Por José Rodrigo Giraldo Pastrana. Consultor en Desarrollo de Negocios, Inteligencia Comercial y Relaciones Públicas. Geociencias, Industrias Extractivas, Energías Renovables, Infraestructura Sostenible y Agua limpia.
Resumen
En el contexto de la descarbonización global y la diversificación de la matriz energética, México enfrenta el desafío de aprovechar sus recursos geotérmicos de manera innovadora y rentable. La reutilización de pozos petroleros abandonados mediante la implementación de plantas binarias de ciclo Rankine orgánico (ORC) se presenta como una alternativa técnica y económica viable. Este artículo analiza el proceso de conversión de pozos petroleros, la optimización energética con tecnologías ORC avanzadas y el impacto en indicadores financieros clave (VPN, TIR/ROI y tiempo de retorno), complementado con ejemplos internacionales y una visión de aplicación al caso mexicano.
- Introducción
La energía geotérmica aprovecha el calor terrestre para generar electricidad o proveer calor útil; sus categorías principales son alta entalpía (> 150 °C) y baja-media entalpía (50–150 °C). En México, el campo de Cerro Prieto (Baja California) demuestra la madurez tecnológica, pero nuevos proyectos requieren altos costos de perforación. La reconversión de pozos petroleros abandonados, con más de 10.000 pozos en el portafolio de PEMEX por evaluar, ofrece una infraestructura críticamente valiosa para reducir costos y acelerar el despliegue geotérmico.
2. Conversión de pozos petroleros a geotermia
El proceso de reconversión incluye:
- Evaluación de integridad mecánica estructural: registros (logging) de tubería de revestimiento y calidad de la cementación para asegurar ausencia de fugas y evaluar reparaciones necesarias.
- Caracterización termohidráulica: medición de gradiente geotérmico, temperatura en cabeza y caudal disponibles. En México, múltiples pozos superan 99 °C a 3.300 m de profundidad.
- Adaptación a planta ORC: instalación de intercambiadores de calor y tuberías de extracción, conectando el fluido geotérmico al sistema binario.
- Gestión ambiental: manejo de lodos y efluentes según normativas SENER, ASEA y SEMARNAT.
Este enfoque puede disminuir entre 30% y 50% del CAPEX del proyecto comparado con esquemas exploratorios de pozos nuevos (“greenfield”), como lo demuestra el programa Wells of Opportunity del DOE de EE. UU.
3. Optimización energética con plantas binarias ORC
Las plantas ORC tradicionales convierten calor en electricidad mediante un fluido orgánico de bajo punto de ebullición. Para maximizar su eficiencia se recomienda:
- Selección de fluido: R245fa y n-pentano muestran rendimientos ~15% en ORC básicos y hasta ~18% con recuperador interno en estudios de Indonesia. Con CO2 supercrítico como el que proponemos con nuestra tecnología mexicana podemos llegar hasta un ~40%.
- Configuraciones avanzadas: ORC con precalentador (ORCR) eleva eficiencia neta hasta 20% sobre ORC convencional.
- Poligeneración en cascada: combinación de generación eléctrica, calefacción y refrigeración mejora la eficiencia global hasta 30% y reduce el LCOE en 10–15%.
- Mantenimiento predictivo: sistemas IoT de monitoreo continuo aseguran > 95% de disponibilidad anual.
4. Análisis económico: VPN, ROI y retorno de inversión
La sinergia entre menores costos de CAPEX y mayor eficiencia incrementa significativamente los indicadores financieros:
| Indicador | Proyecto Greenfield | Pozos reconvertidos + ORC optimizado |
|---|---|---|
| VPN (20 años, 8% dcto) | Marginal/Negativo | + USD 10–20 M por pozo |
| TIR / ROI | 6–8% | 12–18% |
| Payback | 8–12 años | 4–6 años |
- Reducción de CAPEX: ahorro de USD 1.5–2 M por pozo (30–40%).
- Incremento de ingresos: ORC con recuperador mejora generación anual hasta 20%.
- Escenarios de tarifa: con USD 0.08/kWh el VPN permanece positivo; a USD 0.12/kWh la TIR supera 20%.
5. Ejemplos internacionales comparativos
- Estados Unidos (Wells of Opportunity): financiamiento de > USD 8.4 M para reconversión de pozos en Texas, California y Nevada; resultados con TIR de 12–15% en primera fase.
- Alemania (Polling): reutilización de pozo para calefacción urbana con reducción del 40% en CAPEX.
- China (Cuenca de Songliao): más de 30 pozos convertidos para calefacción distrital, bajando emisiones de carbón en zonas urbanas.
6. Potencial y aplicación en México
México cuenta con regiones de alto gradiente geotérmico: Eje Neovolcánico, Istmo de Tehuantepec y cuencas del norte. Además, la red de transmisión cercana y la experiencia de CFE junto con los pozos de PEMEX y operadoras privadas pueden facilitar la integración de proyectos con tecnología aplicada. La adaptación del marco regulatorio —implicando a SENER, ASEA, CONACYT y gobiernos estatales— es crucial para impulsar inversiones público-privadas.
7. Conclusiones
La reconversión de pozos petroleros a proyectos geotérmicos con plantas binarias ORC optimizadas es técnicamente factible y financieramente atractiva. En México, donde el CAPEX de energía renovable representa una barrera, este modelo ofrece VPN positivo, ROI de hasta 18% y payback inferior a 6 años, contribuyendo a la descarbonización, al desarrollo regional y a la eficiencia energética.
Referencias
- DOE (2023). Wells of Opportunity Program. U.S. Department of Energy.
- ResearchGate (2020). Scheme of an ORC unit working on a geothermal reservoir.
- ResearchGate (2015). Binary ORC with recuperator efficiency.
- UPME (2023). Geotermia en Colombia: Diagnóstico y oportunidades.
- OCU (2022). Bomba de calor geotérmica.
- IRENA (2022). Geothermal Power: Technology Brief.
- Cienciasfera (2021). Energía geotérmica de alta y baja entalpía.
