Carlos LÓPEZ JIMENO
D.G. Industria, Energía y Minas
Comunidad de Madrid
Zaragoza, 7 de mayo de 2014
LA ENERGÍA GEOTÉRMICA; UN
RECURSO ENERGÉTICO
Géiseres y volcanes muestran el calor de la Tierra.
Expertos de la A.G.I. visitando la ciudad geotérmica de Nangong en
China.
Cabeza de un pozo geotérmico en Neustadt-Gleve, Alemania, de 2.800
m de profundidad y 10 MWt.
... pero, sin embargo, en muchas instalaciones geotérmicas la fuente de calor está oculta!
DEFINICIÓN:
La energíageotérmica es la energía almacenada en forma de calor por debajo de la
superficie de la
corteza terrestre.
(Definición oficial en Alemania en la Guía VPI 4640,
adoptada por el Consejo Europeo de Energía Geotérmica).
• Antes el aprovechamiento geotérmico exigía:
• Zona geológica a temperatura anormalmente alta • Profundidad accesible
• Existencia de agua
• Hoy día el agua y la temperatura anormalmente alta no son estrictamente
necesarias.
• Clasificación de yacimientos en función de la temperatura:
• Baja y muy baja temperatura: hasta 90 ºC
• Media temperatura: entre 90 y 150 ºC • Alta temperatura: superior a 150 ºC
Yacimiento Hidro- geotérmico
• Producción geotérmica de energía eléctrica, hasta 5.000 m de profundidad.
• Energía geotérmica profunda para “uso directo”, calentamiento y refrigeración, de 400 a 3.000 m de profundidad.
• Energía geotérmica superficial para calentamiento y refrigeración con
bombas de calor, de 0 a 400 m de profundidad.
Fuente: Geothermie-Perspectives de l’ADEME et du BRGM
Sistema utilizado desde los años 70 en Francia y desde los años 80 en Alemania.
Planta de calefacción geotérmica en Neustadt-Glewe.
PROFUNDIDAD: 400 a 3.000 m
SPÁS, CALEFACCIÓN Y ACS
Fuente: Geothermal Education Office
Fuente: Dickson, M. H. y Fanelli, M. CNR. Pisa. Italia
Fuente: Infos-Géothermie.Suisse énergie Fuente: IEA Geothermal R&T Annual Report.2004
Invernadero de 5 ha en Mokai. Nueva Zelanda
Fuente: White, B. New Zealand Association.2006
CALEFACCIÓN DE INVERNADEROS
Fuente: Geothermal Education Office
ACUICULTURA Y CRÍA DE ANIMALES
Kawerau (Nueva Zelanda)
Fuente: White, B. New Zealand Association.2006
Oklahoma State University Fuente: Bose,J.E. et al. Oklahoma State University Inicio:1958
2 Plantas: 5,9 MW
Uso: 5.316 TJ/año
ENERGÍA GEOTÉRMICA PROFUNDA. USOS DIRECTOS
• TECNOLOGÍAS • Vapor Seco
• Evaporación Flash • Ciclo binario
• ASPECTOS COMUNES
• Perforación muy desarrollada por industria petrolífera.
• Empleo de tecnología común con el sector de generación eléctrica
(turbinas generadores, refrigeración...).
• Gran factor de capacidad incluso frente a otras renovables (24 h/día y
365 días/año).
• Requieren reinyección para una explotación racional del yacimiento.
Larderello (Italia) 1904
Fuente: EGEC-ENEL
Fuente: Pacific Gas and Electric
The Geysers (California) Plantas: 21 Capacidad: 900 MW
Inicio: 1921
Fuente: Geothermie-Perspectives de l’ADEME et du BRGM
Fuente: Infos-Géothermie nº 2.Suisse énergie
Soultz-sous-Forêts Francia. 2005
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA: PASADO, PRESENTE Y FUTURO
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA: SISTEMA “VAPOR SECO”
The Geysers. California 1.420 MWe
Larderello. Italia 543 MWe
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA: SISTEMA “SINGLE FLASH”
Refrigeración por agua. Refrigeración por aire.
Planta de Wendell-Amadee en California, EE.UU.
Planta de Bad Blumau, Austria (250 kWe).
Planta de Nagqu, China (110 ºC – 1.300 kWe).
Planta de Wabuska, Nevada (104 ºC – 750 kWe).
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. TECNOLOGÍA ACTUAL DE CENTRALES ELÉCTRICAS
Plataforma de perforación en Soultz-Sous-Forêts, Francia.
Principio de los SGE.
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. SISTEMAS GEOTÉRMICOS ESTIMULADOS (SGE)
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. EVOLUCIÓN DE LA POTENCIA INSTALADA
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. PLANTA DE GENERACIÓN EN UNTERHACHING. ALEMANIA
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. PLANTA DE GENERACIÓN EN UNTERHACHING. ALEMANIA
Proyecto DEEP HEAT MINING BASEL
ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. TORRE DE PERFORACIÓN EN SUIZA
SISTEMAS GEOTÉRMICOS:
• Espirales horizontales --- 1,2 a 2,0 m de profundidad • Intercambiadores geotérmicos en sondeos --- 10 a 250 m de profundidad
(Espirales verticales)
• Pilotes energéticos --- 8 a 45 m de profundidad • Pozos de agua --- 4 a 50 m de profundidad
• Aguas de minas y túneles
Aproximadamente el 80 % de todos los sistemas ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL PARA
+ Primeros en utilizarse con BCG
+ Mas apropiados para edificios comerciales - Intercambiador de calor intermedio
- Caudal mín.: 0,25 m3/h por kW BCG
- Restricciones medioambientales
Fuente: EDASU Fuente: Natural Resources Canada
Fuente: Geothermal Heat Pumps.UBeG
Fuente: Geothermal Heat Pumps.UBeG
Fuente: Natural Resources Canada
Fuente: Natural Resources Canada Fuente: www.instalacionesalegre.com
Fuente: Geotermia REAHU
DISTANCIAS: · 2 m de árboles
· 1,5 m de conducciones enterradas · 3 m de cimentaciones, desagües, etc. · 0,3 a 0,8 m entre tubos (0,4 m habitual)
PROFUNDIDAD: Entre 1,2 y 1,5 m
Francia Profundidad: entre 0,6 y 1,2 m
Longitud: entre 1,5 y 3 veces superficie a calentar
SONDEOS
Diámetro: 10 a 16 cm
Distancias: De edificios: > 2 m
De tuberías enterradas: > 0,7 m
Entre sondeos: > 5m (para menos de 50 m de profundidad) > 6 m (para 50 a 100m)
Fuente: www.bemco.be Fuente: SoluTEC
Fuente: Ground Source Drilling INTERCAMBIADORES VERTICALES
Fuente: Perforadoras Comacchio
Fuente: Perforadoras Fraste
Fuente: Termoterra
Fuente: Perforadoras Comacchio
Fuente: BRGM - ADEME Fuente: HakaGerodur Fuente: Hellltrön .Lund University
Fuente: HakaGerodur Fuente: VDI 4640 – Part. 2
Fuente: BRGM-ADEME
Fuente: MouviTech
Fuente: Morand Forages
Fuente: Morand Forages
Fuente: BRGM - ADEME
Fuente: OPED Suiza
Fuente: GSP Suiza
· No tóxico · No corrosivo · No inflamable · Muy viscoso · Mas caro · Tóxico · Inflamable · Muy viscoso · Tóxico · Precisa inhibidores de la corrosión · Mas barato OBSERVACIONES MEDIO CONCENTRACIÓN CONTRA EL HIELOPROTECCIÓN
Agua Etilenglicol Propilenglicol Etanol 0 ºC -10,4 a -19,3 ºC -10,1 a -17,5 ºC - 10,5 a -20,5 ºC 20 a 33 % 25 a 35 % 20 a 30 % Otros · Metanol
· Cloruros: sódico, cálcico, magnésico, potásico · Carbonatos: sódico, potásico
REQUISITOS:
- Impedir la formación de hielo en el evaporador (modo calefacción) - Proteger contra la corrosión los materiales del circuito cerrado - No contaminar el agua subterránea
Fuente: UBeG
Fuente: Instituto Federal Suizo de Tecnología
Duración: 50 – 60 h
Interés: mas de 10 sondeos PROPIEDADES DEL TERRENO Conductividad térmica
Capacidad térmica volumétrica Permeabilidad
Resistencia térmica
gas líquido Calor latente de vapori-zación
El calor fluye del cuerpo
más caliente al más frío. Los gases al expandirse se enfrían y absorben el calor latente del medio.
Condensador Válvula
de expansión
Evaporador
Compresor
Compresor FUENTE DE CALOR P: 1 atm T: 7 ºC Calor latente de vaporización Calor latente de vaporización Válvula de expansión Evaporación Líquido frío Expansión Líquido caliente Compresión Condensación Gas frío Gas caliente P: 2 – 5 atm T: -15 ºC P: 8 – 12 atm T: 30 ºC SUMIDERO DE CALOR P: 1 atm T: 24 ºC
Rendimiento
• En modo calor COP (Coefficient of Performance)
Pgenerada
COP =
Pconsumida
• Ejemplo
COP = 3; Potencia consumida 1 kW eléctrico Potencia generada en el sistema 3 kW
• En modo frío EER (Efficiency Energy Rate)
0 5 10 15 20 ºC 5 m 10 m 15 m 10 ºC Temperatura Prof u n di d ad
1 Febrero 1 Mayo 1 Nov 1 Agosto ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL
Perforación de sondeo e instalación de
intercambiadores.
ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA CON INTERCAMBIADORES
Nota: (1) De menos de 150 a mas de 300 km
Fuente: Guía Técnica de Sondeos Geotérmicos Verticales. 2008.
COSTES DE SONDAS GEOTÉRMICAS VERTICALES EN ESPAÑA
Perforación Terrenos consolidados
Terrenos poco consolidados con inyección de lodos Traslado de maquinaria, acondicionamiento del equipo y terrenos Tubos de la sonda geotérmica
Material de relleno del sondeo
Materiales para conexión de sondas Anticongelante
Retirada de residuos y/o lodos de sondeo
Planta movil para filtrado de lodos (cuando se requiera)
1.500 a 6.500 € 900 a 1.300 €/100m 3,5 a 5 €/m 40 a 60 €/m 50 a 70 €/m 4 a 7 €/m 5 a 7 €/m 100 a 200 €/m 1.500 a 1.800 €/día (1) 3 COSTES DE SONDAS GEOTÉRMICAS VERTICALES EN
• 252 m2 a climatizar • Calefacción por radiadores • 4 Cuartos de Baño EJEMPLO 1
VIVIENDA UNIFAMILAR EN VILLANUEVA DE LA CAÑADA (MADRID)
EJEMPLO 2
Sistema cerrado
Calor y frío de baja temperatura
Sistema de Bomba de calor geotérmico
Nuevo Hospital Mollet del Vallès, Barcelona EJEMPLO 3
Proyecto de 71 viviendas libres, 9 viviendas VPO, 8 locales,
trasteros, garajes y zonas comunes
Calefacción y suministro de ACS por sistema Geotérmico 100%
47 sondeos de 137 m, aproximadamente 6.500 m de perforación 436 kW de potencia geotérmica
EJEMPLO 4
1.200 m
2Suelo Radiante/Refrescante
14 sondeos de 120 m
84 kW
EJEMPLO 5
ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES ENERGÉTICOS
ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES PREFABRICADOS
Pilotes perforados
ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES ENERGÉTICOS
Keble College Oxford, GB 2002 61 pilotes Pot. Calefacción: 45 kW Pot. Refrigeración: 45 kW
ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES ENERGÉTICOS
Invierno. Verano. Calentamiento del edificio. Enfriamiento del subsuelo. Refrigeración del edificio. Calentamiento del subsuelo. ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES
2006
600 pilotes
Pot. Calefacción: 5.000 kW Pot. Refrigeración: 6.000 kW
ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. ATRIO SHOPPING CENTER VILLACH, AUSTRIA
ü 2 HANGARES + ALMACENES Y TALLERES + EDIFICIO OFICINAS 4 PLANTAS
ü SUPERFICIE OCUPADA: 20.000 m²
ü SUPERFICIE ÚTIL: 30.000 m²
ü OCUPACIÓN: 1.200 personas
COMPLEJO T-23
CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE AVIONES PROTOTIPO EJEMPLO 1
EJEMPLO 2
Potencia eléctrica (MWe) Potencia para uso
directo de calor geotérmico (MWt)
Potencia de las bombas de calor geotérmicas (MWt)
POTENCIA INSTALADA Y Nº DE BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICAS EN LA U.E. EN 2008
Áreas de interés geotérmico en
España
Fuente: Calvo Serando, J.P. IGME. Cuadernos de Energía nº 14. Octubre 2006
Instalaciones Sometidas a Aprobación
Aprovechamiento geotérmico doméstico
Pilotes activos Perforación horizontal Perforación vertical Trámite minero Trámite medioambiental Autorización NORMATIVA
Proceso de Aprobación de Proyecto
Solicitud de Aprobación de proyecto
Subsanación Sol. Correcta
Trámite medioambiental Ejecución de Instalación geotérmica EXPEDIENTE (perforación) Necesita trámite medioambiental Aprobación de Proyecto
Remisión a Órgano Ambiental Memoria Resumen o proyecto
TITULAR TITULAR Es viable Otras Administraciones MEDIO AMBIENTE MINAS Denegación de Proyecto SI SI NO NO NO NORMATIVA
Alcance Medioambiental
• Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el texto refundido
de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental.
• Ley 2/2002, de 2/2002, de 19 de junio, de Evaluación Ambiental de la Comunidad de
Madrid.
Ley 2/2002 de Evaluación Ambiental
200 m 0 m
Estudio caso por caso
Estudio de Impacto Ambiental
Proc. Ordinario Proc. Abreviado Cond. ambiental
NORMATIVA
Instalaciones Térmicas
• Regulada por el Reglamento de
Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE). • Sometidas a liberalización industrial. • Independiente de la instalación geotérmica.
• Registro mediante EICI en la
Comunidad de Madrid (Orden 9343/2003).
• Menor de 70 kW y mayor de 5
kW: memoria.
• Mayor o igual a 70 kW: Proyecto
Instalación geotérmica Instalación térmica
NORMATIVA
Procedimiento de Registro con Proyecto
Titular EICI 2 Proyecto correcto 1 Solicitud Proyecto Tasas y tarifas 3 Requerimiento 5 Certificado correcto 4 Certificados 3 Registro Proyecto 6 Certificados de Montaje 6 Requerimiento Suministradora 7 Certificados de Montaje NORMATIVAProcedimiento de Registro con Memoria
Titular EICI 2 Memoria correcta 1 Solicitud Memoria Tasas y tarifas 3 Requerimiento Suministradora 3 Memorias diligenciadas 4 Memorias diligenciadas NORMATIVAENERGÍA GEOTÉRMICA EN LA COMUNIDAD DE MADRID Energía geotérmica 2008 2009 2010 2011 2012 2013 TOTAL Potencia instalada (kW) 487 1.698 3.201 1.891 2.398 2.750 12.425 Instalaciones 19 40 48 55 68 59 289 Nº sondeos 53 342 365 276 324 387 1.747
• Es una energía segura y limpia y las instalaciones ocupan poco
terreno.
• Es renovable y sostenible.
• Es una fuente de energía continua y fiable.
• Contribuye a la conservación de los combustibles fósiles y a la
diversidad de las fuentes de energía.
• Reduce las importaciones y beneficia a la economía regional. • Es viable técnica, económica y ambientalmente.
PROMOCIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA EN LA COMUNIDAD DE MADRID
IV CONGRESO DE ENERGÍA GEOTÉRMICA EN LA EDIFICACIÓN Y LA INDUSTRIA – GEOENER 2014
www.fenercom.com