Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica

Transcripción

1 Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica Aplicaciones y casos prácticos Marcel Hendriks 13/09/2011

2 Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica (ASET) 2 Por qué? Ahorro en el consumo energético Reducción de la emisión de CO 2 (reducción del carbon footprint) Reciclaje de calor/frío residual Peak shaving & peak shifting del consumo energético

3 Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica (ASET) 3 UTES Underground Thermal Energy Storage Almacenamiento estacional El subsuelo como acumulador

4 Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica (ASET) 4 ASET A Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica en Acuíferos ATES Aquifer Thermal Energy Storage ASET B Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica en Sondeos BTES Borehole Thermal Energy Storage

5 5 Diagrama de tecnologías Energía geotérmica Geotermia profunda Bomba de calor geotérmica (BCG) Sistema abierto mono direccional Sistema cerrado Geotermia somera Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica (ASET) Underground Thermal Energy Storage (UTES) Sistema abierto bidireccional Aquifer Thermal Energy Storage (ATES) Sistema cerrado Borehole Thermal Energy Storage (BTES)

6 6 Temperatura de almacenamiento Tipo del ASET, clasificados según la temperatura de almacenamiento Almacenamiento de frío (< 12 ºC) Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura (15-25 ºC) Almacenamiento de calor a temperatura media (25 40 ºC) Almacenamiento de calor a alta temperatura (40 90 ºC) Posible fuente de la energía térmica Frío invernal Frío invernal y calor del verano Energías renovables: o Solar térmica o Geotermia de alta entalpia (geotermia profunda) Calor residual: o Cogeneración o Central eléctrica o Proceso industrial Posible uso de la energía térmica almacenada Refrigeración (directa y/o con bomba de calor) para la climatización de edificios Refrigeración de procesos industriales o invernaderos Climatización de edificios o invernaderos: o Refrigeración directa y/o con bomba de calor o Calefacción con bomba de calor Calefacción de espacios con bomba de calor (climatización) Calefacción de invernaderos / piscifactorías en modo directo y/o con apoyo de una bomba de calor Secado de productos agrícolas (cereales, hierba (heno), etc.) y madeira Calefacción de espacios en modo directo (climatización) Calefacción de invernaderos / piscifactorías en modo directo. Secado de productos agrícolas y madera

7 7 Rendimiento de almacenamiento La eficiencia de almacenamiento (ratio de utilización) depende de: la temperatura de almacenamiento y la temperatura de suministro el subsuelo (hidrogeología local) la escala del proyecto Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura Almacenamiento de calor a alta temperatura Eficiencia de almacenamiento alcanzable Capacidad de almacenamiento mínima 70 90% 200 a 300 MWh t 50 70% 800 a 1000 MWh t

8 ASET-A, sistema abierto 8

9 9 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de frío IBM Office, Zoetermeer (NL) Frío: kw Año: 1993

10 10 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de frío

11 11 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de frío Peak shaving & peak shifting del consumo energético

12 12 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura National Maritime Museum, Londres (UK) Año de realización: 2010 Sistema ASET-A con bomba de calor Potencia de refrigeración 350 kw Información del sistema subterráneo Numero de pozos 1 doblete (2 pozos)

13 13 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura Suministrando calor & cargando el pozo frío

14 14 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura Descargando el pozo frío para suministrar frío

15 15 Sistema bivalente / sistema híbrido Curva de demanda Carga (kw) versus horas (h) Demanda anual (MWh) = superficie por debajo de la curva Carga (kw) Carga pico; caldera Carga pico; enfriadora % de la demanda anual (MWh) Carga base; Sistema geotérmico Horas (h)

16 16 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de calor a temperatura media Almacenamiento de energía solar Temp. Almacenam.: 40 45º C Capacidad calorífica: kw 2 MW-project, Haarlem (NL)

17 17 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de calor a temperatura alta excedente de calor déficit de calor Carga del almacén Descarga del almacén Universidad Utrecht (NL) Almacenamiento de calor residual de cogeneración Temp. almacenamiento: 90º C Capacidad calorífica: 6 MW

18 18 Calor residual; demanda y suministro Carga (MWth) Suministro de base Excedente de calor Suministro de pico (calderas auxiliares) horas

19 19 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de calor a temperatura alta Verano: carga del almacén Balance del desequilibrio entre el calor residual disponible y la demanda de calor Incremento de la seguridad para la industria sobre la cesión de calor residual (también en verano) Capacidad de respaldo (back-up) en el caso de interrupción de suministro de calor residual Reducción del coste por optimalización del dimensionamiento de la tubería del transporte principal Ahorro por reducción en carga pico y energía de equipos auxiliares Invierno: descarga del almacén

20 20 Calor residual; demanda, oferta y almacenamiento Carga (MWth) Suministro de base Almacenamiento de calor Suministro del almacén Suministro de pico (calderas auxiliares) horas

21 21 Calor residual; demanda, oferta y almacenamiento Carga (MWth) Suministro de pico (calderas auxiliares) Suministro del almacén Suministro de calor residual Almacenamiento de calor horas

22 22 ASET-A, sistema abierto Almacenamiento de calor a temperatura alta Usuarios (clientes) a nivel de barrio District heating con almacenamiento a nivel de barrio (descentralizado) Industria Proveedor de energía Usuarios (clientes) a nivel de barrio District heating con almacenamiento central

23 23 ASET-B, sistema cerrado Intercambiador de Calor Terrestre (ICT) Borehole Heat Exchanger (BHE)

24 24 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de calor a temperatura alta Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)

25 25 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de calor a temperatura alta Energy centre & BTES Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)

26 26 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de calor a alta temperatura Energy centre & BTES Energy centre with short term energy storage tanks Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)

27 27 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de calor a alta temperatura Número de sondeos: 144 Profundidad: 35 m Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)

28 28 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de calor a alta temperatura Realization of the borehole seasonal (long term ) energy storage Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)

29 29 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

30 30 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Sistema ASET-B con Bomba de Calor (BC) Potencia de calefacción: kw Potencia de refrigeración: kw Número de sondeos: 144 Profundidad: 145 m Longitud total: m Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

31 31 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Suministrando calor & cargando frío Refrigeración directa Refrigeración activa Refrigeración activa & calefacción simultáneamente Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

32 32 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

33 33 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Plant room Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

34 34 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Heat Pump Skid (HPS), unidad prefabricada para aplicaciones geotérmicas de media y gran escala Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

35 35 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Bombas de circulación variable que circulan el agua sobre el ICT (Intercambiador de Calor Terrestre) Vista de los 2 HPS con los intercambiadores de calor que separan el circuito del ICT con los circuitos de frío y calor del sistema de clima Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

36 36 ASET-B, sistema cerrado Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura Bomba de calor Deposito estratificado Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)

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39 39 Gracias por su atención Marcel Hendriks C/ Doctor Esquerdo 10, 4º centro MADRID Tel: (+34) At IFTec GeoEnergía we are happy to advise on a potential project or reply to any query you may have, please feel free to contact us.