GEOTERMIA: OTRA FUENTE DE ENERGÍA PARA COLOMBIA
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GEOTERMIA: OTRA FUENTE DE ENERGÍA PARA COLOMBIA
ROBERTO E. LEQUERICA T.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ, DC.
2008
GEOTERMIA: OTRA FUENTE DE ENERGÍA PARA COLOMBIA
ROBERTO E. LEQUERICA T.
Proyecto de Grado para optar el título de Ingeniero Mecánico
Asesor: RAFAEL G. BELTRÁN P. MSc.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ, DC.
2008
A Colombia, por un mejor futuro.
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa su agradecimiento a:
Rafael G. Beltrán Pulido, asesor de tesis, por el apoyo y la confianza conferida.
Claudia Alfaro Valero, de INGEOMINAS; Julián Echeverri, de IPSE; Henry Josué
Zapata de la UPME; por su atención, tiempo y ayuda en la realización de este
trabajo.
Enrique L. Tono por su aporte en la realización de este trabajo.
A la gente INGEOMINAS y la UPME que ayudaron y facilitaron la realización de
este trabajo.
A las personas que ayudaron directa o indirectamente en la realización de este
proyecto; que brindaron su apoyo y confianza en el autor y lo ayudaron a
convertirse en ingeniero.
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
TABLA DE CONTENIDOS
Pág.
1. INTRODUCCIÓN 1
2. OBJETIVOS 4
3. SITUACIÓN ELÉCTRICA COLOMBIANA 6
3.1. Introducción 6
3.2. Datos actuales 6
3.3. Tipos de plantas Instaladas 9
3.3.1. Hidroeléctricas 10
3.3.2. Termoeléctricas 11
3.3.3. Eólicas 12
3.4. Producción por tipo de planta 13
3.5. Planes a futuro 14
4. GEOTERMIA 15
4.1. Breve historia de la geotermia 15
4.2. Plantas Geotermales 17
4.2.1. Que son y como funcionan 17
4.2.2. Exploración 22
4.2.3. Costos y consideraciones económicas 24
4.2.4. Impacto Ambiental 29
4.2.5. Tecnologías Futuras 31
4.3. Situación Mundial 33
4.4. Situación Colombiana 34
4.5. Estudios realizados en Colombia 35
5. DISEÑO DE PLANTA PILOTO 37
5.1. Descripción zona elegida 37
i
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
5.2. Planta piloto 38
5.2.1. Tipo de planta indicada para la zona 38
5.2.2. Costos 43
6. CONCLUSIONES 45
BIBLIOGRAFÍA 50
ANEXO 1 Mapa por municipios de los niveles porcentuales que
pertenecen a la ZNI
58
ANEXO 2 Mapa cobertura de Energía Eléctrica del SIN por
municipios – 2005
59
ANEXO 3 Mapa cobertura de Energía Eléctrica del SIN por
departamentos – 2005
60
ANEXO 4 Mapa de Ubicación Centrales Hidráulicas y Térmicas 61
ANEXO 5 Mapa de cobertura rural por municipio 62
ANEXO 6 Mapa de Sistema de Transmisión Nacional 230V y
500kV
63
ANEXO 7 Capacidad neta de generación hidráulica 2006 64
ANEXO 8 Capacidad neta de generación térmica 2006 65
ANEXO 9 Proyectos de generación registrados ante la UPME 66
ANEXO 10 Ecuaciones de Eficiencias e Indicadores Técnicos de
Rendimiento
67
ii
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Potencia en Colombia 2002-2007. 7
Tabla 2. Generación Eléctrica en Colombia 2002-2006 7
Tabla 3. Capacidad instalada efectiva por tipo de fuente en Colombia
2002-2007 (en MW)
13
Tabla 4. Historia de la Energía Geotérmica 15
Tabla 5. Precios de diferentes estudios en USD del 2008. 23
Tabla 6. Costos de Capital Directo Plantas Geotérmicas (USD/kW de
potencia instalada)
25
Tabla 7. Costos de O&M de Plantas Geotermales (US ¢/kWh) 27
Tabla 8. Energía y costos de inversión para producción de energía
eléctrica mediante fuentes renovables (Fridleifsson, 2001)
27
Tabla 9. Comparación de Emisiones de CO por Fuente de Potencia2 29
Tabla 10. Probabilidad y gravedad del impacto potencial sobre el
ambiente de los proyectos de uso directo
32
Tabla 11. Capacidad Instalada de Generación en el Mundo 34
Tabla 12. Resumen de condiciones para tres diseños de planta piloto 41
Tabla 13. Dimensiones y peso del equipo turbina-generador marca
Toshiba
43
Tabla 14. Resumen de inversión y costos de O&M de una central
geotérmica de 1 MW, en el área Las Nereidas - Botero-
Londoño (en USD del 2008)
44
iii
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Incremento Anual de la demanda de energía en Colombia
entre el 2003-2006
8
Figura 2. Usos no eléctricos más comunes en el mundo 16
Figura 3. Esquema típico de una planta geotermal de condensación 17
Figura 4. Localización de plantas geotermales en el mundo 35
Figura 5. Modelo esquemático del sistema geotérmico del Nevado del
Ruiz
39
Figura 6. Equipo turbina-generador marca Toshiba 42
iv
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
RESUMEN
El objetivo de este trabajo es mostrar la importancia de las fuentes de energía
renovable en el desarrollo del país, enfocándose en la energía geotérmica. Para
esto se investiga sobre la situación energética del país y se analiza la información
para determinar el estado de esta. Además se investiga sobre la energía
geotérmica, para determinar las zonas de mayor potencial y la tecnología
disponible. Basándose en la información arrojada por las investigaciones, se
escoge la zona de Las Nereidas – Botero-Londoño, al oeste del Nevado de Ruiz,
para la construcción de una central geotermoeléctrica, debido a que es la que más
información disponible tiene para la realización de un proyecto geotérmico. Se
desarrollaron tres modelos diferentes de presión y temperatura para determinar los
posibles consumos y eficiencias de una planta geotermal de 1MW, basándose en
los principios básicos de la termodinámica. Se desarrolló un resumen de costos
para la construcción de un proyecto geotérmico, donde se incluyen costos de los
estudios, las perforaciones, la adecuación de la zona para la futura instalación de
una central de 50MW, y la compra e instalación de una planta de 1MW, entre
otros. La cifra calculada de este proyecto es de USD $19.136.205.
Se concluyó que no se ha explotado el recurso geotérmico del país debido a
las normas y leyes actuales en el marco energético y la falta de interés por parte
del gobierno. También se concluyó que para solucionar el problema energético de
la zona más precaria del país (zona sur oriental) se debe construir una central
geotermoeléctrica en la zona de Azufral, ya que no solo solucionaría el problema
colombiano, si no el del norte del Ecuador. Sin embargo se deben realizar los
estudios previos antes de determinar si es viable o no la construcción de una
planta geotermal en dicha zona.
v
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
1. INTRODUCCIÓN
A medida que crece el país, la demanda de energía aumenta, y no solo en
cuestiones de cantidad, si no también de calidad. Y para que esto pueda ocurrir,
se debe optar por nuevas formas de conseguir esta energía; recurrir a fuentes
que sean más eficientes tanto en producción como en costos. Y no falta hacer
notar que paralelo a esto se deben implementar fuentes de energía que no dañen
al medio ambiente, o en su defecto, que su impacto sea mínimo. Es por eso que
hoy en día la necesidad de recurrir a fuentes de energía renovable es casi una
obligación.
Colombia depende prácticamente de las hidroeléctricas, apoyándose en las
termoeléctricas. A finales del 95, la capacidad efectiva de generación del SIN
(Sistema Interconexión Nacional), era de 10.080MW, del cual el 78% de la
producción de energía provenía de las hidroeléctricas y el 22% de las
termoeléctricas [2]. Hoy en día, poco más de 10 años después, la producción
nacional ascendió a los 13.300MW, con una participación del 64% de las
hidroeléctricas y un 36% de las termoeléctricas.
Las hidroeléctricas de gran tamaño tienen un impacto ambiental devastador
en el ecosistema y causan cambios ambientales irreversibles desde donde se
construye la represa hasta donde muere el río. Y ni para que mencionar el
impacto ambiental, en el caso de las termoeléctricas que hay en Colombia,
donde todas las centrales son convencionales (gas natural, carbón, derivados del
petróleo).
Es por esto que se urgen fuentes alternativas de energía para poder
abastecer a este país. Para esto, se propone la instalación de centrales
1
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
termoeléctricas que funcionan con energía geotérmica. La energía geotérmica es
una de las formas más limpias de generar electricidad, ya que aprovecha el calor
natural que abunda en zonas geológicamente activas y produce muy poca
contaminación. Sustituye la generación de energía con combustibles fósiles y
requieren poco espacio para generar electricidad; muchísimo menor en
comparación con centrales hidroeléctricas y considerablemente menor en
comparación con termoeléctricas convencionales. Además, las descargas
gaseosas de las plantas geotérmicas, son de un 5 a un 8% de la cantidad de
gases emitidos por las plantas termoeléctricas convencionales [2], siendo
bastante menor el aporte al calentamiento global.
Estudios de la energía geotérmica en Colombia, realizados por OLADE en
1982, demostraron que el país tiene suficiente potencial para la instalación de
una planta generadora de hasta 1.000MW. Según este estudio, la zona general
geotérmica puede ser subdividida en 3 áreas prioritarias:
1. El sur del departamento de Nariño, próximo a la frontera con Ecuador, el
cual incluye los campos geotérmicos más importantes del país: Azufral
de Tuquerrés, Cumbal, Chiles, Cerro Negro y Galeras.
2. El área central, alrededor del volcán Nevado del Ruiz, la cual incluye los
campos de Las Nereidas, Laguna de Otún y Machín.
3. El área de Paipa en el departamento de Boyacá (cerca de Bogotá),
cuyos aprovechamientos serían más adecuados para usos directos del
vapor que para generación de electricidad.
Obviamente un proyecto geotérmico también genera impacto ambiental, pero
está relacionado principalmente con las operaciones de perforación,
prácticamente en la última etapa del proyecto, cuando el campo está siendo
desarrollado y la central está siendo construida. También generan impacto la
construcción de obras civiles, la descarga de fluidos geotérmicos durante las
2
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
pruebas de nuevos pozos y finalmente durante la operación de la central.
Generalmente las pruebas de nuevos pozos son de corta duración y durante la
operación de la central, el impacto se vuelve mínimo.
La idea de esta tesis es mostrar, en un marco general, el estado actual de la
generación eléctrica en Colombia y cuan importante es implementar nuevas
fuentes de generación eléctrica, como las plantas geotermales, para el desarrollo
sostenible del país.
3
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
2. OBJETIVOS
Los objetivos principales de este trabajo están enfocados básicamente a
investigar cual es la situación de generación eléctrica actual del país, con el
propósito de crear nuevas alternativas de generación más limpias, efectivas,
económicas y ambientalmente viables, ayudando al desarrollo sostenible del
país.
Los objetivos principales son:
1. Investigar sobre la situación de generación eléctrica actual del país.
a. Que clase de fuentes de generación eléctrica existen y analizarlas.
b. Donde están ubicadas dichas fuentes.
c. Cual es la producción y la demanda nacional de energía; ver cual
es la situación actual del país y donde están ubicadas las zonas
más precarias.
2. Investigar sobre plantas geotermales a nivel mundial; averiguar cuales
son las condiciones geotérmicas actuales en Colombia y que se está
haciendo con dichas plantas.
a. Recopilar información acerca de plantas geotermales:
funcionamiento, historia, productividad, entre otros; además de
información sobre plantas existentes a nivel mundial, incluyendo
nuevas tecnologías existentes y en desarrollo.
b. Consultar en INGEOMINAS, en la UPME y en otros sitios
gubernamentales o privados, para recopilar información sobre la
situación actual del país frente a las plantas geotermales.
4
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
3. Determinar que implica hacer una planta geotermal en Colombia.
a. Investigar sobre características de algunos sitios previamente
estudiados (Departamento de Nariño, Nevado del Ruiz, volcanes de
lodo en el departamento del Atlántico, entre otros). Las
características principales serían: la temperatura (del agua y del
vapor), profundidad, tipo, accesibilidad y ubicación del pozo y
energía que podría eventualmente entregar.
b. Investigar sobre la tecnología actual que hay disponible para
plantas eléctricas basadas en geotermia, incluyendo costos de
exploración y de perforación, distribuidores y costos de los equipos.
c. Desarrollar un ejemplo de una planta piloto, en un sitio determinado
del país, el cual incluya las razones por la cuales se escoge dicho
sitio, tipo de planta indicada, equipos a utilizar, costos de
exploración, costos de los equipos, capacidad de generación,
impacto ambiental, profundidad de perforación, y mantenimiento.
5
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
3. SITUACIÓN ELÉCTRICA COLOMBIANA
3.1. Introducción
Colombia es un país que depende en más del 64% de plantas hidráulicas para
suplir su necesidad de energía eléctrica. El resto de la electricidad es suplida por
termoeléctricas comunes, ya sean de gas, carbón, fuel oil, o algún otro
combustible fósil o vegetal. Menos del 0.15% de dicha energía proviene de la
única fuente renovable que existe en el país: el proyecto eólico Jepirachi, en la
Guajira, que entró en funcionamiento en el año 2004.
Y aunque en los planes a futuro, el único proyecto que se tiene previsto, en
cuanto a generación por parte de fuentes de energía renovable, es el de Jouktai
(energía eólica), se están haciendo algunos esfuerzos, por parte del gobierno,
para captar la atención de inversionistas privados, para que a futuro inviertan en
estos tipos de fuentes de energía, especialmente en las zonas más precarias del
país. Por ello se han creado una serie de incentivos, como la exención de
impuestos, como el IVA, para maquinaría importada para uso de generación
eléctrica en fuentes de energía renovables, para atraer la atención de esos
posibles inversionistas.
3.2. Datos Actuales
Actualmente, la capacidad instalada del SIN durante el periodo 2002-2007, se
ha mantenido en valores de alrededor de 13.300MW. Este valor se encuentra muy
por encima de la demanda durante este mismo periodo, que se ha mantenido, en
promedio, superior a los 8.000MW.
6
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Tabla 1. Potencia en Colombia 2002-2007 [6]
CAPACIDA INSTALADA
DEMANDA MÁXIMA DE POTENCIA DIFERENCIA
Año MW MW MW 2002 13.431,00 8.078,00 5.353,00 2003 13.231,00 8.257,00 4.974,00 2004 13.399,00 8.332,00 5.067,00 2005 13.348,00 8.639,00 4.709,00 2006 13.277,00 8.762,00 4.515,00 2007* 13.304,00 8.515,00 4.789,00 Fuente: XM, Agosto 2007*
Tabla 2. Generación Eléctrica en Colombia 2002-2006 [6]
GENERACIÓN REAL DE ENERGÍA ELÉCTRICA
DEMANDA ENERGÍA ELÉCTRICA SIN DIFERENCIA
Año GWh GWh GWh 2002 44.742,70 44.499,20 243,50 2003 46.803,10 45.767,90 1.035,20 2004 48.617,90 47.019,30 1.598,60 2005 50.466,70 48.828,90 1.637,80 2006 52.368,20 50.813,50 1.554,70
Fuente: XM, Agosto 2007
Adicional a esto, la demanda de energía eléctrica también ha estado por
debajo de la generación real. Por esta razón, Colombia ha sido capaz de exportar
energía eléctrica a sus vecinos países (Ecuador y Venezuela). El promedio de
consumo del país es de 3.948,8 GWh/mes. Este consumo ha ido aumentando
durante el transcurso de los años, durante este periodo (ver Figura 1), mostrando
que la demanda de energía seguirá aumentando en los próximos años, lo que
lleva a concluir que se debe planear a futuro, el aumento de la generación real de
energía eléctrica que vaya acorde con este incremento de la demanda.
Cabe resaltar que los datos anteriores sobre la situación energética actual del
país aluden solo a la parte que pertenece al SIN, obviando por completo la otra
7
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
parte de Colombia que no se encuentra conectada al sistema de interconexión
nacional. A esta parte del país, que solo cuenta con una cobertura del servicio de
energía eléctrica del 34%, se le llama el ZNI (Zonas No Interconectadas). Dichas
zonas dependen, en un 95%, de la producción energética con ACPM, lo que
aumenta los niveles de contaminación y el riesgo de desabastecimiento de tan
vital servicio por el incremento de los precios (se debe tener en cuenta que estas
zonas son rurales y en su gran mayoría gente de escasos recursos).
4
Figura 1. Incremento Anual de la demanda de energía en Colombia entre el 2003-2006
El problema con el ACPM, además de contaminar, es que en el país hay una
escasez de este combustible, ya que la demanda esta muy por encima de la
oferta. Y aunque el precio del ACPM es inferior al de la gasolina, en los próximos
años tenderán a igualarse. En este momento la demanda es suplida por la
importación de ACPM de Venezuela, pero el gobierno invierte mucho en los
subsidios para este combustible debido a los mayores precios del ACPM
importado. Y aunque la entrada de la ampliación de la refinería en Cartagena
amortiguará la subida del precio, seguirá aumentando su valor. Adicional a esto, el
transporte de este combustible desde el norte del país hace más difícil su
2003 2004
3,5
32,5
% 21,5
10,5
0
2005 2006Año
8
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
consecución en la zona más necesitada (zona sur-oriental), lo que refleja la
dependencia del ACPM venezolano que es más asequible en dicha zona.1
Las razones por las cuales no se le ha brindado un mejor servicio de energía
eléctrica a estas zonas del país se deben a múltiples factores, entre los cuales se
encuentran la presencia de grupos ilegales al margen de la ley y poca presencia
del estado; zonas de acceso muy restringido y muy apartadas debido a bosques,
selvas y otros factores geográficos y la falta de capital de inversión; entre otros.
El estado actual del país, en cuanto a la cobertura de energía eléctrica, se
puede apreciar en los mapas de los Anexos 1 al 6. Se puede apreciar de estos
mapas, que la zona más afectada por la falta del servicio de energía eléctrica es
efectivamente la zona sur-oriental del país, siendo los departamentos de Vichada,
Vaupés, Guainía, Guaviare, Amazonas y Putumayo los más afectados, además de
los departamentos de Chocó y Bolívar en la zona norte del país.
3.3. Tipos de plantas instaladas
Los tipos de plantas instaladas en Colombia son hidroeléctricas,
termoeléctricas y eólicas, aunque esta última representa menos del 0.15% de la
producción de energía eléctrica nacional.
1 Sobra anotar, que al día de hoy existen tensiones políticas muy fuertes entre Colombia y
Venezuela, lo que pone en riesgo el comercio entre estos dos país, y por ende el fácil acceso al
ACPM venezolano. Adicional a esto, mucho del ACPM que entra al país por la frontera colombo-
venezolana es de contrabando, lo que perjudica aún más el abastecimiento de dicho combustible y
la economía del país.
9
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
3.3.1. Hidroeléctricas
Colombia es uno de los países con mayor potencial hídrico en el mundo y se
pueden encontrar hasta seis tipos de aguas (lluvias, superficiales, subterráneas,
termo-minerales, marinas y oceánicas, y aguas de alimentación glacial). Adicional
a esto, recibe una precipitación anual promedio de más de 3.000mm;
considerablemente mayor que el nivel promedio de lluvias a nivel mundial
(900mm/año) y el nivel suramericano (1.600mm/año) [11]. Esta es una razón de
peso suficiente para comprender porque más del 64% de la generación de energía
eléctrica del país proviene de hidroeléctricas.
Sin embargo, aunque la energía proveniente de las hidroeléctricas es
considerada renovable, sólo cuando son proyectos hidroeléctricos pequeños,
llamados PCH (Pequeñas Centrales Hidroeléctricas), es que realmente se genera
un impacto ambiental mínimo y se pueden clasificar como MDL (Mecanismos de
Desarrollo Limpio)2.
Las hidroeléctricas tienen un impacto ambiental enorme, causando cambios
ambientales irreversibles donde se ubican las represas. La influencia de dichas
plantas va desde donde nace el agua hasta llegar el mar, incluyendo la cuenca
hidrográfica y el valle del río aguas abajo de las represas. Existen efectos
ambientales directos de la construcción de una represa, como por ejemplo la tierra
donde se forma la represa y la alteración del caudal de agua. Como consecuencia
de esto, se genera un impacto directo en los suelos, la vegetación, la fauna, las
tierras silvestres, la pesca, el clima y las poblaciones humanas del área. Si no se
limpia adecuadamente un terreno antes de inundarlo, la descomposición de la
vegetación disminuye los niveles de oxígeno del agua y afecta la vida acuática. 2 “Colombia suscribió y ratificó el Convenio Marco de las Naciones Unidas del Cambio Climático y
el protocolo de Kyoto, sin embargo no tiene compromisos sobre reducción de emisiones de gases
de efecto invernadero por ser un país en vía de desarrollo”. [20]
10
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Además, al descomponerse la vegetación en forma anaeróbica, se produce sulfuro
de hidrógeno (H2S, nocivo para las organismos acuáticos y corrosivo para las
turbinas de la represa); metano y dióxido de carbono. También, al represar el
agua, se retienen las partículas suspendidas que trae el río, disminuyendo los
niveles de limos ricos en alimentos en el agua, y como consecuencia se tiene que
compensar con fertilizantes para mantener la productividad agrícola en las tierras
bajas de la represa [8].
Adicional a esto, se debe tener en cuenta que el nivel de riesgo de desarrollo
del proyecto de una hidroeléctrica es alto, y que los niveles de inversión, los
riesgos geológicos y de construcción, son mucho mayores que para los proyectos
térmicos, y en algunos casos, que los proyectos de fuentes de energía renovable.
Esta puede ser una de las razones por las cuales ha aumentado el número de
plantas termoeléctricas en el país.
3.3.2. Termoeléctricas
Las termoeléctricas representan más del 33% de la producción energética del
país, produciendo su energía a partir del petróleo y sus derivados, del carbón, del
gas natural, y de la biomasa (bagazo, leña, residuos industriales). Las que utilizan
gas, representan alrededor del 27% de la producción nacional de energía, y las
que utilizan carbón alrededor del 5%.
En Colombia, la energía demandada de las termoeléctricas varía
enormemente. Esto se debe a que en épocas de sequía y en periodos de alta
demanda, como Diciembre, es cuando más se utilizan dichas plantas; lo que
ocasiona fluctuaciones en la demanda de combustible y por ende en los precios
del kWh. Sobra mencionar que este tipo de plantas ayudan a incrementar la
contaminación ambiental, y a elevar los niveles de CO2 en la atmósfera; además
11
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
dependen de un producto cada vez más caro, que a su vez incrementa los precios
de la energía.
3.3.3. Eólicas
Actualmente solo existe una planta de generación eléctrica a partir del
viento. Esta se encuentra ubicada en la parte alta de la Guajira, con una
capacidad instalada de 19,5MW. La planta de Jepirachi cuya generación, además
de contribuir a la reducción de gases de efecto invernadero, no produce mayores
impactos ambientales pero tiene una limitación muy grande: debido a la
intermitencia de los vientos, no puede atender una demanda continua de energía,
por lo que debe estar asociada con otras fuentes.
Sin embargo es el primer proyecto de fuentes de energía renovable que se
instala en Colombia, y fue posible debido a “el nivel de velocidad de los vientos en
la Guajira, la condición especial del puerto, las facilidades de transporte terrestre,
la conexión a red, la zona aduanera especial, los impactos mínimos sobre el
medio ambiente, y la escalabilidad compatible, expandible y replicable, entre otros
factores” [20].
Para este proyecto, los riesgos financieros fueron asumidos por la EEPPM,
y en este caso en particular, se hizo viable debido a los beneficios de la ley de
ciencia y tecnología en COLCIENCIAS. Adicional a esto, este proyecto aporta
muchísimo en la identificación de aspectos que son necesarios para el
mejoramiento de las condiciones de la generación eólica en el país, debido a su
carácter, tanto pionero como investigativo.
12
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
3.4. Producción por tipo de planta
Del 2002 al 2007, la capacidad instalada de generación eléctrica fue dominada
por las hidroeléctricas en más del 64%, y por las termoeléctricas convencionales
de gas en más del 27%. Solo hasta el año 2004, la generación eléctrica mediante
la energía eólica, entró en operación en el país, con una participación inferior al
0.15%. La siguiente tabla resume la capacidad instalada efectiva por tipo de
fuente, el porcentaje de participación de cada una y la capacidad total de
generación nacional.
Tabla 3. Capacidad instalada efectiva por tipo de fuente en Colombia 2002-2007 (en MW) [6]
Año Hidráulica % Carbón Gas Eólica Otros % Total 2002 9.036 67 690 3.676 28 33 13.431 2003 8.852 66 692 3.633 54 34 13.231 2004 8.915 67 692 3.724 19 48 33 13.399 2005 8.943 67 694 3.659 9 43 33 13.348 2006 8.511 64 700 3.562 18 486 36 13.277 2007* 8.561 64 700 3.562 18 463 36 13.304
*: A Julio de 2007 Elaboró: UPME - Subdirección de Información Fuente: XM, Agosto 2007
Estas plantas de generación se encuentran predominantemente distribuidas en
la zona central del país. En el ANEXO 4 se muestra la ubicación de las
hidroeléctricas y las termoeléctricas que existen actualmente. En el Anexo 7 y el
Anexo 8 se muestran los nombres de dichas plantas, las empresas a las que
pertenecen y la capacidad neta de producción en MW.
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Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
3.5. Planes a futuro
En cuanto a generación eléctrica, solo se tiene definido, para los próximos
años, la construcción de dos hidroeléctricas, que son Porce III, con una capacidad
de 660MW, y Río Amoyá con una capacidad de 80MW. No sobra decir que estos
dos proyectos son promovidos por capital público (EEPPM e ISAGEN,
respectivamente).
En el Anexo 8 se muestra una tabla tomada del Boletín Estadístico de Minas y
Energía 2002–2007, expedido por el Ministerio de Minas y Energía, mediante la
UPME, donde se muestran los proyectos de generación que se encuentran
registrados hasta el 2007.
14
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
4. GEOTÉRMIA
4.1. Breve historia de la geotermia
Este pequeño resumen muestra los eventos más importantes en la historia de
la geotermia, enfocándose en la generación eléctrica.
Tabla 4. Historia de la Energía Geotérmica
1740 Primeras mediciones con termómetros. Fueron probablemente realizadas en una mina cerca de Belfort, en Francia.
1800
A comienzos del siglo XIX los fluidos geotermales fueron explotados por su contenido energético. En Italia, Francisco Larderel instaló una industria, en la zona de Larderello, para extraer el ácido bórico de las aguas calientes boratadas. El ácido bórico se obtenía evaporando el agua utilizando la madera de los bosques de los alrededores, y como consecuencia de ello, comenzaron a desaparecer.
1827
Francisco Larderel desarrolla un sistema para evaporar el agua, utilizando el calor de la tierra, en vez de quemar la madera. Adicional a esto se empezó a utilizar el vapor geotérmico para accionar máquinas, tales como elevadores, bombas recíprocas, bombas centrífugas, entre otras, lo que se utilizó en las perforaciones para la industria local de ácido bórico.
1870 Modernos métodos científicos fueron utilizados para estudiar el calor que emanaba de la tierra, aunque solo hasta el siglo XX, con el descubrimiento del calor radiogénico, se entendió tal fenómeno.
1892 Boise, Idaho (USA). Entra en operación el primer sistema distrital de calefacción geotérmica.
1904 Larderello. Primer intento de generar electricidad a partir de vapor geotérmico por el Príncipe Piero Ginori Conti. La generación de electricidad en Larderello fue un suceso comercial.
1910 Empieza el uso del vapor de baja presión que fue utilizado para calentar invernaderos, edificios industriales y residenciales, cerca a Larderello. Otros países también empezaron a desarrollar sus recursos geotérmicos a escala industrial.
1919 Japón perfora sus primeros pozos geotermales.
15
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
1921 Son perforados los primeros pozos en los Estados Unidos (The Geyser, California) y en Chile3 (El Tatio).
1928 Islandia inició la explotación de sus fluidos geotermales para calefacción doméstica.
1942 Italia alcanzó los 127.650kW de capacidad geotermoeléctrica instalada.
1958 Nueva Zelanda pone en operación una pequeña planta geotermoeléctrica.
1959 México pone en operación una pequeña planta geotermoeléctrica.
1960 USA pone en operación una pequeña planta geotermoeléctrica.
2005 Más de 20 países poseen plantas geotermoeléctricas, sumando una capacidad mundial de 9.064MW en el 2005.
Se debe tener en cuenta que la aplicación de la geotermia no está supeditada
solo a la generación eléctrica. El uso más antiguo de la geotermia conocido por el
hombre es el de los baños termales. A continuación se muestra una gráfica con
los usos más comunes de la energía geotérmica en el mundo.
USOS NO ELÉCTRICOS MÁS COMUNES EN EL MUNDO
Bombas de Calor Baños Calefacción Invernaderos Acuicultura Procesos Industriales
Figura 2. Usos no eléctricos más comunes en el mundo [22]
3Se debe tener en cuenta que aunque en Chile se hicieron estudios desde 1921, siendo uno de los
primeros países en hacer pozos con el fin de explorar la capacidad geotermal, su primera planta
solo entrará a funcionar hasta el 2010, casi 90 años después [3].
16
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
4.2. Plantas Geotermales
4.2.1. Que son y como funcionan
Una planta geotermal, funciona prácticamente igual que una termoeléctrica: se
utiliza vapor a altas presiones para hacer girar las turbinas de un generador, que a
su vez genera electricidad. La diferencia básica radica en el hecho que las plantas
geotermales, a diferencia de las térmicas convencionales, obtienen el calor para
generar el vapor de la tierra. Por lo que no necesitan quemar combustible para
calentar el agua, y obviamente, tampoco necesitan las calderas y todo lo que eso
conlleva (mantenimiento, limpieza, espacio).
El esquema de una típica planta geotermal es como se muestra a continuación:
Extracción de
Gases No Consensables
Torre deEnfriamiento
Condensador
Turbina deVapor
Generador
Válvula de
Contol
Separador
Pozo de Producción
Pozo de Reinyección
Pozos de reinyección o Usos directos
Figura 3. Esquema típico de una planta geotermal de condensación
Aunque alrededor del mundo existen zonas geotérmicas donde puede operar
una planta geotermal, no en todos lados son asequibles y accesibles dichas
17
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
zonas. Adicional a esto, existen zonas de baja entropía, que se caracterizarán por
bajas temperaturas (inferiores a 100° C) a profundidades económicamente
alcanzables (entre 2 y 3km). También existen zonas donde la temperatura puede
ser muy alta (sobre los 400° C).
Además de lo anterior, para considerar una zona como potencial ubicación de
una planta geotermal, no solo se necesita temperatura si no más bien un sistema
geotérmico. En un sistema geotérmico, se utiliza agua atrapada en la corteza de la
tierra, la cual se encuentra cerca de una fuente de calor para transportar ese calor
del interior de la tierra hacia la superficie. Un sistema geotérmico consta de 3
elementos principales:
1. Una fuente de calor: El calor proviene del magma, y la fuente está,
habitualmente, entre 3 y 15km de profundidad a una temperatura entre
500º y 600º C.
2. Un reservorio: Consta de un techo compuesto de rocas impermeables, un
acuífero de alta permeabilidad el cual se encuentra entre 0,3 y 2km de
profundidad, y un fondo de rocas fracturadas que permiten la circulación y
calentamiento del fluido.
3. Un fluido: Generalmente se utiliza agua y esta proviene, normalmente, de
las aguas-lluvias, y se encuentra, dependiendo de la temperatura y la
presión dentro del reservorio, en fase líquida, en fase de vapor, o en
ambas. Además, esta agua contiene, comúnmente, sustancias químicas
disueltas y gases tales como CO2 y H2S.
Para poder acceder y explotar estos sistemas geotérmicos, se realizan
perforaciones con técnicas muy similares a las de extracción de petróleo y gas,
pero para que se pueda producir electricidad con un rendimiento aceptable, la
temperatura debe estar entre 150º y 180º C.
18
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Estos sistemas geotérmicos se pueden dividir en 4 tipos de yacimientos,
dependiendo de la temperatura:
1. Alta temperatura: Temperaturas entre 150º y 400º C. Contiene vapor
sobrecalentado, aunque al principio de la exploración, generalmente brota
con agua sobrecalentada la cual toca remover para la producción de
electricidad.
2. Mediana temperatura: Temperaturas entre 70º y 150º C. El rendimiento
para la generación eléctrica es muy bajo. Para este tipo de sistemas se
utilizan pequeñas centrales eléctricas de tipo binario.
3. Baja temperatura: Temperaturas entre 50º y 70º C.
4. Muy baja temperatura: Temperatura entre 20º y 50º C.
Cuando se tiene un sistema geotérmico de alta temperatura, se genera
electricidad, normalmente, utilizando turbinas de vapor convencionales (las
mismas que se utilizan un una termoeléctrica), aunque estas requieren un fluido
que se encuentre a altas presiones. Aquí se tienen dos opciones: plantas con
descarga atmosférica o plantas de condensación. Las turbinas con descarga
atmosférica son más simples y económicas, pero son también, menos eficientes.
Consumen casi el doble de vapor que las plantas de condensación por kWh
producido, aunque las plantas de descarga atmosférica son perfectas para
utilizarlas como plantas piloto ya que pueden ser construidas e instaladas muy
rápido, comenzando operaciones casi que al año o año y medio de la
construcción. Adicional a esto, también sirven como plantas portátiles y para
generar electricidad en pozos exploratorios durante el desarrollo del campo.
Además estas plantas de descarga atmosférica están disponibles en valores
menores a 5MW de capacidad.
Las plantas de condensación son más complejas que las plantas de descarga
atmosférica, y generalmente son de mayor tamaño debido a que tienen más
19
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
equipos auxiliares, por lo que se demoran casi el doble del tiempo para construir e
instalar. Además de ser más eficientes que las de descarga atmosférica, tienen
costos iniciales más elevados, pero son más productivas y rentables. Es común
ver plantas de 55 a 60MW, pero se pueden construir hasta del doble de
capacidad; todo depende del sistema geotérmico.
Las plantas binarias son utilizadas cuando se tiene un sistema geotérmico de
mediana temperatura. Estas funcionan, principalmente con vapor húmedo o agua
caliente y han tenido progresos relevantes debido al mejoramiento de la tecnología
de fluidos binarios. Estas plantas utilizan un fluido secundario (comúnmente de
carácter orgánico como el iso-butano o el iso-pentano), que tiene un bajo punto de
ebullición y una alta presión de vapor a bajas temperaturas.
“El fluido secundario es manejado según el ciclo convencional
Rankine (ORC): el fluido geotermal entrega calor al fluido secundario
a través de intercambiadores de calor, en los cuales este fluido es
calentado y vaporizado; el vapor producido acciona una turbina
normal de flujo axial, posteriormente es enfriado y condensado, y el
ciclo comienza nuevamente” [22]
Normalmente, las plantas binarias son pequeñas, de pocos MW de capacidad
o menos y los costos dependen principalmente de la temperatura del fluido
geotermal utilizado, ya que de ahí parte el tamaño de la turbina, los
intercambiadores de calor y el sistema de enfriamiento. Cabe mencionar que las
plantas binarias, en campos con temperaturas por debajo de los 170º C, son
seguras y de costos apropiados para la generación eléctrica.
Adicional a esto, existe otra tecnología para este tipo de plantas llamado Ciclo
de Kalina. Esta tecnología utiliza un fluido que es una mezcla entre agua y
amoniaco (20 y 80% respectivamente), y se dice que eleva la eficiencia de las
20
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
plantas binarias en un 20 a 40%, además de reducir los costos de construcción
entre un 20 y un 30% [24].
Algunas de las ventajas que tienen las plantas geotermales son:
1. Los precios de la energía no dependen de los precios del petróleo.
2. El impacto ambiental es minúsculo y los residuos que produce son
mínimos en comparación con una termoeléctrica convencional.
3. Sirve, no solo para generar electricidad, si no también, dependiendo del
pozo, puede generar insumos químicos, dándole un valor agregado a la
planta.
4. Los únicos costos son los iniciales y los de operación y mantenimiento.
5. Ocupan muy poco espacio.
6. Pueden ser localizadas en zonas remotas y de poco acceso.
7. La producción de energía es muy eficiente y económica.
8. La producción es constante en el tiempo. No dependen de factores
climáticos ni de las reservas de combustible.
9. Utiliza energía renovable.
10. Elimina otros impactos ambientales como la minería, el procesamiento y
el transporte de las combustibles fósiles.
11. Ayuda a conservar los recursos de agua potable, ya que utiliza solo 5
galones de agua fresca por MWh, en comparación con las termoeléctricas
de carbón que utilizan hasta 361 galones por MWh.
12. Ayuda a estabilizar los precios de la energía, ya que los costos de la
potencia producida por las plantas geotermales son casi invariables en el
tiempo.
Pero, como todo, también tienen sus desventajas:
1. Puede emanar sulfuro de hidrógeno (H2S), el cual se detecta por su olor a
huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
21
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
2. En ciertos casos, pueden haber emisiones de CO2, pero en comparación
con las termoeléctricas convencionales, estos valores son insignificantes.
3. Puede llegar a contaminar aguas próximas con sustancias como arsénico,
amoníaco, mercurio, etc.
4. Pueden llegar a producir contaminación térmica.
5. No está disponible más que en determinados lugares.
6. Altos costos iniciales.
4.2.2. Exploración
La exploración para la construcción de plantas geotermales comienza con los
estudios geológicos e hidrológicos de la zona, utilizando técnicas geoquímicas,
geofísicas, geológicas e hidrológicas que son usadas para identificar y cuantificar
los recursos geotérmicos. La importancia de estos estudios radica en su en su
función de precisar donde se deben hacer las perforaciones para incrementar las
probabilidades de encontrar y llegar al sistema geotérmico. Los datos obtenidos en
estos estudios aportan información fundamental para la ingeniería del reservorio y
la producción, reduciendo ampliamente la duración y costos de la exploración.
Cabe resaltar que todas las técnicas geofísicas son costosas, y así como pueden
ser útiles en el algunos casos, en otros simplemente sobran, por lo que su uso no
debe ser indiscriminado en cualquier situación o condición. Esto se hace con el fin
de minimizar los costos.
Una vez completados estos estudios (fase I o de prefactibilidad), se procede a
realizar los pozos de exploración (fase II o de factibilidad) para constatar la
información inicial, además de cuantificar y caracterizar los recursos. Las
perforaciones geotérmicas son más difíciles y costosas que las perforaciones
convencionales de petróleo debido a las altas temperaturas y a la corrosión
producida por los fluidos geotermales, al igual que la dureza y abrasividad de las
22
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
rocas del reservorio. Normalmente, la profundidad de los pozos de media y baja
temperatura oscila entre los 200 y 1.500 metros, mientras que la profundidad de
los pozos de alta temperatura oscila entre los 700 y los 3.000 metros [23].
Según J.T. LUMB [17], existen nueve objetivos principales en la exploración
geotérmica:
1. Identificar el fenómeno geotermal.
2. Averiguar si existe un campo geotérmico utilizable.
3. Estimar el tamaño del recurso.
4. Determinar el tipo de campo geotérmico.
5. Localizar las zonas productivas.
6. Determinar el contenido calórico de los fluidos que serán erogados por los
pozos en el campo geotérmico.
7. Compilar un conjunto de antecedentes básicos con los cuales pueden ser
confrontados los futuros controles.
8. Determinar aquellos parámetros ambientalmente sensibles, en forma
previa a la explotación.
9. Tomar conocimiento acerca de algunas características que pudiesen
ocasionar problemas durante el desarrollo del campo.
Tabla 5. Precios de diferentes estudios (USD del 2008)4
Estudios Precios Estudios geológicos-vulcanológicos $35,000 Estudios geoquímicos $120,000 Estudios geofísicos $150,000 Estudios hidrogeológicos $50,000 Total $355,000
4 CORREO ELECTRÓNICO del Dr. Enrique Luis Tono, Director & CEO de Ingrain Inc.
(www.ingrainrocks.com). Bogotá, DC., 15 de mayo de 2008.
23
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Los valores de la Tabla 5 son valores estimados de los estudios realizados en
la fase de prefactibilidad para la exploración del terreno.
4.2.3. Costos y consideraciones económicas.
Los costos de capital, que incluyen, la compra de tierras, los estudios, las
perforaciones, la construcción de la planta, los costos de O&M (Operación y
Mantenimiento), la cantidad de potencia generada y vendida y el valor comercial
de la potencia eléctrica son los temas más importantes que determinan la
viabilidad de un proyecto de este tipo. La instalación de una planta geotérmica
está constituida por los pozos (Exploración); la tubería que transporta los fluidos
(Campos Geotérmicos), tanto los de entrada como los de reinyección; y el
complejo donde se encuentran las turbinas, disipadores, condensadores, etc.
(Planta). Todos estos elementos inciden en los costos de inversión por lo que se
deben escoger y estudiar muy bien para no incurrir en sobrecostos. No sobra
resaltar que la desventaja más grande (y única realmente) que tienen las plantas
geotermales son los elevados costos iniciales del proyecto, donde estos son
mayores que los de una planta similar alimentada por combustibles fósiles.
Aunque paradójicamente, la energía que consume una termoeléctrica
convencional cuesta mucho más que la de las geotermales, en la cual los costos
corresponden al mantenimiento de los elementos de la planta (vaporductos,
válvulas, bombas, intercambiadores de calor, etc.).
Dependiendo de la temperatura y composición química de la fuente, además
de la tecnología que se implemente, los costos de capital de una planta geotermal
se encuentran entre $1.500 y $3.000 dólares por kW instalado [25]. Además, la
vida promedio de este tipo de plantas está entre 30 y 50 años, donde el retorno de
capital se planea para que sea en los primeros 15. Pasado el tiempo de retorno,
24
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
los costos pueden bajar hasta en un 50% o más, quedando solo con lo necesario
para que en los restantes 15 a 35 años se tenga lo suficiente para O&M [30].
Cabe anotar que los costos de capital, en dólares por kW instalado, de las
hidroeléctricas están entre $735 y $4.778; los de las plantas nucleares están entre
$1.500 y $4.000; los de las termoeléctricas, que funciona con carbón, están entre
$1.070 y $1.410, aunque los costos de esta última dependen de los precios del
carbón y la disponibilidad.
En los proyectos de plantas geotermales, las perforaciones de los pozos son
las actividades más costosas de todo el proyecto. Cada pozo cuesta entre 1 y 4
millones de dólares, y el campo geotermal puede consistir de 10 a 100 pozos, por
lo que las perforaciones pueden llegar a ser entre el 30 y el 50% del valor total del
proyecto.
Tabla 6. Costos de Capital Directo Plantas Geotérmicas (USD/kW de potencia instalada) [25]
Plantas Costos Recurso de Alta Calidad
Recurso de Mediana Calidad
Exploración $400–$800 $400–$1,000 Campo Geotérmico $100–$200 $300–$600
Planta $1,100–$1,300 $1,100–$1,400 Pequeñas (<5 MW)
Total $1,600–$2,300 $1,800–$3,000 Exploración $250–$400 $250–$600
Campo Geotérmico $200–$500 $400–$700 Planta $850–$1,200 $950–$1,200
Medianas (5–30 MW)
Total $1,300–$2,100 $1,600–$2,500 Exploración $100–$400 $100–$400
Campo Geotérmico $300–$450 $400–$700 Planta $750–$1,100 $850–$1,100
Grandes (>30 MW)
Total $1,150–$1,750 $1,350–$2,200
25
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Las plantas geotermales operan, normalmente, en un 90% del tiempo,
generando costos de O&M que van desde 0.15 hasta 1.4¢ de dólar por kWh,
aunque a veces, cuando los precios del kWh suben, las plantas pueden operar
entre el 97 y 98% del tiempo, aumentando los costos de O&M, pero también las
ganancias. Para reducir dichos costos, se recomienda que la complejidad técnica
de la planta este a un nivel accesible del personal técnico disponible. Solo cuando
existan operaciones de mantenimiento complejas es que se debe recurrir a
técnicos altamente especializados.
La Tabla 7 muestra costos promedios de mantenimiento de plantas
geotermales dependiendo de su tamaño. Si comparamos estos costos con otros
tipos de plantas (hidroeléctricas 0.7US¢/kWh, carbón 0.46US¢/kWh, nuclear
1.9US¢/kWh), vemos que se encuentran dentro de los rangos de O&M generales,
lo que las hace competitivas. Es más, los costos promedio de producción durante
la vida útil de las plantas geotermales (entre 1.5 y 7US¢/kWh)5 las hacen aún más
competitivas incluyendo, además, el hecho que la contaminación producida por
este tipo de plantas es casi nula.
5“El costo nivelado de producción de potencia (levelized cost of power production) es el costo
promedio de producción de potencia durante la vida de una central eléctrica, teniendo en cuenta
todos los gastos principales y los costos de operación y mantenimiento... Los factores clave que
afectan los costos de la potencia geotérmica son la profundidad y la temperatura del recurso,
productividad del pozo, la conformidad ambiental, la infraestructura del proyecto y factores
económicos como la escala del desarrollo y el proyecto que financia los costos… los costos
nivelados verdaderos de generación geotérmica de la electricidad son $0.045-$0.07 por kWh, que
es competitivo con algunas centrales eléctricas de hidrocarburos, pero sin la contaminación. El
costo más bajo de la electricidad geotérmica es aproximadamente de $0,015 por kWh. En los
Geysers, la potencia es vendida en $0,03 a $0,035 USD por kWh... El costo de generar potencia
eléctrica de recursos geotérmicos ha disminuido cerca de 25% en las pasadas dos décadas”. [27]
26
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Tabla 7. Costos de O&M de Plantas Geotermales (US ¢/kWh) [26]
Planta Geotermal Costos
Pequeña (<5 MW) Mediana (5–30 MW) Grande (>30 MW) Campo 0.35–0.70 0.25–0.35 0.15–0.25 Planta 0.45–0.70 0.35–0.45 0.25–0.45 Total 0.80–1.40 0.60–0.80 0.40–0.70
Tabla 8. Energía y costos de inversión para producción de energía eléctrica mediante
fuentes renovables (Fridleifsson, 2001) [10]
Fuentes Renovables Costo Actual de la Energía (US ¢/kWh)
Posible Costo Futuro de la Energía
(US ¢/kWh)
Costo de la Planta a la entrega (US $/kW)
Biomasa 5 - 15 4 - 10 900 - 3.000 Geotermia 2 - 10 1 - 8 800 - 3.000 Eólica 5 - 13 3 - 10 1.100 - 1.700 Solar (fotovoltaica) 25 - 125 5 - 25 5.000 - 10.000 Solar (electricidad térmica) 12 - 18 4 - 10 3.000 - 4.000
Mareomotriz 8 - 15 8 - 15 1.700 - 2.500
En casi el 50% de los países en vía de desarrollo, como Colombia, se
encuentran recursos geotermales que pueden llegar a ser una fuente importante,
tanto de energía como de ingresos. Adicional a esto, los proyectos geotérmicos no
solo contribuyen al desarrollo sostenible de un país (disminuye la dependencia de
combustibles fósiles), si no que también contribuyen a generar más oportunidades
de empleo, entre directos e indirectos. Por esto, la importancia de plantas
geotermales pequeñas se hace cada vez más evidente, más aún, en zonas
apartadas del país, donde tener acceso a la energía eléctrica es difícil y
conectarse al SIN no es una solución viable, ya que el costo de llevar electricidad
a pequeñas comunidades apartadas se hace casi prohibitivo. Para tener una idea
de cuan útil puede ser una planta geotérmica pequeña cabe resaltar que una
planta de 100 kW puede abastecer de 100 a 500 personas y una planta de 1 MW
puede abastecer de 1.000 a 5.000 personas [22].
27
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Las Filipinas como ejemplo mundial
A finales de los 70s, el gobierno filipino instauró un plan energético en el cual
se desarrollaron sus fuentes autóctonas de energía, como la geotermia,
reduciendo su dependencia del petróleo de un 95% a un 50% a mediados de
los 80s. Actualmente es el segundo país con la mayor capacidad de
generación eléctrica proveniente de la geotermia, después de los EEUU [14].
Algunos de los incentivos que fueron utilizados por el gobierno filipino son:
• Servicio de pago de hasta el 40% de ingresos netos.
• Exención de todos los impuestos excepto el impuesto sobre la renta.
• El impuesto sobre la renta pagado con la ayuda del gobierno.
• Exención del pago de impuestos arancelarios e impuestos sobre la
importación de maquinaria, equipos, partes y todos los materiales
para la operación de plantas geotermales.
• La depreciación de los equipos durante un período de 10 años.
• Fácil repatriación de bienes de capital de inversión y de ganancias de
remesas.
• Entrada de técnicos y personal extranjero especializado (incluyendo a
los miembros de su familia).
Según el Departamento Filipino de Energía, otras ocho plantas de energía
geotérmica entrarán en servicio entre el 2003 y el 2010, con una capacidad
prevista de 621MW [29].
28
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
4.2.4. Impacto ambiental
Como cualquier construcción, las plantas geotermales también causan
impactos ambientales debidos, en su mayoría, a emisiones gaseosas, ruido,
cambios en el paisaje, y el potencial de afectar el suelo.
Las emisiones gaseosas se deben a que los fluidos geotermales tienen gases
disueltos, como CO2, H2S, amoniaco, hidrógeno, nitrógeno, metano y radón, así
como pequeñas cantidades de boro, arsénico y mercurio; y a diferencia de las
fuentes fósiles convencionales, no liberan óxidos nitrosos ni dióxido de sulfuro, los
cuales son los causantes de las lluvias ácidas. Además, la cantidad de CO2
liberado por este tipo de plantas es del orden de una décima parte del liberado por
termoeléctricas que funcionan con carbón.
Tabla 9. Comparación de Emisiones de CO2 por Fuente de Potencia [4]
Fuente de Potencia Emisiones de CO2 (g/kWh) Geotermal 91Gas Natural 600 Petróleo 893 Carbón 950
El sulfuro de hidrógeno (H2S) es uno gas que emana de las plantas
geotermales, aunque contamina, no por su contribución al calentamiento global o
a la formación de lluvia ácida, si no por su fétido olor a huevo podrido. Sin
embargo, se pueden adoptar varios procesos (como el Stretford que reduce las
emisiones hasta en un 90%) para reducir las emisiones de este gas;
recientemente se han desarrollado técnicas para la transformación de sulfuro de
hidrógeno en dióxido de sulfuro, el cual se puede transformar a su vez en ácido
sulfúrico y puede ser vendido para producir mayores ingresos.
29
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
De forma similar, se puede tratar el fluido geotérmico, una vez ya ha sido
utilizado para generar electricidad, para separar los productos químicos que
transporta, y venderlos para así incrementar los ingresos de la planta.
En cuanto a los cambios en el paisaje y la ocupación de tierras, las plantas
geotermales utilizan muy poca tierra para generar electricidad. Un campo
geotermal utiliza alrededor de 0.4 a 3.2 hectáreas por MW, mientras que las
plantas nucleares utilizan entre 2 y 4 hectáreas por MW y las termoeléctricas de
carbón 7.7 hectáreas por MW [28]. Además las plantas geotermales pueden ser
ubicadas en zonas de pastoreo, zonas de cultivos o bosques y pueden compartir
el terreno tanto con animales domésticos como con silvestres.6
Otro factor de contaminación de las plantas geotermales es el ruido, el cual
alcanza los niveles máximos durante las fases de exploración (perforaciones) y
construcción. Aunque durante la producción también se produce ruido debido al
vapor que circula por las tuberías, a las descargas ocasionales, a los ventiladores
de las torres de enfriamiento, a los inyectores de vapor y al zumbido de las
turbinas. Durante las fases de exploración y construcción, los niveles de ruido
pueden llegar hasta los 120dB, pero si se utilizan los equipos protectores
necesarios, y se utilizan mecanismos para reducir el ruido, su impacto puede ser
mínimo. Además estos ruidos son imperceptibles a un kilómetro de distancia.
Algunos otros daños al ecosistema como lo son los reventones y las descargas
de gases no deseados, durante las perforaciones, pueden contaminar las aguas
superficiales aledañas y la atmósfera, aunque son casos esporádicos y fáciles de
6“Un ejemplo es el Hell’s Gate National Park en Kenya el cual se estableció al rededor de la central
geotermoeléctrica Olkaria I de 45MWe. Los usos de la tierra dentro del parque incluyen ganadería,
agricultura, floricultura, y la conservación de la vida silvestre dentro del parque. Después de un
extensivo análisis de impacto ambiental, una segunda planta, Olkaria II, fue aprobada para ser
instalada dentro del parque en 1994, y una central adicional está bajo consideración”. [17]
30
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
controlar. Pero de todos los impactos ambientales que pueden tener las plantas
geotermales, los peores son las descargas de aguas de deshecho. Los fluidos
geotermales con altas concentraciones de constituyentes químicos, tales como
boro, flúor o arsénico, generalmente son de altas temperaturas y deben ser
tratados y/o reinyectados en el reservorio.
Adicional a esto, si se extraen grandes cantidades de fluidos de un reservorio
puede que la tierra se hunda, ocasionando subsidencia en los suelos. Y aunque
esto es irreversible no es grave debido a que el hundimiento es lento y se
distribuye sobre grandes áreas. Para evitar daños debido a la subsidencia de los
suelos, se deben hacer constantes monitoreos de la zona para evitar que se vean
afectadas tanto la estabilidad de las construcciones de la planta como la de
algunas construcciones aledañas. Además, si se utilizan procesos de reinyección,
se puede mitigar e inclusive evitar la subsidencia, pero esto no asegura que no
suceda.
4.2.5. Tecnologías Futuras
Los avances tecnológicos apuntan a la reducción de costos y las mejoras de
eficiencia. Es por esto que se hacen esfuerzos para mejorar las tecnologías
existentes y se crean otras para ayudar o reemplazar a las antiguas. Dentro de las
nuevas y mejoradas tecnologías enfocadas hacia la producción de potencia
eléctrica mediante plantas binarias, se encuentran algunas mejoras en los
intercambiadores de calor y en la eficiencia de los condensadores. Esto debido a
que en el mundo es más probable encontrar reservorios de mediana o baja
temperatura, lo que ayudaría a expandir el mercado de la energía geotérmica. Así
mismo podemos encontrar nuevas tecnologías en desarrollo como las HDR (Hot
Dry Rocks).
31
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Taba 10. Probabilidad y gravedad del impacto potencial sobre el ambiente de los proyectos de uso directo [18]
Impacto Probabilidad de Ocurrencia
Gravedad de Consecuencias
Contaminación del Aire ▼ ► Contaminación del Agua superficial ► ► Contaminación del Subsuelo ▼ ► Subsidencia de Terreno ▼ ▼► Altos niveles de ruido ▲ ▼► Reventones de pozos ▼ ▼► Conflictos con aspectos culturales y arqueológicos ▼► ▲►
Problemas socio-económicos ▼ ▼ Contaminación química o térmica ▼ ▲► Emisión de residuos sólidos ► ▲►
Bajo
Medio Bajo Medio
Medio Alto Alto
▼ ▼► ► ▲► ▲
En el caso de los intercambiadores de calor, se están conduciendo
investigaciones enfocadas a reemplazar costosos materiales en los cuales son
fabricados, como los son el acero inoxidable y el titanio, por materiales más
económicos y resistentes a la corrosión, como los aceros al carbón cubiertos con
bases de polímeros. Debido a la naturaleza corrosiva de los fluidos geotermales,
la conductividad térmica de los materiales convencionales se ve reducida, razón
por la cual se buscan materiales que sean más económicos, con mayor resistencia
a la corrosión y más eficiencia en la conducción térmica. Y en el caso de los
condensadores, se están haciendo investigaciones en aquellos que son enfriados
por aire. El NREL (National Renewable Energy Laboratory) está investigando
maneras de mejorar la eficiencia de estos condensadores mediante el uso de
aletas perforadas, pasando el flujo de aire a través de las perforaciones para
incrementar el intercambio de calor. Los resultados arrojados por los primeros
experimentos, muestran un incremento en la eficiencia entre un 30 y un 40%, lo
que mejoraría la eficiencia de las futuras plantas binarias [19].
32
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
En cuanto a la tecnología en desarrollo de las HDR, su importancia radica en la
posibilidad de acceder a la energía geotérmica sin la necesidad de yacimientos de
aguas termales a profundidades relativamente someras. Esto se debe a que las
HDR no necesitan estos tipos de yacimientos ya que los pozos perforados son
mucho más profundos que los convencionales (hasta 4.000 metros), y el agua es
inyectada a través de grietas artificiales a tales profundidades, donde el calor de
las rocas fundidas (magma) puede ser extraído. Es preciso resaltar que esta
tecnología debe ser desarrollada comercialmente ya que los costos de los pozos
aumentan exponencialmente a medida que aumenta la profundidad. Además los
reservorios hechos a tales profundidades son muy costos de desarrollar. Y aunque
las altas temperaturas de los recursos de magma ofrecen muchísima energía
geotérmica, la tecnología que existe hoy en día no permite que se puedan
aprovechar económicamente [35].
Actualmente se están desarrollando proyectos HDR en Estados Unidos, UK,
Japón, Alemania, Australia, Francia, y Suiza, y se espera que para el 2030 los
costos de este tipo de tecnología disminuyan casi en un 50%. Sin embargo, esta
tecnología seguirá siendo más costosa que la de las plantas geotermales
convencionales [9].
4.3. Situación mundial
Las últimas mediciones, para la capacidad de generación eléctrica a nivel
mundial, reportadas por el IGA (International Geothermal Association), que fueron
tomadas en el año 2005, muestran un incremento, desde el año 1990 al 2005, de
más de 3.200MW, lo que representa un incremento del 55% en 15 años. Hasta el
año 2005 se suman 25 países que obtienen beneficios de la energía geotermal, y
próximamente se espera que para el año 2010, Chile se le una a este grupo
países [3].
33
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Tabla 11. Capacidad Instalada de Generación en el Mundo [16]
País 1990 MW 1995 MW 2000 MW 2005 MW Alemania 00,00 00,00 00,00 00,20 Argentina 00,67 00,67 00,00 00,00 Australia 00,00 00,17 00,17 00,20 Austria 00,00 00,00 00,00 01,00 China 19,20 28,78 29,17 28,00 Costa Rica 00,00 55,00 142,5 163,0 El Salvador 95,00 105,0 161,0 151,0 Etiopía 00,00 00,00 08,52 07,00 Filipinas 891,0 1.227 1.909 1.931 Francia (Guadeloupe) 04,20 04,20 04,20 15,00 Guatemala 00,00 33,40 33,40 33,00 Islandia 44,60 50,00 170,0 322,0 Indonesia 144,8 309,8 589,5 797,0 Italia 545,0 631,7 785,0 790,0 Japón 214,6 413,7 546,9 535,0 Kenya 45,00 45,00 45,00 127,0 México 700,0 753,0 755,0 953,0 Nicaragua 35,00 70,00 70,00 77,00 Nueva Zelanda 283,2 286,0 437,0 435,0 Papua Nueva Guinea 00,00 00,00 00,00 39,00 Portugal (Los Azores) 03,00 05,00 16,00 16,00 Rusia (Kamchatka) 11,00 11,00 23,00 79,00 Tailandia 00,30 00,30 00,30 00,30 Turquía 20,60 20,40 20,40 20,40 USA 2.775 2.817 2.228 2.544 Total 5.832 6.867 7.974 9.064
4.4. Situación Colombiana
En Colombia se han llevado a cabo varios estudios para conocer el potencial
geotérmico del país, pero la mayoría de estos estudios se hicieron hace más de 20
años, y al día de hoy no se han materializado en algo concreto. A partir de estos
estudios, solo dos han llegado a la etapa de prefactibilidad en las siguientes
zonas:
1. Macizo del Ruiz: Nereidas, Azufrera del Otún, Botero – Santa Rosa de
Cabal, Volcán Machín.
34
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
2. Tufiño – Chiles – Cerro Negro
Figura 4. Localización de plantas geotermales en el mundo [12].
4.5. Estudios realizados en Colombia
Los primeros estudios preliminares que se hicieron en Colombia fueron en el
año 1968, en la zona del Macizo Volcánico del Ruiz. Pero sólo hasta 1980, la
CHEC (Central Hidroeléctrica de Caldas), adelantó una etapa de prefactibilidad,
que incluyó estudios de geoquímica, hidrogeología y geofísica, arrojando
resultados positivos con la fuente de calor, pero también mucha incertidumbre
sobre el reservorio geotérmico, dada la permeabilidad de formaciones rocosas [5].
35
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Luego, en Julio de 1997, durante otro estudio que fue meramente investigativo,
solo se llevó a cabo una perforación con una profundidad de 1.466m en el Pozo
Nereidas I. Inicialmente se esperaba llegar a los 2.000m pero esto no se logró
debido a que a medida que se avanzaba, la piedra se iba endureciendo, lo que
causó que se desviara la tubería hasta 42º, obligando a parar la perforación. Para
poder mantener la perforación completamente vertical, se necesitaba un equipo
direccional muy costoso, que los forzó a detenerse en ese punto. Sin embargo se
lograron obtener varios resultados importantes sobre la zona. Se determinó que
había agua a una temperatura de 240º C y se encontró permeabilidad primaria, lo
cual fue algo muy positivo para el estudio, pero no se encontró permeabilidad
secundaria, lo que generó incertidumbre sobre el reservorio. Puede que al perforar
más profundo se encuentre la permeabilidad secundaria, pero para esto se debe
invertir más en el proyecto. Además para que una zona arroje resultados
contundentes, se necesitan como mínimo 7 pozos.7 Después de esto, el proyecto
quedó en stand by y hasta la fecha no se han reportado estudios complementarios
en dicha zona.
En 1985 se inició el Programa Especial de Energía de la Costa Atlántica
(PESENCA), con la colaboración de CORELCA, el ICA y el Gobierno de la
República Federal de Alemania, representada por el GTZ (Sociedad Alemana para
la Cooperación Técnica), para adelantar estudios sobre la generación de energía a
partir de diferentes fuentes, entre ellas la de la geotermia. Se llegó a la conclusión,
debido a los datos recopilados, que se descartaba la posibilidad de encontrar
campos geotérmicos de mediana entalpía (mayor a 150º C) cuyo fluido se podía
utilizar para la generación de electricidad. No se descartó que hubiese áreas de
baja entalpía (menos de 100º C), pero inclusive al día de hoy, sale muy costoso la
producción de energía a partir de estas temperaturas.
7 ENTREVISTA con Julián Echeverri, de IPSE (Instituto de Planificación y Promoción de
Soluciones Energéticas). Bogotá, DC., 19 de marzo de 2008.
36
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
5. DISEÑO DE PLANTA PILOTO
5.1. Descripción Zona Elegida
En 1968, el primer estudio geotérmico en Colombia se llevó a cabo por la
CHEC y el ENEL, con el fin de hacer un reconocimiento en el área del Macizo
Volcánico del Ruiz, y determinar si las condiciones eran las ideales para la
producción de energía eléctrica, además de saber cuales eran los sitios de mayor
relevancia. Se encontraron extensas anomalías térmicas en la región y se
estudiaron y analizaron los manantiales de aguas termales de la zona. Los
estudios de prefactibilidad se iniciaron en 1983, yendo desde el norte, partiendo
del volcán Cerro Bravo, hasta el sur, donde se encuentra el volcán Machín. Dichos
estudios (topográficos, geodésicos, geológicos, volcanológicos, hidrológicos,
geofísicos, geoquímicos y ambientales), ayudaron a determinar los mejores sitios
para hacer las perforaciones de exploración: los campos San Vicente-Botero
Londoño, Laguna del Otún y Las Nereidas. Estos sitios tenían la mayor
probabilidad de tener acuíferos profundos, donde existen fugas de vapor a altas
temperaturas [1].
La conclusión de este estudio de prefactibilidad fue que las áreas de Las
Nereidas, el volcán Machín y la Laguna del Otún eran las zonas elegidas para las
perforaciones, en dicho orden. Por tal razón, en 1997, la Compañía GESA
(Geoenergía Andina S.A.) realizó la primera y única perforación con fines
geológicos realizada en Colombia hasta el día de hoy, en lo que se llamó el Pozo
Nereidas I.
Este pozo se encuentra en la zona llamada Las Nereidas – Botero-Londoño,
que esta dentro de un área de 130km2, al oeste del Volcán Nevado del Ruiz, a
37
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
3.450m sobre el nivel del mar. Se recomendó que los pozos exploratorios se
hicieran entre las fumarolas de las Nereidas y las aguas termales de Botero-
Londoño para que incrementara la probabilidad de intersecar una o más de las
fallas normales de la zona. La construcción del pozo se llevó a cabo durante los
meses de Julio y Agosto del ‘97, y estaba programado para alcanzar una
profundidad de 2.000m. Desafortunadamente, debido a una gran desviación que
sufrió el pozo, solo se logró una profundidad de 1.469m. Además de esto, solo se
encontró permeabilidad primaria; no se encontró permeabilidad secundaría y no se
logró llegar al reservorio. Se determinó que la temperatura del fluido, de llegarse a
encontrar, estaría entre los 240º y 260º C, y que el potencial del reservorio podría
ser de 50MW. El costo de este primer pozo fue de alrededor de los USD $4.2
millones, y se estimó que el valor de un proyecto de una planta de 50MW podría
ser de USD $85 millones [13]. Adicional a esto se determinó que se debían
perforar 6 pozos más, como mínimo, para asegurar la producción y la evaluación
del campo geotérmico.
En la figura 5 se puede apreciar el modelo esquemático del sistema geotérmico
del Nevado del Ruiz y ayuda a comprender mejor la ubicación y relevancia de la
zona Las Nereidas – Botero-Londoño.
5.2. Planta piloto
5.2.1. Tipo de planta indicada para la zona
Debido a la temperatura y composición del pozo Nereidas I, se asume que el
reservorio del pozo de producción estará compuesto por vapor húmedo, lo que
causará que salga vapor con agua sobrecalentada en la boca del pozo, además
de una pequeña porción de gases no condensables; se estima que este valor es
38
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
mayor al 10% y contiene los siguientes gases: CO2, H2S, N2, CH4 y H2. Para el
desarrollo de la planta piloto se recomiendan una planta de descarga atmosférica
con separadores ciclónicos a la salida del pozo para separar el agua
sobrecalentada del vapor; una turbina de vapor de contrapresión (back-pressure),
una torre donde se liberan los gases no condensables y el vapor sobrante, y unas
bombas de reinyección para el separador.
Figura 5. Modelo esquemático del sistema geotérmico del Nevado del Ruiz [21].
Esta planta será de 1MW de potencia y portátil. Sus principales objetivos son:
servir como fuente de poder durante la construcción del proyecto, servir como
planta de prueba de los pozos durante las investigaciones antes de invertir un
capital más cuantioso en el desarrollo de la segunda fase del proyecto y servir
como planta generadora para las pequeñas comunidades aledañas al proyecto.
Debido a la falta de algunos datos durante la perforación, se tendrán que
asumir la temperatura del fluido o la presión después del separador ciclónico8. 8 Es importante resaltar que a la salida del separador, debido a que el fluido es vapor húmedo
(agua más vapor), la temperatura y la presión del vapor son las del vapor saturado. Si se tiene
39
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Adicional a esto, debido a que generalmente, las plantas geotermales tienen una
disponibilidad de alrededor de 7.500 horas al año, se estima que el factor de la
planta será de alrededor de 85%; el tiempo restante es el que está fuera de
producción la planta debido a mantenimientos programados, paradas no previstas
y reducciones temporales de la carga. Se estima una vida útil de 30 años para la
planta, aunque este es un valor menor que el promedio de las plantas geotermales
alrededor del mundo. Dicho valor está por debajo de la vida real del campo (que
puede durar más de 50 años) y hasta puede ser considerablemente menor que el
valor real de la vida útil de la planta.
Como no se tiene certeza de las condiciones del fluido en la boca del pozo, se
asumen varios escenarios para el diseño de la planta piloto. En la Tabla 12 se
resumen las condiciones a las que deben ajustarse tanto la planta como los pozos.
La planta de descarga atmosférica portátil de 1MW se recomienda diseñarla
con una turbina de impulso de contrapresión de 6 etapas y con controlador de
velocidad para que funcione a 3.600rpm; conectada a un generador de dos polos,
que funciona a 60Hz. Adicional a esto, la turbina debe ser de un arreglo sencillo de
una sola carcasa, por lo que el fluido se transporta en una sola dirección y luego
es liberado a la atmósfera.
alguna de las dos condiciones del fluido, se puede ir a las tablas de vapor saturado y encontrar la
condición faltante más el peso específico, la entalpía, la entropía y la energía interna del vapor.
40
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Tabla 12. Resumen de condiciones para tres diseños de planta piloto.9
Condiciones Diseño 1 Diseño 2 Diseño 3 Potencia Instalada (MW) 1 1 1 Potencia Máxima (MW) 0,90 0,90 0,90 Mantenimiento Programado Anual (%) 6 6 6 Paradas no previstas anuales (%) 3 3 3 Reducción temporal de carga anual (%) 1 1 1 Presión salida separador (MPa) 3,34 1,55 0,79 Temperatura salida de separador (º C) 240 200 170 Presión salida turbina (MPa) 0,10 0,10 0,10 Temperatura Ambiente (º C) 20 20 20 Horas de operación estimadas (h) 7.900 7.900 7.900 Producción anual estimada (MWh) 7.500 7.500 7.500 Factor de Capacidad (%) 0,86 0,86 0,86 Factor de Carga (%) 0,95 0,95 0,95 Factor de Disponibilidad (%) 0,90 0,90 0,90 Peso específico del vapor de entrada (m3/kg) 0,06 0,13 0,24 Entalpía del vapor de entrada (kJ/kg) 2.802 2.793 2.769 Flujo específico de vapor de entrada (kg/kWh) 29,60 43,39 64,44 Flujo de masa de vapor (kg/s) 8,22 12,05 17,90 Flujo de masa de vapor (Ton/h) 29,6 43,39 64,44 Eficiencia Carnot 0,43 0,38 0,34 Eficiencia Endoreversible 0,24 0,21 0,19 Eficiencia Real Estimada 0,21 0,18 0,16
Para la construcción de la planta y el desarrollo del pozo, se recomienda un
equipo de turbina-generador marca Toshiba, ya que cumple con las necesidades
del proyecto. En las especificaciones de este equipo solo aparecen turbinas de
2MW hasta 9MW, pero esto se puede modificar bajo pedido. Las características
de este equipo son:
9 Se debe tener en cuenta que para calcular varios de los datos de esta tabla se utilizaron 2
programas: Computer-Aided Thermodynamic Tables 2, versión 1.0a [7], y The Turbine-Steam
Consumtion Calculador, versión 2.2 [31]. Adicional a esto se utilizaron las ecuaciones de eficiencia
de Carnot y de Endoreversible (esta se utilizó debido a que el trabajo hecho por el vapor no es
reversible), y la de los indicadores técnicos (ver Anexo 9).
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Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
• Es portátil, fácil de transportar, fácil de operar, de fácil mantenimiento y
alta eficiencia y confiabilidad.
• El generador y la turbina vienen completamente ensamblados y solo toca
llevarlos al sitio de operación y conectar.
• La turbina es de impulso, con boquillas y aspas en multi-etapas, y de bajo
consumo de vapor. La construcción de la turbina de impulso minimiza los
daños debido a objetos extraños y es más resistente al deterioro.
• Es compacta, por ende fácil de manipular y transportar.
• No necesita de ninguna fuente de poder auxiliar, excepto una batería para
la instrumentación. Tanto la bomba de aceite como el sistema de control
hidráulico-mecánico funcionan con el movimiento de la turbina. Esto es
muy útil en zonas donde no hay fuentes de electricidad cercanas.
La siguiente es una imagen del equipo turbina-generador, junto con sus
medidas y peso.
Figura 6. Equipo turbina-generador marca Toshiba [32]
42
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Tabla 13. Dimensiones y peso del equipo turbina-generador marca Toshiba [32]
Parte Peso (ton) Dimensiones Medidas (m) Turbina 15 Ancho 2,7 Caja Reductora 2,5 Largo 7 Generador 13 Alto 3,3 Otros 12,3 Total 42,8
5.2.2. Costos
La Tabla 13 resume los costos estimados esperados para este tipo de planta.
Se debe tener en cuenta que es una planta piloto y que se espera que el campo
geotérmico sea utilizado al máximo mejorando la tecnología e incrementando la
capacidad de la planta mediante un sistema de condensación y de reinyección
para prolongar la vida útil del campo. También se espera que al desarrollar el
proyecto se tenga en cuenta la adición de una planta de tratamiento para la
extracción de los insumos químicos y la utilización de los gases no compresibles,
ya que abundan en el fluido del pozo de Las Nereidas. Este plan incluye todos los
elementos del campo final, exceptuando los costos de desarrollo del campo,
aunque vale aclarar que para ello solo se deben tener en cuenta los gastos de 2
nuevos pozos con sus respectivos instrumentos (separadores, válvulas y
tuberías), y la nueva planta de condensación con capacidad de 50MW (lo que
incluye las torres de enfriamiento y las bombas de reinyección).
43
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Tabla 14. Resumen de inversión y costos de O&M de una central geotérmica de 1 MW, en el área Las Nereidas - Botero-Londoño (en USD del 2008)
1. FASE DE PREFACTIBILIDAD Valor Etapa 1 Movilización de personal 7.500 Revisión de la información disponible 12.500 Mapa de la zona 50.000 Integración datos científicos 74.000 Panel científico de revisión 121.500 Información y educación para la gente de la zona 35.000 Total Etapa 1 300.500 Etapa 2 Estudios geológicos-vulcanológicos 35.000 Estudios geoquímicos 120.000 Estudios geofísicos 150.000 Estudios hidrogeológicos 50.000 Prefactibilidad económica y financiera 80.000 Panel científico de revisión 115.000 Informe de Factibilidad de los estudios 80.000 Imprevistos 93.050 Total Etapa 2 723.050 Total Fase de Prefactibilidad 1.023.550 2. FASE DE FACTIBILIDAD Etapa 1 Perforación de Pozos Exploratorios (4) 7.200.000 Expropiaciones de terrenos (4 hectáreas) 53.000 Construcción de plataformas 100.000 Ampliación de carreteras de acceso 300.000 Cabezales de Válvulas 300.000 Separador ciclónico portátil 150.000 Ingeniería y Administración 1.500.000 Total Etapa 1 9.603.000 Etapa 2 Planta de descarga atmosférica portátil de 1MW 2.000.000 Transporte e instalación 200.000 Gastos de constitución 100.000 Estudios ambientales 70.000 Ingeniería y Administración 1.400.000 Total Etapa 2 3.770.000 Línea de Transmisión (15km) 3.000.000 Total Fase de Factibilidad 16.373.000 Imprevistos (10%) 1.739.655 TOTAL PROYECTO 19.136.205
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Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
6. CONCLUSIONES
En Colombia, debido a la calidad del suministro energético, es poca la atención
que se la ha prestado al tema de incluir, a las fuentes no convencionales de
energía, como alternativa para la generación eléctrica, y como consecuencia, se
limita el aprovechamiento de los recursos energéticos que tiene disponible este
país.
En 1994, se hicieron varias reformas al sector eléctrico (leyes 142 y 143),
cambiando las reglas del juego para incrementar la participación del sector
privado, y así aumentar la competitividad, y por ende, la calidad del producto para
el usuario final. Aproximadamente el 57% de la generación actual de energía
eléctrica proviene del capital privado, debido, en su mayoría, a la privatización o
capitalización de las empresas públicas. Pero la construcción de nuevas plantas
de generación eléctrica ha estado limitada. Y aunque el país cuenta, desde hace
más de 5 años, con un importante conjunto normativo para el desarrollo de
proyectos URE y de fuentes no convencionales (Ejemplo: Ley 697 de 2001) con el
fin de facilitar y ampliar la inversión privada en la creación de este tipo de plantas,
los resultados han sido poco satisfactorios. Como se menciona en el Plan
Energético Nacional 2006-2025,
“…en forma similar a otros países en desarrollo y en el ámbito
latinoamericano, la razón es atribuible a barreras de distinta índole
como un marco institucional inadecuado, poca continuidad en la
implementación de políticas públicas y las políticas de precios y fiscales,
tanto para la energía eléctrica como para los combustibles, que
impactan de distintas formas a la eficiencia energética y la penetración
de fuentes no convencionales de energía…” [20].
45
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
En otras palabras, no se hacen prioridades entre las fuentes convencionales y
no convencionales, creando un desequilibrio entre ellas. Obviamente, las
empresas favorecen los bajos costos iniciales y costos permanentes de
combustibles fósiles de la fuentes convencionales (aunque en los últimos años el
crecimiento de estos ha sido acelerado), que los altos costos iniciales y bajos
costos o nulos de las fuentes no convencionales. Factores como la ausencia de
cobros o penalidades por impactos ambientales, los subsidios a los combustibles y
la mayor disponibilidad de financiación para proyectos de bajo costo inicial hacen
que la participación de las fuentes no convencionales en la canasta energética del
país sea aún más difícil.
Para poder atender la creciente demanda energética, y aumentar la inversión
privada en las fuentes no convencionales, se deben dar a conocer los posibles
negocios que pueden desarrollarse en Colombia, apoyándose en el marco
legislativo vigente. Es indispensable aumentar la cooperación de los entes
gubernamentales como:
• El Ministerio de Minas y Energía, como rector de la política energética
nacional
• La UPME, como soporte en la planeación minera y energética
• La CREG en su papel de regulador
• Y otros como los Ministerios de Hacienda, Ambiente, Vivienda y Desarrollo,
y Educación y Cultura, además del Congreso y el Senado
para el desarrollo de proyectos que incluyen la coordinación de todos y la mejora
del marco legal vigente, que favorezca a las fuentes no convencionales.
Los segmentos de generación y comercialización, son esencialmente, las
únicas áreas donde se puede competir en el mercado nacional de energía
eléctrica, debido a que los segmentos de transmisión y distribución tienen
46
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
monopolios naturales. Por ende, es preciso desarrollar proyectos de MDL que
puedan llegar al mercado internacional de certificados de reducción de emisiones,
donde se obtienen “…beneficios tributarios por deducción de renta por 15 años
para la venta de energía con base en los recursos eólicos, biomasa o residuos
agrícolas, así como la exención de IVA en la importación de maquinaria y equipos
destinados a proyectos que generen certificados de reducción de gases de efecto
invernadero…” [20].
Cabe resaltar que las zonas de mayor importancia para implementar proyectos
de fuentes no convencionales de energía son las no interconectadas, siendo uno
de los nichos de mercado más importantes para estas energías, cumpliendo con el
doble propósito de atenuar la pobreza y mejorar la calidad de vida de sus
ciudadanos. Una vez se lleve la energía eléctrica a estas zonas rurales mejorará el
suministro de bienes y servicios energéticos, contribuyendo al desarrollo de las
comunidades.10
El desarrollo de proyectos de pequeña y mediana capacidad es una forma de
aumentar la capacidad de generación del país, siendo cada vez más factible
debido al acelerado desarrollo de tecnologías de pequeño tamaño y alta eficiencia,
además de formar parte, dependiendo de la fuente, de los MDL. Debido a esto, las
compañías existentes y los nuevos inversionistas pueden encontrar buenas
oportunidades de inversión en el desarrollo de este tipo de proyectos.
En años anteriores, el factor limitante para la construcción de plantas
geotermales eran sus altos costos. Pero en los últimos años los avances
tecnológicos que han tenido los equipos utilizados en este tipo de fuente de
energía han sido enormes. Hoy en día es una de las fuentes de energía renovable
con mayor crecimiento en el mundo, y sus beneficios para los países en vía de 10 Ejemplo: Caso de CODENSA, en Bogotá, donde se venden electrodomésticos con amplias
formas de pago, contribuyendo al bienestar y desarrollo de los estratos más bajos
47
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
desarrollo son cuantiosos. Ejemplos como los de Kenya y las Filipinas resaltan el
valor que tiene esta fuente de energía para el desarrollo sostenible de un país. No
solo ayuda a disminuir considerablemente los efectos nocivos que tienen las
sociedades actuales en el planeta, si no que sirve como una fuente de energía
económica y casi ilimitada que ayuda a mitigar la dependencia de los combustibles
fósiles. Es cierto que sus altos costos iniciales son poco atractivos para futuros
inversionistas, pero sus bajos costos a largo plazo la hacen igualmente
competitiva que las fuentes convencionales.
Colombia tiene un potencial geotérmico enorme debido a que se encuentra
ubicada en el Cinturón de Fuego del Pacífico; sin embargo, al igual que los demás
países suramericanos, no ha sabido aprovechar este recurso. Varios son los
estudios que se han llevado a cabo en el país para determinar la viabilidad de un
proyecto geotérmico, pero hasta el día de hoy no se ha hecho nada en concreto. A
partir de los estudios realizados, se puede determinar que las zonas de mayor
potencial en Colombia son el Macizo volcánico del Ruiz y la zona del Nudo de
Pasto, donde se encuentran los volcanes Azufral, Chiles, Cerro Negro, Cumbal y
Galeras.
Debido a la falta de capital de inversión y el poco interés por parte del gobierno
en la energía geotérmica, no se ha profundizado en los estudios de las zonas de
mayor potencial para la construcción de una planta geotérmica. Ha habido
empresas interesadas en tal recurso, pero debido a falta de capital y tecnologías
más económicas, se han visto obligadas a suspender las investigaciones.
Para que los proyectos geotérmicos en Colombia prosperen, primero deben
actualizarse las normas y leyes vigentes para que beneficien y apoyen el
desarrollo y la construcción de fuentes de energía renovable en el país. Paralelo a
esto se deben dar incentivos a los futuros inversionistas para que aporten su
capital en el desarrollo de tales proyectos.
48
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Por ubicación, el desarrollo de un proyecto geotérmico en la zona del Nudo de
Pasto sería lo idóneo, ya que no solo ayudaría aminorar el problema energético
del sur oriente del país, si no también el problema energético del norte del
Ecuador. Pero por razones económicas y de practicidad, la zona de Las Nereidas
– Botero-Londoño sería la zona ideal para construir el primer proyecto geotérmico
en Colombia y utilizarlo como proyecto pionero y de investigación.
.
49
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
7. BIBLIOGRAFÍA [1] ALFARO, Claudia; Bernal, Nelson; Ramírez, Gilma; Escovar, Ricardo.
Colombia, Country Update. En: Proceedings World Geothermal Congress 2000
(Mayo 28 a Junio 10 de 2000). Kyushu - Tohoku, Japón. 47-48 p.
http://iga.igg.cnr.it/pdf/0512.PDF; visitada Mayo 7, 2008.
[2] BANCO INTERAMERICANO DE DESARROLLO (BID). Cooperación Técnica
No Reembolsable TC-97-06344-CO. Estudios de factibilidad del campo
geotérmico Azufral – Fase I.
http://www.iadb.org/exr/doc98/pro/pco6344.htm; visitada Noviembre 17, 2006
[3] BELLIDO, Erick. Generadora comenzará a operar en 2010: Chile tendrá su
primera planta geotermal. En: La Nación, Santiago de Chile: (6, Jun., 2005).
http://www.lanacion.cl/prontus_noticias/site/artic/20050605/pags/20050605182322.
html; visitada Febrero 15, 2008.
[4] BLOOMFIELD, K.; Moore, J.N.; and R.M. Neilson Jr. (2003). Geothermal
Energy Reduces Greenhouse Gases. Geothermal Research Council. GRC
Bulletin, April 2003. Original no consultado. Resumen en: Renewable Energy
Policy Project (REPP). Geothermal Energy. A REPP Issue Brief. Chapter 6 –
Environmental Impacts. Sección Gaseous Emissions. Washington DC., USA:
Diciembre 2003.
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_environmental_impacts.html;
visitada Abril 4, 2008.
[5] COLOMBIA. ISAGEN. Fuentes No Convencionales de Generación de
Electricidad. Medellín: ISAGEN 2005.
50
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
[6] COLOMBIA. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA. BOLETÍN ESTADÍSTICO
DE MINAS Y ENERGÍA 2002 – 2007. Unidad de Planeación Minero Energética –
UPME. Bogotá, DC: 2007. ISBN: 978-958-98138-8-1. Págs. 70-78, 90.
[7] COMPUTER-AIDED THERMODYNAMIC TABLES 2, VERSIÓN 1.0A. Este
programa se encuentra en el CD que viene con el libro Fundamentals of heat and
mass transfer de Frank P. Incropera. New York: J. Wiley, c2002. 5ta Edición.
[8] EMBALSE. Impacto ambiental potencial de una represa hidráulica.
Enciclopedia Wikipedia.
http://es.wikipedia.org/wiki/Impacto_ambiental_potencial_de_una_presa_hidr%C3
%A1ulica; visitada Noviembre 17, 2006.
[9] ESTADOS UNIDOS. Departamento de Energías de los EEUU. Energy
Efficiency And Renewable Energy. Geotermal Hot Dry Rocks.
http://www1.eere.energy.gov/ba/pba/pdfs/geo_hotdry_rock.pdf; visitada Marzo 5,
2008.
[10] FRIDLEIFSSON, Ingvar B. Geothermal energy for the benefit of the people. United Nations University - Geothermal Training Programme. Orkustofnun,
National Energy Authority. Grensásvegi 9, IS-107 Reykjavik, Iceland. Submitted to
Renewable and Sustainable Energy Reviews. Elsevier, UK.
http://iga.igg.cnr.it/documenti/IGA/benefit.pdf; visitada Mayo 3, 2008.
[11] GARCÍA, Angélica. Colombia País Maravilloso. En: Libro Breviario de
Colombia. Libro Colombia a su Alcance. Corporación Autónoma Regional para el
desarrollo sostenible del Chocó. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Original no
consultado. Resumen en: Toda Colombia es mi Pasión. Hidrografía de Colombia.
http://www.todacolombia.com/geografia/hidrografiacolombia.html; visitada Febrero 6,
2008.
51
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
[12] GEOTHERMAL EDUCATION OFFICE. Introduction to Geotermal Energy
Slide Show. Diapositiva 69 – World Electricity Generation Map. Tiburón, CA: 2000.
http://geothermal.marin.org/GEOpresentation/sld069.htm; visitada Noviembre 17,
2006.
[13] GEOTHERMAL RESOURCES IN LATIN AMERICA AND THE CARIBBEAN.
Preparado por Liz Battocletti, Bob Lawrence & Associates, Inc. para Sandia
National Laboratories y el Departamento de Energía de los EEUU, Oficina de
Tecnologías Geotermales. Contrato No. AS-0989. Febrero de 1999. 153-159 p
http://www.bl-a.com/ECB/PDFFiles/GeoResLAC.pdf; visitada Mayo 7, 2008.
[14] HEAT ENGINE. Answers.com.
http://www.answers.com/topic/heat-engine?cat=technology; visitada Mayo 10,
2008.
[15] INTERNATIONAL ASSOCIATION FOR ENERGY ECONOMICS. South and
Southeast Asia Pricing Issue. Special Issue. Volume 9, 1988.
http://www.iaee.org/documents/SP_SOU88.pdf; visitada Mayo 3, 2008.
[16] INTERNATIONAL GEOTHERMAL ASSOCIATION (IGA).
http://iga.igg.cnr.it/geoworld/geoworld.php?sub=elgen; visitada Noviembre 17,
2006.
[17] LUMB, J.T., Prospecting for geothermal resources. En: Rybach, L. and
Muffler, L.J.P., eds. Geothermal Systems, Principles and Case Histories, J. Wiley
& Sons, New York, 1981. 77–108 p
[18] LUNIS, B.; Breckenridge, R., 1991. Environmental considerations. In: Lienau,
P.J. and Lunis, B.C.,eds., Geothermal Direct Use, Engineering and Design
Guidebook, Geo-Heat Center, Klamath Falls, Oregon, pp.437—445. Original no
52
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
consultado. Resumen en: ¿Qué es la energía geotérmica? Mary H. Dickson y
Mario Fanelli. Istituto di Geoscienze e Georisorse, CNR, Pisa, Italia. Traducción en
español: Alfredo Lahsen, Universidad de Santiago, Chile.
http://iga.igg.cnr.it/documenti/geo/Geothermal%20Energy.es.pdf; visitada Julio 7,
2007.
[19] NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY (NREL). Geothermal
Technologies Program. Research and Development.
http://www.nrel.gov/geothermal/georandd.html#exchanger; visitada Marzo 19,
2008.
[20] PLAN ENERGÉTICO NACIONAL 2006-2025, Contexto y Estrategias. Hernán
Martínez Torres, Ministro de Minas y Energía. Carlos Arturo Flórez Piedrahita,
Director General UPME. Alberto Rodríguez Hernández, Subdirector de Planeación
Energética UPME. Teresa Huertas Molina, Coordinación Editorial. Diseño e
Impresión: Dígitos & Diseños. La redacción de este documento se finalizó en
diciembre de 2006, Bogotá D. C. abril 2007. 203-204 p
[21] PRELIMINARY GEOTHERMAL ASSESSMENT OF THE MACIZO
VOLCANICO DEL RUIZ, COLOMBIA. Luis C.A. Gutiérrez Negrín, Arturo Gonzales
Salazar.
http://iga.igg.cnr.it/geoworld/pdf/WGC/1995/2-Gutierrez-Negrin.pdf; visitada Mayo
7, 2008.
[22] ¿QUÉ ES LA ENERGÍA GEOTÉRMICA? Mary H. Dickson y Mario Fanelli.
Istituto di Geoscienze e Georisorse, CNR, Pisa, Italia. Traducción en español:
Alfredo Lahsen, Universidad de Santiago, Chile. Pág. 36, 38.
53
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
[23] RENEWABLE ENERGY POLICY PROJECT (REPP). Geothermal Energy. A
REPP Issue Brief. Chapter 2 – Geothermal Resources. Sección Drilling.
Washington DC., USA: Diciembre 2003.
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_geothermal_resources.html;
visitada Abril 4, 2008.
[24] Ibíd. Chapter 4 – Geothermal Power Technology and Generation. Sección
Binary Cycle.
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_power_technologyandgeneratio
n.html; visitada Abril 4, 2008.
[25] Ibíd. Chapter 5 – Economics. Sección Capital Cost.
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_economics.html; visitada Abril 4,
2008.
[26] Ibíd. Chapter 5 – Economics. Sección Operating and Maintenance Costs.
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_economics.html; visitada Abril 4,
2008.
[27] Ibíd. Chapter 5 – Economics. Sección Levelized Costs.
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_economics.html; visitada Abril 4,
2008.
[28] Ibíd. Chapter 6 – Environmental Impacts. Sección Landscape Impacts and
Land Use.
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_environmental_impacts.html;
visitada Abril 4, 2008.
[29] Ibíd. Chapter 7 – Policy. Sección Policies in other Nations.
54
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
http://www.crest.org/geothermal/geothermal_brief_policy.html; visitada Abril 4,
2008.
[30] RENEWABLE NORTHWEST PROJECT (RNP). Geothermal Power. Portland,
OR: 2007.
http://www.rnp.org/RenewTech/tech_geo.html; visitada Mayo 1, 2008.
[31] THE TURBINE-STEAM CONSUMTION CALCULADOR, VERSIÓN 2.2.
KATMAR SOFTWARE. Aquí se puede descargar este programa.
http://www.katmarsoftware.com/turbine.htm.
[32] TOSHIBA. Geothermal Portable Turbine Generator. Folleto de Información.
Toshiba Corporation, Tokio.
http://www.tic.toshiba.com.au/product_brochures_and_reference_lists/gtpg.pdf;
visitada Mayo 7, 2008.
[33] UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO ENERGÉTICA – UMPE. Formulación de
un programa básico de normalización para aplicaciones de energías alternativas y
difusión. Utilización de la energía geotérmica. Documento descriptivo. ANC-0603-
21-00. Bogotá, DC.: Marzo 21, 2003.
[34] UPME. Índices de cobertura de energía eléctrica y gas natural 2005. Versión
Preliminar. Comité Internacional: Ministerio de Minas y Energía – MME;
Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios – SSPD; Departamento
Nacional de Planeación – DNP; Comisión de Regulación de Energía y Gas –
CREG; Unidad de Planeación Minero Energético – UPME. Bogotá, DC.: Julio 17,
2006.
[35] YAHOO RESPUESTAS. Conocimientos sobre plantas Geotérmicas. Junio
2007.
55
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070409035022AApc3Xz;
visitada Marzo 28, 2008.
Bibliografía Adicional
COLOMBIA. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA. Unidad de Planeación Minero-
Energética (UPME). Energías Renovables: descripción, tecnologías y usos finales.
Bogotá, DC.: Ministerio de Minas y Energía, 2002.
CONSUMER EROZKI. Infografía: Energía Geotermal.
http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2004/11/19/14
0175.phphttp://www.enel.it/attivita/ambiente/terra/
COVIELLO, Manlio F. Estudio para la Evaluación del Entorno del Proyecto
Geotérmico Binacional “Tufiño-Chiles-Cerro Negro”. Comisión Económica para
América Latina y el Caribe (CEPAL). Proyecto OLADE/CEPAL/GTZ. Junio 2003.
http://www.eclac.cl/publicaciones/xml/6/5696/LCR1995-E.pdf.
ENERGÏA GEOTÉRMICA. Enciclopedia Wikipedia.
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_geot%C3%A9rmica.
ENERGY MANAGER TRAINING. Geothermal Power Plants.
http://www.energymanagertraining.com/power_plants/Geothermal_Power_Plant.ht
m.
GEO-HEAT CENTER. John W. Lund, Tonya "Toni" Boyd. Small Geothermal
Power Project Examples. Klamath Falls, OR: 2001.
http://www.geothermie.de/egec-geothernet/prof/small_geothermal_power.htm.
56
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
GEOTHERMAL EDUCATION OFFICE (GEO)
http://geothermal.marin.org
GEOTHERMAL ENERGY ASSOCIATION (GEA)
http://www.geo-energy.org
INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA (INGEOMINAS)
http://www.ingeominas.gov.co.
INTERNATIONAL GEOTHERMAL ASSOCIATION (IGA)
http://iga.igg.cnr.it/index.php
ORMAT. Geothermal Power.
http://www.ormat.com/businesses.php?did=25
POLARIS GEOTHERMAL INC.
www.polarisgeothermal.com.
UNIDAD DE PLANEACIÓN MIENRO ENERGÉTICA
http://www.upme.gov.co
57
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 1
Mapa por municipios de los niveles porcentuales que pertenecen a la ZNI [34]
58
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 2
Mapa cobertura de Energía Eléctrica del SIN por municipios – 2005 [34]
59
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 3
Mapa cobertura de Energía Eléctrica del SIN por departamentos – 2005 [34]
60
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 4
Mapa de Ubicación Centrales Hidráulicas y Térmicas
61
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 5
Mapa de cobertura rural por municipio
62
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 6
Mapa de Sistema de Transmisión Nacional 230V y 500kV [6]
Fuente: UPME, octubre 2007
Elaboró: UPME - Subdirección de Información
63
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 7
CAPACIDAD NETA DE GENERACIÓN HIDRÁULICA 2006 [6] EMPRESA PROPIETARIA CAPACIDAD NETA (MW)
Aes Chivor & Cía S.C.A. E.S.P. Chivor 1.000Total 1.000Central Hidroeléctrica De Caldas S.A. E.S.P. Esmeralda 30San Francisco 135Total 165Central Hidroeléctrica Del Rio Anchicayá S.A. E.S.P Bajo Anchicaya 74Total 74Central Hidroélectrica De Betania S.A. E.S.P. Betania 540Total 540Prado IV 5Prado 45Total 50Emgesa S.A E.S.P Paraiso 276Guavio 1.150La Guaca 324Total 1.750Empresa Urrá S.A. E.S.P Urra 335Total 335Empresa De Energía Del Pacífico S.A. E.S.P. «Epsa E.S.P.» Salvajina 285Alto Anchicaya 365Calima 132Total 782Empresas Públicas De Medellín E.S.P. Riogrande I 25La Tasajera 306Troneras 40Playas 201Guadalupe III 270Guatape 560Guadalupe IV 202Porce II 405Total 2.009Isagen S.A. E.S.P. Jaguas 170Miel I 396San Carlos 1.240Total 1.806TOTAL SIN 8.511Total plantas menores hidráulicas 439Elaboró: Upme - Subdirección de Información Fuente: XM, agosto 2007
64
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 8
CAPACIDAD NETA DE GENERACIÓN TÉRMICA 2006 [6] EMPRESA PROPIETARIA CAPACIDAD NETA (MW)
Central Hidroeléctrica De Caldas S.A. E.S.P. Termodorada 51Total 51Corporación Electrica De La Costa Atlántica S.A. E.S.P. Guajira 276Total 276Electrificadora De Santander S.A. E.S.P. Palenque 13Total 13Emgesa S.A E.S.P Central Cartagena 127Zipaemg 224Total 351Empresas Públicas de Medellín E.S.P. Termosierra Ciclo Combinado 455,0 455Total 455Flores II S.A & Cia S.C.A. E.S.P. Flores 447Total 447Gestión Energética S.A. E.S.P. Paipa 321Total 321Isagen S.A. E.S.P. Termocentro Ciclo Combinado 280,0 280Total 280Merilectrica S.A. & Cia. S.C.A. E.S.P. Merilectrica 169Total 169Proelectrica & Cia S.C.A. E.S.P Proelectrica 90Total 90Termobarranquilla S.A. E.S.P. Tebsa 750Barranquilla 127Total 877Termocandelaria S.C.A. E.S.P Termocandelaria 314Total 314Termoemcali I S.A E.S.P Termoemcali 229Total 229Termotasajero S.A E.S.P Tasajero 155Total 155Termovalle S.C.A. E.S.P. Termovalle 205Total 205Termoyopal Generacion 2 S.A. E.S.P. Termoyopal II 29Total 29TOTAL 4.262Total plantas menores térmicas 22,8Total cogeneradores 24,5Elaboró: Upme - Subdirección de Información Fuente: XM, agosto 2007
65
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 9
PROYECTOS DE GENERACIÓN REGISTRADOS ANTE LA UPME [6] PROYECTO CAPACIDAD
(MW) TECNOLOGÍA LOCALIZACIÓN (municipio y departamento)
POSIBLE FECHA DE ENTRADA PROMOTOR FASE
Térmico de Gas. Capacidad registrada: 1524 MW
Merilectrica CC 103 Ciclo Combinado B/meja Santander nov-09 Merilectrica 2
TermoFlores IV 160 Ciclo Combinado Barranquilla Atlántico nov-09 Termoflores S.A E.S.P. 2
TermoYopal 36 Ciclo Abierto Yopal Casanare jun-07 Termoyopal S.A 1
CC – Endesa 1 400 Ciclo Combinado
Tauramena Manaure
Casanare Guajira 2012 EMGESA S.A. E.S.P. 1
Termo Upar 300 Ciclo Abierto La Paz Cesar Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 1
Termo Lumbí 300 Ciclo Combinado Mariquita Tolima Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 1
Termo Yarigüies 225 Ciclo Combinado B/meja Santander Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 1
Térmico a Carbón. Capacidad registrada: 100 MW Termocauca 100 Lecho
Fluidizado Santader de Quilichao Cauca sep-09 Termocauca E.S.P. 2
Hidroeléctrica (Embalse) Capacidad registrada: 9930 MW Porce 3 660 Turbina Francis Anorí - Amalfi Antioquia sep-10 EEPPM 3 Nechí 645 Turbina Pelton Anorí (otros) Antioquia Sin confirmar EEPPM 2 Sogamoso 840 Turbina Francis Río Sogamoso Santander Sin confirmar Hidrosogamoso S.A. 2 Quimbo 400 Turbina Francis Gigante, Garzón Huila 2015 EMGESA S.A. E.S.P. 1 Chapasia 800 Turbina Pelton Miraflores,Páez Boyacá 2015 EMGESA S.A. E.S.P. 1 Guaico 136 Turbina Francis Abejorral Antioquia Sin confirmar EEPPM 1 Guamues PMG-I 428 Turbina Pelton Pasto Nariño Sin confirmar Empresa PMG S.A. E.S.P. 1
Guamues PMG-II 605 Turbina Pelton Pasto Nariño Sin confirmar Empresa PMG S.A. E.S.P. 1 PMG – Patía I 880 Turbina Francis Pasto Nariño Sin confirmar Empresa PMG S.A. E.S.P. 1 PMG – Patía II 911 Turbina Francis Pasto Nariño Sin confirmar Empresa PMG S.A. E.S.P. 1 Cabrera 600 Turbina Francis Río Suárez Santander Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 1 Fonce 520 Turbina Pelton San Gil Santander Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 1
Andaquí 705 Turbina Francis ——— Cauca y Putumayo Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 1
Pescadero-Ituango 1800 Turbina Francis Ituango Antioquia Sin confirmar Hidroeléc. Pescadero-
Ituango S.A. 1
Hidroeléctrica (Mediana y Pequeña Central) Capacidad registrada: 470.96 MW Bugalagrande 40.5 — Tulúa Valle dic-09 EPSA E.S.P. 2 Amaime 18.6 — Palmira - Cerrito Valle dic-09 EPSA E.S.P. 2
Montañitas 24.5 Turbina Pelton Don Matías - Sta. Rosa Antioquia Sin confirmar generadora Unión S.A. 2
Cañaveral 68 Turbina Pelton Caldas Antioquia Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 2 Encimadas 94 Turbina Pelton Caldas Antioquia Sin confirmar Isagen S.A. E.S.P. 2
La Cascada 2.3 Turbina Francis San Roque Antioquia jun-07 PSP La Cascada S.A. E.S.P 2
Caruquia 9.5 Turbina Francis Santa Rosa Osos Antioquia dic-09 HMV INGENIEROS LTDA 1
Barroso 19.9 Turbina Pelton Salgar Antioquia dic-10 HMV INGENIEROS LTDA 1 PCH de Neusa 2.91 —- Cogua - Tausa C/marca Sin confirmar INGAMEG 1 Agua Fresca 4 Turbina Pelton Jericó Antioquia Sin confirmar generadora Unión S.A. 1 Alejandría 16.3 Sin Información Alejandría Antioquia Sin confirmar EADE S.A. E.S.P. 1
Aures 24.9 Turbina Pelton Sonsón, Abejorral Antioquia Sin confirmar EADE S.A. E.S.P. 1
Caracolí 14.6 Turbina Pelton Caracolí Antioquia Sin confirmar EADE S.A. E.S.P. 1 Cocorná 29.7 Sin Información Cocorná Antioquia Sin confirmar EADE S.A. E.S.P. 1 Río Frío 8.5 Turbina Pelton Támesis Antioquia Sin confirmar EADE S.A. E.S.P. 1 Santa Rita 1 Turbina Pelton Andes Antioquia Sin confirmar EADE S.A. E.S.P. 1 Cucuana 88 Turbina Francis Roncesvalles Tolima Sin confirmar Electrificadora del Tolima 1 Coello 1, 2, 3 3.75 Turbina Kaplan Chicoral Tolima Sin confirmar HIDROESTUDIOS 1
Eólicos Capacidad registrada: 20 MW Jouktai 20 Turbina eólica Uribia Guajira Sin confirmar WAYUU S.A. 1 Fase 1: Fecha entrada en operación comercial, fecha reportada por los promotores del proyecto. Fase 2: Fecha para análisis energético, en el mediano plazo, fecha estimada por la UPME para la cual los proyectos entrarán en op. comercial. Fase 3: Trasvase de río, estos aportan energía. Fuente: UPME julio 2007
66
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
ANEXO 10
Ecuaciones de Eficiencias e Indicadores Técnicos de Rendimiento
Eficiencia de Carnot [14]
h
cTT
−=1η
Nota: Unidades en K o oR.
Eficiencia Endoreversible [14]
Este modelo hace una mejor precisión de cuan eficientes son las máquinas de
calor reales.
h
c
TT
−=1η
Nota: Unidades en K o oR.
Eficiencias de algunas centrales eléctricas Central Eléctrica Tc (°C) Th (°C) η (Carnot) η (Endoreversible) η (Observada)
West Thurrock (UK) coal-fired power plant 25 565 0.64 0.40 0.36
CANDU (Canada) nuclear power plant 25 300 0.48 0.28 0.30
Larderello (Italy) geothermal power plant 80 250 0.33 0.178 0.16
Como se puede observar a partir de la tabla anterior, la eficiencia
endoreversibles es el modelo que más se aproxima a la eficiencia observada.
67
Geotermia: Otra fuente de energía para Colombia
Indicadores Técnicos de Rendimiento [33]
Las siguientes definiciones de los indicadores técnicos describen el rendimiento de
una planta geotérmica. Son adimensionales y pueden ser expresados en
porcentaje.
100(horas) periodo (MW) Instalada Capacidad
periodo el en generados MWh de Total(%) Capacidad de Factor ××
=
100(horas) periodo (MW) Máxima Capacidad
periodo el en generados MWh de Total(%) Carga de Factor ××
=
100(horas) periodo del total uraciónD
periodo el uranted noperció en planta de horas Total (%) idadDisponibil de Factor ×=
68