Estudio de factibilidad para la instalación de una central geotérmica en Chile

Abstract

El presente Trabajo Final de Grado determina la factibilidad de instalar una central geotérmica para la generación de electricidad en Chile, y conocer el procedimiento de su implementación en el país. En primera instancia, se comenzará con una investigación acabada de las principales características de la energía geotérmica y su proceso de producción. Además, son detallados los diferentes tipos de yacimientos geotérmicos con sus respectivas aplicaciones. Dentro de éstos, sobresale el uso de centrales de energía para yacimientos de alta temperatura y las bombas de calor geotérmicas para los yacimientos de baja temperatura, asimismo, existen otras aplicaciones de procesos industriales. A partir de esto y considerando que el estudio está enfocado en la generación de energía eléctrica mediante energía geotérmica, se estudiaron las ventajas y desventajas de la misma. Dentro de las ventajas, se enfatiza su alto factor de planta, 90% en promedio, y sus bajas emisiones de contaminantes al medio ambiente. Por otro lado, sus principales desventajas se deben a que este recurso está presente sólo en zonas que tienen actividad volcánica, y la inversión de los proyectos suele ser elevada, debido a las etapas de exploración y perforaciones en el terreno. Posteriormente, se dan a conocer los diferentes sistemas de tecnologías para la generación de electricidad, su respectivo procedimiento y los principales equipos que se utilizan. Actualmente, se utilizan los sistemas de expansión súbita (Simple o doble flash) cuando el fluido geotérmico presenta altas temperaturas, entre 155 – 350ºC; en cambio, cuando la temperatura es un tanto menor, entre 100 – 200ºC, se utilizan los sistemas binarios (Ciclo Orgánico de Rankine - ORC - o bien el ciclo Kalina). En cuanto al estudio de la energía geotérmica a nivel mundial, se muestra la capacidad total instalada de energía geotérmica y los países que abastecen su matriz energética utilizando este tipo de energía, donde Estados Unidos es el que posee la mayor potencia instalada, con 3.450 MWe que representan casi el 30% de todo el mundo y que produjo 16.000 GWh el año 2015. Conjuntamente, se presenta la situación actual de Chile, con respecto a la energía eléctrica y particularmente la geotérmica. En base a esto, se determinó el potencial geotérmico de un área específica de Chile, ubicada en la zona sur del país, en el sector Alto Bío Bío. Utilizando el método “USGS Heat in place” con simulación de Montecarlo, se obtuvo un potencial eléctrico de 35 MWe para un ciclo simple flash y 7,2 MWe para un ciclo binario (ORC). A partir de estos dos ciclos se seleccionó el simple flash para el análisis técnico y económico, por tener una mayor producción de energía eléctrica y mejor rendimiento termodinámico. Finalmente, se realizó la programación de la construcción del proyecto para un periodo de 7 años, en donde se estimaron las etapas y los costos asociados para determinar la inversión, la que se calculó en US$ 229.924.252 (211.721.915 €). También se utilizó el software “System Advisor Model” (SAM) para la estimación del número de sondeos geotérmicos y corroborar la inversión calculada previamente. De esta forma, se logró determinar que el proyecto, no es factible en un plazo de 30 años, principalmente por los bajos precios del nudo de energía, 65 US$/kWh (59,9 €/kWh). Sin embargo, la instalación de esta planta presenta varias ventajas ambientales y puede reducir aproximadamente entre 150.000 – 345.000 Tm/año de emisiones de CO2 y entre 1.300 – 1.500 Tm/año de emisiones de SO2, con respecto a las centrales térmicas de combustibles fósiles.