La geotermia en Suecia Dr. José Acuña KTH Royal Institute of Technology, Suecia
IV Congreso de energía geotérmica en la edificación y la industria, Madrid 24-25 Nov 2014
Suecia y Europa
Num. de instalaciones
Potencia térmica
Energía entregada/año
Geotermia en Suecia ≈ 425 000 Instalaciones de baja potencia 500 kW
≈ 5 GW Potencia instalada
Condiciones del suelo Predomina la roca dura (granito/gneiss)
Temperaturas entre 2-8 °C
(Geotrainet, 2011)
Temperaturas, Estocolmo Zonas urbanas: temperaturas algo más altas Temperature [°C]
13.0
15.0
17.0
19.0
0
50
10
11
6
Depth [m]
7
8
6,5
9
0
0
20
20
20
40
40
40
60
60
120 140
100 120
80 100 120
140
200 200
220 220
260
10
40 50 60 70 80
140
180
300
6.50 0
9,5
60
80
180
240
8,5
30
160
250
7,5
20
160 200
Temperature [°C]
Temperature [ C] 0
100
150
9
80
100 Djup [m]
8
Temperature [ C]
Depth [m]
11.0
Depth [m]
9.0
Depth [m]
Temperatur [°C]
90
160 100
180
6.75
7.00
7.25
Visión y algunos tipos de sistema
(Nowak, 2011)
Bomba de calor (fuente: agua de mar)
Bomba de calor (fuente: agua de mar) Bomba de calor más grande del mundo Sistema de district heating (telecalefacción)) Entrega ≈ 60% del calor a la ciudad de Estocolmo
Sistemas geotérmico de tipo acuífero Aeropuerto Arlanda, Estocolmo
Sondas geotérmicas, Estocolmo
http://apps.sgu.se/kartvisare/kartvisare-brunnar-sv.html
Installación típica Común para cubrir demanda de calefacción y enfriamiento Buen nivel de agua subterranea Uso de sondas de tipo U-pipe Normalmente pozos sin relleno www.svepinfo.se
www.svepinfo.se
Venta de bombas de calor
Aire-aire Agua-agua Recuperativa (ventilación) Aire-agua
(SVEP, 2014)
Sistemas de alta potencia Capacidad de al menos 500 kW Sistemas cerrados
Aprox. 400 instalaciones
Sistemas abiertos (acuíferos)
Aprox. 150 instalaciones
40 MW 150 MW 800 GWh 800 GWh 150 GWh enfriamiento gratuito
350 GWh enfriamiento gratuito
Zonas urbanas Acceso limitado a posible zona de taladrado
Zonas urbanas Zonas posibles: Jardines centrales, aceras, zotanos aparcamientos subterraneos
Solicitud de permiso de perforación Consideración de instalaciones vecinas
http://varmepumpar.stockholm.se/Pages/FormBorehole.aspx?CookieTest=true
Localización de las sondas Estudio e identificación de instalaciones subterraneas cercanas: metro, tuneles, tuberías con cables eléctricos, agua, gas, fibra optica, etc
Profundidad Más profundo
Profundidad [m]
Promedio
Energía y bombas de calor en Suecia • Precios € / kWh: Electricidad Oil Gas Telecalefaccioón Pellets
•
0,21 0,14 0,12 0,10 0,07
•
Sistemas instalados actualmente Telecalefacción Oil Eléctrico Bombas de calor Otras combinaciones
82% 1% 3% 8% 6%
Las bombas de calor reemplazan: Radiadores eléctricos 21% Resistencia eléctrica 22% Oil 18% Telecalefacción 4% Leña 11% Pellets 8% Bomba de calor 12% Construcciones nuevas 4% Gas 1%
(EHPA, 2014)
El diseño
Caso calefacción: Se diseña normalmente para cubrir entre 50 y 70% de la potencia térmica necesaria. Suele ser suficiente para cubrir alrededor de 75 a 99% de energía
Aspectos claves
Clima, geología
Investigación conectada a la industria
Buena reputación Moda Logística
Incentivos Concursos de eficiencia energética
Mecanismos de protección al cliente Y Precios de la competencia
Electricidad libre de emisiones de CO2 (hidroelectrica y nuclear)
Actores del mercado de geotermia Asociaciones de perforadores Instaladores, fabricantes de bombas de calor, contratistas, fontaneros y electricistas:
+
=
Vendedores de material para pozos y sondas Diseñadores y consultores Dueños de edificios Investigadores Plataformas de información
Investigación
Ejemplo de proyecto de investigación
Colaboración con la industria Alrededor de 40 patrocinantes Objetivo Hacer recomendaciones para una utilización más eficiente de las sondas en instalaciones geotérmicas
Pruebas de respuesta térmica 15.0 14.5
Rb
Temperature [°C]
14.0 13.5
Secondary fluid Temp. media de fluido
13.0
Temp. pared de pozo Borehole wall
12.5 12.0 11.5 11.0
R rock
10.5 10.0
(related to λrock)
9.5 9.0 8.5 0
50
100 time [h]
150
200
Ejemplo de medición distribuida de temperatura
Profundidad [m]
0
260
tiempo
[°C]
Ejemplo de resultado de pruebas de respuesta térmica distribuida (DTRT) 3
3.5
10
10
30
30
50
50
70 90 110 130 150
Profundidad Djup [m] [m]
Profundidad [m] Djup [m]
2.5
λ berg [W/mK] 2.5 3 3.5
70 90 110 130
170
150
190
170
210
190
230 250
λ berg [W/mK]
Profundidad Djup [m] [m]
λ berg [W/mK]
2.5 10 30 50 70 90
3
3.5
Sondas de tipo U Eficiencia pobre, económica, fácil instalación Temperatur [C] 9
11
13
15
17
19
21
23
0 20 40 60
Djup [m]
80 100 120 140 160 180 200 220
0,5 l/s 0,4 l/s 0,2 l/s 0,14 l/s
25
Sondas más eficientes (coaxial) Temperaturas entre 1 y 3 grados más altas (calefacción) o bajas (enfriamiento) que en sondas tipo U Driftfall 3 Temperatur [°C] 14
15
16
17
0 10 20 30
Djup [m]
40 50 60 70 80 90 100
centrumslang små kanaler borrhålsvägg
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Ejemplo instalación en operación 10
0
9
‐2
8
‐4
7
‐6
6
‐8
5
‐10
4
‐12
3
‐14
2
‐16
1
Tin
Tout
‐18
Tamb
0
‐20 95
96
97
98
99
time [days]
100
101
102
Ambient temperature [°C]
Sec. fluid temperature [°C]
Agua sin anticongelante circula en la sonda
Muchas gracias por su atención! Contacto: José Acuña, PhD KTH Royal Institute of Technology, Sweden Mob: 076 232 00 08 Email:
[email protected] www.energy.kth.se/energibrunnar