Estudio de cogeneración de energía eléctrica y usos directos con geotermia de baja entalpía en Puyuhuapi

Abstract

El presente trabajo de título se enmarca en el Fondo de Innovación para la competitividad, FIC, de 2018 adjudicado al Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes, CEGA, cuyo objetivo es determinar la factibilidad de cogeneración de electricidad y calor con Geotermia en la localidad de Puyuhuapi, Región de Aysén. El recurso geotermal en superficie posee una temperatura entre 50 y 90°C, y se espera que en el reservorio la temperatura esté en un rango entre 120 y 150°C, permitiendo su uso para producción de energía eléctrica. Este trabajo tiene como objetivo principal la evaluación de prefactibilidad técnico-económica de la cogeneración de energía eléctrica y usos directos en cervecería, invernadero y calefacción de hogares usando un sistema en cascada, es decir, el uso secuencial del calor con distintos niveles de temperatura descendientes. Para la producción eléctrica se evaluaron distintos fluidos de trabajo tales como isobutano, pentano, R134a y propano para su uso en ciclo binario. También se realizan los cálculos para ciclo Kalina. Los resultados muestran que existe un trade-off entre la temperatura de salida del recurso geotermal y la potencia eléctrica neta extraíble de la planta. La evaluación económica de la planta se realiza para el Isobutano, fluido de trabajo que equilibra la producción eléctrica con la temperatura de salida del recurso. Se encuentra que la planta eléctrica no es económicamente viable dado que el LCOE ($306 USD/MWh y 236 USD/MWh para una temperatura de 120 y 150°C, respectivamente) es mayor que el Costo incremental de desarrollo en Palena (155 USD/MWh). En cuanto a la producción de cerveza, haciendo uso directo del recurso geotermal proveniente del pozo es posible el uso para la cocción de la cerveza, proceso cuyos gastos en gas son muy altos. Por esto mismo, el cambio de la fuente térmica a geotermia tiene un VAN positivo. El calor residual de los procesos anteriores es posible usarlo para calefaccionar hogares e invernadero de forma simultánea. En cuanto al primero, se calculan las cargas térmicas en un hogar y se estima que es posible calefaccionar 201 hogares. El análisis económico entrega que la geotermia es más barata que otras fuentes térmicas como estufa de gas, estufa a parafina y leña (si es comprada). El análisis de uso en invernadero se realiza para lechuga y sandía, encontrando que es posible calefaccionar casi el doble de superficie de lechuga que de sandía. El análisis económico concluye que la producción de lechugas tiene un alto nivel de inversión inicial, pero es totalmente factible dado el volumen de ventas y precios de esta verdura en el sur de Chile.