Cristina Sáez S Blázquez E.P.S.A (U. de Salamanca)
CONTENIDO Objetivos Geotermia Sistema C.E.T.O Sistema Propuesto Procedimiento a Seguir Descripción de la Instalación Resultados Obtenidos Conclusiones Referencias
Objetivos Producción eléctrica mediante Energía Geotérmica: En base al Sistema C.E.T.O Geotermia de muy baja temperatura Poca profundidad de perforación
Geotermia Geotermia es una palabra de origen griego, deriva de geos que quiere decir tierra, y de thermos que significa calor: el calor de la tierra. Por tanto, Geotermia es el aprovechamiento de ese calor con un fin determinado.
Aplicaciones de la Geotermia
Sistema C.E.T.O El agua tibia de la superficie del océano se succiona hacia un evaporador, donde se evapora el fluido de trabajo (amoniaco o propano) del ciclo Rankine; el vapor pasa por una turbina que acciona un generador eléctrico y penetra en el condensador. El agua fría que se bombea de las profundidades del océano, se emplea para enfriar el fluido de trabajo que, al condensarse y volver al estado líquido, se bombea al evaporador y se inicia así un nuevo ciclo.
Sistema Propuesto La metodología propuesta se basa en las plantas maremotérmicas con algunas modificaciones, en el caso de la geotermia, se obtiene el fluido caliente procedente del interior de la tierra y ese calor se aprovecha en un evaporador donde el amoniaco se convierte a vapor que acciona la turbina generando así electricidad. El fluido frío se consigue en la superficie con las bajas temperaturas de las temporadas frías y para los meses más cálidos sería necesario el empleo de un líquido refrigerante.
Procedimiento a seguir Estudios previos en la zona Ejecución de un sondeo de 43 m de profundidad y 220 mm de diámetro emplazado en la provincia de Ávila Medición de temperaturas en el interior de dicha perforación
Estudios previos en la zona
Ejecución del Sondeo
Medición de Temperaturas Registrador de datos resistente al agua PCE-T 200W A la profundidad de 40 metros Durante el mes de Junio
Resultados Valor constante de 14.6 ºC
Descripción de la Instalación Turbogenerador de vapor (15 kw) Evaporador Condensador Amoniaco (bajo punto de ebullición y presiones de vapor de 5,2 atm y 10,3 atm a 5ºC y 25ºC) Fluido portador (Glicol) Intercambiadores Geotérmicos Bomba de impulsión
El fluido portador (agua con glicol) circulará por el interior de las sondas geotérmicas colocadas en la perforación. Dicho fluido se calentará durante este trayecto e ingresará en el evaporador donde cederá ese calor para evaporar el amoniaco que accionará la turbina generándose energía mecánica que será transformada a energía eléctrica en el generador. El vapor de amoniaco que sale de la turbina será dirigido al condensador para volver a estado líquido y volver a comenzar el proceso.
Resultados Obtenidos Determinación del Rendimiento de Carnot y Potencia útil
Mes Temperatura máxima (ºC) Temperatura mínima (ºC) Temperatura sondeo (ºC) a 40 m Δtemperatura (max) Δtemperatura (min) Enero 13.8-10.4 14.5 0.7 24.9 Febrero 15.2-7.6 14.5-0.7 22.1 Marzo 17-6.6 14.5 2.5 21.1 Abril 25.2-0.4 14.5 10.7 14.9 Mayo 27.8-0.4 14.6 13.2 15 Junio 30.6 5.2 14.6 16 9.4 Julio 34 11 14.6 19.4 3.6 Agosto 34.6 7.8 14.6 20 6.8 Septiembre 31.4 4 14.5 16.9 10.5 Octubre 24-2.8 14.5 9.5 17.3 Noviembre 20.6-6.6 14.5 6.1 21.1 Diciembre 19-8.8 14.5 4.5 23.3
Mes Temperatura exterior (ºC) Temperatura sondeo (ºC) a 40 m Δtemperatura ƞ Carnot Potencia (kw) Enero -10.4 14.5 24.9 0.717 10.759 Febrero -7.6 14.5 22.1 0.524 7.862 Marzo -6.6 14.5 21.1 0.455 6.828 Abril -0.4 14.5 14.9 0.028 0.414 Mayo -0.4 14.6 15 0.027 0.411 Junio 30.6 14.6 15.8 0.484 7.255 Julio 34 14.6 19.2 0.435 6.529 Agosto 34.6 14.6 19.8 0.428 6.416 Septiembre 31.4 14.5 16.7 0.468 7.022 Octubre -2.8 14.5 17.3 0.193 2.897 Noviembre -6.6 14.5 21.1 0.455 6.828 Diciembre -8.8 14.5 23.3 0.607 9.103
Conclusiones Ventajas - Facilidad de instalación. - Inversión reducida. - Único coste inicial. - Instalación sencilla pequeñas dimensiones. y de - Instalación respetuosa con el medio ambiente, no emite dióxido de carbono. Desventajas - Uso no continuado, en los meses de verano funcionará por el día, en el resto de meses por la noche. En los meses de Abril, Mayo y Octubre, potencias no aptas. - Elevadas diferencias de temperatura para lograr rendimientos altos. - Profundidades grandes para lograr esos altos incrementos de temperatura. - Empleo de amoniaco por lo que se requieren medidas de seguridad especiales.
Comparación con el Sistema C.E.T.O y la Geotermia Convencional
Referencias Nowak, W., Sobanski, R., Kabar, M., M Kujawa, T.Systems of recruiting and exploiting the geothermal energy. Szczecin University of Technology. 2000. Kabar, M., Nowak, W., Sobanski, R. Principles of exploitation geothermal energy water at targets of heating builgings Project KBN,1999. Wagar, W.R., Zamfirescu, C., Dincer, I. Thermodynamic performance assessment of an ammonia-water Rankine cycle for power and heat production. Energy Conversion and Management, Volume 51, Issue 12, 2010, Pages 2501-2509 Zamfirescu, C., Dincer, I. Thermodynamic analysis of a novel ammonia-water trilateral Rankine cycle, Thermochimica Acta, 2008, pages. 7-15 López Jimeno, Carlos, Llopis Trillo, Guillermo, Franqueza Palacios, Juan. Guía Técnica de Sondeos Geotérmicos Superficiales. Publicaciones de Industria, Energía y Minas Consejería de Economía y Hacienda - D.G. de Industria, Energía y Minas, Madrid, 2009.