Las posibilidades del potencial geotérmico mexicano

Entre las energías renovables que se conocen actualmente, la geotérmica es acaso la menos conocida. En el balance general mundial de generación eléctrica, este recurso aporta apenas 0.2 por ciento del total, mientras que sus posibilidades son mucho mayores, tanto en usos directos como indirectos. Como resultado de la Reforma Energética, se han implementado ciertos instrumentos que resultarán favorables para el aprovechamiento de todo este potencial

Por Luis Carlos Gutiérrez Negrín

A pesar de que la energía geotérmica es una de las más antiguas, pues comenzó a desarrollarse hace más de 100 años en Italia, sigue siendo, probablemente, la fuente de energía renovable menos conocida. Esta situación no es privativa de México: en todo el mundo se encuentra la misma situación, salvo en países como Islandia, donde dos terceras partes de la energía primaria provienen de la geotermia.

El desconocimiento de esta fuente de energía se debe a que, a diferencia de energías renovables como el viento o el sol, que son accesibles en la superficie del planeta y pueden sentirse y medirse con bastante precisión, la geotermia proviene del interior de la tierra y no es fácilmente medible.

En un esquema básico, se observa que la Tierra cuenta con cuatro capas principales: el núcleo interno, el núcleo externo, el manto y la corteza terrestre. La geotermia, como su nombre lo indica, se refiere a la energía del interior de la Tierra, específicamente a la energía calorífica; en otras palabras, al calor interno del planeta.

Las fuentes de este calor son dos: el calor remanente desde que se formó el planeta, que representa 48 por ciento del total, y como segunda fuente, que representa el 52 por ciento restante, el decaimiento radiactivo de diversos minerales que forman parte del manto y de la corteza terrestre, en esa parte más externa que se denomina litósfera.

Esa energía calorífica es enorme. De acuerdo con las estimaciones, la energía calorífica de la Tierra asciende a 12.6 billones de exajoules y, sólo en los primeros 50 kilómetros de profundidad (la litósfera), la energía disponible es aproximadamente 5 mil 400 millones de exajoules. Esa energía está disipándose desde el interior de la Tierra, casi sin ser aprovechada, a una tasa de casi 1 mil 400 exajoules anuales, la mayor parte de ella a través de las superficies oceánicas. Para tener una idea más cercana de lo que esto representa, hay que considerar que el consumo de energía primaria mundial en 2012 ascendió a 560 exajoules; en otras palabras, el flujo de energía anual que brinda la Tierra sería suficiente para satisfacer casi tres veces el consumo total de energía primaria de todo el mundo, lo que incluye no sólo a la energía eléctrica, sino a todos los tipos de energía. Esto, por supuesto, es lo que se llama recurso teórico, lo cual es algo muy distinto a lo que técnica y comercialmente se puede aprovechar.

Cabe señalar que la energía geotérmica, como sucede también con la energía solar, no sólo se puede aprovechar de manera indirecta para la generación de electricidad, sino que tiene muchos usos directos (ver Imagen 1).

Para diferenciar entre los usos directos e indirectos, si se toma una escala de temperaturas que van desde los 30 hasta los 180 grados centígrados, puede observarse que de los 140 grados centígrados en adelante los recursos geotérmicos pueden utilizarse de manera indirecta para generar energía eléctrica, mediante los llamados ciclos unitarios. Un poco por debajo de este rango de temperatura, los recursos también pueden utilizarse para la generación de energía mediante los llamados ciclos binarios, pero también ya comienzan en este rango sus diversos usos directos, que incluyen procesos industriales que requieren calor, la calefacción y la climatización de espacios, el secado de madera, la deshidratación de vegetales, los invernaderos de temperatura controlada, la acuacultura, las llamadas bombas de calor geotérmico y la balneología, entre otros.

Los recursos geotérmicos se pueden clasificar con base, primeramente, en la existencia o ausencia en el subsuelo de fluidos naturales y, por lo tanto, si la transmisión de esa gran cantidad de energía se hace de manera convectiva (a través de fluidos) o conductiva (ver Tabla 1). De los diversos tipos de recursos geotérmicos que existen, sólo un par de ellos son los que se utilizan actualmente en todo el mundo, que son los recursos geotérmicos de tipo hidrotermal ubicados en los continentes. Hay que señalar que ya se encuentran en fases demostrativas proyectos eléctricos que aprovechan recursos geotérmicos de roca seca caliente, más conocidos por su nombre en inglés: Enhanced Geothermal Systems (EGS).

Yacimientos geotérmicos convencionales
En la Imagen 2, se pueden observar aproximadamente los segmentos en los que se divide la litósfera, conocidos como placas tectónicas, que como se sabe se están moviendo continuamente entre sí. En los límites o bordes de cada placa se producen fenómenos como el vulcanismo y los sismos, pero también son los sitios donde se forman los yacimientos geotérmicos de tipo hidrotermal. En las franjas de color rojo que se observan en la imagen –ubicadas prácticamente en los límites entre las principales placas tectónicas– es donde se concentra la explotación de este tipo de yacimientos, que se consideran como yacimientos convencionales.

En la actualidad, solamente 24 países utilizan sus recursos hidrotermales de alta temperatura para generar energía eléctrica, con un total de casi 13 mil megawatts (MW) de capacidad instalada en todo el mundo, encabezados por Estados Unidos, Filipinas e Indonesia. México aparece en cuarto lugar, con 1 mil 61 MW hasta el momento, ya considerando la última planta de 50 MW que recién entró en operación en el campo de Los Azufres, y dos plantas que echó a andar el Grupo Dragón en el campo del Domo San Pedro, todas ellas en febrero de 2015.

Estos 13 mil MW, a escala mundial, no son nada: representan solamente 0.2 por ciento de la capacidad eléctrica total del mundo. En otras palabras, podría desaparecer todo eso y nada pasaría en términos globales. Sin embargo, el verdadero beneficio de este tipo de recursos hidrotermales es que localmente sí pueden representar una verdadera alternativa a los combustibles fósiles, como lo demuestra el caso de Islandia, donde dos terceras partes de su consumo total de energía primaria provienen de la geotermia.

Yacimientos geotérmicos mejorados (EGS)
El diagrama de la Imagen 3 es un esquema de cómo se supone que luce el subsuelo. Estamos hablando aquí de profundidades que pueden llegar hasta 5 o 10 kilómetros, que resultan mayores a las que se encuentran actualmente los sistemas hidrotermales convencionales, pero que son donde es posible crear yacimientos geotérmicos mejorados (EGS, por sus siglas en inglés).

En este tipo de yacimientos no hay fluidos naturales profundos, por lo que es necesario fracturar las rocas del subsuelo. Esto se hace sin recurrir al fracking, una práctica que se utiliza para la obtención de recursos petroleros en rocas lutíticas, tanto de gas como de aceite, y que puede causar muchos problemas, principalmente por la enorme demanda de agua que se requiere y por el uso de surfactantes, elementos que permiten mantener abiertas las fracturas después de que se ha generado cierta presión. En el caso de los yacimientos geotérmicos, se utilizan técnicas que se conocen como hidrofracturamiento, fracturamiento térmico y estimulación ácida, mecanismos completamente diferentes que no presentan los problemas que suele tener el fracking.

Ahora bien, de los 13 mil MW que operan actualmente en esos 24 países del mundo, sólo alrededor de 5 MW operan con sistemas geotérmicos mejorados, uno en Francia y dos en Alemania, que todavía están en etapa demostrativa, porque el costo nivelado de generación es todavía muy alto.

Campos geotérmicos en operación en México
En la Imagen 4 se observa una franja roja sobre el mapa de la República Mexicana, la cual indica la ubicación aproximada de la Faja Volcánica Mexicana, o Eje Neovolcánico Transmexicano, un grupo de volcanes y productos volcánicos recientes en términos geológicos, que se alinean en dirección sensiblemente este-oeste. Esta faja incluye a volcanes que están en plena actividad actualmente, como el Popocatépetl y el Volcán de Fuego en Colima, entre otros.

En la imagen se señalan los cinco campos geotérmicos que están actualmente en funcionamiento en el país. Los indicados con un triángulo representan los cuatro campos que opera, que desarrolló y echó a andar, desde la exploración hasta su capacidad instalada actual, la Comisión Federal de Electricidad (CFE), desde abril de 1973 en Cerro Prieto, hasta febrero de este año en Los Azufres. Todos esos campos seguirán siendo desarrollados por la CFE. La estrella señala el lugar aproximado del proyecto del Domo San Pedro, en Nayarit, que opera el Grupo Dragón, y que representa el primer proyecto geotérmico privado del país.

En la tabla de la imagen, se observa, de un lado, la capacidad instalada en cada uno de estos campos y, del otro, la capacidad operativa; es decir, una representa la potencia de todas las máquinas instaladas y la otra la de las máquinas que realmente se encuentran operando. En el caso de Cerro Prieto se observa una diferencia de 150 MW entre su capacidad instalada y su capacidad operativa, porque las cuatro plantas más antiguas, que comenzaron a operar en 1973, salieron de operación desde hace aproximadamente tres años, debido a que ya resultaban muy ineficientes. De estas cifras se obtienen los 1 mil 61 MW de capacidad instalada y los 883 MW de capacidad operativa en México.

Elementos favorables para la geotermia en el nuevo mercado eléctrico

-Certificados de Energías Limpias
La CRE emitirá títulos (Certificados de Energías Limpias) para certificar la producción de energía eléctrica con fuentes renovables o tecnologías limpias, que también se podrán comercializar en el mercado eléctrico mayorista. Las ofertas comenzarán en marzo de 2016.

-Nueva Ley de Energía Geotérmica
La nueva Ley de Energía Geotérmica, y la reforma a tres artículos de la Ley de Aguas Nacionales, regula el futuro desarrollo geotérmico y separa el proceso en las etapas de reconocimiento, exploración y explotación, tanto para usos directos como indirectos de la geotermia.

-Creación del CeMIE-Geo
Se trata de un consorcio de 18 instituciones educativas y de investigación y compañías privadas, que arrancó en febrero de 2014 con 30 proyectos para cuatro años y 958 millones de pesos de presupuesto.

Situación actual y proyecciones de la energía geotérmica
En el contexto que ha dejado la Reforma Energética, destacan algunos elementos que se consideran favorables para promover un mayor desarrollo de los recursos geotérmicos del país. En primer lugar, están los Certificados de Energías Limpias. Es un sistema que hará que las empresas tengan que producir energías limpias o, en caso contrario, para cumplir su cuota, tendrán que comprar certificados a empresas que sí generen energías limpias, certificados que se van a intercambiar en el mercado eléctrico mayorista. De hecho, las bases de este sistema también se incluyen en las reglas de operación del mercado recientemente publicadas, y se espera que las primeras ofertas se liciten en marzo del año próximo. Este sistema no es nuevo, pues actualmente operan sistemas parecidos en California, en Europa y en algunos otros países, y es un recurso que favorece a todas las energías renovables y, por lo tanto, también a la geotermia.

La Ley de Energía Geotérmica es una ley nueva, formulada como consecuencia de la Reforma Energética, que se aprobó en agosto de 2014 y cuyo reglamento se publicó en octubre del mismo año. La reforma incluyó también la modificación a tres artículos de la Ley de Aguas Nacionales para hacerlos compatibles con la Ley de Energía Geotérmica.

Finalmente, un elemento que se considera de gran importancia es la creación del Centro Mexicano de Innovación en Energía Geotérmica (CeMIE-Geo). La Sener, a través de una de sus subsecretarías, lanzó la convocatoria para crear, originalmente, tres centros mexicanos de innovación en energía: uno eólico, otro solar y uno más en energía geotérmica. El CeMIE-Geo está compuesto por 18 instituciones educativas y empresas privadas, y apenas inició el año pasado con sus primeros proyectos y casi 958 millones de presupuesto, que debe ejercer para esos proyectos a lo largo de los siguientes tres años.

Por su parte, la nueva Ley de Energía Geotérmica divide el negocio en tres etapas: reconocimiento, exploración y explotación. Para cada una de estas etapas, define un instrumento jurídico que el usuario que pretenda desarrollarlo debe solicitar ante la Sener. Para la etapa de reconocimiento se deberá solicitar un registro; para la etapa de exploración se asigna un permiso, y en el caso de la explotación, una concesión, cada uno con características diferentes (ver Tabla 3).

En todos los casos, se permisionarán o concesionarán áreas con una superficie máxima de 150 kilómetros cuadrados. Un aspecto de gran relevancia contemplado en la Ley es que estos permisos no son transferibles ni comercializables; esto implica que una persona no puede obtener su registro y después venderlo al mejor postor. La medida busca que no suceda algo similar a lo que sucedió con la ley chilena ?muy parecida a la mexicana?, en la que se han generado inversiones enormes desde hace aproximadamente 15 años, pero no se ha instalado ni un solo megawat. Esto se debe en buena medida a que permisionarios y concesionarios se han dedicado a especular con los instrumentos jurídicos.

Ahora bien, lo que se ha dado en llamar Ronda Cero para la geotermia se refiere a un par de artículos transitorios de la Ley de Energía Geotérmica que le otorgaron a la CFE la preferencia para solicitarle a la Sener las concesiones de explotación y los permisos de exploración que considerara convenientes. En varias zonas del país, incluyendo algunos campos geotérmicos que ya están en explotación, la CFE ya había hecho grandes inversiones y no habría sido justo que cualquier inversionista privado llegara a solicitar un permiso o una concesión en ellos.

También existió la llamada Ronda 0.5, otro artículo transitorio de la Ley, que dio preferencia a inversionistas privados que ya hubiesen hecho inversiones en algunas zonas geotérmicas del país, antes de la entrada en vigor de la Ley, para que también tuvieran la oportunidad de solicitar antes los permisos o concesiones pertinentes.

La capacidad eléctrica total que había en el país a diciembre del año pasado, distribuida según las distintas tecnologías, permite observar claramente que México, como todo el mundo, sigue dependiendo de los combustibles fósiles, como los derivados del petróleo y en particular el gas natural, así como de algunas pequeñas plantas que utilizan combustóleo. A los combustibles fósiles les siguen las plantas hidroeléctricas, las carboeléctricas, que opera la CFE en el norte del país, la planta nuclear de Laguna Verde, así como la energía geotérmica. Ésta representa, en cuanto a su capacidad instalada, menos del 2 por ciento.

Ahora bien, en lo que respecta a la generación efectiva de electricidad, que se refiere a todo lo que se generó el año pasado para lo que se llama (todavía) el Servicio Público de Energía Eléctrica, se obtuvo un total de 258 mil gigawatts-hora. Dicha cifra no incluye la generación eléctrica mediante autoabastecimiento, cogeneración y pequeña producción, etcétera. En este caso, se observa que la aportación de los combustibles fósiles, como el gas natural y los derivados del petróleo, aumenta a más de 70 por ciento, y en el caso de la geotermia llega a 2.3 por ciento. Esto se debe a que la geotermia es la única energía renovable no intermitente, lo que la convierte en una energía base, que funciona las 24 horas del día, los 365 días del año, excepto en los pequeños periodos en los que las plantas se someten a mantenimiento.

Como resultado de la Ronda Cero —en una ceremonia que se realizó el 22 de julio de este año—, la Sener le otorgó a la CFE cinco concesiones de explotación para los cuatro campos geotérmicos que ya se han mencionado, además de un quinto campo que se localiza en las afueras de Guadalajara y que la CFE conoce como Cerritos Colorados. Este campo está dentro del Bosque de la Primavera, en una zona cuyo Plan de Manejo define como Zona de Aprovechamiento Especial e incluye unas 42 hectáreas del bosque, donde están ubicados, a la fecha, 13 pozos exploratorios que la CFE perforó en la década de 1980, junto con los caminos de acceso y demás.

Además de esto, la Sener le otorgó a la CFE 13 permisos de exploración en otras tanas zonas, que incluyen tres en el estado de Jalisco: La Soledad, Las Planillas y San Marcos. Esta última es una zona que la CFE exploró en la década de 1970 sin resultados positivos, pero cuyos recursos se espera que podrían estar a mayor profundidad de la explorada en esa época.

Por otro lado, en otra ceremonia más reciente, la Sener le otorgó a Grupo Dragón la primera concesión privada de explotación para el campo del Domo San Pedro. Adicionalmente, la Sener ha expedido un permiso de exploración para una joint-venture, conformada por la compañía mexicana Mexxus Drilling y la compañía islandesa Reykjavyk Geothermal, las cuales comenzaron a explorar una zona muy cercana a la del Domo San Pedro, pero en la parte sur, en las inmediaciones del volcán Ceboruco.

Para finales de octubre, dato más reciente que se tiene, la Sener había recibido 11 solicitudes de permisos de exploración para otras tantas zonas geotérmicas por parte de diversas compañías privadas, en siete estados de la República Mexicana, incluyendo a Jalisco entre ellos. La Sener aún se encuentra en proceso de evaluación de las solicitudes.

Cabe mencionar que las reservas probadas de yacimientos hidrotermales en México ascienden a más de 100 MW, mientras que las probables suman más de 230 MW, sólo en los seis campos concesionados hasta este momento a la CFE y al Grupo Dragón.

En lo que respecta a los recursos hidrotermales, cuyo significado es distinto al de reservas, se estima un total de más de 1 mil 210 MW para los recursos inferidos. Por su parte, el potencial geotérmico de roca seca caliente, desarrollable mediante tecnología EGS —que aún no es comercializable pero que en el futuro, sin duda, lo será—, es uno de los proyectos del CeMIE-Geo cuyos resultados se obtendrán en un par de años más. Sin embargo, estimaciones preliminares y parciales indican un potencial mínimo de 5 mil MW.

Por otro lado, el Inventario Nacional de Recursos Renovables de la Sener estima un potencial técnico geotérmico total, entre los dos tipos de recursos, de 13 mil 400 MW. En otras palabras, las posibilidades de desarrollo geotérmico futuro, principalmente de los recursos hidrotermales, son mejores que nunca. En más de 30 años, no se había observado una perspectiva tan halagüeña para la geotermia como la que se presenta ahora.

Lee más acerca de los campos geotérmicos en la revista Constructor Eléctrico, diciembre 2015

Luis Carlos Gutiérrez Negrín
Egresado de la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura del IPN. Trabajó durante cinco años en el Consejo de Recursos Minerales, actualmente Servicio Geológico Mexicano. Posteriormente, trabajó casi 30 años en la Gerencia de Proyectos Geotérmicos, de la CFE. Es director Ejecutivo de Geocónsul, habiendo realizado trabajos de consultoría en el Servicio Geológico Mexicano, en el Instituto de Investigaciones Eléctricas, el Instituto de Ingeniería de la UNAM, entre otros. Fue profesor en el IPN y profesor de Geología en la Universidad Michoacana, así como presidente de la Asociación Geotérmica Mexicana. A la fecha, es miembro del Grupo Directivo del CeMIE-Geo y miembro del Consejo Directivo de la International Geothermal Association (IGA).