DISEÑO DE CAPTACIÓN GEOTÉRMICA

Transcripción

1 JORNADA EFICIENCIA ENERGÉTICA EN CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN: APROVECHAMIENTOS GEOTÉRMICOS MEDIANTE BOMBA DE CALOR PARÁMETROS DE INFLUENCIA EN EL DISEÑO DE CAPTACIÓN GEOTÉRMICA VERTICAL Y HORIZONTAL Alfredo Fernández Pérez INVESTIGACIÓN GEOTÉRMICA European Geothermal Energy Council

2 ENERGÍA GEOTÉRMICA INTRODUCCIÓN INSTALACIÓN INTERIOR INSTALACIÓN EXTERIOR EJEMPLO PRÁCTICO CO

3 ENERGÍA GEOTÉRMICA 30 ºC/km 1000 ºC 3000 ºC 5000 ºC Def. VDI 4640: Es la energía almacenada en forma de calor bajo la superficie sólida terrestre Rangos Alta Tª 400º -150º Media Tª 150º - 80º Baja Tª 80º - 25º Muy Baja Tª < 25º

4 INSTALACIÓN EXTERIOR TIPOLOGÍAS SISTEMAS ABIERTOS SISTEMAS CERRADOS HORIZONTALES VERTICALES Fuente:

5 Métodos de aprovechamiento de energía geotérmica Captación Horizontal m depth Intercambiadores verticales m depth Sobre el 80 % de todos los sistemas Pilotes energéticos 8-45 m depth Sistema abierto de agua subterranea 4-50 m depth Agua acumulada en minas y túneles Rohre in Graben Verteiler im Haus I. verticales Horizontal Grundwasserspiegel Pumpe Pilotes Horizontal Serienschaltung Se necesitan bombas de calor para aprovechar el calor constante de baja temperatura Agua Subterránea European Geothermal Energy Council

6 SISTEMAS VERTICALES

7 LOS EDIFICIOS DEMANDAN CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN INVIERNO VERANO INVIERNO SUBSUELO A 15 ºC CALIENTE VERANO SUBSUELO A 15 ºC FRESCO

8 RELACIÓN DE TEMPERATURAS

9 LOS CENTROS COMERCIALES NECESITAN SIEMPRE CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN INVIERNO VERANO 2 ºC 34 ºC Tª exterior 21 ºC 21 ºC Tª suelo INVIERNO SUBSUELO A 15 ºC CALIENTE VERANO SUBSUELO A 15 ºC FRESCO

10 EJEMPLO DE CÁLCULO (Centro comercial) DATOS DE PARTIDA Superficie Comercial = m 2 Geología = Terciario y Cuaternario Servicio: calefacción y refrigeración Potencia térmica: Calefacción = 860 kw Refrigeración = 890 kw Nº horas calefacción= 1920 h Nº horas refrigeración= 800 h

11 DISEÑO CAMPO DE CAPTACIÓN (120 SONDEOS DE 125 m) PARAMETROS DE INFLUENCIA Parámetro Configuración Tipo de sondas Profundidad de sondas Diámetro de perforación Material de inyección Presencia de Agua Conductividad térmica

12 DISEÑO CAMPO DE CAPTACIÓN CAPTACIÓN HORIZONTAL VS. CAPTACIÓN VERTICAL ad (m) rofundida Pr Temperatura (ºC)

13 TIPOLOGÍA DE SONDAS INCREMENTO COSTES max fluid temp. [ºC] Annual min Year Annual min-ma ax fluid temp. [ºC] 120 X 140 m perforación Year x 124 m perforación

14 DIÁMETRO DE PERFORACIÓN Annual min-m max fluid temp. [ºC] Annual min-m max fluid temp. [ºC] Year Year mm 180 mm 120 x 124 m perforación 120 x 130 m perforación INCREMENTO COSTES

15 MATERIAL DE INYECCIÓN Annual min-m max fluid temp. [ºC] Annual min-m max fluid temp. [ºC] Year Year MEZCLA CEMETO/ BENTONITA 120 x118 m perforación ARENA / BENTONITA / CEMENTO 120 x 124 m perforación REDUCCIÓN COSTES

16 DISTANCIA ENTRE SONDEOS Distribución de las temperaturas en el campo de captación geotérmica transcurridos 5 años. DISTANCIA ENTRE SONDAS DE 12 m Distribución de las temperaturas en el campo de captación geotérmica transcurridos 5 años. SEPARACIÓN 6 m

17 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL TERRENO POTENC CIA (kw) CONDUCTIVIDAD TÉRMICA W/mK Nº DE PE ERFORACIO ONES Arcilla M. Arenisca

18 IMPORTANCIA DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL TERRENO Parámetro Valor Resultado (m) Conductividad térmica 0,9 W/mK Tói Teórica 2,2 W/mK

19 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL TERRENO TEST DE RESPUESTA GEOTÉRMICO

20 IMPORTANCIA DEL TEST DE RESPUESTA TÉRMICO EN LA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL TERRENO Parámetro Valor Resultado (m) Conductividad térmica Teórica Conductividad térmica Real 0,9 W/mK ,2 W/mK W/mK 3,1W/mK

21 SIMULACIÓN DURANTE LA VIDA ÚTIL [ºC] nual min-max fluid temp. An 32 Peak min 30 Peak max 28 Base min 26 Base max Year

22 SIMULACIÓN FINAL DE VIDA ÚTIL Fluid temper rature [ºC] Base load Peak cool load Peak heat load JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Year 25

23 EVALUACIÓN ECONÓMICA SISTEMA CONVECIONAL GAS PARA CALEFACCIÓN BOMBA AIRE ACONDICIONADO COSTE = 13,94 / m 2 año ENERGÍA GEOTÉRMICA COSTE = 6,11 / m 2 año

24 AÑOS AÑO COSTE EN

25 EJEMPLO PRÁCTICO: EJECUCIÓN PERFORACIÓN INSTRUMENTACIÓN INYECCIÓN-SELLADO (VDI 4640) TEST RESPUESTA GEOTÉRMICA CONEXIÓN SONDEOS-COLECTORES-SALA OS C O S S DE MÁQUINAS SALA DE MÁQUINAS

26 PERFORACIÓN

27 EJEMPLO PRÁCTICO PERFORACIÓN INSTRUMENTACIÓN

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29 INSTRUMENTACIÓN

30 EJEMPLO PRÁCTICO PERFORACIÓN INSTRUMENTACIÓN INYECCIÓN-SELLADO (VDI 4640)

31 INYECCIÓN

32 EJEMPLO PRÁCTICO PERFORACIÓN INSTRUMENTACIÓN INYECCIÓN-SELLADO (VDI 4640) TEST RESPUESTA GEOTÉRMICA

33 TRG

34 TRG

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36 POTENCIA ELÉCTRICA PERFIL DE Tª Tª (ºC) Potencia W :00 20:50 1:50 6:50 11:50 16:50 21:50 2:50 7:50 12:50 Hora y fecha CONDUCTIVIDAD TÉRMICA PROF FUNDIDAD (m)

37 EJEMPLO PRÁCTICO PERFORACIÓN INSTRUMENTACIÓN INYECCIÓN-SELLADO (VDI 4640) TEST RESPUESTA GEOTÉRMICA CONEXIÓN SONDEOS-COLECTORES-SALA DE MÁQUINAS

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40 ARQUETA

41 ARQUETA

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43 INVESTIGACIÓN GEOTÉRMICA MAS INFORMACIÓN EN GRACIAS POR SU ATENCIÓN

44 GRACIAS POR SU ATENCIÓN MÁS INFORMACIÓN EN