1 orche
- 1. LA ENERGÍA GEOTÉRMICA ENRIQUE ORCHE E.T.S. INGENIEROS DE MINAS UNIVERSIDAD DE VIGO
- 2. ENERGÍA GEOTÉRMICA: ENERGÍA CALORÍFICA CONTENIDA EN EL INTERIOR DE LA TIERRA FLUJO DE CALOR 60 mW/m2 GRADIENTE GEOTÉRMICO ORIGEN: INTERNO 46% de la energía solar pero también EXTERNO 2
- 3. 3
- 5. 2ºC/100 m EFECTO SOLAR GRADIENTE GEOTÉRMICO MANIFESTACIÓN DEL CALOR: VARIACIÓN DE TEMPERATURA EN SONDEOS 5
- 6. ¿DÓNDE SE PUEDE ENCONTRAR ESTE CALOR? EL SUPERFICIAL, EN CUALQUIER PARTE EMERGIDA DEL PLANETA ANOMALÍAS DE TEMPERATURA (ºC) 6
- 7. EL INTERNO, EN CUALQUIER PARTE DEL INTERIOR DE LA TIERRA TEMPERATURA A 5.000 m DE PROFUNDIDAD 7
- 8. ZONAS GEOLÓGICAMENTE INESTABLES DE LA CORTEZA TERRESTRE 8
- 9. DORSALES OCEÁNICAS Zonas de separación de placas en las que se genera continuamente corteza a partir de magmas ascendentes. Islandia, Islas Azores ZONAS DE SUBDUCCIÓN Zonas de colisión de placas, con fusión de la corteza y generación de magma. Costas sudamericana y asiática del Océano Pacífico Zonas en las que se producen adelgazamientos de la corteza con salida de magma. Fosa del Rin, Valle del Gran Rift de África Oriental ZONAS DE ACTIVIDAD DISTENSIVA INTRAPLACA Focos de calor concentrado que tienen una posición determinada en el manto que no varía con el movimiento de las placas. Islas Hawai y Parque Nacional de Yellowstone en Estados Unidos. PUNTOS CALIENTES INTRAPLACA
- 10. ZONAS CON FLUJO DE CALOR IRREGULAR 10
- 11. YACIMIENTOS GEOTÉRMICOS DE ALTA TEMPERATURA
- 12. Recursos base accesibles (corteza continental de 5 km de espesor, técnicamente extraíbles con la tecnología actual) 1,4·1026 J Recursos base útiles (recursos base accesibles en los 3 km más superficiales) 6,0·1023 J Recursos geotérmicos (recursos base útiles explotables en los próximos 40-50 años) 5,0·1021 J Reservas geotérmicas (recursos geotérmicos económicamente explotables en los próximos 10-20 años) 5,0·1020 J Reservas geotérmicas aptas para producir electricidad (T>150ºC, 30%) 1,7·1020 J Reservas geotérmicas aptas para aprovechamiento de calor y producción eléctrica con ciclo binario (resto) 3,3·1020 J INMENSO POTENCIAL ESTIMACIÓN DE LOS RECURSOS Y RESERVAS GEOTÉRMICOS 12
- 13. CALOR PARA PRODUCCIÓN ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA: 1,8·1017 J RESERVAS GEOTÉRMICAS APTAS PARA PRODUCIR ELECTRICIDAD: 1,7·1020 J DURACIÓN: 944 AÑOS DURACIÓN DE LAS RESERVAS AL RITMO ACTUAL CALOR PARA USO DIRECTO + CICLOS BINARIOS: 1,9·1017 J RESERVAS APTAS PARA PRODUCIR CALOR + CICLOS BINARIOS : 3,3·1020 J DURACIÓN: 1.737 AÑOS 13
- 14. A) CALOR DEL AGUA SUBTERRÁNEA T. ALTA T. BAJA T. MUY BAJA > 150ºC 30-100ºC < 30ºC PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD APROVECHAMIENTO DEL CALOR B) CALOR DEL TERRENO SECO (EN INVESTIGACIÓN) T. MEDIA 100-150ºC CICLO BINARIO BOMBA DE CALORINTERCAMBIADOR UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA 14
- 15. USOS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
- 16. APLICACIÓN PORCENTAJE RESPECTO ENERGÍA GEOTÉRMICA TOTAL (%) Generación eléctrica 48 Utilización directa del calor Servicios y uso residencial Sector industrial Calefacción invernaderos Piscifactorías Otros 52 33 19 7 6 6 TOTAL 100 PORCENTAJES DE UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA 16
- 17. PAÍS POTENCIA INSTALADA (MW) 1990 1995 2000 2005 2007 2010(*) Alemania Argentina Australia Austria China Costa Rica EE.UU El Salvador Etiopía Filipinas Francia (Guadalupe) Guatemala Indonesia Islandia Italia Japón Kenia Méjico Nicaragua Nueva Zelanda Papúa Nueva Guinea Portugal (Azores) Rusia (Kamchatka) Tailandia Turquía TOTAL 0,0 0,7 0,0 0,0 19,2 0,0 2.774,6 95,0 0,0 891,0 4,2 0,0 144,8 44,6 545,0 214,6 45,0 700,0 35,0 283,2 0,0 3,0 11,0 0,3 20,6 5.831,1 0,0 0,7 0,2 0,0 28,8 55,0 2.816,7 105,0 0,0 1.227,0 4,2 33,4 309,8 50,0 631,7 413,7 45,0 753,0 70,0 286,0 0,0 5,0 11,0 0,3 20,4 6.866,1 0,0 0,0 0,2 0,0 29,2 142,5 2.228,0 161,0 7,3 1.909,0 4,2 33,4 589,5 170,0 785,0 546,9 45,0 755,0 70,0 437,0 0,0 16,0 23,0 0,3 20,4 7.972,9 0,2 0,0 0,2 1,1 27,8 163,0 2.544,0 151,0 7,0 1.930,0 14,7 33,0 797,0 202,0 790,0 535,0 129,0 953,0 77,0 435,0 6,0 16,0 79,0 0,3 20,4 8.932,6 7,4 0,0 0,2 1,1 27,8 162,5 2.923,5 204,2 7,3 1969,7 14,7 53,0 992,0 421,2 810,5 535,2 128,8 953,0 87,4 471,6 56,0 23,0 79,0 0,3 38,0 9.967,4 6,6 0,0 1,1 1,4 24,0 166,0 3.093,0 204,0 7,3 1.904,0 16,0 52,0 1.197,0 573,0 843,0 536,0 167,0 958,0 88,0 628,0 56,0 28,0 82,0 0,3 82,0 10.713,7 POTENCIA INSTALADA PARA PRODUCCIÓN ELÉCTRICA, POR PAÍSES (*) Estimación
- 18. PAÍS % DE LA ENERGÍA NACIONAL DE ORIGEN GEOTÉRMICO 2000 2004 Filipinas 22 19 El Salvador 20 22 Nicaragua 17 10 Islandia 15 17 Costa Rica 10 15 Kenia 8 19 Nueva Zelanda 6 7 Indonesia 5 7 PAÍSES CON UN 5% O MÁS DE ENERGÍA ELÉCTRICA TOTAL DE ORIGEN GEOTÉRMICO. AÑOS 2000 Y 2004 18
- 19. UTILIZACIÓN PORCENTAJE (%) 2004 2009 Bombas de calor geotérmicas Calentamiento de piscinas Calefacción de ambientes Calefacción de invernaderos Usos industriales Acuicultura Fusión de nieve Secado en agricultura Otros TOTAL 32,0 30,4 20,2 7,6 4,0 4,0 0,7 0,7 0,4 100,0 49,0 24,9 14,4 5,3 2,7 2,6 0,5 0,4 0,2 100,0 USOS DIRECTOS DEL CALOR 19
- 20. LA GEOTERMIA SE PLANTEA COMO UNA OPCIÓN CON FUERTE IMPULSO Y ELEVADAS GARANTÍAS, LO QUE RESULTA MUY NOVEDOSO Y POSITIVO MARZO 2007 Consejo Europeo AÑO 2020 OBLIGADO 20% ENERGÍA RENOVABLE EN EL CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA FAVORECE A LA GEOTERMIA: SITUACIÓN DE CRISIS ENERGÉTICA EXIGENCIA PARA REDUCIR EMISIONES DE GAS EFECTO INVERNADERO INMENSOS RECURSOS DE CALOR FUTURO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA 20
- 21. DESARROLLO FUTURO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA EN LA UNIÓN EUROPEA. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Documento visión de la European Geothermal Energy Council Objetivo 2020: Establecer la base de la industria geotérmica europea - Desarrollar los recursos hidrotermales de Europa - Expandir el concepto de EGS y de los ciclos binarios - Establecer las bases de un modelo europeo de centrales eléctricas bien integradas en el medio ambiente - Lanzamiento de programas de investigación del subsuelo - Mantener el liderazgo en el desarrollo de la industria geotérmica del futuro Objetivo 2030: Geotermia como fuente de electricidad competitiva - Disminuir los costes de las centrales EGS - Poner en marcha programas de construcción masivos para reemplazar las centrales de combustibles fósiles - Transferir la tecnología EGS fuera de Europa - Desarrollar tecnologías para la explotación de los fluidos y temperaturas supercríticos (350-600ºC), y comenzar la explotación de los almacenes submarinos Objetivo 2050: Geotermia produce una parte sustancial del suministro base de electricidad - Desarrollo de EGS por todo el mundo a un coste competitivo 21
- 22. Objetivo 2020 - Uso directo. Construcción de nuevas redes de climatización de distrito, optimización de las existentes y desarrollo de nuevas e innovadoras aplicaciones en el transporte, la industria y la agricultura - Cogeneración geotérmica con proyectos combinados de plantas de calor y de producción eléctrica de baja entalpía con aprovechamientos EGS - Bombas de calor. Desarrollo del mercado de la climatización con bombas de calor Objetivo 2030 - Incremento de la producción de calor geotérmico para uso directo que multiplica por 7 (opción conservadora) o por 15 (opción optimista) la producción de 2010 - Las bombas de calor estarán firmemente establecidas en la Unión Europea, - Presencia notable en las aplicaciones agrícolas (invernaderos) y en los procesos industriales - Cogeneración con EGS permitirá desarrollar nuevos sistemas de calefacción de distrito para densas áreas urbanas Objetivo 2050 - Los sistemas geotérmicos combinados de climatización para viviendas y barriadas serán viables y económicos en cualquier lugar de Europa DESARROLLO FUTURO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA EN LA UNIÓN EUROPEA. USO DIRECTO DEL CALOR Documento visión 2020-2030 de la European Technology Platform 22
- 23. UTILIZACIÓN GEOTÉRMICA 2007 2010 2020 2030 Uso térmico directo (MW) 15.000 20.000 40.000 60.000 Generación de electricidad (MW) Convencional Ciclos binarios EGS 830 815 15 0 1.000 920 70 10 6.000 1.200 300 4.500 POTENCIA GEOTÉRMICA INSTALADA EN LA UE 27 (ACTUAL Y PREVISIÓN) 23
- 24. a) Yacimientos en rocas permeables en los que el fluido geotérmico es agua o vapor de agua: En función de la temperatura del fluido geotérmico: · Alta temperatura (T>150ºC): - Campos de vapor dominante. Campos de vapor seco. - Campos de líquido dominante. Campos de vapor húmedo. · Media temperatura (100ºC<T<150ºC). · Baja temperatura (30ºC<T<100ºC). · Muy baja temperatura (T<30ºC). En función de la presión del fluido geotérmico: · Geopresurizados (P = 600-900 atm, temperatura la de gradiente normal). b) Yacimientos en rocas impermeables o secas (sin fluido geotérmico natural): · Alta temperatura (250ºC<T<300ºC). - Roca caliente seca (HDR) o Sistemas geotérmicos estimulados (EGS). · Muy baja temperatura (T<30ºC). c) Yacimientos especiales: · Sistemas marinos (T~300ºC) · Sistemas magmáticos (T~800ºC) INV INV metano 24
- 25. CAMPOS DE MUY BAJA TEMPERATURA (T<30ºC) APROVECHAMIENTO DE CALOR MEDIANTE BOMBA DE CALOR CAMPOS DE ALTA TEMPERATURA (T>150ºC) CAMPOS DE VAPOR SECO PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN CICLO DIRECTO SIN CONDENSACIÓN CON CONDENSACIÓN CAMPOS DE VAPOR HÚMEDO. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE EXPANSIÓN SÚBITA (FLASH) EN UNA ETAPA EN VARIAS ETAPAS CAMPOS DE MEDIA TEMPERATURA (100ºC<T<150ºC) PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA MEDIANTE CICLO BINARIO (T↑) APROVECHAMIENTO DE CALOR MEDIANTE INTERCAMBIADORES CAMPOS DE BAJA TEMPERATURA (30ºC<T<100ºC) APROVECHAMIENTO DE CALOR MEDIANTE INTERCAMBIADORES UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA
- 26. ALTA TEMPERATURA (150-300ºC) 26 CENTRAL THE GEYSERS DE VAPOR SECO (EE.UU)
- 27. ALTA TEMPERATURA (150-300ºC) CENTRAL CON EXPANSIÓN SÚBITA (FLASH) EN UNA ETAPA ( MESA, EE.UU)
- 28. MEDIA TEMPERATURA (100-150ºC) CENTRAL WENDELL-AMADEE DE CICLO BINARIO (ESTADOS UNIDOS) CENTRAL GRANJA EMPIRE DE CICLO BINARIO (3,6 MW) (ESTADOS UNIDOS)
- 29. CONCEPTO VAPOR SECO FLASH SIMPLE DOBLE FLASH TRIPLE FLASH CICLO BINARIO OTROS TOTAL/ MEDIO % Unidades (Total 500 aprox.) 17 29 10 0,2 39 5 100 % MW instalados (Total 8.700 aprox.) 23 45 24 0,1 4 4 100 Potencia media (MW/central) 22 25 38 10 2 14 17 DISTRIBUCIÓN DE LAS CENTRALES GEOTÉRMICAS POR TECNOLOGÍA 29
- 30. MEDIA-BAJA TEMPERATURA (30-130ºC) POLIDEPORTIVO LOS REMEDIOS (ORENSE)
- 31. TERMAS DE CHAVASQUEIRA (ORENSE) BAJA TEMPERATURA (30-100ºC) 31
- 32. MUY BAJA TEMPERATURA (T<30ºC) SISTEMA ABIERTO SISTEMAS CERRADOS 32
- 33. CAMPOS GEOPRESURIZADOS PLANTA PILOTO DE PLEASANT BAYOU (TEJAS, EE.UU) 33
- 34. ROCA CALIENTE SECA (HDR)-SISTEMAS GEOTÉRMICOS ESTIMULADOS (EGS) PLANTA PILOTO DE SOULTZ (FRANCIA) 34
- 36. LACOLITO CÁMARA MAGMÁTICA CHIMENEA VOLCÁNICA VOLCÁN SILL SILL CHIMENEA VOLCÁNICA CON DIQUES RADIALESDIQUE COLADA DE LAVA PIROCLASTOS SISTEMAS MAGMÁTICOS 36
- 38. PROYECTO TIPO 20 MW Flash 20 MW Ciclo binario 10 MW EGS Temperatura (ºC) 220-250 150-180 100-150 Profundidad pozos (m) 2.500 3.600 4.000 Capacidad neta de la central (MW) 18,8 16 7 Factor de capacidad (%) 95 90 90 Producción en la red (GWh) 156 126 55 Duración del desarrollo de la central (años) 5 5 5 INVERSIÓN (M€) 72 129 106 INVERSIÓN (M€/MW) 3,8 8,1 15,1 ESTIMACIÓN DE INVERSIONES EN CENTRALES GEOTÉRMICAS EN ESPAÑA (2010) Fuente. Hidalgo (2010). EUROPEAN GEOTHERMAL ENERGY COUNCIL (EGEC) prevé que entre 2008 y 2020 se invertirán en la UE-27 6.400 M€ en centrales eléctricas. 38
- 39. TIPO DE CENTRAL COSTE (US$ de 2008/MWh) Carbón Convencional Avanzada Avanzada con captura de CO2 100,4 110,5 129,3 Gas natural Ciclo combinado convencional Ciclo combinado avanzado Ciclo combinado con captura de CO2 83,1 79,3 113,3 Nuclear avanzada 119,0 Eólica Terrestre Marina 149,3 191,1 Solar Térmica Fotovoltaica 256,6 396,1 Biomasa 111,0 Hidroeléctrica 119,9 GEOTÉRMICA 115,7 Fuente: Departamento de Energía de EE.UU (2009). Sin subvenciones. COSTE DEL MWh EN NUEVAS PLANTAS DE EE.UU CON ENTRADA EN SERVICIO EN 2016 39
- 40. TIPO DE CENTRAL COSTE (€/kWh) EGS Vapor seco Flash Ciclo binario (ORC) 0,20-0,30 0,05 0,08 0,10 COSTES TOTALES DEL KWh PRODUCIDO EN 2010 SEGÚN EUROPEAN GEOTHERMAL ENERGY COUNCIL (EGEC) CONCEPTO (%) DEL COSTE Operación Mantenimiento SUBTOTAL Amortización Gastos financieros SUBTOTAL TOTAL 20 10 30 63 7 70 100 DESGLOSE PORCENTUAL DEL COSTE ANUAL DE UNA CENTRAL GEOTÉRMICA 40
- 41. TIPO DE APROVECHAMIENTO INVERSIÓN Calefacción de distrito Almacenamiento subterráneo de calor Bomba de calor pequeña (10 kW). Sistema cerrado Bomba de calor grande (100 kW). Sistema abierto 1.000.000 €/MW 100.000 - 150.000 €/MW 1.000 - 3.000 €/kW 500 - 800 €/kW INVERSIÓN EN APROVECHAMIENTOS DIRECTOS DEL CALOR EN 2009 SEGÚN EUROPEAN GEOTHERMAL ENERGY COUNCIL (EGEC) COSTES MEDIOS DEL APROVECHAMIENTO DIRECTO DEL CALOR EN 2009 SEGÚN EUROPEAN GEOTHERMAL ENERGY COUNCIL (EGEC) TIPO DE APROVECHAMIENTO COSTE (€/kWh) Calefacción de distrito Almacenamiento subterráneo de calor Bomba de calor pequeña (10 kW) Bomba de calor grande (100 kW) 0,05 0,025 0,10 0,06 EUROPEAN GEOTHERMAL ENERGY COUNCIL (EGEC) prevé que entre 2008 y 2020 se invertirán en la UE-27 31.000 M€ en usos directos de calor. En total, junto con la inversión en centrales, las inversiones suman 37.400 M€. 41
- 42. 42 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN