continuación de las actividades de exploración sea aceptable. Equipo de Perforación (Fotografía cortesía de LaGeo) Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 15
  • 16. Uso: Público La Exploración Geotérmica Perforación Exploratoria - Objetivos Los principales objetivos de la perforación exploratoria son los siguientes: • Comprobar la existencia del recurso y sus características fundamentales (temperatura, tipo de fluido, contenido de gases, etc.) • Definir la profundidad, el espesor y las características del reservorio (litología, alteración, parámetros petrofísicos e hidrodinámicas). • Comprobar/ajustar el modelo geotérmico obtenido al final de la Fase de Exploración de Superficie. • Delimitar la extensión de la zona comercialmente Equipo de Perforación productiva e identificar los sectores del sistema más (Fotografía cortesía de LaGeo) adecuados para la producción de vapor y la reinyección de aguas residuales. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 16
  • 17. Uso: Público La Perforación Geotérmica Plataforma de Perforación 1 - Línea de inyección de lodo 2 - Línea de salida del lodo 3 - Temblorina 4 - Tanques de lodo 5 - Desarenador 6 - Separador de sólidos finos en lodo 7 - Bombas de lodo 8 - Maniflod 50-70 m 9 - Compresor de aire (para perf. con aire) 10 - Booster (para perforación con aire) 11 - Línea de aire compimido 12 - Subestructura 13 - Mástil 14 - Línea de izaje 15 - Malacate 16 - Mesa rotatoria 17 - Generadores 18 - Cabina de conversión 19 - Controles para cierre de preventores 20 - Central de datos Una plataforma de 100 m perforación para pozo profundo ocupa una superficie de 0.7 - 1.0 ha, dependiendo del tipo de equipo y de la topografía del sitio. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 17
  • 18. Uso: Público La Perforación Geotérmica Plataforma de Perforación Las características constructivas de la plataforma varían en función de la fase del proyecto (exploración o explotación). Terminada le perforación el espacio necesario para la operación de un pozo se reduce a 0.05-0.1 ha dependiendo del número de pozos presentes. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 18
  • 19. Uso: Público La Perforación Geotérmica Esquema Típico de Pozo Geotérmico Profundo de Cuatro Etapas Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 19
  • 20. Uso: Público La Perforación Geotérmica Pozos Verticales y Direccionales Los pozos pueden perforarse verticalmente o desviados. La perforación desviada se aplica en los Pozo Direccional Pozo Vertical siguientes casos: • Alcanzar objetivos en sectores de difícil acceso • Perforación de varios pozos desde una misma plataforma Ventajas: Reducción de costos en obras civiles y reducción del impacto ambiental (ocupación de suelo). Desventajas: mayores costos de perforación y dificultades técnicas. En geotermia los desplazamientos laterales alcanzables son del orden de los 500-800 m Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 20
  • 21. Uso: Público •0.0 m Tuberia 20” Agujero 26” •150 m espesor 11.1 mm Cemento G Tuberia 13 3/8” Agujero 17 1/2” espesor 10.9 mm •800 m Cemento G Tuberia 9 5/8” CONSTRUCCIÓN DE Agujero 12 1/4” espesor 13.8 mm POZO GEOTERMICO Cemento G •1600 mt Tuberia ranurada Agujero 8 1/2” 7” •2300 mt RESERVORIO Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 21
  • 22. Uso: Público La Perforación Geotérmica Equipo de Perforación Componentes de un equipo de perforación: •Sistema de izaje •Sistema rotatorio •Sistema de circulación •Sistema de potencia •Equipos auxiliares Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 22
  • 23. Sarta de Perforación: Uso: Público La Perforación Geotérmica Sistema de Perforación COMPONENTES Tubería de perforación Tubería de Perforación Heavy Weight Barras de peso Estabilizadores Barrena Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 23
  • 24. Uso: Público La Perforación Geotérmica Sistema de Circulación de Lodo COMPONENTES • Bombas de lodo • Manguera rotaria • Tanques de lodo • Equipo de Separación de solidos – Temblorina – desarenadores – desarcilladores • Torre de enfriamiento Pila de Lodos y Detritos Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 24
  • 25. Uso: Público La Perforación Geotérmica Fluido de Perforación Composición El fluido de perforación (lodo) es una mezcla de agua y se bentonita con adición ciertos productos químicos los más comunes de los cuales son: Soda Caustica (control pH) Lignitos (dispersante) Lignosulfonatos (dispersantes para alta temperatura) Polimeros (viscosificantes). Funciones del Fluido de Perforación • Traslada los recortes a superficie. • Enfría y lubrica la barrena • Estabiliza e impermeabiliza el agujero • Mantiene en suspensión los recortes cuando se suspende la perforación • Transmite potencia hidráulica a la barrena • Pila de Limita la corrosión del equipo de perforación y Lodos • Detritos Le da flotabilidad a la sarta de perforación (reduce peso) Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 25
  • 26. Uso: Público La Perforación Geotérmica Fluido de Perforación En las zonas de reservorio geotérmico la perforación se realiza con agua para no dañar la permeabilidad de la formación En ciertos casos la perforación se realiza también con aire o fluidos aireados Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 26
  • 27. Uso: Público La Perforación Geotérmica Sistema de Prevención de Erupciones PREVENTOR ANULAR PREVENTER DE COMPUERTAS Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 27
  • 28. Uso: Público La Perforación Geotérmica Cabezal de Pozo Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 28
  • 29. Uso: Público La Perforación Geotérmica Resultados Esperados La productividad media de los pozos geotérmicos a nivel mundial está alrededor de los 4-5 MWe. Productividades del orden de 7-8 MW no son sin embargo muy infrecuentes y en casos especiales un solo pozo puede proporcionar una cantidad de vapor suficiente para generar hasta más de La descarga directa a la atmósfera del 20 MWe. pozo es una práctica obsoleta e innecesaria Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 29
  • 30. Uso: Público La Exploración Geotérmica Pruebas de Producción Mediante Pruebas de Producción, con medición del caudal y características del fluido geotérmico llevado a la superficie por un pozo, se determina su productividad de vapor (en ton/h) la cual se convierte en MWe. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 30
  • 31. Uso: Público La Exploración Geotérmica Pruebas de Producción –Manejo de Fluidos Geotérmicos DESCARGA DE LA FASE VAPOR A LA ATMOSFERA APERTURA CON DERIVACION HORIZONTAL DEL POZO CONDUCCION DEL FLUIDO BIFASICO HACIA SILENCIADOR DESCARGA DE LA FASE LIQUIDA SEPARADA A PILETA DE LODOS BOMBEO DEL AGUA HACIA POZO DE REINYECCIÓ REINYECCIÓN Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 31
  • 32. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 32
  • 33. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Esquema de una Planta Geotermoeléctrica de Condensación 250 t/h (15%) 1600 t/h 1350 t/h (100%) (85%) Caso Unidad de 40 MW Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 33
  • 34. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Esquema de una Planta Geotermoeléctrica de Ciclo Binario Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 34
  • 35. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Esquema de una Planta Geotermoeléctrica de Ciclo Combinado Doble Flasheo + Binario Separadores Turbinas y Generador CICLO DE A P G CONDENSACIÓN E P B Gas Agua Residual Torre de enfriamiento Condensador Fluido Geot. Condensado Residual CICLO Intercambiador BINARIO Turbinas y Generador Reinyección en T G Reservorio Geotérmico Torre de enfriamiento Agua Residual Condensador Reinyección en Reservorio Geotérmico Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 35
  • 36. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Plataforma de Producción, Vaporductos y Acqueductos POZOS PRODUCTORES EQUIPOS DE SEPARACIONN ARREGLO DE TUBERIAS SILENCIADOR CASETA DE CONTROLES TUBERIA DE VAPOR TUBERIA DE AGUA SOPORTE Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 36
  • 37. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Plataforma de Reinyeccióny Acqueductos POZOS REINYECTORES TUBERIA DE AGUA SOPORTE TUBERIAS DE AGUA RESIDUAL POZO DE REINYECCIÓN Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 37
  • 38. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Esquema de Instalaciones de la Planta Generadora Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 38
  • 39. Uso: Público La Tecnología de Generación Geotérmica Planta Geotermoeléctrica de Berlín (El Salvador) - 100MW Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 39
  • 40. Uso: Público Plantas Geotérmicas de ENEL y LaGeo Ahuachapán (El Salvador) Larderello (Italia) Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 40
  • 41. Uso: Público BACK UP SLIDES Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 41
  • 42. Uso: Público ¿ Que es un Recurso Geotérmico? • El Calor es una forma de Energía. • La Energía Geotérmica es el calor contenido en el subsuelo terrestre. • En términos prácticos se consideran Recursos Geotérmicos las fuentes de calor terrestre que pueden ser recuperadas y explotadas por el hombre. La explotación de mayor interés comercial es la generación de energía eléctrica, con turbinas convencionales de vapor o con plantas de ciclo binario. Otras aplicaciones son basadas en la utilización directa del calor, para calefacción, procesos industriales, aplicaciones en la agricultura, etc. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 42
  • 43. Uso: Público Definiciones y Conceptos Fundamentales Recuperación de la Energía Geotérmica • La recuperación del calor terrestre puede ocurrir solamente a través de algún medio que permite extraerlo y llevarlo a la superficie. En el subsuelo, debajo del nivel freático, toda porosidad y discontinuidad presente en las formaciones rocosas es rellenada por fluidos (agua, salvo casos particulares), los cuales proporcionan un excelente medio natural para la extracción de la energía geotérmica. • El calor terrestre es ahora explotado en forma comercialmente sostenible sólo en lugares particulares Planta Geotermoeléctrica - Campos Geotérmicos - donde existen en el subsuelo (Fotografía cortesía de LaGeo) formaciones bien permeables - Reservorio Geotérmico - que contienen fluidos calientes dentro de las profundidades económicamente alcanzables con la perforación de pozos (actualmente 3.000 - 4.000 m). Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 43
  • 44. Uso: Público Definiciones y Conceptos Fundamentales El Gradiente Geotérmico • El Gradiente Geotérmico exprime el incremento de temperatura con la profundidad en la corteza terrestre. • El valor medio del gradiente geotérmico en la porción superior de la corteza terrestre es de 2.5-3 ºC/100 m. • Existen, sin embargo, porciones de superficie terrestre donde el gradiente es mayor. Se trata de las regiones (dorsales oceánicas, márgenes continentales convergentes, zonas de rift) donde los procesos geodinámicos favorecen el emplazamiento de cuerpos magmáticos a niveles relativamente someros (profundidades de pocos km) y donde ocurre actividad volcánica. En estas condiciones se generan importantes anomalías térmicas en el subsuelo, con gradientes que pueden ser hasta 10 veces mayores que la media. Estas son las áreas más favorecidas para la explotación de la energía geotérmica. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 44
  • 45. Uso: Público Definiciones y Conceptos Fundamentales Recuperación de la Energía Geotérmica (cont.) • En un Campo Geotérmico la permeabilidad y volumen del Reservorio debe cumplir con el requisito que por medio de la perforación de pozos sea posible llevar a la superficie con continuidad una cantidad de fluido suficiente para alimentar en forma económicamente sostenible una instalación geotérmica. • Este es un caso no muy común y la identificación de los sitios que presentan dichas condiciones es uno de los principales retos de la industria geotérmica. • En el futuro se puede sin embargo pensar tener acceso a una explotación más extensa del calor cortical, utilizando tecnologías que son actualmente en fase de experimentación, algunas con significativo éxito, como la explotación de Rocas Calientes Secas (Hot Dry Rocks), donde el sistema es inducido por el hombre generando artificialmente permeabilidad e inyectando/ extrayendo agua del subsuelo por medio de pozos oportunamente perforados. (tomado de iga.igg.cnr.it) Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 45
  • 46. Uso: Público Definiciones y Conceptos Fundamentales Utilización de los Recursos Geotérmicos Usos potenciales de los recursos • La Temperatura (o la Entalpía) del recurso geotérmicos en función de su geotérmico es un factor primordial en temperatura (tomado de iga.igg.cnr.it) discriminar el tipo de fluido y su uso potencial. Los recursos de baja temperatura pueden ser utilizados solamente para Usos Directos del Calor, mientras que los de alta temperatura son aptos tanto para usos directos como para Generación de Energía Eléctrica. • No existe en literatura una opinión unificada sobre el límite entre baja y alta temperatura, siendo sin embargo el valor de 150 ºC uno de los más aceptados, en cuanto corresponde al limite inferior para aplicación en instalaciones geotermo- eléctricas de tamaño comercial. Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 46
  • 47. Uso: Público Recursos Geotérmicos de Alta Temperatura Modelo Conceptual (cont.) Sistema geotérmico de Líquido Dominante en condiciones de “Relieve Elevado” (tomado de Nicholson, 1993) Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 47
  • 48. Uso: Público Recursos Geotérmico de Alta Temperatura Modelo Conceptual (cont.) Sistema geotérmico de Líquido Dominante en condiciones de “Bajo Relieve” (tomado de Nicholson, 1993) Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 48
  • 49. [MWe] Noviembre 2007 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 US A Fi 25 lip 64 pi MW ne 14 Ca 19 mp M 30 i es MW sic -6 o Ca 95 mp 3 MW i Ita - 4 lia ca mp In 81 i do 0 MW ne -2 sia ca mp G 79 i ia 7 MW pp on -6 Nu e ca mp ov a 53 i Ze 5 MW la -1 nd 0c a am 43 pi Is 5 MW la nd -6 a ca mp Co 20 i st a 2 MW Ri ca -3 ca El mp 16 i Sa 3 MW lv ad -1 or ca mp o Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 15 1 MW Ke -2 ni a ca mp 12 i Ru 9 MW ss -3 i a ca La capacidad instalada en el mundo mp Ni 79 i c ar M W ag -2 ua ca mp G 77 i ua M te W m -1 al a ca mp 33 o M W 49 Ci -1 n a ca mp 28 o Tu M W rc -1 hi a ca mp 20 o M W Uso: -1 ca mp o Público
  • 50. Uso: Público La ubicacion de los principales campos geotérmicos en el mundo Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 50
  • 51. Uso: Público Etapas de un Proyecto Geotermoeléctrico EXPLORACIÓN EXPLORACIÓN DESARROLLO E OPERACIÓN DE SUPERFICIE PROFUNDA INSTALACIÓN COMERCIAL ETAPAS DEL PROCESO DE EXPLORACIÓN GEOTERMICA RECONOCIMIENTO PREFACTIBILIDAD FACTIBILIDAD SUPERFICIE DE ESTUDIO 2 2 2 500-1000 km 50-150 km 10-20 km METODOLOGÍAS APLICADAS Geología Pozos Geología/Vulcanología Geoquímica Exploratorios Profundos Geoquímica Geofísica Pruebas de pozo Pozos Someros Estudios de (de Gradiente, "Slim-Holes") Reservorio OBJETIVOS Planta Geotérmica en Operación Comercial Reconstruir un (Foto cortesía de LaGeo) Definir las perspectivas de Confirmar existencia modelo del recurso por existencia de recursos del recurso, integración de datos geotérmicos e identificar definir sus características y los geocientíficos las áreas de mayor interés. aspectos técnico- y ubicar pozos de económicos de su explotación exploración profunda Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 51
  • 52. Uso: Público La Exploración Geotérmica Proceso de Decisión RECONOCIMIENTO EXPLORACIÓN DESARROLLO COMMERCIAL EXPLORACIÓN DE SUPERFICIE PERFORACIÓN EXPLORATORIA Estudios Ambientales Obtención de Permisos Investigaciones Modelo Perforación de Pozos de Desarrollo Perforación de Pozos Exploratorios (2-4) preliminares Prospecciones Geotérmico (producción y reinyección) geológicas, Integrado para confirmar la existencia de un recurso (geología, geofísicas explotable comercialmente Construcción de planta y demás vulcanología, Definición Áreas geoquímicas y instalaciones de generación geoquímica) de Probabilidad y para definir su extensión térmicas. Estimación del Estimación del Estimación del Potencial Potencial Potencial (Método (Método (Método Fuente de Numérico- Volumétrico) Calor) Probabilístico) ABANDONO DEL PROYECTO 3-4 MESES 8-12 MESES 9-18 MESES 30-36 MESES (por cada unidad de generación) INVERSIÓN TÍPICA: 2 – 2.5 MM US$ / MW inst. INVERSIÓN: 5-20 MM US$ INVERSIÓN: 0.1 MM US$ INVERSIÓN: 0.8-1 MM US$ Incluyendo pozos, redes de vaporductos y acueductos, Dependiendo del éxito, del número y de la profundidad de los central e infraestructuras relacionadas. pozos Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 52
  • 53. Uso: Público Composición del Fluido Geotérmico Ejemplo Campo Geotérmico San Jacinto - Tizate NCG: 0.42% en peso Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 53
  • 54. Uso: Público Composición del Vapor en algunos Campos Geotérmicos Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 54
  • 55. Uso: Público Emisión de Gases de algunos Campos Geotermicos Livelli di emissione di CO2 Livelli di emissione di SO2 Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 55
  • 56. Uso: Público Noviembre 2007 Exploración y Explotación de Recursos Geotérmicos 56