INDICE
ANTECEDENTES CONTEXTO ESPECÍFICO I. OBEJETIVOS General Específico II. RESULTADOS ESPERADOS III. ACTIVIDADES ORGANIZACIÓN Y GESTION DEL PROYECTO Detalle del Pozo Fase inicial IV. COSTOS Y FINANCIAMIENTO V. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Historia de los estudios geotérmicos en Guatemala Proyectos geotérmicos a nivel de Factibilidad y Pre-Factibilidad en Guatemala Áreas con estudios preliminares de geotermia VI. BIBLIOGRAFÍA CITADA VII. CRONOGRAMA VIII. ANEXOS 1. Mapa Manifestaciones Geotérmicas de Guatemala 2. Mapa de Ubicación de Áreas de Interés Geotérmico 3. Mapa de Identificación acorde a estudios de Pre-Factibilidad y Factibilidad de interés Geotérmico. 4. Pozos de Campo Geotérmico de Amatitlan 5. Generación INDE vrs otros generadores 6. Composición de la Generación de Energía del INDE del año 2005 7. Generación Geotérmica vrs otros generadores S.N.I año 2005 8. Manifestación Geotérmica de Guatemala GEOTERMICA EN EL PROCESO DE PRECALENTAMIENTO DE LOS ACEITES VEGETALES PARA LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL
ANTECEDENTES La energía geotérmica constituye una significativa opción energética para el desarrollo sustentable, pues ha demostrado fehacientemente su factibilidad técnica y económica para la producción de energía eléctrica a mediana y gran escala, aparte de que permite una amplia gama de aplicaciones directas del calor en proyectos con una elevada rentabilidad social, tales como invernaderos, secado de granos y productos forestales, cultivo de peces y recreación, que pueden favorecer el desarrollo de actividades comunitarias de producción en áreas rurales afectadas por la pobreza
Guatemala es un país que cuenta con una gran cantidad de recursos naturales de tipo renovable, los cuales tienen un gran potencial energético. El potencial de generación de energía en el territorio nacional se estima en alrededor de 12,800 50 MW de los cuales unos 5,000 MW son procedentes del potencial hidroeléctrico, 1000 MW de origen geotérmico, unos 6,800 MW de origen eólico y fotovoltaico.
La geotermia sale de la tierra de manera constante, hora tras hora, año tras año. Cuando la sequía reduce la generación de electricidad por centrales hidroeléctricas, las plantas geotérmicas no son afectadas.
En Guatemala actualmente se utiliza un 13 % de este potencial hidráulico, porcentaje que es muy bajo tomando en cuenta que se tienen 38 cuencas hidrográficas en el país, la nación tiene entonces un recurso valioso para la generación de energía geotérmica e hidráulica.
1 CONTEXTO ESPECÍFICO
Guatemala es un país volcánico. La sierra Madre, que lo atraviesa en el sur, es el asentamiento de 36 volcanes que se encuentran diseminados en una extensión de 300 km aproximadamente, desde la frontera con México hasta la frontera con El Salvador.
Esta densidad volcánica da una idea de la gran capacidad geotermica que posee el subsuelo del país. Por esta razón, en 1972 el INDE inicio los estudios para la determinación de este recurso en Guatemalacon el fin de producir electricidad.
A partir de entonces se ha identifiado 13 campos geotermicos, 2 se han estudiado a nivel de factibilidad en los cuales funcionan actualmente sendas plantas geotermoelectricas, 5 se han estudio a nivel de prefactibilidad y se están llevando actualmente a nivel de factibilidad.
La situación actual del mercado eléctrico en Guatemala y la próxima integración del mercado regional en América Central brindan una gran oportunidad a inversionistas interesados en esta tecnología de generación.
La Ley de incentivos para el Desarrollo de Proyectos de Energía Renovable, contenida en el Decreto 52-2003, tiene por objeto promover el desarrollo de proyectos de energia renovable y establecer los incentivos fiscales económicos y administrativos para el efecto. Esta ley tiene como objetivos:
¾ Fomentar y facilitar las inversiones para el desarrollo de generación de electricidad a través del uso racional de recursos energéticos renovales. ¾ Propiciar la oferta energética nacional a través de recursos renovables contribuyendo con esto a la independencia de los combustibles importados.
2 ¾ Contribuir y facilitar los procesos de certificación estalecidos en el país en materia energética, mediante el uso de recursos renovables. ¾ Propiciar programas de eficiencia energética.
I. OBJETIVOS
I. 1 OBJETIVOS GENERALES Aplicar el contenido calórico del fluido producido por el pozo en el campo geotérmico para el uso en el proceso de producción de Biodiesel
I.2 OBJETIVO ESPECÍFICO ¾ Crear una infraestructura básica para la producción y utilización de energía renovable proveniente de la geotermia para el precalentamiento de aceites vegetales en el proceso de producción de Biodiesel.
¾ Determinar aquellos parámetros ambientalmente sensibles, en forma previa a la Explotación geotermica.
II. Resultados Esperados
a. Fortalecimiento de la base industrial para la producción de Biodiesel. b. Reducción de costos para la producción de Biodiesel. c. Reducción del consumo de electricidad y combustibles fósiles. d. Reducción de la contaminación y del efecto invernadero.
Producir Biodiesel al más bajo costo es vital para el éxito del proyecto y para poder competir con el precio del diesel. El costo elevado de las materias primas del Biodiesel deja poco margen en la operación. La reducción del costo actual, al implementar el uso de la energía geotérmica, permitirá que el proceso de producción tenga un menor consumo de energía fósil y eléctrica haciéndolo más
3 rentable y rebajando el precio de venta del producto. Esto redundará en un mayor consumo de biodiesel y una reducción en la contaminación ambiental en el país.
Por otro lado, el Biodiesel tiene la ventaja de que es un combustible producido en Guatemala a partir de energía renovable, lubrica y cuida los motores y sustituye las importaciones de diesel.
III. ACTIVIDADES, ORGANIZACIÓN Y GESTIÓN DEL PROYECTO Pasos a implementar en la ejecución del proyecto: La planta de producción de Biodiesel está localizada en el Km. 32,5 entre Amatitlán y Palín, dentro de lo que se denomina el área geotérmica de Amatitlán.
Biocombustibles de Guatemala, en su planta industrial para el proceso de aceites vegetales en la producción de Biodiesel, ha abierto un pozo de agua de 130 pies de profundidad para extraer agua caliente. El agua caliente, mediante un proceso de intercambio de calor, precalentará los aceites vegetales previo a su entrada al reactor, así como el Biodiesel en las diferentes etapas de purificación.
III.1 Detalle del pozo:
• Pozo geotérmico de líquido de baja profundidad.
• El pozo lo forma un tubo de hierro de 8" de diámetro y 130 pies de profundidad.
• Los últimos 70 pies del tubo están calados y su extremo inferior está cerrado, de manera que el agua entra exclusivamente por el área calada, la cual le sirve para filtrar la arena e impurezas minerales no solubles.
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FIGURA 1 POZO GEOTERMICO
5 El tubo está sumergido 90 pies debajo del nivel freático y los restantes 40 pies están en la parte seca. FIGURA 2 Localización del pozo y de la planta:
Parte del agua extraída del pozo servirá como fuente de calor y otra parte como agua para las necesidades de la planta.
III. 2 Fase Inicial: Estudio de la potencialidad del pozo. • Determinación del tamaño del manto. • Determinación del caudal y temperatura del agua. • Realización del análisis químico del agua. • Determinación del tipo de bomba a utilizar. • Diseño del tipo de pozo. Es indispensable regresar el agua? Pozo de producción y de inyección? • Diseño específico de los intercambiadores de calor para los aceites vegetales, para la reacción de Biodiesel y para el secador de Biodiesel.
6 Si la temperatura del agua del pozo no fuera lo suficientemente caliente, hay necesidad de diseñar y construir un sistema de calentamiento adicional del agua del pozo.
Diseño de una planta de tratamiento de agua, si el agua del pozo no llena los estándares para el agua de consumo para la planta. Esta es el agua que ha cedido su calor después de haber pasado por los intercambiadores de calor.
Para lograr el objetivo del proyecto es necesario adquirir el siguiente equipo: a. Una bomba b. Tubería de hierro c. Un Intercambiador de calor para el calentamiento de los aceites. d. Un Intercambiador de calor para el calentamiento del reactor. e. Un Intercambiador de calor para el secado del Biodiesel.
IV. COSTOS Y FINANCIAMIENTO COSTOS DE INTEGRACIÓN ENERGIA GEOTERMICA EN EL PRODESO DE PRECALENTAMIENTO DE ACEITES VEGETALES EN LA PRODUCCION DE BIODIESEL
EXPERTOS TOTAL MED. UNIT CANTIDAD UNIT. EUROS
Unidad 1 Experto en Geotermia 7,000.00
1 Experto en Calidad de Filtrado 7,000.00 Asistencia Técnica de reacondicionamiento de 1 pozo 6,000.00
GENERAL TOTAL 20,000.00
7 V. REVISION BIBLIOGRAFICA
V.1 HISTORIA DE LOS ESTUDIOS GEOTERMICOS EN GUATEMALA
Los estudios de los recursos geotermicos de Guatemala se iniciaron en 1972. El primer campo estudiado fue el Moyuta, en el Departamento de Jutiapa, al oriente del país sitio en el cual las manifestaciones geotermales existentes sugerian altas probabilidades de aprovechamiento del recurso para su explotación con fines de generación de energía eléctrica. En ese año se iniciaron los estudios de reconocimiento y en 1974 los estudios exploratorios. En 1976 se suspendieron los estudios debido a que los resultados mostraron que la temperatura en los pozos exploratorios no era adecuada para la generación de energía eléctrica. Los estudios se llevaron a nivel de prefactibilidad
El segundo campo estudiado fue de Zunil, en el departamento de Quetzaltenango, en el occidente del país. Los estudios de reconocimiento se iniciaron en 1973 y en 1976 los estudios exploratorios al suspenderse las actividades en el campo Moyuta. En 1977 se realizaron estudios a nivel de prefactibilidad en un área de 310 km2. en 1979 se seleccionó un área de 4 km2 que se consideró como la más promisoria para hacer estudios a nivel de factibilidad, al que se le llamó Zunil I y a sus alrededores Zunil II. El estudio de factibilidad se efectuó en los años 1980 y 1981, con el cual se definió la planta que actualmente funciona en éste campo
El tercer campo estudiado es el de Amatitlan, ubicado 40 km al sur de la ciudad de Guatemala, dentro de los municipios Amatitlán, San Vicente Pacaya y Villa Canales. Las primeras investigaciones se efectuaron en 1972. En 1977 se iniciaron los estudios de reconocimiento los cuales se suspendieron en 1979 para dar paso a los estudios de Zunil, reanudandose en 1980 en un área de 170 km2.
8 En 1981 se efectuaron estudios de reconocimiento a nivel regional, definiendose 9 áreas adicionales a las anteriores: ¾ San Marcos en el departamento del mismo nombre ¾ Atitlán en el departamento de Solota ¾ Palencia en el departamento de Guatemala ¾ Tecuamburro en el departamento de Santa Rosa ¾ Yarsa en el departamento de Santa Rosa ¾ Los Achiotes en el departamento de Santa Rosa ¾ Motagua en el departamento de Zacapa ¾ Retana en el departamento de El Progreso e ¾ Itepeque-Ipala en el departamento de Chiquimula.
En 1993 se adicionó al inventario de los recursos geotemicos del país el area geotermica de Totonicapán en departamento del mismo nombre
En 1985 se definio que el Área de Calderas ascienden los fluidos geotermicos del reservorio de Amatitlan. En 1989 se confirmo la existencia de recursos geotermicos comercialmente explotables en este campo, por lo que en 1991 se iniciaron los estudios de factibilidad los cuales finalizaron en 1996.
A partir de 1988 se han realizado estudios a nivel de prefactibilidad en el area de Tecuamburro.
En 1993 se iniciaron los estudios para determinar la prefactibilidad del campo de San Marcos. El informe final fue presentado en diciembre de 1997.
En 1993, se iniciaron los estudios preliminares en el área de Totonicapán, identificandose como área prioritaria.
9 V.2 Proyectos Geotérmicos a Nivel de Factibilidad y Pre- Factibilidad en Guatemala
Los estudios de los recursos geotérmicos de Guatemala se iniciaron en 1972, en el área geotérmica de Moyuta (Localización 12 Anexo 2)
Con el objetivo de contar con un inventario a nivel nacional de los recursos geotérmicos y obtener un mejor criterio para definir las áreas más promisorias para su investigación, en 1981 el INDE y BRGM de Francia, con fondos propios y donación de OLADE, efectuaron estudios de reconocimiento a nivel regional en 13 áreas (Figura 1) ubicadas a lo largo de la cadena volcánica localizada al sur del país y que lo atraviesa de este a oeste, desde la frontera con el Salvador hasta la frontera con México.
Los estudios evidenciaron que las áreas de Zunil, Amatitlán, San Marcos, Tecuamburro y Moyuta son de alta entalpía. En 1993, con cooperación técnica del Organismo Internacional de Energía Atómica –OIEA- el área de Totonicapán fue también identificada como área prioritaria.
V.2.1 Áreas a nivel de prefactibilidad a) Área geotérmica de Moyuta
El área geotérmica de Moyuta se localiza al oriente del país en el departamento de Jutiapa (Localización 12 Anexo 2). Los primeros estudios de reconocimiento se iniciaron a partir de 1972 por parte del INDE, cubriendo un área aproximada de 1000 km2.
En 1974 los estudios se incrementaron al delimitarse un área de 330 km2 para hacer investigaciones a nivel de prefactibilidad.
10 Como resultado de las investigaciones, conjuntamente con la perforación de 12 pozos de diámetro reducido, se seleccionó un área de 10 Km2 para estudios a detalle, área donde se perforaron dos pozos exploratorios de diámetro comercial (INDE 1 y 2). Los registros obtenidos en las dos perforaciones indicaron que las temperaturas máximas alcanzadas eran del orden de los 114°C, no siendo adecuadas para la explotación del recurso con fines de generación de energía eléctrica.
En 1990 se realizaron investigaciones adicionales, con la cooperación de Los Alamos National Laboratory de los Estados Unidos reevaluándose el sistema geotérmico de Moyuta. Con dicha reevaluación se concluyó que existen sitios alternos dentro del área para realizar nuevas perforaciones exploratorias, con altas expectativas de encontrar recurso geotérmico comercialmente explotable para la generación de energía eléctrica.
b) Área geotérmica de Zunil II
Con base en los resultados obtenidos con los estudios de factibilidad preliminar en el área de Zunil, en 1979 se seleccionó un área de 4 km2 que se consideró como la más promisoria para hacer estudios a nivel de factibilidad, a la cual se le llamó Zunil I y a sus alrededores Zunil II
Los estudios de prefactibilidad del área de Zunil II, cubrieron aproximadamente 150 km2 y se iniciaron a partir de 1989, seleccionando un área de 16 Km2 localizada dos km al este de Zunil I como la más promisoria para realizar estudios a detalle para lo cual se contrato a la empresa West Jec. En esta área durante la fase de los estudios, se perforaron tres pozos de diámetro reducido, resultando uno de ellos productor; obteniéndose 35 toneladas por hora de vapor seco, lo que confirma la existencia de un reservorio geotérmico.
11 Los estudios de prefactibilidad se finalizaron en 1992, concluyéndose que en dicha área se estima que existe recurso comercialmente explotable con un potencial mínimo de 50 MW. c) Área geotérmica de San Marcos Después del reconocimiento a nivel regional en 1981, el INDE realizó investigaciones preliminares en esta área cubriendo una superficie aproximada de 85 Km2.
Posteriormente y por medio un convenio suscrito entre INDE y la Comunidad Económica Europea, en el año de 1993 se iniciaron los estudios para determinar la prefactibilidad de dicho campo. El informe final fue presentado en diciembre de 1997.
A la fecha y con los resultados obtenidos, se confirma la existencia de un reservorio geotérmico con temperaturas adecuadas para la explotación con fines de generación de energía eléctrica, con una capacidad inicial de 24 MW. d) Área geotérmica de Tecuamburro
El área geotérmica de Tecuamburro está ubicada en el departamento Santa Rosa en las faldas del volcán del mismo nombre.
En esta área se han realizado estudios geocientíficos a nivel de prefactibilidad a partir de 1988 por parte de personal del INDE y con la colaboración de Los Alamos National Laboratory de los Estados Unidos, habiéndose perforado un pozo de diámetro reducido de 800 m de profundidad, en el cual se midió una temperatura de 235°C.
12 Los resultados obtenidos de la investigación, indican que el campo podría tener un alto potencial para su explotación con fines de generar energía eléctrica, estimándose su potencial en 50 MW como mínimo. v.3 Área con estudios preliminares a) Área geotérmica de Totonicapán
En el área geotérmica de Totonicapán se iniciaron los estudios preliminares con la colaboración del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). En 1996 se realizó la primera campaña geoquímica y en marzo de 1997 se recolectaron muestras para análisis isotópicos, efectuándose la interpretación geoquímica preliminar. En este año también se realizó el estudio geológico preliminar y en 1998 se efectuaron estudios geofísicos de gravimetría y magnetometría. b) Áreas con estudio a nivel regional
En las otras áreas identificadas en el Estudio a Nivel Regional realizado conjuntamente con OLADE, no se han efectuado más investigaciones y se requiere iniciar con estudios a nivel de prefactibilidad. Estas áreas son:
Palencia: Ubicada 20 km al noroeste de Ciudad Guatemala. Temperatura 140 °C
Atitlán: En el departamento Sololá. Temperatura 95 °C
Motagua: A orillas del río Motagua en el departamento Zacapa. Temperatura 160 °C
Ayarza: En los alrededores de la laguna de Ayarza, departamento Santa Rosa. Los valores de la temperatura no son confiables.
Retana: En la laguna Retana, departamento Jutiapa. Temperatura 150 °C
13 Ixtepeque-Ipala: Ubicada en los alrededores del volcán Ipala, departamento Chiquimula. Temperatura 180 °C
Los Achiotes: Al este del área geotérmica de Tecuamburro. Temperatura 155 °C
VI. BIBLIOGRAFIA CITADA 1. Negocios de Generación de Electricidad en Guatemala volumen III, Catalogo de campos geotérmicos, Instituto Nacional de Electrificación. 2005 2. Decreto 93-93 Ley General de Electricidad 3. Decreto 52-2003, Ley de Incentivos para el desarrollo de Proyectos de Energía Renovable 4. Acuerdo Gubernativo No, 211-2005, Reglamento de la Ley de Incentivos para el Desarrollo de Proyectos de Energía Renovable 5. Godinez, Jorge, Coordinador de Mantenimiento de Centrales Generadoras del Instituto Nacional de Electrificación – INDE-. Entrevista directa 6. www.fao.org Resumen Ejecutivo de Geotermia
VII. CRONOGRAMA DE TRABAJO VIII. ANEXOS 1. Mapa Manifestaciones Geotérmicas de Guatemala 2. Mapa de Ubicación de Areas de Interés Geotérmico 3. Mapa de Identificación acorde a estudios de prefactibilidad y factibilidad de interés Geotérmico. 4. Pozos de Campo Geotermico de Amatitlan 5. Generación INDE vrs otros generadores 6. Composición de la Generación de Energia del INDE del año 2005 7. Generación Geotermica vrs otros generadores S.N.I año 2005 8. Manifestación Geotermica de Guatemala
14 ENERGIA GEOTERMICA EN EL PROCESO DE PRECALENTAMIENTO DE LOS ACEITES VEGETALES PARA LA PRODUCCION DE BIODIESEL CRONOGRAMA DE PLANIFICACIÓN DE TRABAJO Actividades Semanas de 2007 1234567891011121314151617181920 Fase Inicial
DETERMINACION DEL TAMAÑO DEL MANTO P
E DETERMINACNION DEL CAUDAL Y TEMPERATURA DEL AGUA P
E
REALIZACION DEL ANALISIS QUIMICO DEL AGUA P
E
DETERMINACION DEL TIPO DE BOMBA P
E
DISEÑO DE TIPO DE POZO P
E DISEÑO ESPECIFICO DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR PARA LOS ACEITES VEGETALES P E Referencias: Programado Ejecutado ANEXO 4
Pozos del Campo Geotérmico de Amatitán
Pozo Ubicación (UTM) Profundidad Uso Orientación (m) XY AMF-1 59100 94300 1581 Productor vertical AMF-2 58195 93692 1502 Productor vertical AMF-3 59530 95246 1500 Reinyector vertical AMF-4 58200 95300 2058 Observación vertical AMJ-1 57757 93532 1700 Observación Direccional AMJ-2 57757 93532 1690 Observación Direccional ANEXO 2
MAPA DE UBICACIÓN DE AREAS DE INTERES GEOTERMICO ANEXO 3
MAPA DE IDENTIFIACION ACORDE A ESTUDIOS DE PREFACTIBILIDAD Y FACTIBILIDAD DE INTERÉS GEOTÉRMICO ANEXO 1
Fuente: Departamento de Energías Renovables DGE-MEM ANEXO 5
GENERACION INDE VRS OTROS GENERADORES SNI
INDE Otros 34% generadores 66% ANEXO 6
COMPOSICIÓN DE LA GENERACIÓN DE ENERGÍA DEL INDE DEL AÑO 2005
67%
29%
HIDROELÉCTRICA 4% GEOTÉRMICA TÉRMICA ANEXO 7
GENERACIÓN GEOTÉRMICA VRS OTROS
GENERADORES S.N.I, AÑO 200Ge5otérmica 2%
S.N.I. 98% ANEXO 8
GENERACION CHIXOY VRS OTROS GENERADORES S.N.I., AÑO 2005
chixoy 21%
S.N.I. 79%