Mapa de provincias geotérmicas de México a partir de la geoquímica de fluidos y distribución de acuíferos: herramienta para la exploración y desarrollo de recursos geotérmicos convencionales

Número de proyecto

P02

Título de proyecto

Mapa de provincias geotérmicas de México a partir de la geoquímica de fluidos y distribución de acuíferos: herramienta para la exploración y desarrollo de recursos geotérmicos convencionales

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Evaluación de los recursos geotérmicos nacionales

Responsable de proyecto

Ruth Esther Villanueva Estrada

Institución

Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM

Antecedentes y justificación

Una clasificación de las provincias geotérmicas es una herramienta importante en la caracterización, evaluación y desarrollo de los recursos energéticos. Una provincia geotérmica se define como una porción del territorio que por sus condiciones geológicas y térmicas, (régimen térmico, hidrogeología, geoquímica de fluidos, litoestratigrafía, volcanología, etc.) adquiere una naturaleza geotérmica a escala regional y que se puede distinguir del resto del territorio (Cataldi y Manieri, 1995). Para poder definir la variable o variables clave para poder clasificar una provincia geotérmica, será necesario primero definir qué es un sistema geotérmico. Un sistema geotérmico es cualquier región geológica localizada donde porciones de la energía térmica proveniente del interior de la Tierra puede ser extraída del fluido circulante y transportada a un punto donde será utilizada (Williams et al., 2011). La variable clave para la clasificación debe ser coherente y lógica para evaluar el recurso geotérmico en función de la definición anterior. La forma como la energía geotérmica se identifica y utiliza es por la temperatura, la cual es una variable importante del recurso y por tanto es el principal elemento de clasificación de los sistemas geotérmicos con base a su contenido energético (Williams et al., 2011; Cataldi y Manieri, 1995; Cataldi et al., 1995). Un caso especial son los sistemas que se conocen como de roca seca caliente y que actualmente se denominan como “enhanced geotermal systems”, los cuales tienen temperaturas elevadas pero carecen de un fluido circulante que pueda ayudar a la extracción de la energía. A pesar de no corresponder a la definición tradicional, en varios países existen instituciones que realizan grandes esfuerzos para crear la tecnología que permita su explotación (Blackwell et al., 2007; Tester et al., 2007), por lo que su evaluación es importante para el desarrollo de este recurso en México.

El potencial geotérmico de reservorio se realiza mediante una prospección geoquímica del fluido que incluye análisis de cationes (Na, K, Mg, Ca, Li), aniones (HCO3-, SO42-, Cl), elementos traza (B, S2-), isótopos estables (carbono, hidrógeno y oxígeno), análisis de gases (CO2, CH4, H2S) y determinación de parámetros fisicoquímicos (pH, conductividad, temperatura). La estimación de la temperatura del reservorio se realiza mediante geotermómetros basados en datos experimentales y representan una herramienta valiosa para estimar la temperatura a profundidad y evaluar un recurso geotérmico.

Un reservorio geotérmico puede clasificarse, para fines de exploración, por la temperatura o entalpía del reservorio. La temperatura del reservorio, es una variable importante de la química del fluido y es útil para estimar el potencial uso de estos recursos naturales. Los sistemas geotérmicos comúnmente se dividen en baja temperatura (< 90°C), temperatura media (90-150°C) o alta temperatura (> 150°C) (Nicholson, 1993; White and Williams, 1975; Muffler, 1979; Williams et al., 2008). Los sistemas de alta temperatura incluyen fluidos dominados por líquido o vapor; los de temperatura intermedia y baja son casi siempre dominados por líquido. Los tres sistemas pueden ser utilizados para uso directo (Nicholson, 1993; Prol-Ledesma 2002). Mientras que los sistemas de temperatura intermedia o alta pueden ser utilizados para generar electricidad (Prol-Ledesma 2002).

Adicionalmente, la localización de sitios geotérmicos puede realizarse a través de estudios geofísicos por medio de sondeos electromagnéticos y eléctricos, donde se pueden delinear contrastes de conductividades eléctricas entre el reservorio y sus vecindades, así como aportar información estructural del mismo.

Estudios anteriores han realizado un esfuerzo de clasificar los sistemas geotérmicos y desde 1960 los estudios se han enfocado en evaluar la cantidad de energía almacenada debajo de la tierra y estimar la energía térmica que puede ser extraída localmente y explotada en un período de tiempo dado (Barbier et al. 1995; Cataldi et al., 1995; Cataldi y Maninieri, 1995; Lee, 1996; Muffler y Cataldi, 1978; Williams et al., 2011). A nivel nacional Prol-Ledesma y Juárez (1986) publicaron un primer mapa geotérmico de México en función de la estimación de temperaturas del reservorio con el geotermómetro de sílice y datos de flujo de calor. Posteriormente Torres-Rodríguez (2000) presentó una carta geotérmica de México y Torres et al. (2005) colectaron, interpretaron y desarrollaron una base de datos de los recursos geotérmicos en México de baja a media entalpía. Sin embargo, es necesario actualizar al mapa geotérmico y presentar una base de datos completa de todos los sitios con manifestaciones termales y pozos en el territorio nacional, además de categorizar estas manifestaciones.

La capacidad eléctrica neta instalada proveniente de fuentes geotérmicas es de 958 MW hasta diciembre de 2010 (Flores-Armenta, 2012); sin embargo, en este cálculo únicamente se han tomado en cuenta la explotación convencional de los sistemas continentales de alta temperatura (Cerro Prieto, Los Azufres, Tres Vírgenes y Los Humeros). Por otro lado, esta capacidad tiende a disminuir porque la producción, principalmente en el campo geotérmico de Cerro Prieto, está en declive (Flores-Armenta, 2012). La importancia de los recursos geotérmicos es que son considerados como recurso energético alternativo para la generación de electricidad, así como para otros propósitos comerciales (acuacultura, invernaderos, ambientes artificiales, etc.).

Objetivos y metas

La base de datos que integra los resultados del proyecto de provincias geotérmicas será una herramienta indispensable para planear las actividades de exploración y explotación geotérmica, particularmente en nuevas áreas con perspectivas positivas de desarrollo. El objetivo general de la propuesta es construir un mapa de provincias geotérmicas para todo el territorio mexicano que permita clasificar estas provincias a partir de la información geoquímica e hidrogeología, y poder así establecer la factibilidad para su explotación o utilización.

Se colectará toda la información disponible en aspectos geoquímicos y se traslapará con la ubicación de acuíferos para definir qué zonas geotérmicamente importantes presentan recursos geotérmicos convencionales.

En caso de haber sitios interesantes desde un punto de vista geotérmico y que no haya resultados disponibles o completos, se planeará la recolección y análisis de las muestras para un análisis a detalle.

Número de proyecto

P02

Título de proyecto

Mapa de provincias geotérmicas de México a partir de la geoquímica de fluidos y distribución de acuíferos: herramienta para la exploración y desarrollo de recursos geotérmicos convencionales

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Evaluación de los recursos geotérmicos nacionales

Responsable de proyecto

Ruth Esther Villanueva Estrada

Institución

Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM