MARCO NORMATIVO ACTUAL DE LA GEOTERMIA EN ESPAÑA UNE

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1 MARCO NORMATIVO ACTUAL DE LA GEOTERMIA EN ESPAÑA UNE DISEÑO, EJECUCIÓN N Y SEGUIMIENTO DE UNA INSTALACIÓN N GEOTÉRMICA SOMERA PARTE 1: SISTEMAS DE CIRCUITO CERRADO VERTICAL Ávila, noviembre 2016 FRANCISCO SÁNCHEZ PÉREZ Promiex Geotermia 1

2 Geotermia 1. Sistemas Geotérmicos de muy baja entalpia, con temperaturas del fluido o de la roca inferiores a los 30º C. Aplicaciones en sistemas de calefacción y ACS mediante bomba de calor. 2. Legislación y Norma UNE :2014.

3 1. GEOTERMIA DE MUY BAJA ENTALPIA Promiex Geotermia 3

4 GEOTERMIA Geotermia de muy baja entalpía. Temperaturas del terreno entre 5 y 25 C. Sistemas cerrados de intercambio vertical geotérmico La Energía geotérmica consiste en el aprovechamiento del calor del subsuelo que se mantiene a una temperatura constante de aproximadamente 15 C a profundidades superiores a los m. En los primeros m la temperatura del terreno se ve influida por la radiación solar y las precipitaciones. Hasta los m de profundidad la temperatura se mantiene constante. A partir de esos m se establece un gradiente geotérmico. La temperatura aumenta con la profundidad a razón aproximada de 3,3 C cada 100 m. La Geotermia no es algo nuevo, ya que desde hace más de 30 años en países del norte de Europa y de América se vienen utilizando Técnicas de intercambio geotérmico que utilizan circuitos cerrados de agua con anticongelante, instalados en sondeos poco profundos (aprox 100 m) junto con bombas de calor para satisfacer necesidades de Calefacción, refrigeración y ACS, sobre todo en viviendas unifamiliares y edificios comerciales. Promiex Geotermia 4

5 GEOTERMIA Partes del Sistema de Intercambio Geotérmico Vertical (SIGV) Campo de captación: Sondeo/s de los que se captará el calor del terreno. Intercambiador de calor Vertical: Conjunto de tuberías que se alojan en el interior de un sondeo vertical practicado en el terreno para el intercambio de calor con el mismo. Fluido caloportador: Agua o mezcla acuosa con disolución anticongelante que absorbe o cede energía calorífica en el proceso de calefacción o refrigeración. Circulará a través de las tuberías, pasando por el sondeo y la maquina geotérmica. Bomba de calor: Máquina que transfiere calor del entorno natural al edificio invirtiendo el flujo natural de calor, de modo que fluya de temperatura más baja a una más alta. Promiex Geotermia 5

6 GEOTERMIA En invierno, el terreno transfiere el calor que almacena al fluido caloportador. Éste, una vez que es sometido a la acción de la máquina térmica, experimenta un aumento de temperatura que se transferirá al circuito de agua de calefacción y de ACS. En verano, se invertirá el proceso y el exceso de calor del edificio será transferido al terreno. El yacimiento geotérmico recibe frío en invierno y calor en verano, equilibrándose las aportaciones energéticas del terreno. Ventajas de la geotermia frente a fuentes convencionales: No origina ruido. Carece de Impacto arquitectónico. Mínima ocupación de espacio. No emisión de gases efecto invernadero a la atmósfera. Importante ahorro energético. En torno al 60% de coste energético asociado. Eficiencia energética muy superiores a los sistemas tradicionales. COP superiores a 4,5 Una única instalación de calefacción y refrigeración. Mantenimientos mínimos. Inconvenientes: Alta Inversión inicial de instalación. Promiex Geotermia 6

7 GEOTERMIA Métodos de climatización con energía geotérmica de muy baja entalpia. Suelo Radiante. Temperatura 35 C y 18 C para calefacción y refrigeración respectivamente. Al tener mayor superficie de emisión térmica se obtienen buenos rendimientos con COPs 4-5. Fan-Coil: Temperatura 45 C y 7 C para calefacción y refrigeración respectivamente. Consiste en hacer circular el agua que proviene del campo de captación geotérmico, a través de la bomba geotérmica, hasta un circuito cerrado de agua que, a su paso por el Fan-coil enfría o calienta el aire impulsado por el ventilador integrado en el mismo. Esto obliga a climatizar los espacios desde un punto concreto, en lugar de forma uniforme como en el caso del suelo radiante. Radiadores de baja temperatura. Promiex Geotermia 7

8 SISTEMAS VERTICALES DE CAPTACIÓN N EN GEOTERMIA DE MUY BAJA ENTALPIA. Sistema Cerrado Sistema Abierto Promiex Geotermia 8

9 BOMBA DE CALOR. Dispositivo que extrae calor de una zona fría y lo envía a una caliente. De forma natural el flujo de calor sería de la zona caliente a la fría hasta que las temperaturas se equilibrasen. Para que el sentido del flujo sea el indicado, es decir, calentando la zona caliente con el calor robado de la zona fría y no contradecir la segunda Ley de Termodinámica será preciso aportar energía, normalmente mediante un compresor accionado por un motor. Las bombas de calor más usadas se basan en ciclos de compresión de un agente refrigerante y sus elementos principales son: Evaporador Compresor. Condensador. Válvula de expansión Promiex Geotermia 9

10 BOMBA DE CALOR. Promiex Geotermia 10

11 2. LEGISLACIÓN N Y NORMA UNE : :2014. Promiex Geotermia 11

12 NORMATIVA MINERA. APLICACIÓN N ACTUAL. La Ley 22/1973, de 21 de julio, de minas, establece una primera clasificación de los yacimientos minerales y los recursos geológicos en tres secciones: A, B y C. En 1980 se modifica la Ley de Minas introduciendo una nueva sección D a la que se trasladan los recursos energéticos de la sección C, entre ellos los geotérmicos. La inclusión de estos recursos en la sección D vigente actualmente, hace que su investigación y explotación estén sujetos a la legislación minera y su régimen de autorizaciones. No obstante hay que indicar que en virtud el artículo 3.2 de la Ley de Minas, este tipo de aprovechamientos se considera exento de este régimen de autorizaciones, ya que en el mismo se indica que: la extracción ocasional y de escasa importancia de recursos minerales, cualquiera que sea su clasificación, siempre que se lleve a cabo por el propietario de un terreno para su uso exclusivo y no exija la aplicación de técnicas mineras, queda fuera del ámbito de aplicación de la Ley. Promiex Geotermia 12

13 NORMATIVA AMBIENTAL. Ley 21/2013, de 9 de diciembre, de evaluación ambiental. En su ANEXO I, proyectos sometidos a la evaluación ambiental ordinaria regulada en el título II, capítulo II, sección 1.ª nos dice: d) Los proyectos consistentes en la realización de perforaciones para la exploración, investigación o explotación de hidrocarburos, almacenamiento de CO2, almacenamiento de gas y geotermia de media y alta entalpía, que requieran la utilización de técnicas de fracturación hidráulica. En su ANEXO II, proyectos sometidos a la evaluación ambiental simplificada regulada en el título II, capítulo II, sección 2.ª nos dice: Grupo 3. Perforaciones, dragados y otras instalaciones mineras e industriales. a) Perforaciones profundas, con excepción de las perforaciones para investigar la estabilidad o la estratigrafía de los suelos y subsuelo, en particular: 1.º Perforaciones geotérmicas de más de 500 metros. No se incluyen aquí nuestras perforaciones, que no superan los 150 metros, luego quedará a criterio de la administración, según la localización y particularidades de la obra, las solicitudes medioambientales. Promiex Geotermia 13

14 A NIVEL AUTONÓMICO En Castilla y León ha de tenerse en cuenta la DECRETO LEGISLATIVO 1/2015, de 12 de noviembre, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de Prevención Ambiental de Castilla y León. Ley 2/2002, de 19 de junio, de Evaluación Ambiental de la Comunidad de Madrid. Promiex Geotermia 14

15 NORMATIVA SOBRE AGUAS. La normativa básica en materia de agua, a nivel nacional es: El RDL 1/2001, de 20 de julio, por el que se aprueba el Texto Refundido de la Ley de Aguas El RD 849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento de Dominio Público Hidráulico. Según esta normativa, la ejecución de sistemas geotérmicos abiertos para extracción y aprovechamiento térmico de aguas subterráneas requieren la solicitud de una concesión si el volumen anual a extraer supera los m 3, o cuando se realizan en acuíferos protegidos o sobreexplotados. Actualmente, en Castilla y León no hay una ley propia en esta materia. Promiex Geotermia 15

16 NORMATIVA ENERGÉTICA. Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. Establece las exigencias de eficiencia energética y de seguridad de las instalaciones térmicas en edificios destinadas a atender la demanda de bienestar e higiene de las personas, desde el momento de su diseño al de utilización. Establece que toda instalación térmica en edificios debe ser registrada. Por tanto es de aplicación a la geotermia para aprovechamiento térmico. Código Técnico de la Edificación, aprobado por Real Decreto 314/2006 de 17 de marzo. La Orden FOM/1635/2013, de 10 de septiembre, por la que se actualiza el Documento Básico DB-HE «Ahorro de Energía», del Código Técnico de la Edificación. Promiex Geotermia 16

17 INSTALACIONES TÉRMICAST Reguladas por el RITE. Sometidas a liberalización Industrial. Independiente de la instalación geotérmica. Registro en el órgano correspondiente. Entre 5 y 70 kw memoria. Más de 70 kw proyecto. Promiex Geotermia 17

18 NORMAS U.N.E. AENOR. AENOR es la Asociación Española de Normalización y Certificación, es una entidad privada sin fines lucrativos que se creó en Su actividad contribuye a mejorar la calidad y competitividad de las empresas, sus productos y servicios. AENOR se sitúa entre las 10 certificadoras más importantes del mundo. AENOR es interlocutor nacional y socio español de los organismos de normalización europeos e internacionales: ISO, IEC, COPANT, CEN, CENELEC y ETSI. Promiex Geotermia 18

19 NORMAS U.N.E. (UNA NORMA ESPAÑOLA). Son: Especificaciones técnicas. Voluntarias. Basadas en la experiencia. Elaboradas por consenso. Aprobadas por un organismo reconocido. Accesibles al público. Promiex Geotermia 19

20 NORMA DE GEOTERMIA AENOR-U.N.E :2014 1:2014 I Congreso de Energía Geotérmica en la edificación y la Industria (10/2008). Se crea en AENOR el Grupo de trabajo GT 13, dedicado a la Geotermia. El grupo de trabajo se formó con representación de todas las partes interesadas: asociaciones, Ingenierías, fabricantes de equipos, clusters, laboratorios, CSIC, colegios profesionales, IDAE, administraciones públicas, etc. Se inició en Abril de 2010 y fueron necesarias 18 reuniones para la elaboración de la norma, que se publicó en Mayo de Promiex Geotermia 20

21 NORMA U.N.E : :2014. DISEÑO, EJECUCIÓN N Y SEGUIMIENTO DE UNA INSTALACIÓN N GEOTÉRMICA SOMERA PARTE 1: SISTEMAS DE CIRCUITO CERRADO VERTICAL Los objetivos de la norma: Diseño, ejecución y seguimiento de una instalación geotérmica somera. En su parte 1: Sistemas de circuito cerrado vertical. 1.Definir y potenciar la adecuada instalación de sistemas geotérmicos de circuito cerrado vertical para calefacción, ACS y refrigeración. 2.Garantizar la eficiencia energética de la instalación En cuanto a su estructura: 1.Objeto y campo de aplicación 2. Términos y definiciones, símbolos y unidades 3.Normas para consulta 4. Diseño 5.Ejecución 6.Documentación relativa a la instalación. 3.Contemplar los requisitos técnicos de la captación y su integración con los sistemas de generación. Promiex Geotermia 21

22 1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Define y potencia la adecuada instalación de sistema de intercambio geotérmico de circuito cerrado vertical para producción de calefacción. No contempla la captación mediante circuitos cerrados horizontales ni circuitos abiertos para aprovechamiento térmico de aguas subterráneas así como circuitos de expansión directa. 2. TÉRMINOS Y DEFINICIONES. Se incluyen las definiciones de Bomba de calor, capacidad térmica volumétrica, Circuito de Intercambio Geotérmico Vertical, Conductividad térmica, Test de Respuesta Térmica TRT, etc. 3. NORMAS PARA CONSULTA Incluye las Normas UNE indispensables para la aplicación de la presente norma. Entre otras están incluidas aquellas que regulan el uso de los plásticos y manejo de tubos de polietileno, el abastecimiento de agua, sistemas de calefacción y refrigeración, vasos de expansión, acondicionadores de aire, etc Promiex Geotermia 22

23 4. DISEÑO 4.1 CLASIFICACIÓN DE INSTALACIONES GEOTÉRMICAS VERTICALES EN CIRCUITO CERRADO. TIPOLOGÍAS a) TIPO A: PTÉRMICA < 30 Kw b) TIPO B: 30 Kw PTÉRMICA 70 Kw c) TIPO C: PTÉRMICA > 70 Kw La Potencia Térmica se considera como la suma de las potencias de todos los generadores individuales 4.2 DATOS DE PARTIDA Se deberán conocer los datos energéticos del edificio: En Refrigeración y calefacción la potencia térmica pico (Kwt), energía demandada anualmente (MWt) y curva de demanda/distribución mensual de la misma. Este último también para ACS. Será de suma importancia la Coordinación con el estudio de arquitectura que aportarán los datos energéticos del edificio. Promiex Geotermia 23

24 Caracterización del terreno: Debemos conocer parámetros Geológicos e Hidrogeológicos. Geológicos: - Columna litológica - Conductividad térmica del terreno* - Capacidad volumétrica Hidrogeológicos: - Profundidad del nivel freático - Presencia de acuífero/s * Capacidad característica de cada material que indica su capacidad para conducir el calor. Se expresa en W/m C Promiex Geotermia 24

25 Se deben proporcionar los siguientes datos del terreno para el dimensionamiento de la instalación en función de su tipología: Instalaciones TIPO A: Litología basada en cartografía geológica publicada, de escala no inferior a 1: El dimensionamiento puede realizarse utilizando datos de conductividades incluido en Tabla F.1 del Anexo F de la Norma Instalaciones TIPO B: Si Tiempo de funcionamiento en calefacción es inferior a 1800 h/año se podrá utilizar la tabla de conductividades de la Tabla F.1 Instalaciones TIPO C: Se necesita conocer las características térmicas básicas del terreno mediante algún método comúnmente aceptado. Se propone el Test de Respuesta Térmica (TRT) a realizar sobre un sondeo piloto. Metodología de ensayo e interpretación debe estar de acuerdo con el anexo Este Test, consiste en hacer circular entre 48 y 72 horas un fluido caloportador a través del pozo intercambiador de calor y monitorear la temperatura de entrada y salida del sistema. Con ello obtendremos la Conductividad Térmica efectiva. Promiex Geotermia 25

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28 MEDICIÓN EN LABORATORIO DE CONDUCTIVIDADES TÉRMICAS SOBRE MUESTRAS DE CAMPO Existencia de mapas regionales con valores de Conductividades Térmicas Obtenidas de forma real en laboratorio sobre muestras de campo. * Caso de ensayos realizados por Grupo de investigación de geotermia de la Escuela Politécnica de Ávila perteneciente a la Universidad de Salamanca. Departamento de Cartografía e Ingeniería del terreno Localización de materiales en campo en base a la información geológica y toma de muestras representativas de cada uno de ellos Perforación de las rocas y extracción de testigos. Corte de testigos, perforación de los mismos, etc para preparación de la muestra. Medición de la conductividad térmica sobre las muestras. Promiex Geotermia 28

29 5. EJECUCIÓN 5.1 PERFORACIÓN Habilitación de la empresa perforadora: La empresa deberá contar con permisos administrativos pertinentes. Poliza RC, Inscripción Registro Industrial, etc. En el ámbito de la Prevención de RR.LL, el Personal debe estar instruido adecuadamente para el desarrollo de su actividad: Formación según especificación técnica Formación Preventiva para el desempeño de los puestos de trabajo encuadrados en los grupos 5.2.f de la Instrucción técnica complementaria ITC Formación Preventiva para el desempeño del puesto de trabajo del RGNBSM. Relativo a los operadores de sondeos de agua y/o investigación. Asimilable a sondeos para Geotermia. Promiex Geotermia 29

30 TRAMITACIÓN N ADMINISTRATIVA DE LA PERFORACIÓN N EN CASTILLA Y LEÓN Promiex Geotermia 30

31 TRAMITACIÓN N ADMINISTRATIVA DE LA PERFORACIÓN N EN MADRID Promiex Geotermia 31

32 Maquinaria de perforación. Selección de la misma según las litologías a atravesar. Rotopercusión o rotación inversa con lodos. Gestión de detritus, agua y lodos. Se deberá tener un plan adecuado de recogida y retirada controlada de detritus y caudales aflorados. Situación y separación de pozos. Instalaciones TIPO A y B: Distancia mínima entre ellos 6 m. A predios colindantes 3 m. Instalaciones TIPO C: Distancia entre ellos según geometría de la parcela, proyecto de edificación, y de las características térmicas obtenidas de ensayos tales como el TRT. Promiex Geotermia 32

33 5.2 INSTALACIÓN DEL INTERCAMBIADOR GEOTÉRMICO Se deberán tener en cuenta los distintos aspectos: Entubación: Tubería del intercambiador, Temperaturas de trabajo, uniones, elementos complementarios (protectores de emboquille y pesos), procedimientos de instalación, pruebas en fabricación, recepción e instalación. Relleno y macizado del sondeo: Características mínimos del relleno. Lógicamente debe estar garantizado su inocuidad. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL TERRENO CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL RELLENO < 2 W/mk que la conductividad del terreno 2 W/mK 2 W/mK Procedimiento para el sellado del intercambiador geotérmico: El sellado del espacio anular se debe efectuar inyectando de forma ascendente desde el fondo del sondeo. Promiex Geotermia 33

34 5.3 CONDUCCIONES, COLECTORES Y GRUPO HIDRÁULICO Se deberán tener en cuenta los distintos aspectos: Características generales del circuito. Circuito de conexión entre intercambiadores y cuarto mecánico debe ejecutarse a la mayor brevedad desde la finalización de los sondeos Elementos: Conducciones, tendido, colectores, cámaras, arquetas, elementos auxiliares. Prueba, limpieza y purgado. Pruebas hidráulicas del circuito. Llenado con agua del sondeo asegurando expulsión de aire. Elementos de medida. Monitorización. Preparación para la puesta en marcha. Comprobación de los elementos de la sala de máquinas, llenado de instalación. Puesta en Marcha del sistema geotérmico. La puesta en marcha se llevará a cabo por empresa autorizada. Se cumplimentará ficha incluida en Anexo D de la Norma UNE Promiex Geotermia 34

35 6 DOCUMENTACIÓN Se enumerará la documentación generada en la fase de diseño y ejecución de la instalación que se deberá recopilar y entregar a la propiedad. Comprenderá: Ubicación de la instalación. Plano, dirección, coordenadas, etc Caracterización del terreno: Perfil geológico para Instalaciones Tipo A y B. Resultados del TRT para Instalaciones Tipo C. Descripción de la instalación: Datos de partida, datos de bombas seleccionadas, dimensionado del SIGV, Cálculos hidráulicos, Cálculos energéticos, Certificados de materiales utilizados, Certificados de pruebas en Circuitos hidráulicos y de puesta en marcha. Promiex Geotermia 35

36 ESTUDIO DE VIABILIDAD (ANEXO A NORMA UNE :2014 1:2014 El Estudio de Viabilidad deberá incluir al menos los siguientes aspectos: 1.Datos de Inicio de Proyecto. Localización Situación propuesta del campo de captación y sala de máquinas. Geología y Propiedades Térmicas del Terreno (estimación). Necesidades Térmicas. Calefacción y ACS. Caracterización Tipo Instalación. 2. Informe sobre la Viabilidad Técnica del Proyecto. Seguridad y Salud en la Obra. Riesgo Ambiental. Selección del fluido caloportador geotérmico Riesgo Energético. Modelización numérica del comportamiento del terreno a 25 años. Utilización de programa informático comúnmente aceptado. Ejemplo el EARTH ENERGY DESIGNER (EED). Según la Norma UNE sólo para Tipo C. Promiex lo extiende a todo tipo de Instalaciones. Promiex Geotermia 36

37 Riesgo Geotécnico: Posibilidad de daños a cimentaciones cercanas Conclusión: VIABLE O NO VIABLE 3. Informe Viabilidad Económica del Proyecto. Presupuesto Inicial: Perforación, sondas, termocemento, movimiento tierras, bomba de calor, ingeniería, etc Comparativas y amortizaciones. Partiendo de la necesidades energéticas totales anuales se expondrán precios del Kwh para distintas fuentes energéticas (gas natural, electricidad, gasóleo C, butano, propano, etc) Estudio de Emisiones de CO2. Datos del IDAE. Promiex Geotermia 37

38 MARCO NORMATIVO ACTUAL DE LA GEOTERMIA EN ESPAÑA UNE GRACIAS POR SU ATENCIÓN Promiex Geotermia 38