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LA ENERGÍA GEOTÉRMICA; UN RECURSO ENERGÉTICO INAGOTABLE BAJO NUESTROS PIES

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(1)

Carlos LÓPEZ JIMENO

D.G. Industria, Energía y Minas

Comunidad de Madrid

Zaragoza, 7 de mayo de 2014

LA ENERGÍA GEOTÉRMICA; UN

RECURSO ENERGÉTICO

(2)
(3)

Géiseres y volcanes muestran el calor de la Tierra.

(4)

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!

(5)

DEFINICIÓN:

La energía

geotérmica 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).

(6)

• 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

(7)

• 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.

(8)
(9)

Fuente: Geothermie-Perspectives de l’ADEME et du BRGM

(10)

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

(11)

SPÁS, CALEFACCIÓN Y ACS

Fuente: Geothermal Education Office

(12)

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

(13)

Fuente: Geothermal Education Office

ACUICULTURA Y CRÍA DE ANIMALES

(14)

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

(15)

• 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.

(16)

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

(17)

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA: SISTEMA “VAPOR SECO”

(18)

The Geysers. California 1.420 MWe

Larderello. Italia 543 MWe

(19)

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA: SISTEMA “SINGLE FLASH”

(20)

Refrigeración por agua. Refrigeración por aire.

Planta de Wendell-Amadee en California, EE.UU.

(21)
(22)

Planta de Bad Blumau, Austria (250 kWe).

Planta de Nagqu, China (110 ºC – 1.300 kWe).

Planta de Wabuska, Nevada (104 ºC – 750 kWe).

(23)

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. TECNOLOGÍA ACTUAL DE CENTRALES ELÉCTRICAS

(24)

Plataforma de perforación en Soultz-Sous-Forêts, Francia.

Principio de los SGE.

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. SISTEMAS GEOTÉRMICOS ESTIMULADOS (SGE)

(25)
(26)

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. EVOLUCIÓN DE LA POTENCIA INSTALADA

(27)

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. PLANTA DE GENERACIÓN EN UNTERHACHING. ALEMANIA

(28)

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. PLANTA DE GENERACIÓN EN UNTERHACHING. ALEMANIA

(29)

Proyecto DEEP HEAT MINING BASEL

ENERGÍA ELÉCTRICA GEOTÉRMICA. TORRE DE PERFORACIÓN EN SUIZA

(30)

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

(31)

+ 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

(32)

Fuente: Geothermal Heat Pumps.UBeG

Fuente: Natural Resources Canada

Fuente: Natural Resources Canada Fuente: www.instalacionesalegre.com

(33)

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

(34)

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

(35)

Fuente: Perforadoras Comacchio

Fuente: Perforadoras Fraste

Fuente: Termoterra

Fuente: Perforadoras Comacchio

(36)

Fuente: BRGM - ADEME Fuente: HakaGerodur Fuente: Hellltrön .Lund University

(37)

Fuente: HakaGerodur Fuente: VDI 4640 – Part. 2

Fuente: BRGM-ADEME

Fuente: MouviTech

(38)

Fuente: Morand Forages

Fuente: Morand Forages

Fuente: BRGM - ADEME

Fuente: OPED Suiza

(39)

Fuente: GSP Suiza

(40)

· 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

(41)

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

(42)

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.

(43)

Condensador Válvula

de expansión

Evaporador

Compresor

(44)

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

(45)

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)

(46)

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

(47)

Perforación de sondeo e instalación de

intercambiadores.

ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA CON INTERCAMBIADORES

(48)

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

(49)

• 252 m2 a climatizar • Calefacción por radiadores • 4 Cuartos de Baño EJEMPLO 1

VIVIENDA UNIFAMILAR EN VILLANUEVA DE LA CAÑADA (MADRID)

(50)

EJEMPLO 2

(51)

Sistema cerrado

Calor y frío de baja temperatura

Sistema de Bomba de calor geotérmico

Nuevo Hospital Mollet del Vallès, Barcelona EJEMPLO 3

(52)

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

(53)

1.200 m

2

Suelo Radiante/Refrescante

14 sondeos de 120 m

84 kW

EJEMPLO 5

(54)

ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES ENERGÉTICOS

(55)

ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES PREFABRICADOS

(56)

Pilotes perforados

ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES ENERGÉTICOS

(57)

Keble College Oxford, GB 2002 61 pilotes Pot. Calefacción: 45 kW Pot. Refrigeración: 45 kW

ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES ENERGÉTICOS

(58)

Invierno. Verano. Calentamiento del edificio. Enfriamiento del subsuelo. Refrigeración del edificio. Calentamiento del subsuelo. ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. PILOTES

(59)

2006

600 pilotes

Pot. Calefacción: 5.000 kW Pot. Refrigeración: 6.000 kW

ENERGÍA GEOTÉRMICA SUPERFICIAL. ATRIO SHOPPING CENTER VILLACH, AUSTRIA

(60)

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

(61)

EJEMPLO 2

(62)
(63)
(64)
(65)
(66)

Potencia eléctrica (MWe) Potencia para uso

directo de calor geotérmico (MWt)

Potencia de las bombas de calor geotérmicas (MWt)

(67)

POTENCIA INSTALADA Y Nº DE BOMBAS DE CALOR GEOTÉRMICAS EN LA U.E. EN 2008

(68)

Áreas de interés geotérmico en

España

Fuente: Calvo Serando, J.P. IGME. Cuadernos de Energía nº 14. Octubre 2006

(69)

Instalaciones Sometidas a Aprobación

Aprovechamiento geotérmico doméstico

Pilotes activos Perforación horizontal Perforación vertical Trámite minero Trámite medioambiental Autorización NORMATIVA

(70)

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

(71)

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

(72)

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

(73)

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 NORMATIVA

(74)

Procedimiento de Registro con Memoria

Titular EICI 2 Memoria correcta 1 Solicitud Memoria Tasas y tarifas 3 Requerimiento Suministradora 3 Memorias diligenciadas 4 Memorias diligenciadas NORMATIVA

(75)

ENERGÍA 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

(76)

• 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.

(77)

PROMOCIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA EN LA COMUNIDAD DE MADRID

(78)

IV CONGRESO DE ENERGÍA GEOTÉRMICA EN LA EDIFICACIÓN Y LA INDUSTRIA – GEOENER 2014

www.fenercom.com

(79)

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

ENERGÍA GEOTÉRMICA.

Referencias

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