Climatización eficiente mediante Bomba de Calor. Geotérmica. SISTEMAS DE ENERGÍAS RENOVABLES

Transcripción

1 Climatización eficiente mediante Bomba de Calor Geotérmica. SISTEMAS DE ENERGÍAS RENOVABLES

2 INDICE Qué es la Energía Geotérmica?. Clasificación de las yacimientos geotérmicos en función de su temperatura. El potencial geotérmico en España. Yacimientos geotérmicos de muy baja temperatura. Clasificación de los intercambiadores geotérmicos de muy baja temperatura. 1. Captadores horizontales enterrados. 2. Captadores con bucles abiertos. 3. Cimentaciones termoactivas. 4. Sonda helicoidal. 5. Intercambiador geotérmico vertical cerrado. 6. Ejecución de un intercambiador geotérmico vertical cerrado. 7. Bomba de calor geotérmica. 8. Obtención de parámetros geotérmicos mediante Test de Respuesta Térmica. 9. Cálculo de un intercambiador geotérmico. 10. Ejemplos de instalaciones geotérmicas. 11. Comparación con otros tipos de energías. 12. Ventajas de la geotermia.

3 1. Qué es la Energía Geotérmica? Energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor por debajo de la superficie de la Tierra. (Definición oficial en Alemania (VDI 4640) adoptada por el Consejo Europeo de Energía Geotérmica (EGEC) Manto superior De 70 a 700 Km. de profundidad. Temperatura > ºC. Manto Inferior De 700 a Km. de profundidad. Temperatura > ºC. Corteza Con una profundidad de 20 a 70 km. bajo los continentes y 10 km. bajo los océanos. Temperatura 30 ºC/Km. aprox. Núcleo De a más de Km. de profundidad. Temperatura > ºC.

4 2. Clasificación de los Yacimientos Geotérmicos en función de su temperatura: Baja temperatura: Alta Media Muy baja temperatura; < 30 ºC Puede ser utilizada para calefacción y climatización, necesitando emplear bombas de calor. TERRENOS SUPERFIFIALES CALIZA entre 30 y 90 ºC Es insuficiente para producir energía eléctrica, pero adecuado para calefacción de edificios y en determinados procesos industriales y agrícolas. ARCILLA IMPERMEABLE ARENISCA GRANITO temperatura: entre 90 y 150 ºC Permite producir energía eléctrica utilizando un fluido de intercambio, que es el que alimenta las centrales. PRESENCIA DE AGUA Temperatura: >150 ºC Permite generar directamente el vapor de agua que puede ser aprovechado en electricidad en centrales eléctricas. ROCA VOLCÁNICA CAMARA MAGMATICA

5 3. El potencial Geotérmico en España

6 geotermicapilosur.com 4. Yacimientos Geotérmicos de muy baja temperatura Gradiente geotérmico = variación de temperatura con la profundidad. Se mide en unidades de ºC/m. Se pueden distinguir varias zonas: Z<5m. donde la metros, temperatura delelterreno muyuna sensible Z desde hasta 50 8la ametros 20 aproximadamente, según tipo presenta terreno, Z > 50 m. temperatura aumenta conde laes profundidad a cambios en las ambientales. donde temperatura la temperatura constante del a lo terreno largo del esde cercana año. a la del terreno con uncondiciones gradiente medio 0.03ºC/m temperatura media anual ambiental, pero influenciada por las variaciones climáticas estacionales.

7 5. Clasificación de Intercambiadores Geotérmicos de muy baja temperatura Horizontales Verticales Cimentaciones termoactivas Bucles abiertos Helicoidales

8 5.1.Captadores horizontales enterrados. Instalación consistente en un sistema de tubos horizontales de 25 a 40mm de diámetro enterrados en una capa superficial de suelo mínima de 0.8m de grosor.

9 5.2. Captadores con Bucles abiertos

10 5.3. Cimentaciones Termoactivas Cuando se requieren cimentaciones profundas, alcanzando la profundidad de la capa freática (profundidades comprendidas entre 10 y 40m). PILOTE ARMADURA TUBO INTERCAMBIADOR DE CALOR

11 5.3. Cimentaciones Termoactivas

12 5.4. Sonda Helicoidal

13 5.5. Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado. Sondas de 32 o 40mm de diámetro introducidas en perforaciones verticales con profundidades comprendidas desde 50 hasta más de 200 metros y diámetros de perforación de tan sólo 10 a 15cm.

14 5.5. Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado.

15 6. Ejecución Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado

16 7. Bomba de calor Geotérmica -> eficiencia T > Ta

17 7. Bomba de calor Geotérmica -> eficiencia

18 7. Bomba de calor Geotérmica

25 7. Bomba de calor Geotérmica Refrigeración activa Para zonas muy cálidas y que requieres de una mayor refrigeración, el compresor de la bomba de calor se pone en marcha al mismo tiempo que se invierte el sentido de circulación del refrigerante en el circuito frigorífico, por lo que la bomba de calor geotérmica se transforma en un eficiente sistema de aire acondicionado para nuestra vivienda. La eficiencia de la bomba de calor geotérmica en el modo de refrigeración activa es muy superior a la de los sistemas de aire acondicionado tradicionales. Refrigeración pasiva Si vives en una zona templada en la que durante los meses más cálidos no se alcanzan temperaturas excesivamente elevadas, la refrigeración pasiva es tu mejor opción. En este caso las bombas geotérmicas están equipadas con un intercambiador de calor adicional en el que el líquido enfriado por el terreno tras circular por el sistema de captación, enfría al agua del sistema de emisión que al circular por nuestro suelo radiante o fancoils producirá el deseado descenso de la temperatura del interior del hogar, y todo ello con un consumo inferior al de un par de bombillas.

26 8. Obtención de Parámetros Geotérmicos mediante Test de Respuesta Térmica CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL RELLENO CAPACIDAD TÉRMICA DIFUSIVIDAD TÉRMICA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEL SUELO CAPACIDAD CALORÍFICA VOLUMÉTRICA CALOR GEOTÉRMICO DEL FLUIDO RESISTENCIA DE CONTACTO TUBERÍA/RELLENO

27 8. Obtención de Parámetros Geotérmicos mediante Test de Respuesta Térmica

28 9. Cálculo de un Intercambiador Geotérmico. MÉTODO DE ANÁLISIS EN ESTADO ESTACIONARIO IGSHPA se basa en el modelo de Bose (1984, 1988) Donde: Pc=CAPh- Pf=CAPc

29 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas VIVIENDA UNIFAMILIAR ecesidades Caloríficas

30 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas VIVIENDA UNIFAMILIAR Simulación del Campo de Sondas Temperatura del fluido en el año 50 del funcionamiento (3 x 82 m, 42,6 MWh/a calentar + 5,2 MWh/a refrigerar)

31 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas VIVIENDA UNIFAMILIAR

32 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA uperficies a Climatizar

33 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA Demanda Energética

34 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA Esquema de la Instalación Geotérmica

35 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA Ahorro Energético - COP 4.1 en calefacción de la bomba de calor geotérmica. - EER 4.3 en refrigeración de la bomba de calor geotérmica. - EER 2.0 en refrigeración y calefacción de la bomba de calor aire/agua. - Caldera de gasóleo rendimiento Coste gasóleo 0.73 /l. - Coste del kwh de electricidad 13c.

36 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA Amortización de la Instalación. El tiempo de amortización estaría comprendido entre 10 y 5.5 años, en el caso de no obtener subvención o alcanzar el 50% de la inversión incentivable respectivamente.

37 10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.2 RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA

38 11. Comparación con otros tipos de energías COMPARATIVA COSTES ANUALES RADIADORES ELÉCT. T. NORMAL REDIADORES ELÉC. T. NOCT CALDERA DE GASÓLEO C CALDERA DE GAS NATURAL CALDERA DE PROPANO CALDERA DE PELLETS BOBMA DE CALOR GEOTÉRMICA CALDERA DE HUESO DE ACEITUNA Coste anual de operación ( ) Bióptima Jaén, 7 de abril de

39 11. Comparación con otros tipos de energías AHORRO TOTAL ACUMULADO EN (25 AÑOS) B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE GASÓLEO C B.C.G. CON RESPECTO A CALD. DE GAS NATURAL B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE PROPANO B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE PELLETS B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE HUESO DE ACEIT B.C.G. CON RESPECTO A RADIADOR ELÉC. T. NOR. B.C.G. CON RESPECTO A RADIADOR ELÉC. T. NOCT

40 11. Comparación con otros tipos de energías AMORTIZACIÓN AHORRO ACUMULADO COSTE SIN SUBVENCIÓN COSTE CON SUBVENCIÓN AÑOS

41 11. Comparación con otros tipos de energías geotermicapilosur.com EMISIONES DE CO2 EMITIDAS A LA ATMÓSFERA BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA CALDERA DE BIOMASA CALDERA DE GAS NATURAL CALDERA DE PROPANO CALDERA DE GASÓLEO C Emisiones de CO2 (Kg/año)

42 12. Ventajas de la Geotermia MÁXIMA EFICIENCIA ENERGÉTICA AUTÓNOMA Y EFECTIVA DEMOSTRADA Y FIABLE MANTENIMIENTO CERO MAS FÁCIL DE GESTIONAR LIMPIA SILENCIOSA Esta tecnología se utiliza en elbasado resto ALas pesar de ser totalmente si se No Sólo bombas Nulo hay se que impacto necesita de limpiar calor visual el filtros, geotérmicas proveedor alautónoma, no ni existir cenizas, de tienen ni lade ni El único sistema del mercado, en Mientras que los sistemas habituales desea, es una tecnología plenamente Europa yeléctrica Estados Unidos desde hace más energía una limpieza aparatos vida útil de de media torres combustión, por de alrededor lo refrigeración que ni sesuministrar equipos de reducen lospara 20 en los una energía limpia, capaz de el No emite gases tóxicos. Es una energía generan aproximadamente 2 kw de Al no existir combustibles inflamables, se integrable yni complementaria con años costes eliminar fachada, yexistir el deintercambiador el contratación riesgo chimeneas, de laasí legionelosis,. con como ni ventiladores el radiadores subsuelo, losotros costes Ely de años donde el calor natural es Al noveinte compresores ni 100% de las necesidades de calefacción sin peligros, limpia y no contaminante, refrigeración y 2.3 kw de calefacción por reduce el riesgo de incendio y explosión. sistemas previamente existentes. Todos único por vistos. las elemento características de Mejora gestión que considerablemente del tiene de suministro. los materiales enlauna sinónimo de calidad ydesgaste confianza. externos se elimina el ruido generado agua caliente necesidad de respetuosa ensanitaria todos lossin sentidos conpor la cada kw de potencia eléctrica consumido, los componentes se encuentran fácilmente imagen del edificio. bomba utilizados, de calor tiene es una el vida compresor, útil de 50 que años tiene éstos complementado con otros 4.5 sistemas laser Energía Geotérmica genera kw de naturaleza y el medioambiente en vida el mercado y larga es aplicable tanto en una útil muy y que es muy fácil refrigeración y 4 kw de calefacción. nueva edificación,por como en edificaciones de reemplazar el servicio técnico existentes correspondiente SEGURA ESTÉTICA DURABILIDAD COMPATIBLE CON OTROS SISTEMAS