Aplicacions geotèrmiques en l edificació EL SISTEMA GEOTÈRMIC

Transcripción

1 EL SISTEMA GEOTÈRMIC Aplicacions geotèrmiques en l edificació

2 Què fem? PRESENTACIÓ DE L EMPRESA Especialistes en GEOTÈRMIA de molt baixa temperatura: Alexandra - Sabadell Enginyeria i assessorament Instal lacions claus en mà Col lectors geotèrmics Proves tèrmiques col lectores (TRT) 660 kwt metres Llotja Lleida Vall de Núria 360 kwt metres 240 kwt metres

3 QUÈ ÉS LA GEOTÈRMIA És l energia emmagatzemada en forma de calor per sota la superfície de la Terra Alta temperatura: més de 150ºC 2. Mitja temperatura: entre 90 i 150ºC 3. Baixa temperatura: entre 30 i 90ºC 4. Molt baixa temperatura: menys de 30ºC

4 De baixa, mitja i alta temperatura RECURSOS GEOTÈRMICS

5 L ENERGIA GEOTÈRMICA DE MOLT BAIXA ENTALPIA Una gran part de l energia que proporciona el Sol i arriba a la Terra és absorbida per la seva superfície en forma de calor. La gran massa de la Terra fa que la temperatura del subsòl es mantingui constant, a partir de 15 metres. Subsòl = font de calor, totalment renovable i inesgotable. Mitjançant un sistema de captació adequat i una bomba de calor geotèrmica, s aconsegueix transferir calor d aquesta font de 15ºC (subsòl) a una altra de 50ºC per a ser utilitzada com a calefacció, refrigeració i aigua calenta sanitària.

6 FUNCIONAMENT ENERGIA GEOTÈRMICA DE MOLT BAIXA ENTALPIA Atmosfera Reflexat pels núvols 17% Absorbit pel pel vapor d aigua, la la pols, O % Absorbit per per la la superficie 46% Absorbit Pels núvols 4% 4% Reflexat per per La La superfície 6% 6% Dispersat per per l aire 8% 8% Bomba de calor El subsòl absorbeix la meitat de la energia que incideix del sol El subsòl absorbeix la meitat de la energia Recurs que que incideix es troba del sol sota qualsevol terreny en qualsevol lloc habitat del planeta 12ºC

7 QUÈ OFEREIX L ENERGIA GEOTÈRMICA DE MOLT BAIXA ENTALPIA? o o o Calefacció Refrigeració Aigua calenta sanitària (ACS)... i també Eficiència i estalvi energètic Baixos costos operatius Manteniment reduït Requeriments d espais reduïts Capacitat estable Confort Càrregues elèctriques reduïdes en hores punta per aire condicionat Nul impacte paisatgístic Edifici Monument a Colon, realitzat per Geotics Innova

8 Recurs que es troba sota qualsevol terreny en qualsevol lloc habitat del planeta És necessària la utilització d una bomba de calor geotèrmica S utilitzen per a la calefacció/refrigeració d habitatges unifamiliars i d edificis de petites i grans dimensions, així com per a produir ACS La inversió inicial es recupera en menys de 10 anys gràcies als estalvis econòmics que proporcionen aquest sistemes Altres dades: ENERGIA GEOTÈRMICA DE MOLT BAIXA ENTLAPIA: DADES 1945 primera instal lació amb bomba de calor geotèrmica en un habitatge Actualment hi ha 1 milió d'instal lacions amb una capacitat instal lada de 15 MW t Renovable - DIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENT EUROPEO A tenir en compte per complir la DIRECTIVA 2010/31/UE relativa a l eficiència energètica dels edificis Incorporada dins del Pla Energies Renovable (PER)

9 PRINCIPI DE FUNCIONAMENT HIVERN I ESTIU 40 kwt 10 kwe COP=4 Necessitats tèrmiques de l edifici 20ºC 45ºC 10ºC Flux de calor 26ºC 40 kwt ERR=4 10 kwe 30 kwt 12ºC 12ºC 50kWt COP P P condesador eléctrica [ W ] [ W ] EER P P evaporador eléctrica [ W ] [ W ] P evaporador [ W] Peléctrica [ W] Pcondensado r[ W]

10 PRINCIPI DE FUNCIONAMENT: UN CIRCUIT TANCAT Bomba de calor Circuito calefacción Temp. Edifici 20ºC 40ºC Col lector geotèrmic

11 TIPUS DE COL LECTORS GEOTÈRMICS Vertical Dificultat realització Maquinària específica Més car Ocupa poc terreny Alta eficiència ( W/m prof.) Horitzontal Facilitat realització Menys car Petits edificis Superfície elevada Influència estacional (10-40 W/m 2 ) Aigua Subterrània Aqüífer + Injecció Menys car Normantiva i Regulacions Legalització i cànon d utilització Més manteniment

12 DIMENSIONAMENT D UN COL LECTOR GEOTÈRMIC Potència pic de la instal lació Demanda energètica anual de l edifici Sistema de producció: només calor, calor o fred, calor i fred simultani, aigua calenta sanitària Sistema de distribució: terra radiant, fan-coils, radiadors Temperatura terreny Característiques del terreny

13 ASSAIG DE RESPOSTA TÈRMICA DEL TERRENY T.R.T. Grans instal lacions i hores de funcionament > 2400 h conductivitat tèrmica del terreny la resistència de la sonda la temperatura del terreny L única manera de poder determinar tots aquests paràmetres és mitjançant un assaig de resposta tèrmica, ERT o TRT. Aquests tipus d'assaigs són molt interessants en instal lacions grans per poder calcular de forma exacta el nombre de perforacions necessàries per cobrir les demandes tèrmiques de la instal lació.

14 NECESSITATS TÈRMIQUES DE L EDIFICI Altura (m) : 450 T mitjana (ºC) : 13 T. Mínima (ºC) : -8 T. Màxima (ºC): 40 Kwh Demanda tèrmica de l'edifici (Kwh) Calefacció Refrigeració Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Setembre Octubre Novembre Desembre Calefacció: Kwh/any Refrigeració: Kwh/any Potència bomba de calor: 60 kw

15 RENDIBILITAT DEL PROJCTE DE BCG Cost instal lació entre i /kw Retorn inversió entorn als 10 anys El projecte serà més viable en els següents casos: o Edifici amb necessitats de calor i refrigeració o Grans variacions, temperatures estacionals o Edificis alta ocupació o Edificis alta qualificació energètica o Recuperació de calor i producció ACS o Coneixement de la demanda energètica de l edifici o Estudi de resposta tèrmica del terreny o Ajustar la relació W/m2 amb sistemes inercials o Possibilitat d instal lacions híbrides per tractar puntes de demanda o Aprofitament tarifa elèctrica reduïda

16 CAS D ÈXIT: EDIFICI ALEXANDRA 168 Habitatges dotacionals públics, biblioteca pública i centre serveis CLASSE A Potència instal lació Kw Any construcció Superfície Configuració bombes Configuració distribució Bescanviador geotèrmic 5500 m m2 5 de 60kW + 6 de 60kW Terra radiant + Fan-coils mts Edifici Alexandra, Habitatges Municipals de Sabadell

17 CAS D ÈXIT: LA LLOTJA DE LLEIDA Potència instal lació 360 kw Població Client Tipus edifici Lleida Suris/Ajuntament de Lleida Equipament Municipal. Palau de Congressos Any construcció Superfície Configuració bombes Configuració distribució Bescanviador geotèrmic m2 6 bombes de 60 kw + bomba de calor convencional Terra radiant i fancoils Vertical 2,480 metres

18 CAS D ÈXIT: BIBLIOTECA UNIVERSITAT VIGO Potència instal lació 180 kw Any construcció 2010 Superfície m2 Configuració bombes 3 bombes de 60 kw Configuració distribució Bescanviador geotèrmic Fan-coils metres

19 DADES DE FUNCIONAMENT BIBLIOTECA: 1 ANY Indicador Unt. Valor Ratis Hores funcionament h % Temp. Calefac./Refrig. ºC 52/8 T. pous retorn hivern ºC 7-12 T. pous impulsió estiu ºC Potència pous hivern kw W/m COP (EN-255) - 3,31 EER (EN-255) - 3,66 Potència pous estiu kw W/m Energia consumida kwhe kWh/m2 Cost econòmic ,45 /m2 Estalvi econòmic % Estalvi CO2 Kg % Inversió total /m2 Avantatges aconseguits: Millora del rendiment econòmic i energètic Reduccions CO2 Reducció de la potència elèctrica pic de la instal lació Millora de la regulació del sistema de climatització amb menys potència instal lada

20 CAS D ÈXIT: HOTEL DE VALL DE NÚRIA Aplicacions geotèrmiques en l edificació

21 EXECUCIÓ PERFORACIONS VALL DE NÚRIA

22 SALA DE MÀQUINES VALL DE NÚRIA

23 DADES DE FUNCIONAMENT VALL DE NÚRIA: 1 ANY Indicador Unt. Valor Ratis any Hores funcionament h % Temp. calefacció ºC Temp. ACS ºC 60 Temp. pous retorn ºC 2-7 Potència entregada BCG kw Potència extracció BCG kw W/m Energia produïda kwh kwh/m2 Energia consumida kwhe kwh/m2 Cost econòmic ,7 /m2 Estalvi econòmic % Estalvi energia primària kwh % Estalvi CO2 Kg % Inversió extra /m2 Avantatges aconseguits: S ha demostrat la fiabilitat i seguretat del sistema S evita el transport de gasoil amb el cremallera No s utilitzen combustibles fòssils en zona d alt interès natural Gran confort Amortització inferior a 10 anys, inclús tenint en compte la baixa utilització actual de l hotel S està treballant ja en la interconnexió amb edificis existents

24 VALL DE NÚRIA: COMPARACIÓ AMB ALTRES SISTEMES Despesa anual ( ) Estalvis % Gasoil Propà Biomassa Geotermia Gasoil Propà Biomassa Kg CO2 anuals Gasoil Propà Geotermia Biomassa

25 CAS D ÈXIT: HABITATGES PROTECCIÓ OFICIAL Potència instal lació 40 kw Població Mataró Client Edifici Habitatges Plurifamiliar Tipus edifici Oficines Sostre Radiant Any construcció 2009 Superfície 400 m2 Edificis habitatges Configuració bombes Configuració distribució Bescanviador geotèrmic 1 bomba de 40 kw Sostre radiant + fancoils Perforacions Verticals metres

26 CAS D ÈXIT: MUSEU HISTÒRIA L HOSPITALET (HARMONIA) Potència instal lació Població 80 kw Hospitalet del Llobregat Client Tipus edifici Ajuntament Museu Historia de la Ciutat Museu d història de la ciutat Any construcció 2009 Superfície 800 m2 Configuració bombes 2 bombes de 40 kw Realització perforació vertical Configuració distribució Bescanviador geotèrmic Fan-coils Perforacions Verticals metres

27 SALA DE MÀQUINES MUSEU HISTÒRIA L HOSPITALET SALA TÈCNICA 80 kw/20 m²

28 CAS D ÈXIT: SALA POLIVALENT CALISAY Potència instal lació Població 90 kw Arenys de Mar (Barcelona) Client Ajuntament Tipus edifici Sala polivalent Any construcció 2011 Edifici Calisay, Arenys de Mar Superfície Configuració bombes Configuració distribució Bescanviador geotèrmic 500 m2 1 de 60 kw i 1 de 30kW Unitat Tractament aire, conductes Vertical metros

29 CAS D ÈXIT: NOVA SEU DE L IGC Potència instal lació 60 kw Població Tremp Client Ajuntament Tipus edifici Oficines Any construcció 2011 Superfície 600 m2 Configuració bombes 1 de 60 kw Edifici del Institut Geològic Catalunya Configuració distribució Bescanviador geotèrmic Fan-coils Vertical metres

30 COL LEGI MUNICIPAL TRILLO CENTRE ESPORTIU MUNICIPAL JOAN MIRÓ-BARCELONA Geotèrmia 240kWt - 32 perforacions de 120m + caldera gas. Escalfament vas piscina + clima vestuaris + clima sales gim + ACS Geotèrmia 40kWt caldera gasoil existent + radiadors

31 DIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 23 de abril de 2009 relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables ÉS UNA ENERGIA RENOVABLE? La cantidad de energía aerotérmica, geotérmica o hidrotérmica capturada por bombas de calor que debe considerarse energía procedente de fuentes renovables a los efectos de la presente Directiva, ERES, se calculará de acuerdo con la fórmula siguiente: ERES = Qusable * (1 1/SPF), siendo: Qusable = el calor útil total estimado proporcionado por bombas de calor conformes a los criterios mencionados en el artículo 5, apartado 4, aplicada como sigue: solo se tendrán en cuenta las bombas de calor para las que SPF > 1.15 * 1/η, SPF = el factor de rendimiento medio estacional estimativo para dichas bombas de calor, η el cociente entre la producción total bruta de electricidad y el consumo primario de energía para la producción de electricidad, y se calculará como una media de la UE basada en datos de Eurostat. Antes del 1 de enero de 2013, la Comisión establecerá las directrices para que los Estados miembros estimen los valores de Qusable y SPF para las diferentes tecnologías y aplicaciones de las bombas de calor, teniendo en cuenta las diferencias de las condiciones climáticas, especialmente en climas muy fríos.

32 REGULACIÓ: CRITERIS ADOPTATS PER L ACA 1. Tancats: autorització d obres en DPH (3 mesos) 2. Oberts: autorització d investigació (4 mesos) + concessió/abocament (12 mesos) 3. Determinació de l impacte en sistemes oberts? - Modelació numèrica si Pw > 50 kw - Balanç energètic equilibrat - Clau: abocament (retorn) de l aigua - Salt tèrmic: 6 ºC, si el balanç energètic no quadra 4. Fer un seguiment de l aqüífer si Pw > 50 kw

33 Conclusions 1. La geotèrmia s utilitza per a la calefacció/refrigeració així com per a la producció d ACS 2. És una energia renovable -directiva 2009/28/CE 3. És una energia viable tècnica i econòmicament. Provada amb èxit. Més d un milió d'instal lacions 4. Redueix emissions de gasos d efecte hivernacle 5. Estalvis del 50-70% front a sistemes convencionals. Es pot recuperar la inversió en poc temps 7. Una instal lació geotèrmica no necessita recolzament de sistemes convencionals 8. Rendiment continu de la bomba de calor geotèrmica durant tot l any 9. No existeix risc d incendis ni explosions 10. Baix manteniment

34 Més informació: