Evaluación del recurso Geotérmico en la Región EUROACE

Evaluación del recurso Geotérmico en la Región EUROACE

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 54)
J. J. Tejado¹, C. Alcalde², E. Rebollada², M. I. Mota¹
¹ Instituto Tecnológico de Rocas Ornamentales y Materiales de Construcción (INTROMAC)
² Dirección General de Industria, Energía y Minas. Junta de Extremadura

Los trabajos previos destinados a la evaluación preliminar del potencial geotérmico en la Región EUROACE, tanto superficial como profundo, son una herramienta fundamental a la hora de poner de manifiesto un recurso, para su aprovechamiento o explotación. La caracterización geológica e hidrogeológica del área de estudio, unido al análisis de las manifestaciones hidrominerales, ha dado como resultado la elaboración de los mapas de recursos geotérmicos, así como de las áreas favorables para la investigación y aprovechamiento de recursos geotérmicos profundos.

Introducción

La geotérmica somera tiene en la Euro-Región EUROACE, integrada por las regiones de Alentejo y Centro (Portugal) y la Comunidad Autónoma de Extremadura (España), una corta pero sólida andadura, como ha quedado de manifiesto en el proyecto europeo, PROMOEENER-A.

El objetivo general del proyecto PROMOEENER-A, dentro del Programa Operativo de Cooperación Transfronteriza España-Portugal (POCTEP) 2007-2013, han sido impulsar el ahorro y la eficiencia energética mediante la implantación de equipos para calefacción y climatización de edificios públicos basados en sistemas bioclimáticos y geotérmicos, y el desarrollo y promoción de la utilización de estas tecnologías en las regiones de Extremadura (España), Alentejo y Centro (Portugal). Para alcanzar estos objetivos generales se ha realizado, entre otras actuaciones, un mapa de los recursos geotérmicos de toda el área de referencia, así como una evaluación del potencial de esos recursos geotérmicos, tanto superficiales como profundos.

La elaboración del Mapa de los Recursos Geotérmicos de Extremadura (España), Alentejo y Región Centro (Portugal), realizado por la Dirección General de Industria, Energía y Minas de la Junta de Extremadura y el Instituto Tecnológico de Rocas Ornamentales y Materiales de Construcción (INTROMAC), ha concluido que las tres regiones participantes en el proyecto presentan características geológicas interesantes para el aprovechamiento de la energía geotérmica contenida en el subsuelo.

La captación de dicha energía mediante bombas de calor geotérmicas requiere una tecnología relativamente sencilla, con unos costes moderados, habiendo sido demostrada su eficacia y eficiencia en otros países, como Suecia, Alemania, Francia, Estados Unidos de América, etc., en donde ha adquirido un gran auge en los últimos tiempos.

Se fundamenta en el aprovechamiento de la temperatura estable existente en los niveles más superficiales del subsuelo, tanto en las rocas como en las aguas subterráneas, básicamente para las necesidades de calefacción y refrigeración de un local, permitiendo un importante ahorro en los costes energéticos, siendo por otro lado una energía limpia (sin emisiones de CO2) y sin fluctuaciones diarias ni estacionales, lo que permite su aprovechamiento las 24 horas del día a lo largo de todo el año.

Por otro lado, el mapa muestra áreas donde puede ser factible el aprovechamiento de los recursos geotérmicos profundos, de media y alta temperatura, potencialmente aptos para la generación de electricidad; y los recursos geotérmicos de baja y media temperatura para uso directo del calor.

Recursos geotérmicos de muy baja entalpía superficiales contenidos en las rocas. Mapas de cesión de calor y de conductividad térmica superficial

La evaluación de los recursos geotérmicos de muy baja temperatura asociados a las rocas superficiales se ha llevado a cabo mediante la elaboración de los mapas de cesión de calor (potencia térmica superficial) y de conductividad térmica superficial, mapas que permiten de una manera preliminar conocer las propiedades térmicas del terreno y efectuar los cálculos estimativos previos de las instalaciones necesarias para el empleo de la bomba de calor geotérmica.

La metodología utilizada para la elaboración de esos mapas se basa en la asignación de un valor de potencia térmica superficial (W/m) y de conductividad térmica superficial (W/mK), estandarizados y obtenidos de la norma VDI4640, VDI4640 (2001), a las distintas litologías del área de estudio, procedentes de la Cartografía Geológica Contínua Digital 1:50.000 de Extremadura, IGME-JUNTA DE EXTREMADURA (2013) y del Mapa Geológico de Portugal a escala 1:500.000, LNEG (1992). De esta forma asignando a cada litología un atributo correspondiente al grupo en el que se ha clasificado, el mapa de unidades litológicas (conjunto de polígonos en el SIG correspondiente) queda transformado en un Mapa de Potencia Térmica Superficial y en un Mapa de Conductividad Térmica Superficial que se presentan en las figuras 2 y 3, y que pueden ser utilizados en una primera aproximación para el diseño preliminar de sistemas de aprovechamiento geotérmicos de muy baja temperatura. En la interpretación de estos mapas hay que tener presente que son mapas referidos a los materiales aflorantes y por lo tanto existentes en superficie. El valor asignado de potencia térmica o conductividad térmica puede variar en profundidad y lateralmente con las variaciones que se producen en una misma litología. Por ello su uso es para diseño preliminar. Para elaboración de un proyecto concreto será necesario realizar estudios de mayor detalle.

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Figura 1. Mapa de potencia térmica superficial

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Figura 2. Mapa de conductividad térmica superficial

Recursos geotérmicos de baja-media entalpía ligados a manifestaciones hidrominerales. Mapa de las manifestaciones geotérmicas asociadas a flujos hidrotermales

En las regiones de Extremadura, Alentejo y Región Centro son conocidas algunas manifestaciones termales: los manantiales de Baños de Montemayor, en la provincia de Cáceres que surgen a una temperatura de 42,8ºC, las termas de Unhais da Serra, en Covilhá, región Centro de Portugal, con una temperatura de surgencia de 37,7ºC, y algunas otras de menor temperatura, como las termas de Monfortinho, en el municipio de Idanha-a-Nova, región Centro (29,1ºC), los manantiales del Balneario de Alange (Badajoz) (27,6ºC), los manantiales de Las Cañas y El Huevo en Ceclavín (Cáceres) (26ºC), las aguas del sondeo Sopetrán en Almoharín (Cáceres) (26ºC), las aguas del sondeo de la Dehesilla en Santa Marta de los Barros (Badajoz) (22,7ºC), o las aguas de los manantiales y sondeo del Balneario de Valdefernando en Valdecaballeros (Badajoz) (22ºC). Los manantiales termales corresponden a la emergencia de un flujo subterráneo profundo en zonas de fractura, y su temperatura depende de la profundidad que haya alcanzado el flujo, del gradiente geotérmico local, del tiempo de residencia y de la velocidad de circulación del flujo hídrico en su emergencia. En este trabajo se ha incluido la recopilación, el estudio y el muestreo y análisis de las manifestaciones singulares hidrominerales del área de estudio, con objeto de, a partir de su estudio geotermométrico, calcular las temperaturas basales de esos flujos termales.

En el área portuguesa se han muestreado y analizado 22 manifestaciones, JUNTA DE EXTREMADURA (2013) visibles en la figura 3 y calculado la temperatura del geotermómetro de la sílice, a partir de la ecuación de TRUESDELL, A.H. (1976). Únicamente hay dos puntos con temperatura de base superior a 100ºC, se trata del manantial de S. Domingos, situado en la zona surportuguesa, Alentejo y el manantial de las termas de Unhais da Serra, en Covilhá.

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Figura 3. Mapa de manifestaciones geotérmicas hidrotermales del área portuguesa

En Extremadura (España), se han recopilado datos analíticos de 77 puntos de agua singulares que podrían, en principio, tener interés geotérmico en el sentido más amplio, a partir de estudios previos realizados por el Instituto Geológico y Minero de España y la Junta de Extremadura, y se ha llevado a cabo el muestreo y análisis de componentes mayoritarios de dos puntos de agua singulares relevantes, el sondeo de Fuente Herrumbrosa en Villa del Campo y el sondeo surgente de aguas mineralizadas sulfhídricas de La Geregosa en Santiago de Alcántara, ambos puntos situados en la provincia de Cáceres. A partir de las analíticas recopiladas y las realizadas de esos 79 puntos, se han calculado las temperaturas de distintos geotermómetros de sílice y alcalinos y alcalino-térreos y hallado la temperatura basal media, INTROMAC (2013).

De entre los puntos singulares seleccionados, se han considerado como más significativos para los objetivos del proyecto aquellos cuya temperatura de base supera los 80ºC,  temperatura que en condiciones excepcionalmente favorables (suficiente flujo natural o inducido) pudiera ser adecuada para la producción de energía eléctrica mediante un ciclo binario. Existen 14 puntos de agua cuya temperatura basal supera los 100ºC, alcanzando un valor máximo de 110ºC en el manantial de El Huevo en Ceclavín (Cáceres), que se consideran representativos de recursos geotérmicos de media temperatura (ver figura 4).

Recursos geotérmicos profundos en Extremadura (España)

La evaluación de los recursos geotérmicos profundos de Extremadura ha partido de la hipótesis de que los posibles yacimientos geotérmicos profundos en Extremadura, de acuerdo con el contexto geológico de la región, pueden ser de dos tipos: de “roca seca” (HDR), ligados a las intrusiones graníticas fracturadas o fracturables situadas bajo una cobertera sedimentaria térmicamente aislante, donde los fenómenos de refracción térmica positiva puedan incrementar la temperatura y el gradiente; o de  tipo hidrotermal, asociados a acuíferos profundos constituidos por dolomías y cuarcitas armoricanas, o bien a zonas de fracturación distensiva, estos últimos objeto del capítulo anterior.

Los trabajos se han basado en la recopilación y análisis de la información termométrica ambiental, geológica, geofísica, mineralógica, tectónica, hidrogeológica e hidrogeoquímica, sismotectónica, geotérmica, radiológica, etc. A partir de los datos geofísicos existentes, y, de las medidas gravimétricas compiladas por el IGME para el proyecto TOPOIBERIA, se ha confeccionado el mapa de Anomalía de Bouguer residual, que correlacionada con la geología, ha permitido identificar 25 anomalías negativas que podrían estar producidas por granitos no aflorantes o semi-aflorantes que pudieran constituir potenciales yacimientos geotérmicos. El estudio geológico e hidrogeológico ha permitido localizar y caracterizar los posibles acuíferos hidrotermales profundos, constituidos por calizas cámbricas y cuarcitas armoricanas, como únicos acuíferos hidrotermales en sentido estricto. La investigación se ha realizado mediante la ejecución de cortes seriados con el fin de elaborar un mapa de isobatas del muro y una caracterización preliminar de los posibles yacimientos hidrotermales. También se ha tratado de identificar batolitos graníticos no aflorantes mediante la localización de fenómenos asociados a su emplazamiento en un entorno próximo: aureolas de contacto y mineralizaciones perigraníticas o peribatolíticas asociadas a la circulación de fluidos mineralizantes asociados a los últimos estadios magmáticos: neumatolíticas e hidrotermales. Finalmente se ha realizado una identificación y valoración preliminar de una serie de zonas con potencial de explotación geotérmica.

Acuíferos hidrotermales. Se han identificado 2 posibles sectores geotérmicos en acuíferos carbonatados: el Sinclinal de Alconera y la Antiforma Fuentes del Maestre, en los que los niveles permeables de espesor considerable superan en algunos sectores los 2000-3000 metros de profundidad. Se considera que la temperatura podría superar bajo la isobata de 2000, los 80ºC de temperatura y los 100ºC en los sectores más profundos.

Se han identificado cinco posibles sectores de acuíferos geotérmicos asociados a cuarcitas armoricanas que superan los 2000 metros de profundidad  y que se localizan en las siguientes estructuras: Sinclinal de Herrera del Duque, Sinclinal de Almadén, Sinclinal de San Pedro, Sinclinal de Guadarranque y Sinclinal de Cáceres. Los dos primeros son en principio los más favorables por contar con espesores importantes de cuarcitas armoricanas y estar afectados por fallas y fracturación de dirección NNO-SSE. En las zonas de estos acuíferos situadas bajo la isobata de 2000 m, son esperables temperaturas superiores a 80ºC, en cuanto a los caudales de explotación deben ser moderados, pudiendo mejorarse mediante técnicas de hidrofracturación.

Yacimientos HDR. Mediante la correlación de la anomalía de Bouguer residual y la geología se han identificado 25 anomalías negativas que podrían considerarse potenciales yacimientos HDR, de los que por sus características tectónicas y posible relación con aguas de alta temperatura de base, se han seleccionado los 10 que en principio podrían tener mayor interés (Figura 4):

Bajo depósitos metasedimentarios: Zona 1 “Fregenal de la Sierra-Monesterio”; Zona 3 “Oliva de la Frontera”; Zona 8 “Valle de La Serena”; Zona 18 “San Vicente de Alcántara-La Codosera”.

En zonas cubiertas por depósitos neógenos: Zona 7 “Maguilla-Granja de Torrehermosa”; Zona 16 “Villar del Rey-La Nava de Santiago”; Zona 17 “Talavera La Real-Santa Marta”; Zona 21 “Talayuela-Rosalejo”; Zona 22 “Toril”; Zona 23  “Morcillo-Carcaboso”.

Otros: la zona 15 “Santa Amalia-Valdetorres-Medellín”, correspondiente a granitos tardivariscos. Indicar, por último, la zona del granito de Cabeza de Araya (Cáceres), donde actualmente se llevan a cabo investigaciones geotérmicas.

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Figura 4. Zonas con posibles yacimientos geotérmicos profundos en Extremadura (España)

Recursos geotérmicos profundos en Alentejo y Región Centro (Portugal)

En el área portuguesa del Alentejo y Región Centro, se han evaluado los recursos geotérmicos disponibles en función de su temperatura y profundidad.

Los recursos geotérmicos de baja entalpía, entre 30 y 100ºC, en profundidades superiores a 200 m., se encuentran asociados a zonas de fractura, donde hay evidencia de circulación profunda, considerándose, por tanto, escapes de almacenes de fluidos calientes situados a gran profundidad. Con este criterio se han seleccionado 6 zonas, que se representan en la figura 6: zona A, situada al sur de Beja; zona B, situada al norte de Moura, asociada a la falla de Vidigueira-Moura; zona C, situada a 20-30 km al sur de Évora, en una falla de dirección ENE-OSO; zona D, situada al norte de Portalegre, en la confluencia de varias facturas neotectónicas de direcciones NO-SE y NE-SO.; zona E, situada a 30-35 km al noroeste de Portalegre, en la confluencia de una falla de dirección NNE-SSO con otra de dirección NE-SO; y la zona F, ligada a la importante falla de Ponsul, que limita tectónicamente por el norte, con la cuenca de Castelo Branco.

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Figura 5. Zonas con posibles yacimientos geotérmicos profundos de baja entalpía en Alentejo-Centro (Portugal)

En cuanto a los recursos de media entalpía (entre 100 y 150ºC) profundos del área portuguesa, se han seleccionado dos zonas: la zona A, situada en las inmediaciones de las Termas de Unhais da Serra (Covilhá), ligada a una fractura de grandes dimensiones de dirección NNE-SSO, y la zona B, situada en el área de Sao Domingos, en el límite sur del área, ligada a una zona de confluencia de fracturas de direcciones NO-SE y ENE-OSO.

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Figura 6. Zonas con posibles yacimientos geotérmicos con profundos de media entalpía en Alentejo-Centro (Portugal)

Por último, se ha localizado en la zona portuguesa, la existencia de dos áreas de potenciales Sistemas Geotérmicos Estimulados, EGS. La zona A, situada al oeste de Portalegre, donde aflora un batolito granítico biotítico, hay una confluencia de fracturas NNE-SSO y NE-SO y el gradiente geotérmico obtenido en esa área, a partir de las termometrías realizadas (JUNTA DE EXTREMADURA, 2013) es considerado anómalo, 0,025-0,03ºC/m. Y la zona B, situada en las inmediaciones de Castelo Branco, incluye la masa de granitos monzoníticos y moscovíticos-biotíticos, que sirve de límite por el norte a la cuenca de Castelo Branco, incluyendo la falla de Ponsul, y en donde el gradiente geotérmico obtenido supera en esta zona, los 0,02ºC/m.

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Figura 7. Áreas de potenciales recursos geotérmicos EGS en Alentejo-Centro (Portugal)

Conclusiones

Como resultado de los estudios realizados en el marco del proyecto europeo PROMOEENER-A para la elaboración de los mapas de recursos geotérmicos de Extremadura (España), Alentejo y Región Centro (Portugal) y para la evaluación preliminar de su aprovechamiento, se puede concluir que:

  • Las tres regiones presentan características geológicas que permiten el aprovechamiento de la energía geotérmica somera de muy baja temperatura contenida en las rocas superficiales. El mapa de cesión de calor o de potencia térmica superficial muestra que más del 65% de la superficie del área de estudio, se encuadra en el rango de 60-100W/m de potencia térmica superficial, es decir, que cada metro de sondeo perforado permitiría una extracción de más de 60W de potencia térmica de forma sostenible si se planifica adecuadamente. Asimismo, el mapa de conductividad térmica superficial revela que más del 75% de la superficie del área de estudio, tiene un valor de la conductividad térmica superior a 2W/mºC.
  • En base a los datos geológicos, hidrogeológicos, geofísicos y de fracturación recopilados y elaborados, se han localizado áreas donde puede ser factible el aprovechamiento de los recursos geotérmicos profundos, de media y alta temperatura, potencialmente aptos para la generación de electricidad y recursos geotérmicos de baja y media temperatura para uso directo del calor. Concretamente, En Portugal, se han seleccionado 6 áreas con potenciales recursos geotérmicos de baja temperatura (30-100ºC) profundos, ligados a zonas de fractura; 2 áreas potenciales de recursos de media entalpía (100-150ºC); y 2 áreas con posibilidades de desarrollo de Sistemas Geotérmicos Estimulados (EGS). En Extremadura, se han localizado una serie de acuíferos profundos, cuarcíticos y carbonatados, que podrían proporcionar  caudales significativos de agua a temperaturas del orden de 80ºC a 2000m de profundidad; y 25 áreas susceptibles de albergar yacimientos de roca caliente seca (HDR), con temperaturas de 150ºC a 3000 m de profundidad, pudiendo alcanzar los 180ºC a 4000 metros; sin considerar la posible existencia de anomalías geotérmicas positivas que pudieran incrementar estas temperaturas.

Agradecimientos

Estos trabajos han sido realizados en el marco del proyecto PROMOEENER-A “Promoción de la Eficiencia Energética y las Energías Renovables en edificios de la Administración”, un proyecto europeo de cooperación transfronteriza, aprobado por el Comité de Gestión del Programa Operativo de Cooperación Transfronteriza España-Portugal (POCTEP) 2007-2013, en el que participaron como socios, la Dirección General de Industria y Energía del Gobierno de Extremadura, el INTROMAC (Instituto Tecnológico de Rocas Ornamentales y Materiales de la Construcción), la Agencia Extremeña de la Energía (AGENEX), la Asociación Provincial de Empresas del Metal de Badajoz (ASPREMETAL), la Agencia Regional de Energia do Centro e Baixo Alentejo (ARECBA), la Agencia Regional de Energia e Ambiente do Norte Alentejano e Tejo (AREANATejo) y la Agencia Regional de Energía e Ambiente do Interior (ENERAREA).

Referencias

  • IGME y JUNTA DE EXTREMADURA (2013): “Mapa Geológico Digital Continuo de Extremadura a escala 1:50.000”. Documento interno.
  • INTROMAC (2013): “Evaluación Preliminar del Potencial Geotérmico Profundo de Extremadura”. Informe final proyecto PROMOEENER-A.
  • JUNTA DE EXTREMADURA (2013): “Elaboración de los Mapas y Análisis de las Posibilidades de Explotación y Aprovechamiento del Flujo de Calor Terrestre de Extremadura (España), Alentejo y Región Centro (Portugal) en el Marco del Proyecto Promoeener_A_4_E”. Informe final. Dirección General de Industria y Energía.
  • JUNTA DE EXTREMADURA (2013): “Investigación de los Recursos Geotérmicos de Extremadura (España), Alentejo y región centro (Portugal) en el marco del proyecto PROMOEENER_A_4_E”. Informe final. Dirección General de Ordenación Industrial y Comercio.
  • LNEG (1992).: “Carta Geológica de Portugal na escala de 1:500.000, Folhas Norte e Sul”.
  • TRUESDELL, A.H. (1976): Summary of section III – geochemical techniques in exploration. Proceedings of the 2nd U.N. Symposium on the Development and Use of Geothermal Resources. San Francisco.
  • VDI 4640 (2001): “Part 2. Thermal Use of Underground”. Dusseldorf.

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