Direct use of Geothermal Energy

in Chile: a review and update

Dr. Diego Morata

Dpto Geología & CEGA

Fac. Cs Físicas y Matemáticas

Universidad de Chile

Tercera Jornada Técnica 2018

ALHSUD Santiago, 30 Mayo 2018

Classification of Geothermal systems

Instalado Construcción

SIC (MW)

Mini-hidro 576 70

Solar PV 1566 106

Eólica 1330 615

Biomasa 482

SING (MW)

Mini-hidro 16

Solar PV 680 108

Eólica 202

Geotermia 48

CSP 110

TOTAL CHILE

5013 1020

Fuente: Newsletter ACERA Marzo 2018

ERNC Instaladas en Chile

(Marzo 2018)

South America @ 2015: the only continent in the world

without any geothermal power plant….

Installed geothermal capacity in 2015 worldwide (Bertani, 2015)

Different countries, different

societies, different comunnities!!!

Cerro Pabellón (N. Chile):

First power plant in South America (48 MW, in operation in

2017; two binary power plants). 4500 m.a.s.l., in the Atacama

Desert, 100 km far away Calama city

Geotérmica del Norte S.A.

(2006)

51.4% 48.6%

81.7% 18.3%

En 2006

Hoy…

“Prehistory” of the geothermal

development in Chile:

Chile: high geothermal anomaly!!

Heat flow in South America

(from Hamza et al, 2005)

Tolhuaca Geothermal Field (S Chile, MRP) El Tatio Geothermal Field (N Chile)

• Close relation between recent volcanism and high-T geothermal systems

• High geothermal potential (unexploited!)

• No real estimation about geothermal potential

• Abundant medium and low-enthalpy systems

• Different exploration programs in most of the Andean countries (private companies in Chile)

• Andean countries: mostly used for bathing and spa (≈ 340 MWt; Lund et al., 2011)

• Incipient low-T direct use in Chile (≈ 9 MWt)

• Geological, economical and social barriers

Usos directos de la geotermia:

la gran desconocida

(y quizá…el futuro)

• Uso residencial y comercial: – Calefacción, bombas de calor – Balnearios y calentamiento de agua – Refrigeración – Deshielo

• Usos de agricultura y relacionados: – Ganadería – Acuicultura – Invernaderos – Procesos de productos agrícolas;

secado, etc. • Uso industrial:

– Procesamiento de pulpa de madera y papel

– Tratamiento de aguas

Capacidad total instalada (2015): 70.885 MWt (en 82 países en el mundo)

País Principal contribución del uso directo de la geotermia

Islandia 90% de las casas calefaccionadas mediante calefacción distrital.

Japón 5000 baños públicos, 1500 hoteles con spa termales que han sido visitados

por 15 millones de huéspedes/año.

Suecia 20% de construcciones calefaccionadas mediante bombas de calor

geotermales.

Suiza 90.000 bombas de calor geotermales instaladas (~3 unidades/km2)

Túnez 244 hectáreas de invernaderos calefaccionados

Turquía 90.000 apartamentos calefaccionados en residencias de 16 ciudades

(~30% del total)

EEUU 1.4 millones de bombas geotermales instaladas (con un 7% anual de

crecimiento).

Some data…

CEGA synergy projects

• High- & medium-enthalpy

geothermal systems – The LOFS geothermal

domain

– Geothermal systems in

Northern Chile

• Low-enthalpy systems

and direct use – Identification of favorability

areas

– Implementation of

successful experiences

Direct uses in Chile:

• Mostly for recreational and touristic purposes • Only four spas with shallow wells (spas mostly using

directly hot water) • Total “calculated” capacity installed of 11.31 MWt

(but precise quantitative information is not available!!)

• 51 informed Geothermal Heat Pumps installed from 1996 up today: ≈70% closed-loop (ground-coupled), rest open-loop (water source)

• Installed heat pump capacity of 8.6 MWt (only 17% installed in houses and apartments, rest instaled in commercial, industrial and institutional buildings)

• TOTAL GEOTHERMAL DIRECT-USE IN CHILE (@ 2015): 19.91 MWt & 186.12TJ/year

Data from Lahsen et al (2015), WGC Melbourne 2015 and Lund & Lloyd (2016), Geothermics

Usos directos

Blue Lagoon (geothermal spa)

Planta geotérmica Svartsengi, Islandia •Generación eléctrica •Calefacción distrital •Balneología y recreación

El ESTADO y el desarrollo histórico

de la GEOTERMIA en Chile

• Mayo 2014: “Agenda de Energía” Ministerio de

Energía. ENERGIA: Confiable + Sustentable +

Inclusiva + Precios Razonables. 20%ERNC al

2015. Se propone una Modificación a la Ley de

Geotermia (Ley de Impulso a la Geotermia, Cuarto

Trimestre 2015 (??)) y una Propuesta de

programa para el uso térmico directo de la

geotermia (??).

• Agenda de Energía EJE 3: “Promoveremos el

desarrollo de la Geotermia para Desarrollo Local”

• Año 2016-2017: colapso compañías explorando

geotermia en Chile

• Año 2017: Mesa de Geotermia: Ministerio

Energia + Privados + Academia

• Mayo 2018: Ruta Energética: Ministerio de

Energía (se abre la puerta a la geotermia tanto

para electricidad como uso térmico)

District heating and individual space heating…

Arcilla impermeable Caliza Arenisca Granito Terreno superficial

Lo que nos convoca….

District heating in Europe…

v

Geotermia: una alternativa

energética para Aysén

Dr. Diego Morata

Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes

Departamento de Geología

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas,

Universidad de Chile

www.cega.ing.uchile.cl

Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile

Teléfono: (56 2) 29784885

Uso de los recursos

geotermales de la Región

de Aysén (S. Chile)

Apoyo de

Gobiernos

Regionales al uso

directo….

Usos directos: bombas de

calor geotermales

Calefacción distrital con

geotermia….(no es un sueño)

Un día de inverno cualquiera

en Coyhaique….

Calefacción con geotermia….

(no es un sueño)

Some other Chilean examples…..

Colegio Voipir de Ñancul (Villarrica)

Ejemplos de gran escala:

10 intercambiadores verticales

cerrados de 70-80 m.

Sistema de climatización, para 1.675m2. Potencia frigorífica de 101,6 kW. Potencia Calorífica de 135,8 kW.

Bomba de Calor y sistema de distribución Colector Geotérmico

Parque Científico Tecnológico de la Universidad Católica del Maule

Parque Científico Tecnológico de la Universidad Católica del Maule

contacto: David Zamora B. <dzamora@ucm.cl>

Indicadores económicos

Ejemplos de gran escala

Hotel y Cabañas del Lago (Puerto Varas): 10.000 m2 Potencia Térmica 460 KW Calefacción (agua sobre 60ºC) y Agua Caliente Sanitaria Sistema geotérmico con pozo profundo Inversión: MM$90,7.- Costo Operación: MM$ 1,4.-/mes Ahorro: MM$ 5,5.-. /mes TRI: 16 meses

www.geotermika.cl

marcelo@geotermika.cl

Indicadores económicos

Ejemplos de gran escala

Colegio San Javier Puerto Montt 22.000 m2 Calefacción y Agua Caliente Sanitaria Sistema geotérmico con pozo de agua Inversión: MM$320.- Costo Operación: MM$1,6.-/mes Ahorro: MM$7,2.-/mes TRI: 38 meses (alternativa caldera petróleo MM$45)

www.geotermika.cl

marcelo@geotermika.cl

But…many more applications:

Greenhouse heating

Usos directos: invernaderos C.E.T. Valle Verde, Puerto Aysén (Chile)

Proyecto FAE

(Fondo de Acceso a la

Energía)

Proyecto PNUMA

Programa Naciones Unidas

Medio Ambiente)

Fish farming

“Granja” de cocodrilos en Colorado

(agua calentada con geotermia).

New Mexico geothermal energy

(piscifactoría de Tilapia)

…and why not in S. Chile?

A multidisciplinary “integrated”

low-enthalpy CEGA project

Outreach: communication, education

and difussion

http://www.cega.ing.uchile.cl/

Comunicación y

Difusión!!

• Chile:

• geothermal country

• need to updated direct use installed experiences in the

country

• need of an specific regulation

• need to enhance the international cooperation in R & D

• good opportunities for reducing air pollution in some

cities

• In agreement with COP21

• Possibility for using in many other applications

• Education, social impact & future

• A Chilean Low-T geothermal network?

Conclusions

www.cega.ing.uchile.cl