Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

Transcripción

1 Girona, 13 de diciembre de 2011 Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas Celestino García de la Noceda Márquez Instituto Geológico y Minero de España c.garcia@igme.es

2 El contexto: El problema energético-ambiental: El efecto invernadero y el calentamiento global Las dificultades de abastecimiento energético. Los efectos socio-políticos de la dependencia energética. Dependencia de suministro y dependencia tecnológica Las estrategias contra los efectos del cambio climático Los compromisos y voluntades de apoyo a fuentes de energía autóctonas y renovables

3 Geoter mi qué? geo térmica El calor de la tierra

4 Aprovechar el calor de la tierra: El hombre primitivo: las cavernas Las aguas termales y los balnearios Larderello (Italia), 1904: primera experiencia de producción de electricidad

5 El calor del globo: la energía calorífica contenida en el interior de la Tierra ~ 30 C/km > 1000 C Flujo y gradiente geotérmico: > 3000 C > 5000 C

6 La geotermia clásica: Cobertera Almacén permeable Base impermeable Foco de calor

7 Tipos de yacimientos geotérmicos: Tipo de yacimiento Rangos de temperatura Uso principal Baja entalpía (temperatura) Almacenes sedimentarios profundos Zonas intramontañosas o volcánicas < 100º C Usos directos Media entalpía (temperatura) 100º C < T < 150º C Electricidad ciclos binarios Uso combinado Alta entalpía (temperatura) > 150º C Electricidad Recursos geotérmicos convencionales. Sistemas hidrogeotérmicos

8 El aprovechamiento de los recursos geotérmicos Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor calefacción Yacimientos geotérmicos de alta entalpía: producción de electricidad

9 Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor calefacción (1) Curva de demanda

10 Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor calefacción (2)

11 Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor calefacción (3)

12 Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor calefacción (4)

13 Yacimientos geotérmicos de media y alta entalpía: producción de electricidad (1)

14 Yacimientos geotérmicos de media y alta entalpía: producción de electricidad (2) El valor estratégico

15 Yacimientos geotérmicos de media y alta entalpía: producción de electricidad (3)

16 Tipos de plantas geotérmoeléctricas: -Plantas de vapor seco + Ciclo directo sin condensación + Ciclo directo con condensación + Ciclo indirecto con condensación y recuperación de aguas mineralizadas - Plantas flash + Simple flash + Doble flash -Plantas binarias + ORC + Kalina

17 Producción electrica de origen geotérmico en 2004 Principales países productores (GWh/y) USA Filipinas Méjico Indonesia Italia Japón Nueva Zelanda Islandia Costa Rica Kenya El Salvador 967

18 Inventario general de manifestaciones geotérmicas en el territorio nacional Mapa de evaluación de las áreas de mayor interés geotérmico en España

19 Evaluación preliminar del potencial geotérmico (1984): TEP/año

20 Los proyectos de investigación del IGME:

21 La difusión de la información:

22 Los resultados de la investigación (1):

23 Los resultados de la investigación (2): Almacenes sedimentarios profundos Cuenca del Tajo: Madrid Cuenca del Duero: León, Burgos y Valladolid Área Prebética e Ibérica: Albacete y Cuenca Yacimientos geotérmicos Baja temperatura Zonas intramontañosas y volcánicas Galicia: zonas de Orense y Pontevedra Depresiones catalanas: Vallés, Penedés, La Selva y Ampurdán Depresiones internas de las Cordilleras Béticas: Granada, Guadix, Baza, Cartagena, Mula, Mallorca Canarias: isla de Gran Canaria Media temperatura Cordilleras Béticas: Murcia, Almería, Granada Cataluña: Vallés, Penedés, La Selva y Olot Galicia: áreas de Orense y Pontevedra Pirineo Oriental: zona de Jaca-Sabiñánigo Alta temperatura Islas Canarias: Tenerife, Lanzarote y La Palma

24 Los resultados de la investigación (3):

25 Recursos Nuevos recursos geotérmicos y tecnologías convencionales geotérmicas Geotermia convencional Rangos de temperatura Uso principal Baja temperatura Almacenes sedimentarios profundos Zonas intramontañosas o volcánicas < 100º C º C Usos directos Media temperatura 100º C < T < 150º C 120º C < T < 200º C 130º C < T < 220º C Electricidad ciclos binarios Uso combinado Alta temperatura > 150º C > 200º C > 220º C Electricidad

26 Nuevos recursos y tecnologías geotérmicas Tecnología Bomba de calor Almacenes geotérmicos Muy baja temperatura Temperatura ºC Permeabilidad Uso < 50 Muy baja Suficiente-alta Usos directos Baja temperatura Suficiente - alta Usos directos Geotermia convencional Media temperatura Suficiente - alta Usos directos + electricidad Alta temperatura >200 Suficiente - alta Electricidad Roca caliente seca HDR >200 Nula Electricidad Nuevas tecnologías Sistemas geotérmicos estimulados EGS Diversas temperaturas Baja Electricidad Usos directos Yacimientos supercríticos >350 Suficiente - alta Electricidad Hidrógeno

27 Yacimientos de roca caliente seca: (HDR) Las primeras experiencias: Años : La primera experiencia de HDR la lleva a cabo Los Alamos National Laboratory at Fenton Hill, en el borde occidental de Valles Caldera en New Mexico. Año 1977: experiencia europea en Cornwall Año 1980: experiencias en Hijiori, etc (Japón) Año 1986: experiencia europea en Soultz

28 El desarrollo de una tecnología: EGS Creación del yacimiento: Enhanced Geothermal Systems Engineered Geothermal Systems

29

30 El informe del MIT (año 2006): No es intermitente Alcanzable en casi todo el territorio Prácticamente sin impacto ambiental Tecnología disponible para producir grandes cantidades de energía eléctrica Costes competitivos en una generación

31 Tecnologías para el aprovechamiento de recursos geotérmicos de media entalpía: y de sistemas geotérmicos estimulados: Pruebas en Soultz. Julio 2005

32 Tecnologías para el aprovechamiento de recursos geotérmicos de media entalpía y de sistemas geotérmicos estimulados: Nuevos ciclos (Kalina,...) Mayores rendimientos Menores temperaturas Central binaria de Húsavík, al norte de Islandia. Planta de demostración de 2 MW usando agua a 124ºC para producir electricidad.

33 Recursos geotérmicos someros (1): Propio subsuelo poco profundo Acuíferos someros y otros (minas, túneles, ) uso de bomba de calor temperaturas estables debidas al calor geotérmico diferentes esquemas

34 Recursos geotérmicos someros (2): Propio subsuelo poco profundo: temperaturas estables debidas al calor geotérmico Tomado de Sanner Royal Edinburgh Observatory, media Datos de Everett, 1860 Tomado de Sanner, proyecto Groundhit Sondeo al sur de Wetzlar Tomado de Sanner

35 Recursos geotérmicos someros (3): Propio subsuelo poco profundo: diferentes esquemas Esquemas horizontales: Esquemas verticales:

36 Recursos geotérmicos someros (4): Sistemas cerrados: Colectores en sondeos verticales o inclinados Colectores horizontales Cimentaciones termoactivas (pilotes, losas, pantallas) Sistemas abiertos: Captación de aguas subterráneas, de minas o de drenajes de obras civiles Circulación de aire; pre-tratamiento térmico en sistemas de ventilación y renovación de aire

37 Recursos geotérmicos someros (5): Almacenamiento de calor en el subsuelo o en acuíferos someros: Fuerte incremento de las necesidades de refrigeración La bomba de calor permite el uso reversible frío-calor

38 Recursos geotérmicos de muy baja entalpía (6): Intercambiadores tierra-aire en la renovación de aire: pozos provenzales y técnicas emparentadas Bioclimatizadores

39 Sistemas cerrados verticales: Colectores:

40 Cimentaciones termoactivas:

41 Losa pilotada como inercambiador

42 El intercambiador geotérmico y la bomba de calor (1) 1 : Captador/Colector Geotérmico 2 : Evaporador 3 : Compresor 4 : Condensador 5 : Suelo radiante 6 : Válvula de expansión

43 Bomba de calor reversible:

44 Balance energético en la bomba de calor (1): El COP: cociente entre la energía térmica cedida por el sistema y la energía de tipo convencional absorbida COP=4/1=4

45 Balance energético en la bomba de calor (2):

46 Instalaciones geotérmicas someras con bomba de calor: principales países

47 Crecimiento del sector gshp en Alemania:

48 Crecimiento de las energías renovables: previsiones de la calefacción y refrigeración para 2020 en la UE.

49 Geotermia de muy baja Temperatura Intercambio de calor a muy baja temperatura Bombas de calor geotérmicas GHP Calor de Distrito Geotermia profunda de baja temperatura, uso directo (GDH) Sistemas geotérmicos estimulados (EGS) Tectónica activa Geotermia Convencional Zonas volcánicas activas y sistemas Hidrotermales activos asociados Acuíferos profundos Modificado de BRGM

50 Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor La Geotermia somera: Amplia extensión en el territorio. En todo lugar Demanda in-situ Existen áreas mas favorables para utilizar un determinado esquema de aprovechamiento Criterios técnico-económicos

51 Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor En recursos de baja temperatura Para bloques de viviendas (calor de distrito) Sistemas geotérmicos de baja temperatura asociados a cuencas sedimentarias profundas Las anomalías se deben a la presencia de acuíferos profundos cuyas aguas adquieren la temperatura conforme al gradiente geotérmico

52 Sistemas geotérmicos de baja temperatura asociados a cuencas sedimentarias profundas

53 Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor En recursos de baja temperatura Para bloques de viviendas (calor de distrito) En recursos convencionales de media y alta temperatura Producción de electricidad Con posibles aplicaciones complementarias en baja temperatura (usos directos del calor)

54 Sistemas geotérmicos de baja y media temperatura extendidos, asociados a materiales carbonatados

55 Sistemas geotérmicos de baja y media temperatura localizados, con zócalo fracturado

56 Posibilidades de la energía geotérmica en España: En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor En recursos de baja temperatura Para bloques de viviendas (calor de distrito) En recursos convencionales de media y alta temperatura Producción de electricidad Con posibles aplicaciones complementarias en baja temperatura (usos directos del calor) Con tecnología de EGS?

57 Sistemas petrotérmicos: sistemas geotérmicos profundos que precisan de técnicas EGS (geotermia estimulada)

58 Sistemas petrotérmicos: sistemas geotérmicos profundos que precisan de técnicas EGS (geotermia estimulada)

59 Características y ventajas de la geotermia: Energía gestionable. Disponible 24 horas y 365 días al año Respetuosa con el medio ambiente Permite un aprovechamiento sostenible Importante inversión inicial y bajos costes de mantenimiento Costes finales competitivos Riesgo geológico minimizable Tecnología altamente eficiente en calefacción/climatización

60 : Una década crucial para la energía geotérmica en España Producción electricidad Usos directos

61 El comienzo del nuevo siglo para la geotermia: HDR-EGS: El informe del MIT Geotermia somera Nuevos agentes

62 Programa GEOTCASA

63 CALENER: determina el nivel de eficiencia energética del edificio.

64 PANER: Plan de Acción Nacional de Energías Renovables en España

65 Planes de energías renovables: Primer PER (1986) Presentes Energía Geotérmica y Energía Ambiental PER Ausente la geotermia PER Aprobado por el Consejo de Ministros de

66 La iniciativa empresarial

67 APPA: Asociación de Productores de Energías Renovables

68 Grupo de trabajo en AENOR: Energía Geotérmica de baja entalpía: potencial y perspectivas

69 Se crea la Plataforma Tecnológica Española de Geotermia - GEOPLAT.

70 GeoPlat: participantes, documentos Documento de Visión a 2030 Agenda Estratégica de Investigación Instrumentos de financiación nacionales e internacionales para promoción de la I+D+i

71 GeoPlat participa en la Plataforma Europea de Climatización Renovable y lidera el Panel de Geotermia

72 Una imagen sugerente y esperanzadora

73 Para ampliar información:

74 Muchas gracias por su atención Girona, 13 de diciembre de 2011