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Análisis de la energía geotérmica de baja temperatura en terrenos volcánicos. Aplicaciones a la construcción en Tenerife

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Academic year: 2021

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(1)ANÁLISIS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA DE BAJA TEMPERATURA EN TERRENOS VOLCÁNICOS. APLICACIONES A LA CONSTRUCCIÓN EN TENERIFE. Mª del Cristo Expósito Martín.

(2) Tesis doctoral. ANÁLISIS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA DE BAJA TEMPERATURA EN TERRENOS VOLCÁNICOS. APLICACIONES A LA CONSTRUCCIÓN EN TENERIFE.. MARIA DEL CRISTO EXPÓSITO MARTÍN. Directores: Dr. EDUARDO MAESTRE GARCÍA. Universidad de Alicante. Dr. JUAN CARLOS SANTAMARTA CEREZAL. Universidad de La Laguna. ALICANTE. DICIEMBRE 2015.

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(4) DEPARTAMENTO EDIFICACIÓN Y URBANISMO ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ALICANTE. TESIS DOCTORAL. Análisis de la Energía Geotérmica de Baja Temperatura en Terrenos Volcánicos. Aplicaciones a la Construcción en Tenerife.. Autora: MARIA DEL CRISTO EXPÓSITO MARTÍN. Memoria presentada para aspirar al grado de DOCTORA POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE. DOCTORADO EN EDIFICACIÓN, TECNOLOGÍA, INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO. Dirigida por: Dr. EDUARDO MAESTRE GARCÍA. Universidad de Alicante. Dr. JUAN CARLOS SANTAMARTA CEREZAL. Universidad de La Laguna.. Alicante, diciembre 2015.

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(6) Los directores de la presente Tesis titulada: Análisis de la Energía Geotérmica de Baja Temperatura en Terrenos Volcánicos. Aplicaciones a la Construcción en Tenerife, consideran que el trabajo reúne los requisitos mínimos y la estructura básica para ser presentado y defendido ante un tribunal.. Octubre 2015. Directores de Tesis:. Fdo: Dr. Eduardo Maestre García. Fdo: Dr. Juan Carlos SantaMarta Cerezal..

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(8) Dedicatoria. A mi familia y amigos y a todas aquellas personas que me han apoyado en conseguir mi meta..

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(10) Agradecimientos. Después de cinco años de trabajo, me gustaría agradecer a aquellas personas que me han apoyado y, de algún modo, contribuido al desarrollo de esta Tesis. El principal agradecimiento a los directores de esta Tesis, al Dr. D. Eduardo Maestre García y al Dr. D. Juan Carlos Santamarta Cerezal por sus enseñanzas, ánimo y apoyo durante la elaboración de este trabajo. En especial al Dr. Juan Carlos Santamarta por su inestimable ayuda en todo momento y la gran confianza que ha depositado en mí a lo largo de estos años, su seguimiento constante, dedicación y apoyo moral. A D. Elías Casañas Rodríguez, ingeniero industrial y su empresa INCANAE; por su apoyo, su tiempo, ayuda y colaboración desinteresada; sin la que no hubiera sido posible la realización de esta Tesis Doctoral, A los hoteles citados y a su dirección por haber dejado que accediera a las instalaciones y más concretamente a sus datos..

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(12) RESUMEN. Resumen. Análisis de la Energía Geotérmica de Baja Temperatura en Terrenos Volcánicos. Aplicaciones a la Construcción en Tenerife.. La energía geotérmica constituye una fuente inagotable de energía que puede ser extraída de la tierra por medio de bombeo de fluidos calentados en su interior, aprovechando su gran inercia térmica. Este intercambio de calor se realiza para proyectos geotérmicos de baja entalpía en pozos de energía o bien por medio del uso de aguas subterráneas. Para hacer uso del calor extraído es necesario integrar el sistema con una bomba de calor, que actuará como intermediaria entre el sistema de intercambio de calor o colector y sistema de distribución interno de la vivienda, aportando el complemento de energía necesario para acondicionar térmicamente el hogar. Este estudio consiste en el análisis y evaluación técnica, económica y legal de varias instalaciones geotérmicas de baja entalpía que se encuentran en funcionamiento, utilizadas para climatización de piscinas y aire acondicionado, en edificios dedicados al sector servicios como Hoteles, Centros Comerciales; y en un estudio de viabilidad en una Bodega en la que se propone la utilización de la energía geotérmica para la producción de frío y calor tanto para la obtención de vino como para la climatización y ACS en zonas varias.. xi.

(13) RESUMEN. Los estudios se han realizado en la Isla de Lanzarote en lugar de la Isla de Tenerife ya que es donde podemos encontrar un mayor número de instalaciones de este tipo. No tenemos conocimiento de instalaciones de geotermia somera en la Isla de Tenerife, aunque vemos que es factible su utilización. La investigación incluye el seguimiento de varias instalaciones geotérmicas de baja temperatura mediante pozos que se encuentran en funcionamiento desde hace algunos años. Se llega a la conclusión de que técnicamente los sistemas geotérmicos de baja entalpía utilizados son factibles y permiten reducir costos. Los sistemas que utilizan aguas subterráneas, sistemas geotérmicos abiertos, presentan ventajas frente a los sistemas geotérmicos cerrados verticales, por tener costos iniciales que generalmente suelen ser menores. En España no existe ninguna Ley de Geotermia que regularice el uso del recurso geotérmico otorgando concesiones de exploración y explotación. La regulación en el caso de utilizar aguas subterráneas la tenemos en el Consejo Regulador de Aguas.. xii.

(14) ABSTRACT. Abstract. Analysis of Low Temperature Geothermal Energy in Volcanic Land. Building applications in Tenerife. Geothermal energy is an inexhaustible source of energy that can be extracted from the earth by pumping heated fluids inside, taking advantage of its high thermal inertia. This heat exchange is performed for low enthalpy geothermal projects in energy wells or through the use of groundwater. To use the extracted heat is necessary to integrate the system with a heat pump, which acts as an intermediary between the heat exchange system or collector and system of internal distribution of housing, providing the additional energy required for thermally conditioning Home. This study is the analysis technical, economic and legal assessment of several low-enthalpy geothermal facilities that are in operation, used for pool heating and air conditioning in buildings dedicated to the service sector as hotels, shopping malls; and a feasibility study on a winery in which the utilization of geothermal energy for the production of cold and heat for both the production of wine as for air conditioning and ACS in several areas is proposed. Studies have been conducted on the island of Lanzarote in place of the island of Tenerife as this is where we find a greater number of such facilities. We are not aware of shallow geothermal installations on the island of Tenerife, although we see that its use is feasible.. xiii.

(15) ABSTRACT. The. research. includes. tracking. various. low-temperature. geothermal. installations using wells that are in operation for some years. It concludes that technically the low enthalpy geothermal systems used are feasible and can reduce costs. Systems using groundwater, open geothermal systems have advantages over the vertical closed geothermal systems, which generally have initial costs are often lower. In Spain there is no geothermal Act to regularize the use of the geothermal resource granting concessions for exploration and exploitation. Regulation in the case of using groundwater we have in the Water Control Board.. xiv.

(16) Tabla de Contenidos.

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(18) TABLA DE CONTENIDOS. Tabla de Contenidos Lista de Tablas ..................................................................................................... xix Lista de Gráficos ................................................................................................ xxiv Lista de Imágenes ............................................................................................... xxv Abreviaturas ..................................................................................................... xxviii CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN ......................................................................... 33 1.1. Energías renovables y geotermia ................................................................. 38 1.1.1 Situación mundial. .............................................................................. 39 1.1.2 Situación en España. ........................................................................... 45 1.1.3 Situación en Canarias. ......................................................................... 48. 1.2. Objetivos ...................................................................................................... 59. 1.3. Estructura de la tesis .................................................................................... 61. CAPÍTULO II: METODOLOGÍA ........................................................................ 65 2.1 Metodología de investigación de los Estudios de Caso. ................................. 82 CAPÍTULO III. ESTADO DEL ARTE.................................................................. 89 3.1. Geotermia somera ........................................................................................ 89 3.1.1 Antecedentes históricos. ..................................................................... 95 3.1.2 Recursos geotérmicos. ...................................................................... 101 3.1.3 Aplicaciones y usos de la energía geotérmica. ................................. 105 3.1.4 Ventajas e inconvenientes de un sistema geotérmico somero. ......... 107 3.1.5 Sistemas geotérmicos someros. ........................................................ 109 3.1.6 Marco regulatorio de la geotermia somera. ...................................... 125 3.1.6.1. Marco regulatorio Europeo. ............................................ 125. 3.1.6.2. Marco regulatorio Español y autonómico. ...................... 134. xvii.

(19) TABLA DE CONTENIDOS. 3.2. Geotermia en Canarias. .............................................................................. 149 3.2.1 El problema energético de Canarias. ................................................ 149 3.2.2 Geotermia en edificación y obra civil en Canarias. .......................... 151. CAPÍTULO IV. ESTUDIOS DE CASO ............................................................... 159 4.1 Estudios de caso. ........................................................................................... 159 4.1.1 Hoteles. ............................................................................................. 159 4.1.1.1 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el complejo de apartamentos “Floresta”. ..................................... 173 4.1.1.2 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el hotel “Lanzarote Village”. ................................................................ 213 4.1.1.3 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el hotel “Las Costas”............................................................................. 233 4.1.2 Centros comerciales. ......................................................................... 239 4.1.2.1. Centro Comercial Las Rotondas. .................................... 239. 4.1.2.2. Centro Comercial Las Palmeras...................................... 243. 4.1.3 Bodega. ............................................................................................. 247 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES ...................................................................... 269 5.1. Conclusiones. ............................................................................................. 269 5.1.1 Conclusiones particulares en canarias. ............................................. 269 5.1.2 Conclusiones de los estudios de caso................................................ 271 5.1.3 Aportaciones. .................................................................................... 276 5.1.4 Vías abiertas de investigación y propuestas...................................... 277. CAPÍTULO VI. GLOSARIO................................................................................ 283 CAPÍTULO VII. REFERENCIAS ....................................................................... 289 ANEXO I.- Complejos de Apartamentos Floresta. ............................................ 301 ANEXO II.- Hotel Lanzarote Beach. .................................................................. 321. xviii.

(20) LISTA DE TABLAS. Lista de Tablas Tabla nº 1: Capacidad geotérmica instalada por países. ....................................... 42 Tabla nº 2: Potencia instalada de los usos directos de la geotermia por países. ... 43 Tabla nº 3: Potencia instalada en España. ............................................................. 45 Tabla nº 4: Áreas con mayor potencial geotérmico en España. ............................ 46 Tabla nº 5: Usos Directos de la geotermia en España hasta septiembre de 2012. 47 Tabla nº 6: Objetivos del Plan de Energías Renovables en el sector de la calefacción y refrigeración. .............................................................. 48 Tabla nº 7: Evaluación de los recursos de media temperatura Gran Canaria. ...... 53 Tabla nº 8: Evaluación de los recursos de alta temperatura Tenerife. .................. 53 Tabla nº 9: Resumen de las características del sondeo profundo de exploración geotérmica realizado por el IGME en la zona de las Dorsal Noroeste. .......................................................................................................... 55 Tabla nº 10: Metodología de investigación. Tabla reformada. ............................. 67 Tabla nº 11: Valores característicos del terreno.................................................... 73 Tabla nº 12: Metodología de investigación I. Tabla reformada. ........................... 75 Tabla nº 13: Metodología de investigación II. Tabla reformada. ......................... 78 Tabla nº 14: Metodología de investigación III. Tabla reformada. ........................ 79 Tabla nº 15: Potencia media instalada en España y reducción de emisiones de CO2. .................................................................................................. 95 Tabla nº 16: Usos de la energía geotérmica. Elab. Propia. ................................. 106 Tabla nº 17: Normativa europea relevante relacionada con la energía geotérmica somera en la UE. ............................................................................ 127. xix.

(21) LISTA DE TABLAS. Tabla nº 18: Porcentaje de consumo cubierto por las energías renovables. ....... 128 Tabla nº 19: Normativa nacional española de relevancia relacionada con la energía geotérmica somera y sus aplicaciones. .......................................... 134 Tabla nº 20: Demanda energética (kWh) de los hogares españoles. .................. 151 Tabla nº 21: Distribución de cargas, según Eurovent. ........................................ 164 Tabla nº 22: Reparto del calor de condensación. ................................................ 165 Tabla nº 23: Rendimiento para plantas condensadas por aire existentes. ........... 165 Tabla nº 24: Rendimiento para la bomba de calor geotérmica. .......................... 165 Tabla nº 25: Comparativa del consumo eléctrico, gasto energético y emisiones de CO2. ................................................................................................ 166 Tabla nº 26: Determinación de la demanda de calor para ACS y piscinas. ........ 167 Tabla nº 27: Comparativa para la climatización de la piscina. ........................... 168 Tabla nº 28: Consumos y ahorros para la preparación del ACS. ........................ 170 Tabla nº 29: Costos energéticos, ahorro anual y emisiones de CO2 evitadas. .... 171 Tabla nº 30: Estudio económico de la propuesta geotérmica. ............................ 172 Tabla nº 31: Datos generales de la enfriadora..................................................... 179 Tabla nº 32: Datos eléctricos enfriadora. ............................................................ 180 Tabla nº 33: Datos de rendimiento enfriadora. ................................................... 180 Tabla nº 34: Temperatura y humedad en función de la estación del año............ 182 Tabla nº 35: Datos del año de la zona. ................................................................ 183 Tabla nº 36: Potencia total de refrigeración. ....................................................... 184 Tabla nº 37: Caudal de agua necesario. .............................................................. 186 Tabla nº 38: Consumo diario estimado de la instalación de aire acondicionado meses de enero a mayo y de octubre a diciembre. ......................... 186. xx.

(22) LISTA DE TABLAS. Tabla nº 39: Consumo diario estimado de la instalación de aire acondicionado meses de junio a septiembre. ......................................................... 187 Tabla nº 40: Consumo mensual de energía eléctrica y emisiones de CO2. ......... 188 Tabla nº 41: Potencia y % de las energías alternativas en la instalación de climatización .................................................................................. 191 Tabla nº 42: Evaluación periódica de los equipos generadores de frío. ............. 194 Tabla nº 43: Distribución de cargas, según Eurovent. ........................................ 204 Tabla nº 44: Ahorro energético anual. ................................................................ 207 Tabla nº 45: Estudio económico de la propuesta geotérmica. ............................ 209 Tabla nº 46: Tabla resumen de la Instalación de los Apartamentos Floresta. .... 210 Tabla nº 47: Muestra de datos reales de consumo y producción de agosto y septiembre 2014. ............................................................................ 227 Tabla nº48: Muestra de datos reales de consumo y producción mes de abril de 2015................................................................................................ 228 Tabla nº 49: Muestra de datos reales de consumo y producción meses de abril a junio de 2015.................................................................................. 229 Tabla nº 50: Tabla resumen de la instalación del Hotel Lanzarote Village. ....... 230 Tabla nº 51: Tabla resumen de la Instalación del Hotel Las Costas. .................. 238 Tabla nº 52: Potencias caloríficas circuitos. ....................................................... 240 Tabla nº 53: Comparativa de ahorro energético.................................................. 241 Tabla nº 54: Tabla resumen de la Instalación del Centro Comercial Las Rotondas. ........................................................................................................ 242 Tabla nº 55: Tabla resumen de la Instalación del Centro Comercial Las Palmeras. ........................................................................................................ 244. xxi.

(23) LISTA DE TABLAS. Tabla nº 56: Consumos térmicos en la bodega. .................................................. 254 Tabla nº 57: Características Técnicas del equipo SI 75TER+. ........................... 258 Tabla nº 58: Características Técnicas del equipo SI 75TER+ (I). ...................... 259 Tabla nº 59: Propiedades térmicas del terreno. ................................................... 261 Tabla nº 60: Ahorro económico anual. ............................................................... 263 Tabla nº 61: Digital inputs. ................................................................................. 305 Tabla nº 62: Drivers. ........................................................................................... 305 Tabla nº 63: Sensores de temperatura y humedad. ............................................. 306 Tabla nº 64: Temperatura colector de frio. ......................................................... 306 Tabla nº 65: Temperatura de salida del intercambiador IC01 a pozo. ................ 307 Tabla nº 66: Temperatura de retorno climatizador comedor. ............................. 307 Tabla nº 67: Temperatura colector del pozo. ...................................................... 308 Tabla nº 68: Temperatura de retorno bar- terraza. .............................................. 308 Tabla nº 69: Valores circuito a enfriadora. ......................................................... 309 Tabla nº 70: Times zones. ................................................................................... 309 Tabla nº 71: Horario climatización piscina. ........................................................ 310 Tabla nº 72: Horario aire acondicionado comedor restaurante. .......................... 310 Tabla nº73: Horario ventilación comedor-restaurante. ....................................... 310 Tabla nº 74: Humedad de retorno climatizador-comedor. .................................. 311 Tabla nº 75: Humedad de retorno climatizador-recepción. ................................ 311 Tabla nº 76: Digital inputs. ................................................................................. 313 Tabla nº 77: Drivers. ........................................................................................... 313 Tabla nº 78: Sensores de temperatura y humedad. ............................................. 314 Tabla nº 79: Temperatura colector de frío. ......................................................... 314. xxii.

(24) LISTA DE TABLAS. Tabla nº 80 Temperatura salida del intercambiador IC01 a pozo. ...................... 315 Tabla nº 81: Temperatura salida del intercambiador IC05 a pozo. ..................... 315 Tabla nº 82: Temperatura de retorno climatizador-comedor. ............................. 316 Tabla nº 83: Temperatura colector pozo. ............................................................ 316 Tabla nº 84: Temperatura de retorno bar-terraza. ............................................... 317 Tabla nº 85: Times zones. ................................................................................... 317 Tabla nº 86: Valores circuito a enfriadora. ......................................................... 318 Tabla nº 87: Humedad de retorno climatizador-comedor. .................................. 319 Tabla nº 88: Humedad de retorno climatizador-recepción ................................. 319. xxiii.

(25) LISTA DE GRÁFICOS. Lista de Gráficos Gráfico nº 1: Aplicaciones del uso directo de energía geotérmica año 2000. ...... 36 Gráfico nº 2: Evolución del consumo de energía primaria en Canarias. .............. 50 Gráfico nº 3: Distribución de la demanda de energía final en Canarias. .............. 50 Gráfico nº 4: Metodología de la investigación. Gráfico reformado y adaptado a la Tesis. 2015. ...................................................................................... 62 Gráfico nº 5: Comparación de la tendencia actual con los objetivos del Libro Blanco para la producción de calor geotérmico en MWt. ............... 91 Gráfico nº 6: Temperatura de la superficie de la tierra. ...................................... 103 Gráfico nº 7: Esquema de básico de instalación geotérmica somera. Elab. Propia. ........................................................................................................ 110 Gráfico nº 8: Componentes de un sistema geotérmico abierto. Elab. Propia. .... 117 Gráfico nº 9: Estudio y ejecución del sondeo en un sistema geotérmico cerrado de sondas verticales. Elab. Propia....................................................... 123 Gráficos nº 10 y 11: Gráficos de la pérdida de agua del condensador (izq.) y pérdida de agua del evaporador (derecha). .................................... 181 Gráfico nº 12: Gráfico de Temperatura colector del Pozo. ................................. 221 Gráfico nº 13: Curvas características SI 75TER+. .............................................. 255 Gráfico nº14: Consumo de potencia SI 75TER+. ............................................... 256 Gráfico nº 15: COP SI 75TER+. ......................................................................... 257 Gráfico nº 16:. Retorno de la inversión. ........................................................... 264. Gráfico nº 17:. Retorno de la inversión teniendo en cuenta subvención. ......... 265. xxiv.

(26) LISTA DE IMAGENES. Lista de Imágenes Imagen nº 1: Plantas geotérmicas actuales por países. ......................................... 40 Imagen nº 2: Usos directos de la geotermia por países. ........................................ 41 Imagen nº 3: Campos geotérmicos actuales y futuros en Europa. ........................ 44 Imagen nº 4: Mapa de recursos geotérmicos de media y alta temperatura en España. ....................................................................................... 46 Imagen nº 5: Mapa de potencia térmica superficial de las Islas Canarias. ........... 52 Imagen nº 6: Campos geotérmicos futuros en Gran Canaria. ............................... 53 Imagen nº 7: Campos geotérmicos futuros en Tenerife. ....................................... 54 Imagen nº 8: Ubicación de los sondeos realizados por el Ministerio de Obras Públicas (MOPU) y la UNESCO para el proyecto SPA-15. ..... 56 Imagen nº 9: Mapa térmico de Tenerife................................................................ 57 Imagen nº 10: Principios de utilización de la energía geotérmica de baja temperatura. ............................................................................... 76 Imagen nº 11: Fotografía de los experimentos que Francisco Pons Cano realizó en el Islote del Hilario para explotar energéticamente. ................ 100 Imagen nº 12: Plano de los experimentos realizados por Pons Cano en la zona del Islote del Hilario. ..................................................................... 100 Imagen nº 13: Aplicaciones y usos de la energía geotérmica en función de la temperatura. ............................................................................. 107 Imagen nº 14: Sondeos de captación de agua someros. ...................................... 112 Imagen nº 15: Potencia de un sistema geotérmico abierto.................................. 113 Imagen nº 16: Colectores horizontales enterrados. ............................................. 119. xxv.

(27) LISTA DE IMAGENES. Imagen nº 17: Red de captadores horizontales antes de ser enterrada. ............... 119 Imagen nº 18: Sonda geotérmica vertical. .......................................................... 122 Imagen nº 19: Sonda geotérmica. ....................................................................... 122 Imagen nº 20: Tubo intercambiador de calor, integrados en un pilote para cimentaciones. .......................................................................... 124 Imagen nº 21: Pilote geotérmico. ....................................................................... 125 Imagen nº 22: Esquema básico de funcionamiento. Fuente: Elías Casañas. ...... 160 Imagen nº 23: Plano de situación del Hotel Lancelot. ........................................ 162 Imagen nº 24: Plano de situación del Complejo de Apartamentos Floresta. ...... 173 Imagen nº 25: Complejo de Apartamentos Floresta. .......................................... 174 Imagen nº 26: Máquina enfriadora condensada por agua. .................................. 181 Imagen nº 27: Plano de la instalación de la producción de frío. Anexo I. .......... 197 Imagen nº 28: Control inteligente. ...................................................................... 198 Imagen nº 29: Ejemplo de obtención de datos del programa. ............................. 198 Imagen nº 30: Datos que podemos obtener. ........................................................ 199 Imagen nº 31: Ejemplo de obtención de datos del programa (I). ........................ 199 Imagen nº 32: Obtención de datos. ..................................................................... 200 Imagen nº 33: Ordenador de registro instalado en la maquinaria. ...................... 201 Imagen nº 34: Intercambiadores de calor en la sala de máquinas. ..................... 202 Imagen nº 35: Entrada y salida del agua de los pozos. ....................................... 203 Imagen nº 36: Plano de situación del Hotel Lanzarote Village. ......................... 213 Imagen nº 37: Hotel Lanzarote Village............................................................... 214 Imagen nº 38: Disposición de las máquinas enfriadoras en paralelo. ................. 216 Imagen nº 39: Esquema de la producción en frío de la instalación. Anexo II. ... 217. xxvi.

(28) LISTA DE IMAGENES. Imagen nº 40: Pantalla del Sistema de Control. .................................................. 218 Imagen nº 41: Modo de Funcionamiento de la Sala de Máquinas de Aire Acondicionado. ........................................................................ 219 Imagen nº 42: Sala de Máquinas de Aire Acondicionado. ................................. 220 Imagen nº 43: Temperaturas colector del pozo. .................................................. 222 Imagen nº 44: Sala de Máquinas de las piscinas. ................................................ 223 Imagen nº 45: Funcionamiento de las bombas de calor. ..................................... 224 Imagen nº 46: Plano de situación del Hotel Las Costas. ..................................... 233 Imagen nº 47: Hotel Las Costas. ......................................................................... 234 Imagen nº 48: Control general del Sistema de Gestión del Edificio. .................. 235 Imagen nº 49: Esquema de modo de funcionamiento. ........................................ 236 Imagen nº 50: Funcionamiento sala máquinas frío. ............................................ 237 Imagen nº 51: Funcionamiento sala máquinas piscinas. ..................................... 237 Imagen nº 52: Plano de situación del Centro Comercial “Las Rotondas”. ......... 239 Imagen nº 53: Centro Comercial “Las Rotondas”. ............................................. 239 Imagen nº 54: Plano de situación del Centro Comercial “Las Palmeras”. ......... 243 Imagen nº 55: Centro comercial “Las Palmeras”................................................ 243 Imagen nº 56: Plano de situación bodega. .......................................................... 247 Imagen nº 57: District Heating. Geoener 2008. .................................................. 279 Imagen nº 58: Valores bomba de calor geotérmica. ........................................... 312 Imagen nº 59: Valores bomba de calor geotérmica. ........................................... 320. xxvii.

(29) ABREVIATURAS. Abreviaturas. ACS- Agua caliente sanitaria. BCG- Bomba de Calor Geotérmica. COP- Coeficiente de rendimiento de calor. CTE- Código Técnico de la Edificación. DB-HE- Documento base de ahorro de energía. EER- Coeficiente de eficiencia energética. EGEC- European Geothermal Energy Council. EGS- Sistemas Geotérmicos Estimulados. ESEER- Indice de eficiencia energética estacional europea. ETPRHC- European Technology Platform on Renewable Heating & Cooling. GWt- Gigawatio térmico. HDR- Roca seca caliente. ICOG- Ilustre Colegio Oficial de Geólogos. IDAE- Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía. IGA- International Geothermal Association. IGME- Instituto Geológico y Minero de España Ktep- Tonelada equivalente de petróleo. Unidad de energía. MWt- Megawatio térmico. PCI- Poder calorífico interior. PECAN- Plan Energético de Canarias. PER- Plan de Energías Renovables.. xxviii.

(30) ABREVIATURAS. RITE- Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. SGE- Sistema de Gestión de Edificio. UCG- Unidad de Control del Sistema Geotérmico. UE- Unión Europea.. xxix.

(31)

(32) CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN..

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(34) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN La crisis energética mundial producida por la dependencia de combustibles fósiles, el aumento de precios, la necesidad de reducir las emisiones de CO2 para evitar una agresión al medio ambiente y los avances tecnológicos son los puntos fundamentales para fomentar el uso de la ENERGÍA GEOTÉRMICA, ya que no depende de factores externos directos, como el sol, el viento, etc…; siendo su fuente de energía la tierra, que presenta unas condiciones constantes y muy buenas para la producción de la energía. En estos puntos son en los que se basa la política energética europea para afrontar la situación actual de la crisis energética mundial. Se apuesta por la sostenibilidad: seguridad de suministro, competitividad económica y protección al medio ambiente. En la actualidad y cada vez más vemos la necesidad de utilizar este tipo de energías ya que el sistema energético actual a nivel mundial se basa en generar energía a partir de combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas), recursos limitados que se encuentran en zonas determinadas del planeta. El uso de este tipo de recursos provoca graves efectos sobre el medio ambiente y la salud de los seres humanos. A la vez que se desprende una gran cantidad de CO2.. 33.

(35) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. La población está cada vez más concienciada sobre la necesidad que existe de proteger el medio ambiente y emplear métodos no contaminantes para la producción de energía. Tal es así, que diferentes hechos ocurridos y estudiados por la Comunidad Científica, como ha sido el cambio climático, han provocado que se firmen compromisos políticos internacionales que apuestan por alcanzar un modelo de desarrollo sostenible; uno de estos compromisos a nivel mundial es el Protocolo de Kioto, adoptado en la Convención Marco del Cambio Climático de las Naciones Unidas de 1997, y a partir de él se han firmado muchos más compromisos, a nivel Mundial, Europeo, Nacional y a nivel de Comunidades Autónomas. En la actualidad la Unión Europea está comprometida. a conseguir los. siguientes objetivos a 2020: . Reducción de al menos un 20% de las emisiones de gases de efecto invernadero respecto a los niveles de 1990;. . Un 20% del consumo de energía final proveniente de fuentes renovables;. . Una mejora de la eficiencia energética del 20%.. Dentro de estos compromisos la energía geotérmica juega un papel muy importante ya que es una fuente de energía renovable con un gran potencial de ahorro energético y reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Así que es una tecnología clave para conseguir los objetivos marcados por la Unión Europea en política energética. A partir de aquí en España, que hasta el momento este tipo de energía era una gran desconocida, se están abriendo campos para introducirla e ir regulando su aplicación.. 34.

(36) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. El uso de la energía geotérmica en edificación y obra civil aumenta y se abre camino cuando se aprueba el RD 314/2006 de 28 de marzo (1), el Código Técnico de la Edificación (CTE), normativa técnica obligatoria para los edificios. En el Documento Base DB HE- 4 de Ahorro de Energía, se establece para “edificios de nueva construcción y rehabilitación de edificios existentes de cualquier uso en los que exista una demanda de agua caliente sanitaria y/o climatización de piscina cubierta; el requisito de una contribución solar mínima en la producción del agua caliente sanitaria (ACS)”. A su vez el IDAE, en su publicación “Comentarios al RITE-2007” (ATECYR, 2007) (2), establece que: “los sistemas de paneles térmicos podrán ser sustituidos por otras técnicas de energías renovables siempre que no venga superada la producción de CO2 del sistema exigido por la Administración sobre una base anual”. Este es el motivo que nos ha impulsado en la elaboración de esta Tesis Doctoral. En la que nos centraremos en la utilización de la energía geotérmica de muy baja temperatura, sus posibles aplicaciones, refrigeración, ACS (agua caliente sanitaria), calefacción y otros usos; utilizando una bomba de calor geotérmica. En este tipo de recursos en los últimos años se ha producido un aumento de producción, siendo el uso térmico más común en el mundo el correspondiente a bombas de calor, con un 35 %, frente a la potencia total instalada, seguido de balnearios, calefacción, invernaderos, procesos industriales. Como podemos ver en el gráfico nº 1 (IDAE, 2008) (3).. 35.

(37) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Gráfico nº 1: Aplicaciones del uso directo de energía geotérmica año 2000.. La utilización de este recurso renovable presenta una serie de ventajas frente a otras fuentes de energías alternativas, como puede ser entre otras: . Es un recurso disponible las 24 horas del día, los 365 días del año, en cualquier emplazamiento.. . No depende de los cambios estacionales.. . Se reducen las emisiones indirectas de CO2 en aproximadamente un 50%,. ya que al utilizar una bomba de calor geotérmica, ésta es la. responsable de desprender CO2. . Funcionamiento seguro y silencioso.. . No existen elementos visuales externos. Libera superficie en azoteas y terrazas.. . Cumplimiento del Código Técnico de la Edificación.. 36.

(38) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. . Subvencionada por organismos autonómicos (energía renovable y eficiencia energética).. El presidente del Ilustre Colegio Oficial de Geólogos de Madrid; apuesta por la energía geotérmica para refrigerar o calentar edificios, por sus ventajas ambientales. Estos sistemas permiten reducir las emisiones de CO2 y suponen “un ahorro cercano al 60% en el consumo energético de los hogares”. (Suárez Ordoñez, 2010) (4), Según la Ley de Economía Sostenible, (Título III, Capítulo II, art. 77-88 LES 2/2011, de 5 de marzo) (5) “establece una reducción del 20% en las emisiones de CO2 para el año 2020”, por lo que la energía geotérmica puede contribuir enormemente a ese objetivo ya que es una energía renovable, segura y que no produce emisiones. Una energía en la que España está a la cola de Europa en el desarrollo de la energía geotérmica y muy lejos de países como Alemania y Francia, donde se emplea no solo para proporcionar calefacción, y agua caliente sanitaria, sino que también se emplea en comunidades de vecinos, escuelas, edificios públicos,… Si la situación energética de España es compleja, en Canarias de manera particular es dramática; según el presidente de AEI-CLUSTER RICAM (Cluster de energías renovables, medio ambiente y recursos hídricos de Canarias). “El coste medio de generación eléctrica en Canarias (fuelóleo y diésel) supera con creces al peninsular, la aportación de generación renovable en Canarias es de sólo un siete por ciento mientras que en la Península supera el veinte por ciento”. (Monedero, 2014) (6). Canarias cuenta con unas características técnicas y económicas totalmente diferentes al resto del Estado Español, por su carácter de insularidad, y presenta un. 37.

(39) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. enorme potencial procedente de diversas fuentes renovables (solar-térmica y fotovoltaica, eólica, geotermia, energía de las olas y biomasa).. 1.1. Energías renovables y geotermia. Las energías renovables son aquellas energías que provienen de recursos naturales que no se agotan y a los que se puede recurrir de manera permanente. Su impacto ambiental es nulo en la emisión de gases de efecto invernadero como el CO2. Se consideran energías renovables: la energía solar, la eólica, la geotérmica, la hidráulica y la eléctrica. También pueden incluirse en este grupo la biomasa y la energía mareomotriz. La energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor por debajo de la superficie sólida de la tierra. (Definición oficial en Alemania VDI 4640, 2002 (7); adoptada por la Directiva Europea de Energías Renovables y el Consejo Europeo de la Energía Geotérmica EGEC). Engloba el calor almacenado en rocas, suelos y aguas subterráneas, cualquiera que sea su temperatura, profundidad y procedencia. La energía geotérmica es el recurso energético más grande que existe. Es una energía que se califica como renovable y sustentable. . Renovable es una propiedad de las fuentes energéticas primarias que tienen su origen en la radiación del sol, en ellas se incluye la Geotermia que, a diferencia del resto de las energías renovables, su origen proviene del calor interior de la tierra que se alimenta de la desintegración de isótopos radiactivos, de movimientos diferenciales. 38.

(40) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. entre las distintas capas que constituyen la Tierra y del calor latente de cristalización del núcleo externo. (IDAE, 2008) (3). . Sustentable, según la Comisión Mundial del Desarrollo y Medio Ambiente, 1987. (8). “satisface las necesidades de la actual generación. sin comprometer las necesidades de las futuras generaciones”.. 1.1.1. SITUACIÓN MUNDIAL.. En la actualidad nos enfrentamos a enormes desafíos: calentamiento global, agotamiento de los recursos naturales, crecimiento de la población, creciente demanda energética, aumento de precios de la energía y distribución desigual de las fuentes energéticas. Todos estos factores contribuyen a que exista la necesidad urgente de transformar el sector energético basado principalmente en combustibles fósiles en uno basado en energías renovables y tecnologías eficientes. Las energías renovables son una de las claves para resolver los desafíos ante los que actualmente se encuentra el futuro energético del mundo. Desde diferentes enfoques políticos y económicos, muchos países fomentan ya la producción y el uso de las energías renovables porque reconocen la urgente necesidad de cambiar los patrones energéticos actuales. No obstante, el uso de las energías renovables hoy en día es aún limitado a pesar del elevado potencial que encierran. Existen múltiples obstáculos: largos procedimientos de autorización, aranceles a las importaciones y trabas técnicas, financiación insegura de los proyectos en energías renovables y falta de concienciación ante las oportunidades que ofrecen estas energías. La geotermia es una de las energías renovables claves para esa transformación.. 39.

(41) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. En las imágenes nº 1 y 2 (IGA, 2015). (9).. se ve la capacidad geotérmica de. cada continente distinguiendo entre recursos de alta y baja temperatura, según datos obtenidos de la Internacional Geothermal Association. Considerando que los recursos de muy baja temperatura los encontramos en todo el territorio.. Imagen nº 1: Plantas geotérmicas actuales por países.. 40.

(42) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Imagen nº 2: Usos directos de la geotermia por países.. El crecimiento de la geotermia para generar energía se sitúa en torno a un 5,5% anualmente durante los últimos 30 años. La capacidad instalada en el mundo ha crecido 1.650 MW en los últimos cinco años (15,5%) llegando a los 10.175 MW en 2010, como vemos en la tabla nº 1 (IGA, 2015) (9). Estados Unidos es el país líder en producción de electricidad a partir de energía geotérmica, con el 36,5% de la capacidad instalada. En segundo lugar se encuentra Filipinas con el 17,7% y le sigue Indonesia con el 11% de la capacidad instalada.. 41.

(43) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Tabla nº 1: Capacidad geotérmica instalada por países.. En los últimos 10 años, Islandia ha sido el país que ha registrado mayor crecimiento de la capacidad geotérmica instalada, pasando de algo más de 320 MW a aproximadamente 600 MW. El segundo país que mayor aumento ha experimentado ha sido Indonesia, con un crecimiento de la capacidad instalada del 33%. El uso directo del calor cuenta con diferentes aplicaciones; producir electricidad; calefacción y refrigeración de viviendas, en agricultura y acuicultura, usos industriales, etc. En la actualidad, más de un 68% de la energía procedente de los recursos geotérmicos del mundo se emplea para calefacción. Podemos ver en la tabla nº 2 (IGA, 2015) (9), la potencia instalada por países de usos directos de la geotermia.. 42.

(44) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Tabla nº 2: Potencia instalada de los usos directos de la geotermia por países.. Unión Europea: La Unión Europea tiene unos planes muy determinados con respecto a la producción eléctrica de origen geotérmico; marcando unos objetivos hasta el año 2050, que se encuentran recogidos en el documento visión realizado por la European Geothermal Energy Council (EGEC, 2010) (10). Objetivo 2020: Establecer la base de la industria geotérmica europea. Objetivo 2030: Hacia una fuente de electricidad competitiva. Objetivo 2050: Una parte sustancial del suministro base de electricidad.. 43.

(45) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Respecto al aprovechamiento directo del calor, el documento visión 20202030-2050 (ETPRHC, 2010) (11) presenta los planes de la Unión Europea. Objetivo 2020: Uso directo de la geotermia. Cogeneración geotérmica. Desarrollo de las bombas de calor. Objetivo 2030: Aumento de la producción de calor geotérmico para uso directo. Las bombas de calor estarán integradas en los sistemas energéticos de los edificios y combinadas con otras energías renovables. Aumenta el uso directo de calor en actividades agrícolas. Y experimentará un fuerte desarrollo en Europa la tecnología de EGS (sistemas geotérmicos estimulados), permitiendo desarrollar nuevos sistemas de calefacción de distrito. Objetivo 2050: Los sistemas geotérmicos de climatización serán viables y económicos en cualquier lugar de Europa, combinados con otros sistemas. En la imagen nº 3 podemos ver los campos geotérmicos actuales (izq.)y futuros (derecha) previstos en Europa (IGA, 2015) (9).. Imagen nº 3: Campos geotérmicos actuales y futuros en Europa.. 44.

(46) CAPÍTULO I. 1.1.2. INTRODUCCIÓN. SITUACIÓN EN ESPAÑA. A diferencia de otras energías renovables, la energía geotérmica tiene escasa. utilización en España, alcanzando una cuota del 0,03%. Los datos registrados los vemos en la tabla nº 3 (IGA, 2015) (9).. 1995 Country. 2000. 2005. 2010. Power Power Power Power MWt MWt MWt MWt. Spain. 22,3. 141. Tabla nº 3: Potencia instalada en España.. Se estima un aumento en el uso de este tipo de energía. A nivel nacional es incluida por primera vez dentro del Plan de Energías Renovables (PER, 2011). (12),. con un capítulo dedicado a la energía geotérmica,. abordándolo desde la parte eléctrica y desde la parte térmica. Generando mapas de recurso geotérmicos de media y alta temperatura. Imagen nº 4 (PER, 2011) (12). España no cuenta con instalaciones de generación eléctrica mediante tecnología de alta entalpía, pero si presenta un importante potencial. Se han realizado informes y estudios por el Instituto Geológico y Minero de España, referenciados en la tabla nº 4 (IGME, 1984). (13),. donde se nos da a conocer las áreas con mayor. potencial geotérmico en España. Estudios que fueron realizados en los años 70 y 80, en plena crisis económica. Y que se quedaron sin poder hacer uso de ellos cuando en los años 80/90 comienza la recuperación económica del país, con su correspondiente baja de los precios del petróleo.. 45.

(47) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Imagen nº 4: Mapa de recursos geotérmicos de media y alta temperatura en España.. ÁREAS CON MAYOR POTENCIAL GEOTÉRMICO EN ESPAÑA ISLAS CANARIAS NORORESTE PENINSULAR ZONA PIRINEO CENTRAL CUENCA DEL EBRO. CADENAS COSTERAS CATALANAS CORDILLERAS BÉTICAS ALBACETE-CUENCA CUENCA DEL GUADALQUIVIR SALAMANCA-CÁCERES. Acuíferos de (70º C) Granitos (80º C) Acuífero Termal (↑140º C) Lérida: Acuífero Triásico (60º C) Huesca: Acuífero Jurásico (90º C) Vitoria-Treviño: Acuífero Cretácico (60º C) Graben de Vallés-Penedés: (90º C) Graben de La Selva: Graben de Ampurdán: (150º C) Acuíferos (50º C) Acuíferos Carbonáticos (80º C) Acuífero de la dolomita jurásica (80º C) Granitos y metasedimentos Paleozoicos. Tabla nº 4: Áreas con mayor potencial geotérmico en España.. 46.

(48) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Se estima que en el año 2020 se pueda alcanzar una potencia instalada de 1000 MW eléctricos y 300 MW térmicos. Siendo las previsiones al 2030 de 3.000 MW eléctricos y 1.000 MW térmicos. La mayor aplicación de la geotermia en España es mediante el uso directo de la energía; para producción de electricidad, calefacción y refrigeración, agricultura y acuicultura, servicios industriales,… y a través de bombas de calor. Tabla nº 5 IGA, 2015 (9). Desde la parte térmica se afirma que en España existe una potencia térmica instalada superior a 100 MWt, y que el potencial de geotérmica para estos usos puede superar los 50.000 MWt. Para fomentar el sector térmico se considera la reducción del coste de generación térmica y el aumento de la eficiencia de las bombas de calor. Direct Uses by Country Spain Bathing and Swiming Geothermal heat pumps Greenhouse Individual space heating Spain Total Installed Capacity (MWt) Spain total Annual Use (TJ/year). Installed Capacity (MWt). Annual Uses (TJ/year). 2.6 120.0 14.93 3.51 140.0. 52.5 462.92 92.42 76.21 684.1. Tabla nº 5: Usos Directos de la geotermia en España hasta septiembre de 2012.. Podemos observar en la tabla nº 6 (PER, 2011). (12). como se plantean unos. objetivos térmicos, donde la producción de energía térmica a partir de geotermia se estima se hará a partir de las bombas de calor, a las cuales se les adjudica un objetivo parcial de 471 GWt, y de los usos directos de calor, para los cuales se establece un objetivo de unos 110,5 GWt. Se estima por tanto que la energía producida a través de bombas de calor para climatización y agua caliente sanitaria ha registrado en nuestro. 47.

(49) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. país un crecimiento del 30% en los últimos años, previendo una tasa de crecimiento del 15% hasta el año 2015 y del 10-12% en años posteriores. Ktep Energía geotérmica (excluyendo el calor geotérmico de temperatura baja en aplicaciones de bomba de calor) Energía solar térmica Biomasa Sólida (incluye residuos) Biogás Energía renovable a partir de bombas de calor De la cual aerotérmica De la cual geotérmica Totales. 2005. 2010. 2011. 2012. 2013. 2014. 2015. 2016. 2017. 2018. 2019. 2020. 3.8. 3.8. 3.8. 3.8. 3.8. 3.8. 5.2. 6.4. 7.1. 7.9. 8.6. 9.5. 61. 183. 190. 198. 229. 266. 308. 356. 413. 479. 555. 644. 3468. 3729. 3779. 3810. 3851. 3884. 4060. 4255. 4377. 4485. 4542. 4653. 3441. 3695. 3740. 3765. 3800. 3827. 3997. 4185. 4300. 4400. 4450. 4553. 27. 34. 39. 45. 51. 57. 63. 70. 77. 85. 92. 100. 7.8. 17.4. 19.7. 22.2. 24.9. 28.1. 30.8. 33.6. 37.2. 41.2. 45.8. 50.8. 4.1. 5.4. 5.7. 6.1. 6.4. 6.9. 7.4. 7.9. 8.4. 9.0. 9.7. 10.3. 3.5 3541. 12.0 3933. 14.0 3992. 16.1 4034. 18.5 4109. 21.2 4181. 23.4 4404. 25.7 4651. 28.8 4834. 32.2 5013. 36.1 5152. 40.5 5357. Tabla nº 6: Objetivos del Plan de Energías Renovables en el sector de la calefacción y refrigeración.. Todos estos objetivos se podrán conseguir tal y como nos indica el Plan a través de tomar una serie de medidas específicas para el sector geotérmico (marcos de apoyo, medidas económicas, medidas normativas, actuaciones en infraestructuras energéticas, planificación, promoción, información, formación y otras).. 1.1.3. SITUACIÓN EN CANARIAS. Una de las condiciones más importantes para fomentar las energías renovables. en Canarias, dentro de las que incluimos la geotermia, es su “insularidad”. Tenemos una total dependencia energética del exterior, y por tanto una gran vulnerabilidad frente a las crisis energéticas.. 48.

(50) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Es por ello, que desde el Gobierno de Canarias y de otros Organismos Autónomos se esté apostando por el uso de las energías renovables en todos los ámbitos, incluidos el de la edificación. La contribución energética de las energías renovables, implementadas en la edificación, puede suponer el equilibrio energético en la utilización del edificio, de manera que la energía consumida en el mismo sea igual a la energía generada por sus sistemas activos de producción. Este es el objetivo de la Unión Europea para el 1 de enero de 2019 (Dir. 2010/31/UE, de 19 de mayo de 2010) (14): la construcción de edificios de energía cero, edificios nuevos que produzcan tanta energía como la que consumen. Esta producción de energía se habrá de realizar mediante el aprovechamiento de las energías renovables del entorno (solar, eólica, geotérmica, etc..). El consumo de energía primaria en Canarias ha aumentado considerablemente, según datos del Plan Energético de Canarias 2007 (Revisión PECAN, 2006). (15),. ha. experimentado un crecimiento medio anual hasta 2004 de un 2,9% frente al 3,2% registrado hasta 2001. Lo que señala una tendencia a la moderación en el crecimiento en el consumo de energía. Se aprecia en los gráficos nº 2 y nº 3 (Consejería de Empleo, Industria y Comercio, 2014) (16) una escasa representatividad de las energías renovables, frente al 85% de la demanda que es abastecida mediante derivados del petróleo tal y como se puede observar en el siguiente gráfico.. 49.

(51) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Gráfico nº 2: Evolución del consumo de energía primaria en Canarias.. Las islas se mantienen muy alejadas de los niveles de participación de las renovables que se registran en otros sistemas energéticos de la Unión Europea.. Gráfico nº 3: Distribución de la demanda de energía final en Canarias.. 50.

(52) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Actualmente las energías renovables en Canarias aportan solo el 11% de la demanda de energía. Como resumen de este análisis de la situación del sector energético y sus factores diferenciales con Canarias conviene resaltar los siguientes puntos: •. La conjunción del importante crecimiento del consumo de energía y. asociado a él de las emisiones de CO2 (muy por encima de lo que España ha asumido dentro del marco del Protocolo de Kioto y del posterior reparto dentro de la UE) van a exigir una política muy activa de uso eficiente de la energía y de favorecer aquellas energías con baja o nula producción de CO2 y todas las Comunidades Autónomas de España deberán ser solidarias en este esfuerzo. Canarias presenta una vulnerabilidad energética muy superior a la del conjunto de España que, a su vez, es muy superior a la de la media de la Unión Europea. Ello requiere diseñar una estrategia energética que favorezca el uso racional de la energía, potencie las energías autóctonas a un coste razonable y permita la adopción de medidas específicas para situaciones de crisis (stocks estratégicos, planes de contingencia y mecanismos excepcionales de solidaridad a nivel nacional y de la unión europea). En el estudio técnico de la evaluación de potencial de energía geotérmica del Plan de Energías Renovables, imagen nº 5 (Sánchez G., Sanz L., & Ocaña R., 2011) (17),. se hace un estudio de la potencia térmica superficial de las Islas Canarias.. 51.

(53) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Imagen nº 5: Mapa de potencia térmica superficial de las Islas Canarias.. Y se realiza una evaluación de los recursos de baja, media y alta temperatura, centrando a las Islas Canarias con los siguientes datos. Tablas nº 7 y nº 8 (Sánchez G., Sanz L., & Ocaña R., 2011) (17).. Áreas. Gran Canaria. Zonas. SE (AguimesIngenioBco. Juan Grande). TP. Superficie (km2). P (m). 150. 2.000 130. (ºC). Pi (kg/m3). C (Julios T O / kg.ºC) (ºC). TA. 2.700. 900. 130 100 0,05 0,3. 20. (ºC). h (m). ø. R (%). RBA (1018. H. H. Julios). (1018 Julios). (1018 Julios). 40,10. 4,15. 1,25. Tabla nº 7: Evaluación de los recursos de media temperatura Gran Canaria.. 52. H (1 05 GW.h). Wi MW(e). 3,46 108.

(54) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. C (Julios T Pi O / (kg/m3) kg.ºC) (ºC). H. H. H. (1018 Julios). (105 GW.h). Wi. Julios). (1018 Julios). 0,05 0,3. 19,70. 1,06. 0,32. 0,88. 110. 60. 0,05 0,3. 8,40. 0,48. 0,15. 0,41. 51. 180 100. 60. 0,05 0,3. 10,50. 0,60. 0,2. 0,52. 65. 20. 300 500. 60. 0,05 0,3. 0,003. 0,0015 0,0005 0,0014 0,17. 20. 200 500. 60. 0,05 0,3. 0,019. 0,01. Superficie (km2). P (m). TP. Dorsal. 30. 200. 2.700 900. 20. Oeste. 16. 180. 2.700 900. Sur. 20. 180. Lanzarote. Hilario y Camellos. La Palma. Teneguía. Áreas. Tenerife. Zonas. TA. h (m). ø. 200 100. 60. 20. 180 100. 2.700 900. 20. 0,005. 600 2.700 900 (1km). 0,055. 300 2.700 900 (1km). (ºC). (ºC). R (%). RBA (1018. 38,622. 2,15. 0,003 0,670. 0,008. 1,820. Tabla nº 8: Evaluación de los recursos de alta temperatura Tenerife.. Datos que se encuentran registrados también en la International Geothermal Association. Imagen nº 6 y nº 7, (IGA, 2015) (9).. Imagen nº 6: Campos geotérmicos futuros en Gran Canaria.. 53. MW(e). 1,01 227,18.

(55) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Imagen nº 7: Campos geotérmicos futuros en Tenerife.. Según informe del Instituto Geológico y Minero de España (IGME, 1984) (13); Canarias es una de las zonas de nuestro territorio que se encuentra dentro de lo que se denominan “regiones geotérmicas”. Debido a, su origen volcánico y la presencia en épocas históricas y muy recientes, de erupciones volcánicas, hace que se ponga en relieve el potencial de interés geotérmico del área. Las infiltraciones de agua de mar son de especial relevancia en relación a los sistemas de climatización de Centros Comerciales y Hoteles en zonas costeras y la climatología, la latitud y altitud de determinadas islas, pronostica un gran potencial a instalaciones geotérmicas cerradas para viviendas “aisladas” con demandas de climatización y ACS. Desde 1980 aproximadamente, el Instituto Geológico y minero de España ha realizado estudios previos de viabilidad técnico-económica de la explotación de energía geotérmica de media y alta temperatura en distintas zonas de las Islas. 54.

(56) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Canarias; estableciendo convenio con la empresa nacional Adaro para prospección geotérmica en las Islas Canarias (Dic. 1979). Se realizan diferentes estudios en Gran Canaria, Lanzarote, La Palma, La Gomera y Tenerife, realizando en la mayoría de ellos estudios geotérmicos por diferentes métodos; y prospecciones para estudios geofísicos y geoquímicos. El estudio más completo fue el que se realizó en la Caldera de las Cañadas del Teide, en él se hicieron: prospección geotérmica con un estudio hidrogeoquímico, un estudio geovulcanológico, termología aérea del Teide, estudio geoquímico e isotópico de las fumarolas del Teide. Se han realizado diferentes investigaciones geotérmicas a finales de los años 80. A partir de todos estos estudios, se seleccionó la zona idónea para la perforación de un sondeo profundo de exploración geotérmica, cuya ejecución se llevó a cabo entre 1992 y 1993 como podemos observar en la tabla nº 9 y en la imagen nº 8 (Marrero, 2010)(18) y donde se midió un gradiente geotérmico mucho más bajo de lo esperado, con valores medios de 4.8 ºC/100 m y máximos solo 9.4 ºC/100 m.. Nº TF-1. Latitud UTM (m). Longitud UTM (m). Altitud (m.s.n.m). Profundidad (m). Altura nivel piezométrico *. 331309. 3130967. 1725. 1060. 1325. *Dato dudoso al terminar la perforación (m.s.n.m). Tabla nº 9: Resumen de las características del sondeo profundo de exploración geotérmica realizado por el IGME en la zona de las Dorsal Noroeste.. 55.

(57) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. Imagen nº 8: Ubicación de los sondeos realizados por el Ministerio de Obras Públicas (MOPU) y la UNESCO para el proyecto SPA-15.. Todos los estudios realizados en las Islas están enfocados para la inversión en “Media-Alta Entalpía”; revelan que el potencial se manifiesta de distintas formas en superficie. Por una parte, en las islas con abundantes obras de captación de agua subterránea, como Tenerife y Gran Canaria, estas aguas reflejan en sus características la existencia de indicadores geotérmicos (elevada temperatura; contenidos altos en sílice, flúor, boro, abundancia de gases, etc.), por otra parte en islas donde han existido erupciones volcánicas históricas, como Lanzarote y La Palma, permanece aún una elevada anomalía térmica ligada a dichas erupciones, de forma que es posible medir temperaturas de 300-400 ºC, en puntos próximos a la superficie. En el año 2009 la empresa Petratherm es la encargada de realizar una investigación geotérmica en la Isla de Tenerife. Obteniendo mapas de temperatura, contenido de sílice del agua en diferentes zonas, establece una estación de medida,. 56.

(58) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. bucle magnético vertical y coloca estaciones MT para definir la morfología y profundidad del almacén, campaña 2009. Definiendo los primeros mapas de modelos geotérmicos en la Isla de Tenerife. Imagen nº 9 (Hidalgo, 2012) (19).. Imagen nº 9: Mapa térmico de Tenerife.. Actualmente en Canarias existe un Proyecto “Geothercan” 2011-2014 para la realización de: Modelos 3D para la caracterización de yacimientos geotérmicos en el subsuelo de Canarias. El proyecto se centra en 6 zonas 4 en Tenerife, 1 en Gran Canaria y 1 en La Palma y en 5 actividades por zona, englobando un total de 30 actividades específicas: . Estudios Volcano-estructurales (ULL-PETRATHERM).. . Estudios de geoquímica de gases y volátiles (ITER-INVOLCAN).. . Estudios de potencial espontaneo (ITER-INVOLCAN).. 57.

(59) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. . Estudios de MT (U. BARCELONA).. . Estudios de tomografía de Muones (ITER-U.TOKIO).. Se pretende realizar una investigación geotérmica básica que proporcione un fundamento sólido a la investigación de detalle (sondeos geotérmicos). El proyecto da prioridad a la investigación en áreas más avanzadas. El primer objetivo es definir las herramientas de investigación innovadoras eficientes que faciliten el desarrollo del primer proyecto de generación geotérmica en Canarias. El segundo es reproducir esta experiencia en otras zonas de España y otros entornos volcánicos similares en el mundo. Según la economista medioambiental Medina Warmburg, (Medina, 2012) (20), en su ponencia “Estudio de la energía geotérmica en Canarias”. La viabilidad de la Geotermia de baja entalpía y somera”. “El potencial geotérmico en Canarias estaría destinado al uso de energía eléctrica como geotermia de media y alta entalpía, y al uso directo como geotermia de baja y muy baja entalpía, en el sector de hogares y servicios; teniendo un gran impacto en el sector turístico. Y en el sector industrial; concentrado en polígonos, zonas industriales, desalinizadoras, etc…”. En Abril de 2014 en Europa Press. (21). y varias prensas de Canarias aparece la. noticia en la que el Municipio de Güimar (Tenerife) proyecta albergar la primera central eléctrica geotérmica de alta temperatura de España, una propuesta de la empresa eslovaca Arllen Development y que incluirá una estación depuradora de aguas residuales para la agricultura y una desaladora de agua de mar para convertirla en agua potable y que funcionarán con energía limpia. Su funcionamiento está. 58.

(60) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. previsto para el año 2018. La central geotérmica empleará la tecnología HDR (o de roca seca caliente). Después de buscar información y realizar diversos estudios sabemos que existen diferentes instalaciones referentes realizadas con geotermia de baja entalpía en las Islas Canarias; aplicadas a instalaciones de aire acondicionado, climatización de piscinas y preparación del agua caliente sanitaria (ACS). Con la utilización de estos sistemas no solamente se obtiene un ahorro de los costos energéticos sino que también se disminuyen las emisiones de CO2 y de las que hablaremos en el apartado 3.2.2. Geotermia en edificación y obra civil en Canarias.. 1.2. Objetivos. Haciendo un análisis sobre el problema energético mundial, de la preocupación de todos los países por aumentar el uso de las energías renovables (poniendo incluso fecha de cumplimiento 20-20-20), mejora de la eficiencia energética y ahorro de energía, temas todos ellos aplicados a la edificación, que es el ámbito en el que se centra esta investigación. Y viendo que la energía geotérmica es una energía de la cual disponemos en todo tipo de terreno; es accesible, es un recurso inagotable y lo más importante es una fuente de energía renovable. Son estos los principales puntos por los que hemos planteado esta investigación. Llama mucho la atención que siendo un recurso tan cercano, que se encuentra en el propio terreno y a escasa profundidad en la mayoría de los casos no se utilice. 59.

(61) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. con más frecuencia e incluso sustituya a sistemas tradicionales. Un estudio en el que Canarias; por su formación geológica es un sitio idóneo para el uso de este tipo de energía. Es por ello, que nos hemos planteado la realización de esta Tesis Doctoral, en la que establecemos los siguientes objetivos:. Objetivo general: “Estudiar la energía geotérmica de baja temperatura en los terrenos volcánicos de las Islas Canarias y su aplicación a la edificación.”. Como objetivos específicos: . Realizar una revisión de diferentes instalaciones geotérmicas.. . Analizar la viabilidad de utilización de la energía geotérmica en el. sector de la edificación; en los terrenos volcánicos de las Islas Canarias. . Estudiar la problemática del impacto ambiental en este tipo de terrenos.. (Cambios de temperatura, profundidades, sales,…….) . Analizar diferentes estudios de casos.- Proyecto, viabilidad, ejecución,. funcionamiento, ahorro energético y problemática encontrada a nivel de ejecución, uso, normativa, legislación y permisos.. 60.

(62) CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN. 1.3. Estructura de la tesis. En la presente tesis doctoral se ha seguido una estructura lógica de acuerdo con los objetivos planteados, dividiéndola en siete capítulos. El Capítulo I hace una introducción sobre la energía geotérmica y resume los antecedentes generales y específicos del proyecto. Pretende informar de la situación a nivel Mundial, en España y específicamente en Canarias e indicar cuáles son los objetivos de la Tesis, como también dar a conocer los procedimientos que se desarrollan en los capítulos siguientes. En el Capítulo II se expone la metodología a seguir en todo el proceso al que se hace referencia. El Capítulo III se centra en los antecedentes históricos, recursos geotérmicos, aplicaciones y usos de la energía geotérmica en general; analiza el marco regulatorio de la geotermia somera Europeo, Español y Autonómico; la geotermia de baja entalpía en edificación y analiza la geotermia somera en Canarias. En el Capítulo IV se desarrolla la investigación presentando diferentes estudios de casos en los que se encuentran en funcionamiento instalaciones de geotermia de baja temperatura en hoteles, centros comerciales y bodega. En el Capítulo V se presentan las conclusiones finales y vías abiertas de investigación y algunas propuestas para fomentar el uso de la geotermia de baja entalpía. El Capítulo VI es el glosario general y Capítulo VII referencias bibliográficas utilizadas en el desarrollo de la Tesis Doctoral. Para estructurar la investigación se ha utilizado el método “horseshoe” del Center for Integrated Facility Engineering (CIFE) adaptado a nuestra Tesis e ilustrado en el gráfico nº 4.(Fischer, 2006) (22).. 61.

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