Gerardo Hiriart Lebert

este tipo de energía también es muy importante tener en cuenta el principio industrial que está detrás, por lo que es preciso ajustar los niveles de sostenibilidad de todo ese ciclo para que la emisión de residuos y su huella de carbono sean mínimos.

Ahora existe una tecnología eólica eficiente que responde de manera positiva a los fondos de inversión, bancos y empresas enfocados en cambiar a energías limpias y eficientes.

Al igual que otros sectores industriales, la energía eólica ha tenido, en los últimos 15 a 20 años, una evolución enorme. En México, donde se lleva un poco de menos tiempo instalando turbinas, se ha pasado de turbinas de menos de 1 mega de capacidad hasta 5 megas. Esto ha ocurrido en un lapso de apenas diez años. El ritmo aún es el mismo. Hay opciones de instalación en tierra y se han observado las posibilidades de asentamientos marítimos, pero ¿hacia dónde se dirige o especializa la industria? La tendencia es ofrecer soluciones adaptadas. Cada cliente o emplazamiento tiene sus particularidades, y la evolución tecnológica en la que se apoya la actividad permite dar soluciones a diferentes requerimientos o necesidades.

Las soluciones adaptadas se proponen para proyectos ad hoc, pero hay puntos de verdadero impacto, que son en los que se trabaja para potenciar la efectividad de un parque; el principal, a mi juicio, es el incremento de la energía anual producida, trabajo que permite optimizar las turbinas y conseguir su máximo rendimiento.

Otro punto, también de mucha importancia, es la optimización del el emplazamiento. Para lograr esa meta se comienza trabajando, en etapas muy tempranas del proyecto, junto con los desarrolladores con el fin de determinar qué tecnologías o qué tipos de evoluciones es posible implementar en cada uno de los proyectos.

El soporte tecnológico que se tiene como industria es muy amplio, entonces se intenta utilizarlo para obtener el máximo beneficio.

En el rubro de la optimización de costos destaca el uso de los aerogeneradores adecuados para cada emplazamiento. También es importante la ejecución del balance of plant, que es la obra civil, pero también la logística para llevar los aerogeneradores al sitio donde se instalarán, etc. Todo forma parte de una cadena de suministros que es crucial optimizar.

En esta fase es importante la participación de proveedores locales en los países en donde se instalan parques eólicos. En el caso de México, existe una industria relativamente avanzada y se cuenta con muchos proveedores especializados que facilitan todo este trabajo.

Se ha abierto mucho el campo de las soluciones para los emplazamientos y la optimización de las soluciones cuando las redes de trasmisión están distantes o son débiles.

Se ha trabajado en ITC y en cimentaciones optimizadas que permitan mayores alturas y mayores rotores. Es primordial la parte del control y del análisis de datos, tanto en la fase de construcción como en la fase de prestación del servicio. Al final, son proyectos a muy largo plazo, mínimo de 20 años, y la meta es garantizar, año con año, la energía que producirán las máquinas, contexto en el cual las estrategias de control son muy importantes. Luego hay líneas de trabajo, por supuesto para reducir las pérdidas.

Esta es la forma de maximizar la eficiencia de los aerogeneradores y materializar proyectos ad hoc para cada una de las necesidades.

El último desarrollo tecnológico es de las turbinas de 5 MW; al final, consiste en una dinámica de aumentar el área de barrido e incrementar la producción anual. Un poco en la línea de adaptarnos a diferentes proyectos, el año próximo esperamos contar con la turbina LG155, enfocada en la optimización del recurso y la generación de una mayor producción en vientos bajos.

IGNACIO AGUILAR ÁLVAREZ ¿Cómo deben atenderse los problemas sociales resultado de las instalaciones?, ¿cómo deben atenderse oportunamente las indemnizaciones en favor de los dueños de las tierras donde se emplazan las instalaciones y qué capacidad de crecimiento futuro le ve a la generación eólica?

Elena Rodríguez Ramos Como cualquier industria, la de la energía eólica tendrá algún impacto donde se ubique. Debemos ser responsables y congruentes al respecto, es indispensable buscar acuerdo. Se ha evolucionado mucho en los últimos años acerca de este tema.

Aún hay discrepancias, pero, en general, el impacto en las sociedades de cualquier tipo de industria tiene que lograr ser beneficioso. Tenemos que trabajar mano con mano para conseguir mejoras en el entorno donde laboramos, no sólo en la generación eléctrica.

Las indemnizaciones es necesario gestionarlas de la manera que dicten las resoluciones.

Sobre el potencial de México, podría fácilmente triplicarse la generación eléctrica por medio de parques eólicos.

Tecnología geotérmica

GERARDO HIRIART LEBERT Ingeniero naval mecánico, doctorado en 1973. Fue investigador titular del II UNAM, donde dirigió el proyecto “Impulsa IV desalación de agua de mar con energías renovables”. Fue gerente nacional en Geotermia de la CFE durante 10 años. Representante de México en el capítulo “Energías del océano” de la Agencia Internacional de Energía.

La geotermia debe encontrarse mediante exploración. Otras actividades en el campo de la energía no necesitan recurrir a ella. En la exploración geotérmica se excavan pozos profundos de unos 2 mil metros de profundidad. El objetivo es hallar sitios con alta temperatura, permeabilidad y agua abundante en el subsuelo. Al encontrarlos se separa el agua del vapor. Cuando éste se extrae el vapor se conduce hacia las centrales geotérmicas, que poseen turbinas muy parecidas a las de una instalación termoeléctrica. El agua procedente del yacimiento se separa y se reinyecta al subsuelo.

Las líneas de transmisión de la energía procedente de la geotermia son un factor muy importante; por fortuna, en México la geotermia está en lugares cercanos a las poblaciones.

México es el sexto generador de energía geotérmica en el mundo, el número uno es Estados Unidos, aunque México ocupó el tercer lugar mundial en potencia instalada. El país fue pionero en cuanto a enviar gente a estudiar en Nueva Zelanda, Italia e Islandia. Es bueno recordar que en el circuito eléctrico Tijuana-Mexicali-Ensenada, que no está conectado al resto del país, la geotermia aportó 70% de la energía eléctrica durante varios años. La energía de este tipo es apenas 1% del total que se genera en el país, pero representa 70% en el circuito de Baja California. Estas condiciones impulsaron que se preparara a mucha gente para el sector geotérmico cuando el país se situaba en ese tercer lugar mundial.

Entre las plantas geotérmicas instaladas actualmente en el país, la principal aún es Cerro Prieto, cerca de Mexicali, con una capacidad instalada de 570 MW; la segunda es Los Azufres, en Michoacán, con 250 MW; Los Humeros, en Puebla, con 110 MW; Tres Vírgenes, en Santa Rosalía, con 10 MW, y la única planta privada, cuya capacidad es de 35 MW, conocida como Domo de San Pedro, se ubica en Nayarit.

En la figura 1 se muestran los precios, en 2021, de distintas tecnologías. Como se aprecia, la de la geotermia es competitiva; quizá un poco más cara, pero con la gran ventaja de que no es intermitente, como la solar y eólica.

La energía geotérmica es limpia, permanente y sin fluctuaciones; además, es abundante en México, uno de los pocos países del mundo donde existe geotermia, una fuente de energía renovable, económica y confiable.

En la figura 2 un hipotético termómetro indica la temperatura de los yacimientos geotérmicos. Al respecto, México tiene la fortuna de que sus yacimientos tengan muy altas temperaturas. En la parte superior de la imagen aparecen Los Humeros, Domo de San Pedro, Cerro Prieto y Los Azufres, cuyas temperaturas fluctúan entre los 250 y los 350 °C. En el resto del mundo, una variedad enorme de plantas disponen de temperaturas que van desde 120 hasta 250 °C grados. Aunque estas temperaturas parecen bajas respecto de las de los yacimientos mexicanos, al final, a la turbina donde se emplea el vapor no le afecta de qué temperatura provino el fluido geotérmico. Por ejemplo, una planta turca con 170 °C genera 12 MW de energía, mientras que, en Bavaria, otra con 138 °C produce 5.6 MW.

En México es posible incrementar la potencia geotérmica y pasar de 1,000 MW instalados en la actualidad a 3,000 MW en el corto plazo. Esto si, con base en los niveles de temperatura disponibles, se emprende la obtención de 1,000 MW en la zona de Baja California y una cantidad análoga en la zona de la franja del Cinturón Neovolcánico. También se cuenta con mucho espacio para impulsar plantas pequeñas, practicar usos directos y explorar la geotermia submarina. Al respecto se ha trabajado en la creación de proyectos propios.

Entre los proyectos propios nacionales se ha incursionado en plantas chicas, de 0.5 MW. Una planta de reciente conclusión tiene una capacidad instalada de 5 KW; su turbina se diseñó e imprimió en 3D mediante equipo computarizado. Por último, se ha incursionado en la construcción de equipo dirigido a la geotermia submarina, aunque aún no sido probado en el terreno.

No es sencillo localizar fuentes de geotermia. Así que se observa, empíricamente, dónde hay fumarolas y manifestaciones termales, se obtienen muestras y se practica un experimento virtual: en frascos con agua a 150 °C, 200 °C y 250 °C se introduce una roca del lugar que se investiga. Mediante la extrapolación de los datos, este experimento se mantiene durante miles de años, lapso en que se disolverán las sales de la roca en una proporción asociada con la temperatura. Por lo tanto, a estos componentes de minerales disueltos se les denomina geotermómetros. Con base en estos se va determinando en cada manantial la temperatura y el origen de este fluido. Se repite el proceso hasta establecer información

$120 $100 $80 $60 $40 $20 $0 $71.3

Carbón ultra- supercrítico $41.8

Ciclo combinado $112.0

Turbinas de combustión $67.9

Nuclear $37.8

Geotérmica $86.7 $110.3 $90.8

$36.0 $29.9 $43.7 $43.7

Biomasa Almacenamiento en baterías Eólica, tierra adentro Eólica costa fuera Solar independiente Solar, híbrido Hidroeléctrica

Tomado de la US Energy Information Annual Energy Outlook 2021 Tabla B2. Figura 1. Costo nivelado de la energía ($(MWh) para diferentes tecnologías de generación y almacenamiento. Enero 2021.

geoquímica confiable para calcular la temperatura del fondo y disponer de datos para elaborar catálogos preliminares de los recursos geotérmicos del país.

En la tabla 1 se enumeran los lugares que presentan manifestaciones geotérmicas, proyecto con un avance de 92%. En esos sitios se calcularon las temperaturas de fondo y se aplicó un modelo muy simplificado para determinar cuánto podrían significar en potencia. Una particularidad de este trabajo es que se calcula, para cada punto, la temperatura de geotermómetro y, luego, se suponen un área y un espesor; en síntesis, es indispensable establecer una cantidad enorme de hipótesis.

Esto significa que, si se desea emprender algo serio (y se está haciendo en México), es necesario complementar las hipótesis con mediciones de campo más precisas. También se requiere conocer mejor la permeabilidad del subsuelo aplicando métodos magneto-telúricos y geofísicos, a lo que deben sumarse modelos conceptuales que impliquen la geología del lugar.

Mediante la reforma energética se aplicó la nueva ley geotérmica. Con base en ella, se concedieron 13 permisos de operación a CFE y 14 a empresarios privados. Sin embargo, el sector se encuentra, en este momento, estancado. Aunque hay exploración geotérmica en la CFE, está muy acotada.

En el mundo, durante los últimos 15 años ha evolucionado en forma significativa la construcción de centrales de turbinas de plantas geotérmicas; por ejemplo, en África, Turquía, algunos países europeos y Chile se han instalado plantas de distintos tipos.

En el mundo destacan, en el campo de la geotermia, las instalaciones de Islandia, Nueva Zelanda, Estados Unidos, Turquía, Filipinas, Italia, Costa Rica, Chile, Indonesia, Japón y México.

El inventario geotérmico nacional se ha hecho con base en las manifestaciones termales. Como empresa, tenemos varios años de experiencia. Los dos campos que hemos detectado y desarrollado no aparecen en el catálogo posible. Nuestro descubrimiento en Domo de San Pedro, Nayarit, no tiene ninguna manifestación superficial. En Celaya hay una muy pequeña manifestación superficial que sugiere características de un potencial irrelevante. Después de nuestras investigaciones, consideramos un potencial muchísimo más grande e insospechado en toda la franja neovolcánica. Las conclusiones preliminares publicadas son muy conservadoras. Según los trabajos de nuestros colaboradores, especialistas en fluidos geotérmicos y en métodos geofísicos, si se diera un empujón económico a la investigación y la instalación de plantas geotérmicas, sería posible instalar 2,000 MW. Esta cifra equivaldría a la generación de una planta similar a la de Laguna Verde en la costa del Pacífico.

El proyecto es factible aprovechando tecnología nacional y el talento de profesionales mexicanos. Es posible empezar mañana a explorar y a perforar los pozos con la tecnología disponible. Se cuenta con la capacidad para instalar esos 2,000 MW con plantas de 20 MW. Existe la posibilidad de construir centrales geotérmicas modulares en el país.

Situación de México Temperatura del yacimiento

Los Humeros Domo San Pedro Cerro Prieto Los Azufres 350

300

250

En este rango hay varios miles de MW (ciclo binario) 200

150

100

50

20

Temperatura del yacimiento

Figura 2. Escala de temperatura de yacimientos geotérmicos. Tabla 1. Permisos de exploración de la CFE Área Estado

Cerritos Calderón Cucapáh El Molote La Soledad San Marcos BC BC Nayarit Jalisco Jalisco

Planillas Jalisco

Los Negritos Araró Simirao Lago de Cuitzeo Ixtlán de los Hervores San Bartolomé de los Baños Acoculco El Chichonal Michoacán Michoacán Michoacán Michoacán Guanajuato Puebla Chiapas

La energía geotérmica es permanente y constante, está disponible los siete días de la semana, todo el año, sin fluctuaciones; no hay ráfagas, no hay nubes, es decir, son predecibles la entrega de energía y el mantenimiento. Se emplean aerocondensadores para el fluido con el cual se mueven las turbinas; el calor residual puede aprovecharse en otras aplicaciones, por ejemplo, la cogeneración. Hace algunos años, practicamos ensayos de calefacción utilizando aerocondensadores para el secado de madera en Michoacán; se secaban tablas o madera en bruto unas 20 veces más rápido que al aire libre. También se aplicaron en la deshidratación de fruta.

Los proyectos eléctricos como el de Los Azufres –cualquier proyecto grande de geotermia– tienen un escaso valor económico, pero su valor social es enorme. La geotermia ofrece la posibilidad de vender certificados de energía limpia, tal como otras energías limpias, además de vender capacidad firme y servicios auxiliares; desgraciadamente la ley no está hecha para aplicarla.

Ignacio Aguilar Álvarez ¿Qué implicaciones tiene la actividad sísmica recurrente en el país para el mantenimiento de las instalaciones bajo tierra en este tipo de proyectos?

Gerardo Hiriart Primero, la geotermia se presenta en los sitios donde el calor fluye desde el centro de la tierra hacia arriba. El ejemplo externo es los volcanes que hacen erupción. En general, las instalaciones geotérmicas se hallan en zonas donde hay movimientos de placas y mucha sismicidad; están donde fluye vapor del subsuelo y transforma la arcilla con la entrada en contacto en arcillas expansivas, como la montmorillonita, bombonillonita, y otras que son de suelos tremendamente complicados. En efecto, las centrales geotérmicas se ubican en zonas complicadas, por lo que se diseñan para soportar esas cargas sísmicas. Es un hecho que un sismo fuerte en cualquier campo geotérmico reacomoda el subsuelo a 2,000 metros, a veces aumenta, y otras, disminuye la producción de los pozos. Sí llega a afectar, no en forma drástica, pero sí perjudica la producción de un pozo.

Ignacio Aguilar Álvarez ¿A la investigación, desarrollo e innovación tecnológica qué ha aportado México?

Gerardo Hiriart En México fuimos pioneros en diseñar y construir plantas; la de Cerro Prieto siempre fue un baluarte y tuvimos el acierto de aliarnos con Estados Unidos. Teníamos colegas en Stanford, Berkeley, Nevada, Texas y en muchos institutos. Con ellos emprendíamos investigaciones conjuntas. Nosotros aportábamos los datos en representación del gobierno mexicano. Nuestras aportaciones no eran secretas y las suyas incluían la participación de expertos matemáticos en modelado. Creamos modelos conjuntos con Berkeley y Stanford, incluso relacionados con el flujo supersónico del vapor. Nosotros creamos una aportación que lleva mi nombre, fórmula Hiriart, para medir el flujo de un pozo geotérmico midiendo algunos parámetros básicos de temperatura. También hemos hecho aportes en geofísica y modelado de yacimientos. En la actualidad, en el desarrollo de turbinas logramos avances importantes, así como en turbinas termoplásticas de pequeña capacidad, diseñadas en computadoras 3D.