Climatización eficiente mediante Bomba de Calor Geotérmica. Bioptima, 7 de abril de 2.011

INDICE 1. Qué es la Energía Geotérmica?. 2. Clasificación de las yacimientos geotérmicos en función de su temperatura. 3. El potencial geotérmico en España. 4. Yacimientos geotérmicos de muy baja temperatura. 5. 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 > 1.000 ºC. Corteza Con una profundidad de 20 a 70 km. bajo los continentes y 10 km. bajo los océanos. Temperatura 30 ºC/Km. aprox. Manto Inferior De 700 a 2.900 Km. de profundidad. Temperatura > 3.000 ºC. Núcleo De 2.900 a más de 6.000 Km. de profundidad. Temperatura > 5.000 ºC.

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

3. El potencial Geotérmico en España

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. > desde hasta 50 m. donde 50 8 la a metros temperatura 20 la metros, aproximadamente, según aumenta del el terreno tipo con de presenta la terreno, profundidad muy una sensible del a donde temperatura cambios terreno la temperatura en constante las un condiciones gradiente del a lo terreno largo medio ambientales. del es de cercana año. 0.03ºC/m a la temperatura media anual ambiental, pero influenciada por las variaciones climáticas estacionales.

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

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.

5.2. Captadores con Bucles abiertos

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

5.3. Cimentaciones Termoactivas

5.4. Sonda Helicoidal

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.

5.5. Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado.

6. Ejecución Intercambiador Geotérmico Vertical Cerrado

7. Bomba de calor Geotérmica T > Ta

7. Bomba de calor Geotérmica

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

8. Obtención de Parámetros Geotérmicos mediante Test de Respuesta Térmica

9. Cálculo de un Intercambiador Geotérmico. MÉTODO DE ANÁLISIS EN ESTADO ESTACIONARIO IGSHPA se basa en el modelo de Bose (1984, 1988) Donde: P c =CAP h - P f =CAP c

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.1. VIVIENDA UNIFAMILIAR Necesidades Caloríficas

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.1. 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)

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.1. VIVIENDA UNIFAMILIAR

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.2. RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA Superficies a Climatizar

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

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.2. RESIDENCIA DE LA TERCERA EDAD Y CENTRO DE DÍA Esquema de la Instalación Geotérmica

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.2. 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 0.9. - Coste gasóleo 0.73 /l. - Coste del kwh de electricidad 13c.

10. Ejemplos de Instalaciones Geotérmicas 10.2. 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.

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

11. Comparación con otros tipos de energías COMPARATIVA COSTES ANUALES 0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 RADIADORES ELÉCT. T. NORMAL 3.012 REDIADORES ELÉC. T. NOCT. 1.740 CALDERA DE GASÓLEO C 2.359 CALDERA DE GAS NATURAL 1.597 CALDERA DE PROPANO 1.680 CALDERA DE PELLETS 1.481 BOBMA DE CALOR GEOTÉRMICA 763 CALDERA DE HUESO DE ACEITUNA 1.233 Coste anual de operación ( )

11. Comparación con otros tipos de energías AHORRO TOTAL ACUMULADO EN (25 AÑOS) 0 50.000 100.000 150.000 200.000 B.C.G. CON RESPECTO A RADIADOR ELÉC. T. NOR. 81.983 B.C.G. CON RESPECTO A RADIADOR ELÉC. T. NOCT. 35.636 B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE GASÓLEO C 172.027 B.C.G. CON RESPECTO A CALD. DE GAS NATURAL 129.219 B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE PROPANO 78.446 B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE PELLETS B.C.G. CON RESPECTO A CALDERA DE HUESO DE ACEIT. 26.171 17.132

11. Comparación con otros tipos de energías AMORTIZACIÓN 70.000 60.000 50.000 AHORRO ACUMULADO 40.000 30.000 COSTE SIN SUBVENCIÓN 20.000 COSTE CON SUBVENCIÓN 10.000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 AÑOS

11. Comparación con otros tipos de energías EMISIONES DE CO2 EMITIDAS A LA ATMÓSFERA 0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 2.323 BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA 3.411 CALDERA DE BIOMASA CALDERA DE GAS NATURAL 7.851 CALDERA DE PROPANO 8.122 CALDERA DE GASÓLEO C 9.205 Emisiones de CO2 (Kg/año)

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

Muchas gracias por su atención