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ANÁLISIS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA DE BAJA

TEMPERATURA EN TERRENOS VOLCÁNICOS.

APLICACIONES A LA CONSTRUCCIÓN EN TENERIFE

Mª del Cristo Expósito Martín

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Tesis doctoral

ANÁLISIS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA DE BAJA TEMPERATURA EN TERRENOS

VOLCÁNICOS. APLICACIONES A LA CONSTRUCCIÓN EN TENERIFE.

MARIA DEL CRISTO EXPÓSITO MARTÍN

Directores: Dr. EDUARDO MAESTRE GARCÍA. Universidad de Alicante. Dr. JUAN CARLOS SANTAMARTA CEREZAL. Universidad de La Laguna

ALICANTE DICIEMBRE 2015

DEPARTAMENTO EDIFICACIÓN Y URBANISMO

ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE ALICANTE

TESIS DOCTORAL

Análisis de la Energía Geotérmica de Baja Temperatura en Terrenos

Volcánicos. Aplicaciones a la Construcción en Tenerife.

Autora: MARIA DEL CRISTO EXPÓSITO MARTÍN

Memoria presentada para aspirar al grado de

DOCTORA POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE

DOCTORADO EN EDIFICACIÓN, TECNOLOGÍA, INVESTIGACIÓN Y

DESARROLLO

Dirigida por:

Dr. EDUARDO MAESTRE GARCÍA. Universidad de Alicante. Dr. JUAN CARLOS SANTAMARTA CEREZAL. Universidad de La Laguna.

Alicante, diciembre 2015

Los directores de la presente Tesis titulada: Análisis de la Energía Geotérmica

de Baja Temperatura en Terrenos Volcánicos. Aplicaciones a la Construcción en

Tenerife, consideran que el trabajo reúne los requisitos mínimos y la estructura básica

para ser presentado y defendido ante un tribunal.

Octubre 2015

Directores de Tesis:

Fdo: Dr. Eduardo Maestre García Fdo: Dr. Juan Carlos SantaMarta Cerezal.

Dedicatoria

A mi familia y amigos y a todas aquellas

personas que me han apoyado en conseguir mi meta.

Agradecimientos

Después de cinco años de trabajo, me gustaría agradecer a aquellas personas

que me han apoyado y, de algún modo, contribuido al desarrollo de esta Tesis.

El principal agradecimiento a los directores de esta Tesis, al Dr. D. Eduardo

Maestre García y al Dr. D. Juan Carlos Santamarta Cerezal por sus enseñanzas, ánimo

y apoyo durante la elaboración de este trabajo. En especial al Dr. Juan Carlos

Santamarta por su inestimable ayuda en todo momento y la gran confianza que ha

depositado en mí a lo largo de estos años, su seguimiento constante, dedicación y

apoyo moral.

A D. Elías Casañas Rodríguez, ingeniero industrial y su empresa INCANAE;

por su apoyo, su tiempo, ayuda y colaboración desinteresada; sin la que no hubiera

sido posible la realización de esta Tesis Doctoral,

A los hoteles citados y a su dirección por haber dejado que accediera a las

instalaciones y más concretamente a sus datos.

RESUMEN

xi

Resumen

Análisis de la Energía Geotérmica de Baja Temperatura en Terrenos

Volcánicos. Aplicaciones a la Construcción en Tenerife.

La energía geotérmica constituye una fuente inagotable de energía que puede

ser extraída de la tierra por medio de bombeo de fluidos calentados en su interior,

aprovechando su gran inercia térmica. Este intercambio de calor se realiza para

proyectos geotérmicos de baja entalpía en pozos de energía o bien por medio del uso

de aguas subterráneas.

Para hacer uso del calor extraído es necesario integrar el sistema con una

bomba de calor, que actuará como intermediaria entre el sistema de intercambio de

calor o colector y sistema de distribución interno de la vivienda, aportando el

complemento de energía necesario para acondicionar térmicamente el hogar.

Este estudio consiste en el análisis y evaluación técnica, económica y legal de

varias instalaciones geotérmicas de baja entalpía que se encuentran en

funcionamiento, utilizadas para climatización de piscinas y aire acondicionado, en

edificios dedicados al sector servicios como Hoteles, Centros Comerciales; y en un

estudio de viabilidad en una Bodega en la que se propone la utilización de la energía

geotérmica para la producción de frío y calor tanto para la obtención de vino como

para la climatización y ACS en zonas varias.

RESUMEN

xii

Los estudios se han realizado en la Isla de Lanzarote en lugar de la Isla de

Tenerife ya que es donde podemos encontrar un mayor número de instalaciones de

este tipo.

No tenemos conocimiento de instalaciones de geotermia somera en la Isla de

Tenerife, aunque vemos que es factible su utilización.

La investigación incluye el seguimiento de varias instalaciones geotérmicas de

baja temperatura mediante pozos que se encuentran en funcionamiento desde hace

algunos años.

Se llega a la conclusión de que técnicamente los sistemas geotérmicos de baja

entalpía utilizados son factibles y permiten reducir costos. Los sistemas que utilizan

aguas subterráneas, sistemas geotérmicos abiertos, presentan ventajas frente a los

sistemas geotérmicos cerrados verticales, por tener costos iniciales que generalmente

suelen ser menores.

En España no existe ninguna Ley de Geotermia que regularice el uso del

recurso geotérmico otorgando concesiones de exploración y explotación. La

regulación en el caso de utilizar aguas subterráneas la tenemos en el Consejo

Regulador de Aguas.

ABSTRACT

xiii

Abstract

Analysis of Low Temperature Geothermal Energy in Volcanic Land.

Building applications in Tenerife

Geothermal energy is an inexhaustible source of energy that can be extracted

from the earth by pumping heated fluids inside, taking advantage of its high thermal

inertia. This heat exchange is performed for low enthalpy geothermal projects in

energy wells or through the use of groundwater.

To use the extracted heat is necessary to integrate the system with a heat

pump, which acts as an intermediary between the heat exchange system or collector

and system of internal distribution of housing, providing the additional energy

required for thermally conditioning Home.

This study is the analysis technical, economic and legal assessment of several

low-enthalpy geothermal facilities that are in operation, used for pool heating and air

conditioning in buildings dedicated to the service sector as hotels, shopping malls; and

a feasibility study on a winery in which the utilization of geothermal energy for the

production of cold and heat for both the production of wine as for air conditioning and

ACS in several areas is proposed.

Studies have been conducted on the island of Lanzarote in place of the island

of Tenerife as this is where we find a greater number of such facilities.

We are not aware of shallow geothermal installations on the island of Tenerife,

although we see that its use is feasible.

ABSTRACT

xiv

The research includes tracking various low-temperature geothermal

installations using wells that are in operation for some years.

It concludes that technically the low enthalpy geothermal systems used are

feasible and can reduce costs. Systems using groundwater, open geothermal systems

have advantages over the vertical closed geothermal systems, which generally have

initial costs are often lower.

In Spain there is no geothermal Act to regularize the use of the geothermal

resource granting concessions for exploration and exploitation. Regulation in the case

of using groundwater we have in the Water Control Board.

Tabla de Contenidos

TABLA DE CONTENIDOS

xvii

Tabla de Contenidos

Lista de Tablas ..................................................................................................... xix

Lista de Gráficos ................................................................................................ xxiv

Lista de Imágenes ............................................................................................... xxv

Abreviaturas ..................................................................................................... xxviii

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN ......................................................................... 33

1.1 Energías renovables y geotermia ................................................................. 38

1.1.1Situación mundial. .............................................................................. 39

1.1.2Situación en España. ........................................................................... 45

1.1.3Situación en Canarias. ......................................................................... 48

1.2 Objetivos ...................................................................................................... 59

1.3 Estructura de la tesis .................................................................................... 61

CAPÍTULO II: METODOLOGÍA ........................................................................ 65

2.1 Metodología de investigación de los Estudios de Caso. ................................. 82

CAPÍTULO III. ESTADO DEL ARTE .................................................................. 89

3.1 Geotermia somera ........................................................................................ 89

3.1.1Antecedentes históricos. ..................................................................... 95

3.1.2Recursos geotérmicos. ...................................................................... 101

3.1.3Aplicaciones y usos de la energía geotérmica. ................................. 105

3.1.4 Ventajas e inconvenientes de un sistema geotérmico somero. ......... 107

3.1.5 Sistemas geotérmicos someros. ........................................................ 109

3.1.6Marco regulatorio de la geotermia somera. ...................................... 125

3.1.6.1 Marco regulatorio Europeo. ............................................ 125

3.1.6.2 Marco regulatorio Español y autonómico. ...................... 134

TABLA DE CONTENIDOS

xviii

3.2 Geotermia en Canarias. .............................................................................. 149

3.2.1El problema energético de Canarias. ................................................ 149

3.2.2Geotermia en edificación y obra civil en Canarias. .......................... 151

CAPÍTULO IV. ESTUDIOS DE CASO ............................................................... 159

4.1 Estudios de caso. ........................................................................................... 159

4.1.1Hoteles. ............................................................................................. 159

4.1.1.1 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el complejo de apartamentos “Floresta”. ..................................... 173

4.1.1.2 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el hotel “Lanzarote Village”. ................................................................ 213

4.1.1.3 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el hotel “Las Costas”. ............................................................................ 233

4.1.2Centros comerciales. ......................................................................... 239

4.1.2.1 Centro Comercial Las Rotondas. .................................... 239

4.1.2.2 Centro Comercial Las Palmeras. ..................................... 243

4.1.3Bodega. ............................................................................................. 247

CAPÍTULO V. CONCLUSIONES ...................................................................... 269

5.1 Conclusiones. ............................................................................................. 269

5.1.1Conclusiones particulares en canarias. ............................................. 269

5.1.2Conclusiones de los estudios de caso. ............................................... 271

5.1.3Aportaciones. .................................................................................... 276

5.1.4Vías abiertas de investigación y propuestas. ..................................... 277

CAPÍTULO VI. GLOSARIO ................................................................................ 283

CAPÍTULO VII. REFERENCIAS ....................................................................... 289

ANEXO I.- Complejos de Apartamentos Floresta. ............................................ 301

ANEXO II.- Hotel Lanzarote Beach. .................................................................. 321

LISTA DE TABLAS

xix

Lista de Tablas

Tabla nº 1: Capacidad geotérmica instalada por países. ....................................... 42

Tabla nº 2: Potencia instalada de los usos directos de la geotermia por países. ... 43

Tabla nº 3: Potencia instalada en España. ............................................................. 45

Tabla nº 4: Áreas con mayor potencial geotérmico en España. ............................ 46

Tabla nº 5: Usos Directos de la geotermia en España hasta septiembre de 2012. 47

Tabla nº 6: Objetivos del Plan de Energías Renovables en el sector de la

calefacción y refrigeración. .............................................................. 48

Tabla nº 7: Evaluación de los recursos de media temperatura Gran Canaria. ...... 53

Tabla nº 8: Evaluación de los recursos de alta temperatura Tenerife. .................. 53

Tabla nº 9: Resumen de las características del sondeo profundo de exploración

geotérmica realizado por el IGME en la zona de las Dorsal Noroeste.

.......................................................................................................... 55

Tabla nº 10: Metodología de investigación. Tabla reformada. ............................. 67

Tabla nº 11: Valores característicos del terreno. ................................................... 73

Tabla nº 12: Metodología de investigación I. Tabla reformada. ........................... 75

Tabla nº 13: Metodología de investigación II. Tabla reformada. ......................... 78

Tabla nº 14: Metodología de investigación III. Tabla reformada. ........................ 79

Tabla nº 15: Potencia media instalada en España y reducción de emisiones de

CO2. .................................................................................................. 95

Tabla nº 16: Usos de la energía geotérmica. Elab. Propia. ................................. 106

Tabla nº 17: Normativa europea relevante relacionada con la energía geotérmica

somera en la UE. ............................................................................ 127

LISTA DE TABLAS

xx

Tabla nº 18: Porcentaje de consumo cubierto por las energías renovables. ....... 128

Tabla nº 19: Normativa nacional española de relevancia relacionada con la energía

geotérmica somera y sus aplicaciones. .......................................... 134

Tabla nº 20: Demanda energética (kWh) de los hogares españoles. .................. 151

Tabla nº 21: Distribución de cargas, según Eurovent. ........................................ 164

Tabla nº 22: Reparto del calor de condensación. ................................................ 165

Tabla nº 23: Rendimiento para plantas condensadas por aire existentes. ........... 165

Tabla nº 24: Rendimiento para la bomba de calor geotérmica. .......................... 165

Tabla nº 25: Comparativa del consumo eléctrico, gasto energético y emisiones de

CO2. ................................................................................................ 166

Tabla nº 26: Determinación de la demanda de calor para ACS y piscinas. ........ 167

Tabla nº 27: Comparativa para la climatización de la piscina. ........................... 168

Tabla nº 28: Consumos y ahorros para la preparación del ACS. ........................ 170

Tabla nº 29: Costos energéticos, ahorro anual y emisiones de CO2 evitadas. .... 171

Tabla nº 30: Estudio económico de la propuesta geotérmica. ............................ 172

Tabla nº 31: Datos generales de la enfriadora. .................................................... 179

Tabla nº 32: Datos eléctricos enfriadora. ............................................................ 180

Tabla nº 33: Datos de rendimiento enfriadora. ................................................... 180

Tabla nº 34: Temperatura y humedad en función de la estación del año. ........... 182

Tabla nº 35: Datos del año de la zona. ................................................................ 183

Tabla nº 36: Potencia total de refrigeración. ....................................................... 184

Tabla nº 37: Caudal de agua necesario. .............................................................. 186

Tabla nº 38: Consumo diario estimado de la instalación de aire acondicionado

meses de enero a mayo y de octubre a diciembre. ......................... 186

LISTA DE TABLAS

xxi

Tabla nº 39: Consumo diario estimado de la instalación de aire acondicionado

meses de junio a septiembre. ......................................................... 187

Tabla nº 40: Consumo mensual de energía eléctrica y emisiones de CO2. ......... 188

Tabla nº 41: Potencia y % de las energías alternativas en la instalación de

climatización .................................................................................. 191

Tabla nº 42: Evaluación periódica de los equipos generadores de frío. ............. 194

Tabla nº 43: Distribución de cargas, según Eurovent. ........................................ 204

Tabla nº 44: Ahorro energético anual. ................................................................ 207

Tabla nº 45: Estudio económico de la propuesta geotérmica. ............................ 209

Tabla nº 46: Tabla resumen de la Instalación de los Apartamentos Floresta. .... 210

Tabla nº 47: Muestra de datos reales de consumo y producción de agosto y

septiembre 2014. ............................................................................ 227

Tabla nº48: Muestra de datos reales de consumo y producción mes de abril de

2015. ............................................................................................... 228

Tabla nº 49: Muestra de datos reales de consumo y producción meses de abril a

junio de 2015. ................................................................................. 229

Tabla nº 50: Tabla resumen de la instalación del Hotel Lanzarote Village. ....... 230

Tabla nº 51: Tabla resumen de la Instalación del Hotel Las Costas. .................. 238

Tabla nº 52: Potencias caloríficas circuitos. ....................................................... 240

Tabla nº 53: Comparativa de ahorro energético. ................................................. 241

Tabla nº 54: Tabla resumen de la Instalación del Centro Comercial Las Rotondas.

........................................................................................................ 242

Tabla nº 55: Tabla resumen de la Instalación del Centro Comercial Las Palmeras.

........................................................................................................ 244

LISTA DE TABLAS

xxii

Tabla nº 56: Consumos térmicos en la bodega. .................................................. 254

Tabla nº 57: Características Técnicas del equipo SI 75TER+. ........................... 258

Tabla nº 58: Características Técnicas del equipo SI 75TER+ (I). ...................... 259

Tabla nº 59: Propiedades térmicas del terreno. ................................................... 261

Tabla nº 60: Ahorro económico anual. ............................................................... 263

Tabla nº 61: Digital inputs. ................................................................................. 305

Tabla nº 62: Drivers. ........................................................................................... 305

Tabla nº 63: Sensores de temperatura y humedad. ............................................. 306

Tabla nº 64: Temperatura colector de frio. ......................................................... 306

Tabla nº 65: Temperatura de salida del intercambiador IC01 a pozo. ................ 307

Tabla nº 66: Temperatura de retorno climatizador comedor. ............................. 307

Tabla nº 67: Temperatura colector del pozo. ...................................................... 308

Tabla nº 68: Temperatura de retorno bar- terraza. .............................................. 308

Tabla nº 69: Valores circuito a enfriadora. ......................................................... 309

Tabla nº 70: Times zones. ................................................................................... 309

Tabla nº 71: Horario climatización piscina. ........................................................ 310

Tabla nº 72: Horario aire acondicionado comedor restaurante. .......................... 310

Tabla nº73: Horario ventilación comedor-restaurante. ....................................... 310

Tabla nº 74: Humedad de retorno climatizador-comedor. .................................. 311

Tabla nº 75: Humedad de retorno climatizador-recepción. ................................ 311

Tabla nº 76: Digital inputs. ................................................................................. 313

Tabla nº 77: Drivers. ........................................................................................... 313

Tabla nº 78: Sensores de temperatura y humedad. ............................................. 314

Tabla nº 79: Temperatura colector de frío. ......................................................... 314

LISTA DE TABLAS

xxiii

Tabla nº 80 Temperatura salida del intercambiador IC01 a pozo. ...................... 315

Tabla nº 81: Temperatura salida del intercambiador IC05 a pozo. ..................... 315

Tabla nº 82: Temperatura de retorno climatizador-comedor. ............................. 316

Tabla nº 83: Temperatura colector pozo. ............................................................ 316

Tabla nº 84: Temperatura de retorno bar-terraza. ............................................... 317

Tabla nº 85: Times zones. ................................................................................... 317

Tabla nº 86: Valores circuito a enfriadora. ......................................................... 318

Tabla nº 87: Humedad de retorno climatizador-comedor. .................................. 319

Tabla nº 88: Humedad de retorno climatizador-recepción ................................. 319

LISTA DE GRÁFICOS

xxiv

Lista de Gráficos

Gráfico nº 1: Aplicaciones del uso directo de energía geotérmica año 2000. ...... 36

Gráfico nº 2: Evolución del consumo de energía primaria en Canarias. .............. 50

Gráfico nº 3: Distribución de la demanda de energía final en Canarias. .............. 50

Gráfico nº 4:Metodología de la investigación. Gráfico reformado y adaptado a la

Tesis. 2015. ...................................................................................... 62

Gráfico nº 5: Comparación de la tendencia actual con los objetivos del Libro

Blanco para la producción de calor geotérmico en MWt. ............... 91

Gráfico nº 6: Temperatura de la superficie de la tierra. ...................................... 103

Gráfico nº 7: Esquema de básico de instalación geotérmica somera. Elab. Propia.

........................................................................................................ 110

Gráfico nº 8: Componentes de un sistema geotérmico abierto. Elab. Propia. .... 117

Gráfico nº 9: Estudio y ejecución del sondeo en un sistema geotérmico cerrado de

sondas verticales. Elab. Propia. ...................................................... 123

Gráficos nº 10 y 11: Gráficos de la pérdida de agua del condensador (izq.) y

pérdida de agua del evaporador (derecha). .................................... 181

Gráfico nº 12: Gráfico de Temperatura colector del Pozo. ................................. 221

Gráfico nº 13: Curvas características SI 75TER+. .............................................. 255

Gráfico nº14: Consumo de potencia SI 75TER+. ............................................... 256

Gráfico nº 15: COP SI 75TER+. ......................................................................... 257

Gráfico nº 16: Retorno de la inversión. ........................................................... 264

Gráfico nº 17: Retorno de la inversión teniendo en cuenta subvención. ......... 265

LISTA DE IMAGENES

xxv

Lista de Imágenes

Imagen nº 1: Plantas geotérmicas actuales por países. ......................................... 40

Imagen nº 2: Usos directos de la geotermia por países. ........................................ 41

Imagen nº 3: Campos geotérmicos actuales y futuros en Europa. ........................ 44

Imagen nº 4: Mapa de recursos geotérmicos de media y alta temperatura en

España. ....................................................................................... 46

Imagen nº 5: Mapa de potencia térmica superficial de las Islas Canarias. ........... 52

Imagen nº 6: Campos geotérmicos futuros en Gran Canaria. ............................... 53

Imagen nº 7: Campos geotérmicos futuros en Tenerife. ....................................... 54

Imagen nº 8: Ubicación de los sondeos realizados por el Ministerio de Obras

Públicas (MOPU) y la UNESCO para el proyecto SPA-15. ..... 56

Imagen nº 9: Mapa térmico de Tenerife. ............................................................... 57

Imagen nº 10: Principios de utilización de la energía geotérmica de baja

temperatura. ............................................................................... 76

Imagen nº 11: Fotografía de los experimentos que Francisco Pons Cano realizó en

el Islote del Hilario para explotar energéticamente. ................ 100

Imagen nº 12: Plano de los experimentos realizados por Pons Cano en la zona del

Islote del Hilario. ..................................................................... 100

Imagen nº 13: Aplicaciones y usos de la energía geotérmica en función de la

temperatura. ............................................................................. 107

Imagen nº 14: Sondeos de captación de agua someros. ...................................... 112

Imagen nº 15: Potencia de un sistema geotérmico abierto. ................................. 113

Imagen nº 16: Colectores horizontales enterrados. ............................................. 119

LISTA DE IMAGENES

xxvi

Imagen nº 17: Red de captadores horizontales antes de ser enterrada. ............... 119

Imagen nº 18: Sonda geotérmica vertical. .......................................................... 122

Imagen nº 19: Sonda geotérmica. ....................................................................... 122

Imagen nº 20: Tubo intercambiador de calor, integrados en un pilote para

cimentaciones. .......................................................................... 124

Imagen nº 21: Pilote geotérmico. ....................................................................... 125

Imagen nº 22: Esquema básico de funcionamiento. Fuente: Elías Casañas. ...... 160

Imagen nº 23: Plano de situación del Hotel Lancelot. ........................................ 162

Imagen nº 24: Plano de situación del Complejo de Apartamentos Floresta. ...... 173

Imagen nº 25: Complejo de Apartamentos Floresta. .......................................... 174

Imagen nº 26: Máquina enfriadora condensada por agua. .................................. 181

Imagen nº 27: Plano de la instalación de la producción de frío. Anexo I. .......... 197

Imagen nº 28: Control inteligente. ...................................................................... 198

Imagen nº 29: Ejemplo de obtención de datos del programa. ............................. 198

Imagen nº 30: Datos que podemos obtener. ........................................................ 199

Imagen nº 31: Ejemplo de obtención de datos del programa (I). ........................ 199

Imagen nº 32: Obtención de datos. ..................................................................... 200

Imagen nº 33: Ordenador de registro instalado en la maquinaria. ...................... 201

Imagen nº 34: Intercambiadores de calor en la sala de máquinas. ..................... 202

Imagen nº 35: Entrada y salida del agua de los pozos. ....................................... 203

Imagen nº 36: Plano de situación del Hotel Lanzarote Village. ......................... 213

Imagen nº 37: Hotel Lanzarote Village. .............................................................. 214

Imagen nº 38: Disposición de las máquinas enfriadoras en paralelo. ................. 216

Imagen nº 39: Esquema de la producción en frío de la instalación. Anexo II. ... 217

LISTA DE IMAGENES

xxvii

Imagen nº 40: Pantalla del Sistema de Control. .................................................. 218

Imagen nº 41: Modo de Funcionamiento de la Sala de Máquinas de Aire

Acondicionado. ........................................................................ 219

Imagen nº 42: Sala de Máquinas de Aire Acondicionado. ................................. 220

Imagen nº 43: Temperaturas colector del pozo. .................................................. 222

Imagen nº 44: Sala de Máquinas de las piscinas. ................................................ 223

Imagen nº 45: Funcionamiento de las bombas de calor. ..................................... 224

Imagen nº 46: Plano de situación del Hotel Las Costas. ..................................... 233

Imagen nº 47: Hotel Las Costas. ......................................................................... 234

Imagen nº 48: Control general del Sistema de Gestión del Edificio. .................. 235

Imagen nº 49: Esquema de modo de funcionamiento. ........................................ 236

Imagen nº 50: Funcionamiento sala máquinas frío. ............................................ 237

Imagen nº 51: Funcionamiento sala máquinas piscinas. ..................................... 237

Imagen nº 52: Plano de situación del Centro Comercial “Las Rotondas”. ......... 239

Imagen nº 53: Centro Comercial “Las Rotondas”. ............................................. 239

Imagen nº 54: Plano de situación del Centro Comercial “Las Palmeras”. ......... 243

Imagen nº 55: Centro comercial “Las Palmeras”. ............................................... 243

Imagen nº 56: Plano de situación bodega. .......................................................... 247

Imagen nº 57: District Heating. Geoener 2008. .................................................. 279

Imagen nº 58: Valores bomba de calor geotérmica. ........................................... 312

Imagen nº 59: Valores bomba de calor geotérmica. ........................................... 320

ABREVIATURAS

xxviii

Abreviaturas

ACS- Agua caliente sanitaria.

BCG- Bomba de Calor Geotérmica.

COP- Coeficiente de rendimiento de calor.

CTE- Código Técnico de la Edificación.

DB-HE- Documento base de ahorro de energía.

EER- Coeficiente de eficiencia energética.

EGEC- European Geothermal Energy Council.

EGS- Sistemas Geotérmicos Estimulados.

ESEER- Indice de eficiencia energética estacional europea.

ETPRHC- European Technology Platform on Renewable Heating & Cooling.

GWt- Gigawatio térmico.

HDR- Roca seca caliente.

ICOG- Ilustre Colegio Oficial de Geólogos.

IDAE- Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía.

IGA- International Geothermal Association.

IGME- Instituto Geológico y Minero de España

Ktep- Tonelada equivalente de petróleo. Unidad de energía.

MWt- Megawatio térmico.

PCI- Poder calorífico interior.

PECAN- Plan Energético de Canarias.

PER- Plan de Energías Renovables.

ABREVIATURAS

xxix

RITE- Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios.

SGE- Sistema de Gestión de Edificio.

UCG- Unidad de Control del Sistema Geotérmico.

UE- Unión Europea.

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

33

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN

La crisis energética mundial producida por la dependencia de combustibles

fósiles, el aumento de precios, la necesidad de reducir las emisiones de CO2 para

evitar una agresión al medio ambiente y los avances tecnológicos son los puntos

fundamentales para fomentar el uso de la ENERGÍA GEOTÉRMICA, ya que no

depende de factores externos directos, como el sol, el viento, etc…; siendo su fuente

de energía la tierra, que presenta unas condiciones constantes y muy buenas para la

producción de la energía. En estos puntos son en los que se basa la política energética

europea para afrontar la situación actual de la crisis energética mundial. Se apuesta

por la sostenibilidad: seguridad de suministro, competitividad económica y protección

al medio ambiente.

En la actualidad y cada vez más vemos la necesidad de utilizar este tipo de

energías ya que el sistema energético actual a nivel mundial se basa en generar

energía a partir de combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas), recursos limitados que

se encuentran en zonas determinadas del planeta. El uso de este tipo de recursos

provoca graves efectos sobre el medio ambiente y la salud de los seres humanos. A la

vez que se desprende una gran cantidad de CO2.


34

La población está cada vez más concienciada sobre la necesidad que existe

de proteger el medio ambiente y emplear métodos no contaminantes para la

producción de energía. Tal es así, que diferentes hechos ocurridos y estudiados por la

Comunidad Científica, como ha sido el cambio climático, han provocado que se

firmen compromisos políticos internacionales que apuestan por alcanzar un modelo de

desarrollo sostenible; uno de estos compromisos a nivel mundial es el Protocolo de

Kioto, adoptado en la Convención Marco del Cambio Climático de las Naciones

Unidas de 1997, y a partir de él se han firmado muchos más compromisos, a nivel

Mundial, Europeo, Nacional y a nivel de Comunidades Autónomas.

En la actualidad la Unión Europea está comprometida a conseguir los

siguientes objetivos a 2020:

Reducción de al menos un 20% de las emisiones de gases de efecto

invernadero respecto a los niveles de 1990;

Un 20% del consumo de energía final proveniente de fuentes

renovables;

Una mejora de la eficiencia energética del 20%.

Dentro de estos compromisos la energía geotérmica juega un papel muy

importante ya que es una fuente de energía renovable con un gran potencial de ahorro

energético y reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Así que es

una tecnología clave para conseguir los objetivos marcados por la Unión Europea en

política energética.

A partir de aquí en España, que hasta el momento este tipo de energía era una

gran desconocida, se están abriendo campos para introducirla e ir regulando su

aplicación.


35

El uso de la energía geotérmica en edificación y obra civil aumenta y se abre

camino cuando se aprueba el RD 314/2006 de 28 de marzo (1), el Código Técnico de

la Edificación (CTE), normativa técnica obligatoria para los edificios. En el

Documento Base DB HE- 4 de Ahorro de Energía, se establece para “edificios de

nueva construcción y rehabilitación de edificios existentes de cualquier uso en los que

exista una demanda de agua caliente sanitaria y/o climatización de piscina cubierta;

el requisito de una contribución solar mínima en la producción del agua caliente

sanitaria (ACS)”.

A su vez el IDAE, en su publicación “Comentarios al RITE-2007”

(ATECYR, 2007) (2), establece que:

“los sistemas de paneles térmicos podrán ser sustituidos por otras técnicas de

energías renovables siempre que no venga superada la producción de CO2 del

sistema exigido por la Administración sobre una base anual”.

Este es el motivo que nos ha impulsado en la elaboración de esta Tesis

Doctoral. En la que nos centraremos en la utilización de la energía geotérmica de muy

baja temperatura, sus posibles aplicaciones, refrigeración, ACS (agua caliente

sanitaria), calefacción y otros usos; utilizando una bomba de calor geotérmica. En este

tipo de recursos en los últimos años se ha producido un aumento de producción,

siendo el uso térmico más común en el mundo el correspondiente a bombas de calor,

con un 35 %, frente a la potencia total instalada, seguido de balnearios, calefacción,

invernaderos, procesos industriales. Como podemos ver en el gráfico nº 1 (IDAE,

2008) (3).


36

Gráfico nº 1: Aplicaciones del uso directo de energía geotérmica año 2000.

La utilización de este recurso renovable presenta una serie de ventajas frente a

otras fuentes de energías alternativas, como puede ser entre otras:

Es un recurso disponible las 24 horas del día, los 365 días del año, en

cualquier emplazamiento.

No depende de los cambios estacionales.

Se reducen las emisiones indirectas de CO2 en aproximadamente un

50%, ya que al utilizar una bomba de calor geotérmica, ésta es la

responsable de desprender CO2.

Funcionamiento seguro y silencioso.

No existen elementos visuales externos. Libera superficie en azoteas y

terrazas.

Cumplimiento del Código Técnico de la Edificación.


37

Subvencionada por organismos autonómicos (energía renovable y

eficiencia energética).

El presidente del Ilustre Colegio Oficial de Geólogos de Madrid; apuesta por

la energía geotérmica para refrigerar o calentar edificios, por sus ventajas ambientales.

Estos sistemas permiten reducir las emisiones de CO2 y suponen “un ahorro cercano

al 60% en el consumo energético de los hogares”. (Suárez Ordoñez, 2010) (4),

Según la Ley de Economía Sostenible, (Título III, Capítulo II, art. 77-88 LES

2/2011, de 5 de marzo) (5) “establece una reducción del 20% en las emisiones de CO2

para el año 2020”, por lo que la energía geotérmica puede contribuir enormemente a

ese objetivo ya que es una energía renovable, segura y que no produce emisiones.

Una energía en la que España está a la cola de Europa en el desarrollo de la

energía geotérmica y muy lejos de países como Alemania y Francia, donde se emplea

no solo para proporcionar calefacción, y agua caliente sanitaria, sino que también se

emplea en comunidades de vecinos, escuelas, edificios públicos,…

Si la situación energética de España es compleja, en Canarias de manera

particular es dramática; según el presidente de AEI-CLUSTER RICAM (Cluster de

energías renovables, medio ambiente y recursos hídricos de Canarias). “El coste

medio de generación eléctrica en Canarias (fuelóleo y diésel) supera con creces al

peninsular, la aportación de generación renovable en Canarias es de sólo un siete

por ciento mientras que en la Península supera el veinte por ciento”. (Monedero,

2014) (6).

Canarias cuenta con unas características técnicas y económicas totalmente

diferentes al resto del Estado Español, por su carácter de insularidad, y presenta un


38

enorme potencial procedente de diversas fuentes renovables (solar-térmica y

fotovoltaica, eólica, geotermia, energía de las olas y biomasa).

1.1 Energías renovables y geotermia

Las energías renovables son aquellas energías que provienen de recursos

naturales que no se agotan y a los que se puede recurrir de manera permanente. Su

impacto ambiental es nulo en la emisión de gases de efecto invernadero como el CO2.

Se consideran energías renovables: la energía solar, la eólica, la geotérmica, la

hidráulica y la eléctrica. También pueden incluirse en este grupo la biomasa y la

energía mareomotriz.

La energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor por debajo

de la superficie sólida de la tierra. (Definición oficial en Alemania VDI 4640, 2002 (7);

adoptada por la Directiva Europea de Energías Renovables y el Consejo Europeo de la

Energía Geotérmica EGEC). Engloba el calor almacenado en rocas, suelos y aguas

subterráneas, cualquiera que sea su temperatura, profundidad y procedencia.

La energía geotérmica es el recurso energético más grande que existe.

Es una energía que se califica como renovable y sustentable.

Renovable es una propiedad de las fuentes energéticas primarias que

tienen su origen en la radiación del sol, en ellas se incluye la

Geotermia que, a diferencia del resto de las energías renovables, su

origen proviene del calor interior de la tierra que se alimenta de la

desintegración de isótopos radiactivos, de movimientos diferenciales


39

entre las distintas capas que constituyen la Tierra y del calor latente de

cristalización del núcleo externo. (IDAE, 2008) (3).

Sustentable, según la Comisión Mundial del Desarrollo y Medio

Ambiente, 1987 (8) “satisface las necesidades de la actual generación

sin comprometer las necesidades de las futuras generaciones”.

1.1.1 SITUACIÓN MUNDIAL.

En la actualidad nos enfrentamos a enormes desafíos: calentamiento global,

agotamiento de los recursos naturales, crecimiento de la población, creciente demanda

energética, aumento de precios de la energía y distribución desigual de las fuentes

energéticas. Todos estos factores contribuyen a que exista la necesidad urgente de

transformar el sector energético basado principalmente en combustibles fósiles en uno

basado en energías renovables y tecnologías eficientes.

Las energías renovables son una de las claves para resolver los desafíos ante

los que actualmente se encuentra el futuro energético del mundo. Desde diferentes

enfoques políticos y económicos, muchos países fomentan ya la producción y el uso

de las energías renovables porque reconocen la urgente necesidad de cambiar los

patrones energéticos actuales. No obstante, el uso de las energías renovables hoy en

día es aún limitado a pesar del elevado potencial que encierran. Existen múltiples

obstáculos: largos procedimientos de autorización, aranceles a las importaciones y

trabas técnicas, financiación insegura de los proyectos en energías renovables y falta

de concienciación ante las oportunidades que ofrecen estas energías.

La geotermia es una de las energías renovables claves para esa transformación.


40

En las imágenes nº 1 y 2 (IGA, 2015) (9). se ve la capacidad geotérmica de

cada continente distinguiendo entre recursos de alta y baja temperatura, según datos

obtenidos de la Internacional Geothermal Association. Considerando que los recursos

de muy baja temperatura los encontramos en todo el territorio.

Imagen nº 1: Plantas geotérmicas actuales por países.


41

Imagen nº 2: Usos directos de la geotermia por países.

El crecimiento de la geotermia para generar energía se sitúa en torno a un

5,5% anualmente durante los últimos 30 años. La capacidad instalada en el mundo ha

crecido 1.650 MW en los últimos cinco años (15,5%) llegando a los 10.175 MW en

2010, como vemos en la tabla nº 1 (IGA, 2015) (9).

Estados Unidos es el país líder en producción de electricidad a partir de

energía geotérmica, con el 36,5% de la capacidad instalada. En segundo lugar se

encuentra Filipinas con el 17,7% y le sigue Indonesia con el 11% de la capacidad

instalada.


42

Tabla nº 1: Capacidad geotérmica instalada por países.

En los últimos 10 años, Islandia ha sido el país que ha registrado mayor

crecimiento de la capacidad geotérmica instalada, pasando de algo más de 320 MW a

aproximadamente 600 MW. El segundo país que mayor aumento ha experimentado ha

sido Indonesia, con un crecimiento de la capacidad instalada del 33%.

El uso directo del calor cuenta con diferentes aplicaciones; producir

electricidad; calefacción y refrigeración de viviendas, en agricultura y acuicultura,

usos industriales, etc. En la actualidad, más de un 68% de la energía procedente de los

recursos geotérmicos del mundo se emplea para calefacción. Podemos ver en la tabla

nº 2 (IGA, 2015) (9), la potencia instalada por países de usos directos de la geotermia.


43

Tabla nº 2: Potencia instalada de los usos directos de la geotermia por países.

Unión Europea:

La Unión Europea tiene unos planes muy determinados con respecto a la

producción eléctrica de origen geotérmico; marcando unos objetivos hasta el año

2050, que se encuentran recogidos en el documento visión realizado por la European

Geothermal Energy Council (EGEC, 2010) (10).

Objetivo 2020: Establecer la base de la industria geotérmica europea.

Objetivo 2030: Hacia una fuente de electricidad competitiva.

Objetivo 2050: Una parte sustancial del suministro base de electricidad.


44

Respecto al aprovechamiento directo del calor, el documento visión 2020-

2030-2050 (ETPRHC, 2010) (11) presenta los planes de la Unión Europea.

Objetivo 2020: Uso directo de la geotermia. Cogeneración geotérmica.

Desarrollo de las bombas de calor.

Objetivo 2030: Aumento de la producción de calor geotérmico para uso

directo. Las bombas de calor estarán integradas en los sistemas energéticos de los

edificios y combinadas con otras energías renovables. Aumenta el uso directo de calor

en actividades agrícolas. Y experimentará un fuerte desarrollo en Europa la tecnología

de EGS (sistemas geotérmicos estimulados), permitiendo desarrollar nuevos sistemas

de calefacción de distrito.

Objetivo 2050: Los sistemas geotérmicos de climatización serán viables y

económicos en cualquier lugar de Europa, combinados con otros sistemas.

En la imagen nº 3 podemos ver los campos geotérmicos actuales (izq.)y

futuros (derecha) previstos en Europa (IGA, 2015) (9).

Imagen nº 3: Campos geotérmicos actuales y futuros en Europa.


45

1.1.2 SITUACIÓN EN ESPAÑA.

A diferencia de otras energías renovables, la energía geotérmica tiene escasa

utilización en España, alcanzando una cuota del 0,03%. Los datos registrados los

vemos en la tabla nº 3 (IGA, 2015) (9).

Tabla nº 3: Potencia instalada en España.

Se estima un aumento en el uso de este tipo de energía.

A nivel nacional es incluida por primera vez dentro del Plan de Energías

Renovables (PER, 2011) (12), con un capítulo dedicado a la energía geotérmica,

abordándolo desde la parte eléctrica y desde la parte térmica. Generando mapas de

recurso geotérmicos de media y alta temperatura. Imagen nº 4 (PER, 2011) (12).

España no cuenta con instalaciones de generación eléctrica mediante

tecnología de alta entalpía, pero si presenta un importante potencial. Se han realizado

informes y estudios por el Instituto Geológico y Minero de España, referenciados en

la tabla nº 4 (IGME, 1984) (13), donde se nos da a conocer las áreas con mayor

potencial geotérmico en España. Estudios que fueron realizados en los años 70 y 80,

en plena crisis económica. Y que se quedaron sin poder hacer uso de ellos cuando en

los años 80/90 comienza la recuperación económica del país, con su correspondiente

baja de los precios del petróleo.

1995 2000 2005 2010

Country Power MWt

Power MWt

Power MWt

Power MWt

Spain 22,3 141


46

Imagen nº 4: Mapa de recursos geotérmicos de media y alta temperatura en España.

ÁREAS CON MAYOR POTENCIAL GEOTÉRMICO EN ESPAÑA

ISLAS CANARIAS Acuíferos de (70º C) NORORESTE PENINSULAR Granitos (80º C) ZONA PIRINEO CENTRAL Acuífero Termal (↑140º C) CUENCA DEL EBRO

Lérida: Acuífero Triásico (60º C) Huesca: Acuífero Jurásico (90º C) Vitoria-Treviño: Acuífero Cretácico (60º C)

CADENAS COSTERAS CATALANAS

Graben de Vallés-Penedés: (90º C) Graben de La Selva: Graben de Ampurdán: (150º C)

CORDILLERAS BÉTICAS Acuíferos (50º C) ALBACETE-CUENCA Acuíferos Carbonáticos (80º C) CUENCA DEL GUADALQUIVIR Acuífero de la dolomita jurásica (80º C) SALAMANCA-CÁCERES Granitos y metasedimentos Paleozoicos

Tabla nº 4: Áreas con mayor potencial geotérmico en España.


47

Se estima que en el año 2020 se pueda alcanzar una potencia instalada de 1000

MW eléctricos y 300 MW térmicos. Siendo las previsiones al 2030 de 3.000 MW

eléctricos y 1.000 MW térmicos.

La mayor aplicación de la geotermia en España es mediante el uso directo de

la energía; para producción de electricidad, calefacción y refrigeración, agricultura y

acuicultura, servicios industriales,… y a través de bombas de calor. Tabla nº 5 IGA,

2015 (9).

Desde la parte térmica se afirma que en España existe una potencia térmica

instalada superior a 100 MWt, y que el potencial de geotérmica para estos usos puede

superar los 50.000 MWt. Para fomentar el sector térmico se considera la reducción

del coste de generación térmica y el aumento de la eficiencia de las bombas de calor.

Direct Uses by Country Installed Capacity

(MWt) Annual Uses

(TJ/year)

Spain

Bathing and Swiming 2.6 52.5

Geothermal heat pumps 120.0 462.92

Greenhouse 14.93 92.42

Individual space heating 3.51 76.21

Spain Total Installed Capacity (MWt) 140.0

Spain total Annual Use (TJ/year) 684.1

Tabla nº 5: Usos Directos de la geotermia en España hasta septiembre de 2012.

Podemos observar en la tabla nº 6 (PER, 2011) (12) como se plantean unos

objetivos térmicos, donde la producción de energía térmica a partir de geotermia se

estima se hará a partir de las bombas de calor, a las cuales se les adjudica un objetivo

parcial de 471 GWt, y de los usos directos de calor, para los cuales se establece un

objetivo de unos 110,5 GWt. Se estima por tanto que la energía producida a través de

bombas de calor para climatización y agua caliente sanitaria ha registrado en nuestro


48

país un crecimiento del 30% en los últimos años, previendo una tasa de crecimiento

del 15% hasta el año 2015 y del 10-12% en años posteriores.

Ktep 2005 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Energía geotérmica (excluyendo el calor geotérmico de temperatura baja en aplicaciones de bomba de calor)

3.8

3.8

3.8

3.8

3.8

3.8

5.2

6.4

7.1

7.9

8.6

9.5

Energía solar térmica

61 183 190 198 229 266 308 356 413 479 555 644

Biomasa 3468 3729 3779 3810 3851 3884 4060 4255 4377 4485 4542 4653 Sólida (incluye residuos)

3441 3695 3740 3765 3800 3827 3997 4185 4300 4400 4450 4553

Biogás 27 34 39 45 51 57 63 70 77 85 92 100 Energía renovable a partir de bombas de calor

7.8

17.4

19.7

22.2

24.9

28.1

30.8

33.6

37.2

41.2

45.8

50.8

De la cual aerotérmica

4.1 5.4 5.7 6.1 6.4 6.9 7.4 7.9 8.4 9.0 9.7 10.3

De la cual geotérmica 3.5 12.0 14.0 16.1 18.5 21.2 23.4 25.7 28.8 32.2 36.1 40.5 Totales 3541 3933 3992 4034 4109 4181 4404 4651 4834 5013 5152 5357

Tabla nº 6: Objetivos del Plan de Energías Renovables en el sector de la calefacción y refrigeración.

Todos estos objetivos se podrán conseguir tal y como nos indica el Plan a

través de tomar una serie de medidas específicas para el sector geotérmico (marcos de

apoyo, medidas económicas, medidas normativas, actuaciones en infraestructuras

energéticas, planificación, promoción, información, formación y otras).

1.1.3 SITUACIÓN EN CANARIAS.

Una de las condiciones más importantes para fomentar las energías renovables

en Canarias, dentro de las que incluimos la geotermia, es su “insularidad”. Tenemos

una total dependencia energética del exterior, y por tanto una gran vulnerabilidad

frente a las crisis energéticas.


49

Es por ello, que desde el Gobierno de Canarias y de otros Organismos

Autónomos se esté apostando por el uso de las energías renovables en todos los

ámbitos, incluidos el de la edificación. La contribución energética de las energías

renovables, implementadas en la edificación, puede suponer el equilibrio energético

en la utilización del edificio, de manera que la energía consumida en el mismo sea

igual a la energía generada por sus sistemas activos de producción.

Este es el objetivo de la Unión Europea para el 1 de enero de 2019 (Dir.

2010/31/UE, de 19 de mayo de 2010) (14): la construcción de edificios de energía cero,

edificios nuevos que produzcan tanta energía como la que consumen. Esta producción

de energía se habrá de realizar mediante el aprovechamiento de las energías

renovables del entorno (solar, eólica, geotérmica, etc..).

El consumo de energía primaria en Canarias ha aumentado considerablemente,

según datos del Plan Energético de Canarias 2007 (Revisión PECAN, 2006) (15), ha

experimentado un crecimiento medio anual hasta 2004 de un 2,9% frente al 3,2%

registrado hasta 2001. Lo que señala una tendencia a la moderación en el crecimiento

en el consumo de energía.

Se aprecia en los gráficos nº 2 y nº 3 (Consejería de Empleo, Industria y

Comercio, 2014) (16) una escasa representatividad de las energías renovables, frente al

85% de la demanda que es abastecida mediante derivados del petróleo tal y como se

puede observar en el siguiente gráfico.


50

Gráfico nº 2: Evolución del consumo de energía primaria en Canarias.

Las islas se mantienen muy alejadas de los niveles de participación de las

renovables que se registran en otros sistemas energéticos de la Unión Europea.

Gráfico nº 3: Distribución de la demanda de energía final en Canarias.


51

Actualmente las energías renovables en Canarias aportan solo el 11% de la

demanda de energía.

Como resumen de este análisis de la situación del sector energético y sus

factores diferenciales con Canarias conviene resaltar los siguientes puntos:

• La conjunción del importante crecimiento del consumo de energía y

asociado a él de las emisiones de CO2 (muy por encima de lo que España ha asumido

dentro del marco del Protocolo de Kioto y del posterior reparto dentro de la UE) van a

exigir una política muy activa de uso eficiente de la energía y de favorecer aquellas

energías con baja o nula producción de CO2 y todas las Comunidades Autónomas de

España deberán ser solidarias en este esfuerzo.

Canarias presenta una vulnerabilidad energética muy superior a la del conjunto

de España que, a su vez, es muy superior a la de la media de la Unión Europea. Ello

requiere diseñar una estrategia energética que favorezca el uso racional de la energía,

potencie las energías autóctonas a un coste razonable y permita la adopción de

medidas específicas para situaciones de crisis (stocks estratégicos, planes de

contingencia y mecanismos excepcionales de solidaridad a nivel nacional y de la

unión europea).

En el estudio técnico de la evaluación de potencial de energía geotérmica del

Plan de Energías Renovables, imagen nº 5 (Sánchez G., Sanz L., & Ocaña R., 2011)

(17), se hace un estudio de la potencia térmica superficial de las Islas Canarias.


52

Imagen nº 5: Mapa de potencia térmica superficial de las Islas Canarias.

Y se realiza una evaluación de los recursos de baja, media y alta temperatura,

centrando a las Islas Canarias con los siguientes datos. Tablas nº 7 y nº 8 (Sánchez G.,

Sanz L., & Ocaña R., 2011) (17).

Tabla nº 7: Evaluación de los recursos de media temperatura Gran Canaria.

Áreas

Zonas

Superficie

(km2)

P (m)

TP

(ºC)

Pi

(kg/m3)

C (Julios/ kg.ºC)

T O

(ºC)

TA

(ºC)

h (m)

ø

R (%)

RBA

(1018 Julios)

H

(1018 Julios)

H

(1018 Julios)

H (1

05 GW.h)

Wi

MW(e)

Gran Canaria

SE (Aguimes- Ingenio- Bco. Juan Grande)

150

2.000

130

2.700

900

20

130

100

0,05

0,3

40,10

4,15

1,25

3,46

108


53

Áreas

Zonas

Superficie

(km2)

P (m)

TP

(ºC)

Pi

(kg/m3)

C (Julios/ kg.ºC)

T O

(ºC)

TA

(ºC)

h (m)

ø

R (%)

RBA

(1018 Julios)

H

(1018 Julios)

H

(1018 Julios)

H

(105 GW.h)

Wi

MW(e)

Tenerife

Dorsal 30

200

2.700 900 20 200 100 60 0,05 0,3 19,70

1,06

0,32 0,88 110

Oeste 16

180

2.700 900 20 180 100 60 0,05 0,3 8,40

0,48

0,15 0,41 51

Sur 20

180

2.700 900 20 180 100 60 0,05 0,3 10,50

0,60

0,2 0,52 65

Lanzarote

Hilario y Camellos

0,005

600 (1km)

2.700

900

20

300

500

60

0,05

0,3

0,003

0,0015

0,0005

0,0014

0,17

La Palma

Teneguía

0,055

300 (1km)

2.700

900

20

200

500

60

0,05

0,3

0,019

0,01

0,003

0,008

1,01

38,622 2,15 0,670 1,820 227,18

Tabla nº 8: Evaluación de los recursos de alta temperatura Tenerife.

Datos que se encuentran registrados también en la International Geothermal Association. Imagen nº 6 y nº 7, (IGA, 2015) (9).

Imagen nº 6: Campos geotérmicos futuros en Gran Canaria.


54

Imagen nº 7: Campos geotérmicos futuros en Tenerife.

Según informe del Instituto Geológico y Minero de España (IGME, 1984) (13);

Canarias es una de las zonas de nuestro territorio que se encuentra dentro de lo que se

denominan “regiones geotérmicas”. Debido a, su origen volcánico y la presencia en

épocas históricas y muy recientes, de erupciones volcánicas, hace que se ponga en

relieve el potencial de interés geotérmico del área.

Las infiltraciones de agua de mar son de especial relevancia en relación a los

sistemas de climatización de Centros Comerciales y Hoteles en zonas costeras y la

climatología, la latitud y altitud de determinadas islas, pronostica un gran potencial a

instalaciones geotérmicas cerradas para viviendas “aisladas” con demandas de

climatización y ACS.

Desde 1980 aproximadamente, el Instituto Geológico y minero de España ha

realizado estudios previos de viabilidad técnico-económica de la explotación de

energía geotérmica de media y alta temperatura en distintas zonas de las Islas


55

Canarias; estableciendo convenio con la empresa nacional Adaro para prospección

geotérmica en las Islas Canarias (Dic. 1979). Se realizan diferentes estudios en Gran

Canaria, Lanzarote, La Palma, La Gomera y Tenerife, realizando en la mayoría de

ellos estudios geotérmicos por diferentes métodos; y prospecciones para estudios

geofísicos y geoquímicos. El estudio más completo fue el que se realizó en la Caldera

de las Cañadas del Teide, en él se hicieron: prospección geotérmica con un estudio

hidrogeoquímico, un estudio geovulcanológico, termología aérea del Teide, estudio

geoquímico e isotópico de las fumarolas del Teide. Se han realizado diferentes

investigaciones geotérmicas a finales de los años 80. A partir de todos estos estudios,

se seleccionó la zona idónea para la perforación de un sondeo profundo de

exploración geotérmica, cuya ejecución se llevó a cabo entre 1992 y 1993 como

podemos observar en la tabla nº 9 y en la imagen nº 8 (Marrero, 2010)(18) y donde se

midió un gradiente geotérmico mucho más bajo de lo esperado, con valores medios de

4.8 ºC/100 m y máximos solo 9.4 ºC/100 m.

Nº Latitud

UTM (m) Longitud UTM (m)

Altitud (m.s.n.m)

Profundidad (m)

Altura nivel piezométrico *

TF-1 331309 3130967 1725 1060 1325

*Dato dudoso al terminar la perforación (m.s.n.m)

Tabla nº 9: Resumen de las características del sondeo profundo de exploración geotérmica realizado por el IGME en la zona de las Dorsal Noroeste.


56

Imagen nº 8: Ubicación de los sondeos realizados por el Ministerio de Obras Públicas (MOPU) y la UNESCO para el proyecto SPA-15.

Todos los estudios realizados en las Islas están enfocados para la inversión en

“Media-Alta Entalpía”; revelan que el potencial se manifiesta de distintas formas en

superficie. Por una parte, en las islas con abundantes obras de captación de agua

subterránea, como Tenerife y Gran Canaria, estas aguas reflejan en sus características

la existencia de indicadores geotérmicos (elevada temperatura; contenidos altos en

sílice, flúor, boro, abundancia de gases, etc.), por otra parte en islas donde han

existido erupciones volcánicas históricas, como Lanzarote y La Palma, permanece aún

una elevada anomalía térmica ligada a dichas erupciones, de forma que es posible

medir temperaturas de 300-400 ºC, en puntos próximos a la superficie.

En el año 2009 la empresa Petratherm es la encargada de realizar una

investigación geotérmica en la Isla de Tenerife. Obteniendo mapas de temperatura,

contenido de sílice del agua en diferentes zonas, establece una estación de medida,


57

bucle magnético vertical y coloca estaciones MT para definir la morfología y

profundidad del almacén, campaña 2009. Definiendo los primeros mapas de modelos

geotérmicos en la Isla de Tenerife. Imagen nº 9 (Hidalgo, 2012) (19).

Imagen nº 9: Mapa térmico de Tenerife.

Actualmente en Canarias existe un Proyecto “Geothercan” 2011-2014 para la

realización de:

Modelos 3D para la caracterización de yacimientos geotérmicos en el subsuelo

de Canarias.

El proyecto se centra en 6 zonas 4 en Tenerife, 1 en Gran Canaria y 1 en La

Palma y en 5 actividades por zona, englobando un total de 30 actividades específicas:

Estudios Volcano-estructurales (ULL-PETRATHERM).

Estudios de geoquímica de gases y volátiles (ITER-INVOLCAN).

Estudios de potencial espontaneo (ITER-INVOLCAN).


58

Estudios de MT (U. BARCELONA).

Estudios de tomografía de Muones (ITER-U.TOKIO).

Se pretende realizar una investigación geotérmica básica que proporcione un

fundamento sólido a la investigación de detalle (sondeos geotérmicos).

El proyecto da prioridad a la investigación en áreas más avanzadas.

El primer objetivo es definir las herramientas de investigación innovadoras

eficientes que faciliten el desarrollo del primer proyecto de generación geotérmica en

Canarias.

El segundo es reproducir esta experiencia en otras zonas de España y otros

entornos volcánicos similares en el mundo.

Según la economista medioambiental Medina Warmburg, (Medina, 2012) (20),

en su ponencia “Estudio de la energía geotérmica en Canarias”. La viabilidad de la

Geotermia de baja entalpía y somera”. “El potencial geotérmico en Canarias estaría

destinado al uso de energía eléctrica como geotermia de media y alta entalpía, y al

uso directo como geotermia de baja y muy baja entalpía, en el sector de hogares y

servicios; teniendo un gran impacto en el sector turístico. Y en el sector industrial;

concentrado en polígonos, zonas industriales, desalinizadoras, etc…”.

En Abril de 2014 en Europa Press (21) y varias prensas de Canarias aparece la

noticia en la que el Municipio de Güimar (Tenerife) proyecta albergar la primera

central eléctrica geotérmica de alta temperatura de España, una propuesta de la

empresa eslovaca Arllen Development y que incluirá una estación depuradora de

aguas residuales para la agricultura y una desaladora de agua de mar para convertirla

en agua potable y que funcionarán con energía limpia. Su funcionamiento está


59

previsto para el año 2018. La central geotérmica empleará la tecnología HDR (o de

roca seca caliente).

Después de buscar información y realizar diversos estudios sabemos que

existen diferentes instalaciones referentes realizadas con geotermia de baja entalpía

en las Islas Canarias; aplicadas a instalaciones de aire acondicionado, climatización de

piscinas y preparación del agua caliente sanitaria (ACS). Con la utilización de estos

sistemas no solamente se obtiene un ahorro de los costos energéticos sino que también

se disminuyen las emisiones de CO2 y de las que hablaremos en el apartado 3.2.2.

Geotermia en edificación y obra civil en Canarias.

1.2 Objetivos

Haciendo un análisis sobre el problema energético mundial, de la

preocupación de todos los países por aumentar el uso de las energías renovables

(poniendo incluso fecha de cumplimiento 20-20-20), mejora de la eficiencia

energética y ahorro de energía, temas todos ellos aplicados a la edificación, que es el

ámbito en el que se centra esta investigación. Y viendo que la energía geotérmica es

una energía de la cual disponemos en todo tipo de terreno; es accesible, es un recurso

inagotable y lo más importante es una fuente de energía renovable.

Son estos los principales puntos por los que hemos planteado esta

investigación.

Llama mucho la atención que siendo un recurso tan cercano, que se encuentra

en el propio terreno y a escasa profundidad en la mayoría de los casos no se utilice


60

con más frecuencia e incluso sustituya a sistemas tradicionales. Un estudio en el que

Canarias; por su formación geológica es un sitio idóneo para el uso de este tipo de

energía.

Es por ello, que nos hemos planteado la realización de esta Tesis Doctoral, en

la que establecemos los siguientes objetivos:

Objetivo general:

“Estudiar la energía geotérmica de baja temperatura en los terrenos volcánicos

de las Islas Canarias y su aplicación a la edificación.”

Como objetivos específicos:

Realizar una revisión de diferentes instalaciones geotérmicas.

Analizar la viabilidad de utilización de la energía geotérmica en el

sector de la edificación; en los terrenos volcánicos de las Islas Canarias.

Estudiar la problemática del impacto ambiental en este tipo de terrenos.

(Cambios de temperatura, profundidades, sales,…….)

Analizar diferentes estudios de casos.- Proyecto, viabilidad, ejecución,

funcionamiento, ahorro energético y problemática encontrada a nivel de ejecución,

uso, normativa, legislación y permisos.


61

1.3 Estructura de la tesis

En la presente tesis doctoral se ha seguido una estructura lógica de acuerdo

con los objetivos planteados, dividiéndola en siete capítulos. El Capítulo I hace una

introducción sobre la energía geotérmica y resume los antecedentes generales y

específicos del proyecto. Pretende informar de la situación a nivel Mundial, en España

y específicamente en Canarias e indicar cuáles son los objetivos de la Tesis, como

también dar a conocer los procedimientos que se desarrollan en los capítulos

siguientes. En el Capítulo II se expone la metodología a seguir en todo el proceso al

que se hace referencia. El Capítulo III se centra en los antecedentes históricos,

recursos geotérmicos, aplicaciones y usos de la energía geotérmica en general; analiza

el marco regulatorio de la geotermia somera Europeo, Español y Autonómico; la

geotermia de baja entalpía en edificación y analiza la geotermia somera en Canarias.

En el Capítulo IV se desarrolla la investigación presentando diferentes estudios de

casos en los que se encuentran en funcionamiento instalaciones de geotermia de baja

temperatura en hoteles, centros comerciales y bodega. En el Capítulo V se presentan

las conclusiones finales y vías abiertas de investigación y algunas propuestas para

fomentar el uso de la geotermia de baja entalpía. El Capítulo VI es el glosario general

y Capítulo VII referencias bibliográficas utilizadas en el desarrollo de la Tesis

Doctoral.

Para estructurar la investigación se ha utilizado el método “horseshoe” del

Center for Integrated Facility Engineering (CIFE) adaptado a nuestra Tesis e ilustrado

en el gráfico nº 4.(Fischer, 2006) (22).


62

MÉTODOS Y

TAREAS DE

INVESTIGACIÓN

PROBLEMA INTUICIÓN PUNTO DE PARTIDA

PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

VALOR PRÁCTICO CONTRIBUCIÓN AL CONOCIMIENTO RESULTADOS

Gráfico nº 4: Metodología de la investigación. Gráfico reformado y adaptado a la Tesis. 2015.

- Poco conocimiento en Canarias sobre la factibilidad técnica, económica y legal de sistemas geotérmicos de baja entalpía integrados con bomba de calor para uso en climatización de piscinas, aire acondicionado, etc. A nivel residencial y del sector servicios.

- Generar conocimiento a través del estudio de diferentes modelos geotérmicos de baja entalpía desarrollados, ejecutados y en pleno funcionamiento, que permitirán a través de su monitorización concluir sobre la factibilidad técnica y económica.

- Guías y recomendaciones internacionales y nacionales de sistemas geotérmicos de baja entalpía abiertos. - Normativas Europea y Española. - Estudio previo. - Modelo geotérmico.

- ¿Cuál es la mejor forma de explotar el recurso geotérmico de baja temperatura, para que sin llegar a agotarlo, satisfaga la demanda energética que necesita un edificio para mantener el confort térmico en el interior? - ¿Es viable técnica y económicamente implantar un sistema geotérmico de baja entalpía en Canarias para uso residencial y de servicios? - ¿Qué procedimientos legales hay que seguir para poder utilizar el recurso geotérmico?

Métricas: Barreras de entradas de la geotérmica de baja entalpía, ya sea, técnicas, económicas o legales representadas en evaluaciones de diseño, costos, …. Alcance: Seguimiento de Hoteles, Centros Comerciales y Bodega destinados al sector servicios en la Isla de Lanzarote, para proyectos geotérmicos con intercambiadores de calor abiertos con uso de aguas subterráneas.

- Proporciona al interesado en desarrollar proyectos geotérmicos de baja entalpía un mejor conocimiento de este tipo de sistemas, como también permite tomar decisiones acerca de implementar esta tecnología en viviendas y otros usos por medio del análisis económico y técnico desarrollado en la investigación. - Permite dar uso a los pozos realizados o por realizar y a nuevas estructuras para aprovechamiento en sistemas geotérmicos reduciendo los costos iniciales. - Permite al interesado en solicitar permisos de uso del recurso geotérmico de baja entalpía, tener una guía de cómo hacerlo paso a paso. - Permite a la autoridad identificar las faltas en la normativa actual.

- Metodologías de diseño y de seguimiento, identificando los pasos y componentes del sistema completo, mostrando una tecnología poco desarrollada en el Archipiélago Canario con la inclusión de alternativas que disminuyen los costos iniciales utilizando pozos. - El estudio técnico económico muestra la factibilidad de desarrollo de esta tecnología no solamente en el uso en el sector servicios sino también en viviendas.

- Metodología de sistemas geotérmicos abiertos, evaluación de costos y presentación de datos técnicos para determinar factibilidad de los sistemas geotérmicos a los que se les ha realizado el seguimiento. - Identificación de sistemas geotérmicos implementados y en pleno funcionamiento en el Archipiélago. - Seguimiento desde el Sistema de Control Geotérmico de los Edificios. - Control y mantenimiento de las instalaciones. - Procesos legales necesarios para solicitar el recurso geotérmico. - Recomendaciones.

- Estudio y seguimiento de instalaciones geotérmicas integradas a bomba de calor geotérmica utilizando un sistema abierto para climatización de piscinas, aire acondicionado, ……. en una bodega; dentro del sector servicios. - Evaluación técnica y económica de las instalaciones en funcionamiento a través de su sistema de Gestión, para conseguir el confort térmico. - Desarrollo de los pasos necesarios para solicitar el uso del recurso geotérmico.

CAPÍTULO II: METODOLOGÍA

CAPÍTULO II METODOLOGÍA

65

CAPÍTULO II: METODOLOGÍA

Los recursos geotérmicos de muy baja temperatura son recursos energéticos

que se encuentran en cualquier terreno próximo a la superficie. Su posibilidad de

aprovechamiento está supeditada al uso forzoso de bombas de calor geotérmicas. Por

esos motivos se aplican a calefacción, refrigeración, climatización, climatización de

piscinas, agua caliente sanitaria en viviendas unifamiliares, edificios y centros

comerciales.

Es por lo que la investigación la debemos centrar en la siguiente hipótesis

(Llopis & Rodrigo; 2008) (23):

“¿Cuál es la mejor forma de explotar el recurso geotérmico de baja

temperatura para que, sin llegar a agotarlo, pueda satisfacer la demanda energética

que se necesita para mantener el confort térmico en el interior de los edificios a los

que va a dar servicio?”

Para ello la Metodología de Investigación se debe realizar para proyectar y

ejecutar instalaciones de ahorro y aprovechamiento energético mediante el uso de

energía geotérmica, teniendo en cuenta los aspectos geológicos, geotécnicos,

hidrogeológicos, condiciones térmicas y respuesta térmica del suelo entre otros.


66

Antes de comenzar con cualquier Investigación para un proyecto de geotermia

somera, lo primero que tenemos que hacer es realizar una primera toma de datos muy

básica, seleccionando la ubicación y los puntos favorables a través de un estudio

previo hasta definir el modelo geotérmico. Documentarnos y aplicar las técnicas de

investigación geológica para optimizar el diseño de la instalación.

Se realiza con métodos y técnicas similares a los empleados en la prospección

de otros recursos minerales y energéticos. La metodología de obtención e

interpretación de datos, es muy parecida en su desarrollo a la empleada en aguas

subterráneas e hidrocarburos.

Definido el modelo geotérmico se pasa a la confirmación del mismo. En este

estudio se profundiza mucho más y con más exactitud la toma de datos previos; es

entonces cuando comenzamos con la Metodología de Investigación y sus diferentes

fases o etapas.

Los pasos generales para la realización de la investigación son:

1. Fase de Investigación. Estudio previo:

Objetivos:

Estudio de la localización de la zona del estudio del caso.

Estudio de la demanda y viabilidad técnico-económica.

En la tabla nº 10 podemos ver la metodología de investigación en la fase de

investigación (Llopis & Rodrigo, 2008) (23).


67

Fase Finalidad Etapas Objetivo Técnicas

Investigación

Localización de la zona

del estudio del caso y

evaluación del recurso.

Documentación Antecedentes Evaluación de mapas geológicos e

hidrogeológicos. IGME.

Planificación de etapas. Recomendación de los métodos de

exploración más apropiados.

Estudios geológicos

e hidrogeológicos.

Características. Información geotécnica (CTE).

Sondeos muy superficiales 5-35 m.

Evaluar el potencial del

recurso.

Fijar los puntos de

exploración.

Estudio de la demanda y

viabilidad técnico-

económica

Analizar la demanda

energética.

Potencia a suministrar

Estudio de la conductividad térmica del

terreno en función de la importancia de la

instalación.

Dimensionado de la bomba de calor

geotérmica.

Pozos, etc……

Distribución del consumo de energía.

Rendimiento de la energía en horas punta.

Calefacción, ACS, climatización, piscina,

…….

Comportamiento térmico

del suelo

Tipo de instalación de

extracción.

Horas de funcionamiento

anual.

Modalidad de la

demanda.

Soluciones técnicas Tipos de instalaciones

geotérmicas

Colectores horizontales enterrados.

Sondas geotérmicas.

Sondeos de captación de agua someros

Cimientos geotérmicos.

Gestión del yacimiento.

Perforación de los pozos en los casos

correspondientes.

Ejecución de pozos de

captación y de inyección

en los correspondientes

casos.

Estudio económico y

administrativo.

Rentabilidad del

proyecto.

Calculo de la inversión y coste.

Rendimiento energético

Estudio de financiación.

Estudio de mercado.

Periodo de amortización

Tabla nº 10: Metodología de investigación. Tabla reformada.

Estos estudios previos pueden ser muy simples o muy complejos, dependiendo

de la potencia calorífica a suministrar, del tipo de instalación a utilizar (colectores


68

horizontales, sondas geotérmicas, sondeos de captación de agua someros, cimientos

geotérmicos,…), de las horas de funcionamiento anual y de la modalidad de la

demanda (calefacción, refrigeración, climatización, agua caliente sanitaria, …).

Estudio de la localización de la zona del estudio del caso. Ubicación de

los terrenos.

Este estudio se realiza a través de documentación, estudios geológicos e

hidrogeológicos.- Son el punto de partida de cualquier programa de exploración.

Documentación.- Se analiza la información existente y disponible. Mapas

geológicos e hidrogeológicos regionales de la zona a investigar. Se encuentran

editados por el IGME. Nos sirven para conocer en profundidad los materiales que nos

encontraremos, posición de los acuíferos, etc. Identifica la ubicación y extensión del

área a ser investigadas con mayor detalle y con esta información recomendar los

métodos de exploración más apropiados para esa área.

Estudios geológicos e hidrogeológicos.- Se lleva a cabo un estudio geológico e

hidrogeológico, de tales acuíferos con vistas a predecir sus características y evaluar el

potencial del recurso. Por último se fijan los puntos de perforación.

Según el Código Técnico de la Edificación (CTE, 2006) (1); el proyecto

contendrá dentro de los anejos a la memoria, la información geotécnica necesaria para

la definición y justificación de las obras. Pudiendo ser sondeos muy superficiales

entre 5 y 35 m. que nos informarán de los materiales que nos encontramos, posición

del nivel freático, análisis químico de las aguas en los primeros metros.

Con estos datos es posible diseñar con cierta aproximación las perforaciones

de la instalación geotérmica, dejando el ensayo de respuesta térmica para los casos


69

donde la aproximación no sea suficiente y necesitemos un mayor alcance de la

investigación.

Estudio de la demanda y viabilidad técnico – económica.

Se analiza detalladamente la demanda energética y su adaptación al recurso

previsto. Se estudia el comportamiento térmico del suelo en función del recurso y de

la complejidad de la instalación y las distintas soluciones posibles, evaluando

inversiones en equipos y sondeos, así como costos de explotación, finalizando con un

análisis de los ratios económicos más importantes y selección de solución idónea.

Posteriormente se estudia el montaje financiero y administrativo de la operación.

En general, la necesidad térmica de un edificio es relativamente fácil de

determinar ya que depende entre otros factores de la potencia que se tenga que

suministrar; del comportamiento térmico del suelo; del tipo de instalación que tenga

que extraerlo, de las horas de funcionamiento anual y de la modalidad de la demanda

(aire acondicionado, producción de ACS o climatización de piscinas, una

combinación de ellas o todas a la vez); sin olvidarnos de las características

constructivas y las condiciones de confort.

La necesidad térmica deberá valorarse siguiendo criterios de eficiencia

energética, la racionalización del consumo y un diseño térmico e instalación

adecuada.

El aporte energético necesario para conseguir las necesidades térmicas de

confort, se definirá en base a la compensación del calor generado. Según (Conde,

Ramos, Reina & Vega, 2009) (24).


70

q = G . (Tinterior – Texterior) + Qaire . cp . (Tinterior – Texterior)

q calor generado.

Tinferior temperatura en el interior de la habitación.

Texterior temperatura ambiente exterior.

Qaire caudal de aire que entra o sale del recinto.

G coeficiente de transmisión de calor, inversa de la resistencia

térmica Rt.

Para alcanzar la sensación de confort; el sistema de calefacción debe

compensar, en invierno, la pérdida de calor a través de cerramiento y entrada de aire

frío del exterior, lo que se ve compensado en parte por el aporte de calor que equipos

eléctricos y electrónicos, iluminación, personas e insolación generan.

El sistema de refrigeración debe compensar, en verano, la entrada de calor del

exterior a través de cerramiento y por la renovación de aire del exterior, como el

aporte de calor que equipos eléctricos y electrónicos, iluminación, personas e

insolación generan.

La temperatura y humedad relativa juegan un papel fundamental en la

percepción de confort. Los niveles a perseguir vienen recogidos en el RITE, 2007 (25).

Es este documento junto al CTE, 2006 (1) y sus documentos básicos, especialmente, el

HE1 (limitación de demanda térmica) y el HE2 (rendimientos de las instalaciones

térmicas) los que recogen las especificaciones técnicas a seguir en el diseño.

Sin embargo para determinar el comportamiento del suelo, el estudio se

complica ya que a la conductividad térmica del terreno le afectan los siguientes

factores:


71

Propiedades físicas del terreno.

Caudal y velocidad de flujo del agua subterránea.

Propiedades de los intercambiadores geotérmicos.

Condiciones climatológicas.

Hay que tener en cuenta que una instalación de energía geotérmica abierta está

constituida por pozos geotermales, conductos que transportan los fluidos geotermales,

y sistemas de pozos de reinyección, conectados a una bomba de calor geotérmica.

Sistema reversible, aportando calor en invierno y frío en verano a las instalaciones a

climatizar. El yacimiento por el contrario recibe frío en invierno y calor en verano,

equilibrando de esta forma las aportaciones energéticas y mejorando el consumo de

energía en verano debido a la refrigeración.

Un dato clave es el conocimiento de la conductividad térmica (λ) del terreno,

pues de él va a depender el correcto dimensionamiento de la bomba de calor y el

sistema de captación de energía. Los valores de conductividad los podemos obtener de

diferentes formas; en función de la importancia de la instalación:

para instalaciones pequeñas (<30 kW), se puede obtener a través de

bibliografía existente (dato teórico). Valor de λ estimado.

Si necesitamos el valor exacto de la conductividad térmica podemos

realizarlo de dos formas:

bien realizar en laboratorio a través de muestras de los

diferentes materiales que conforman el terreno. Este

método es bastante laborioso y caro; y además deberá

tener en cuenta la eventual e importante influencia del

agua subterránea presente en la zona.


72

o mediante un Test de Respuesta Térmica (TRT), en

sondeos verticales. Proporciona el valor real de la

conductividad térmica teniendo en cuenta además, otros

condicionantes como son la presencia de agua

subterránea o la propia conductividad térmica del

material de relleno de las perforaciones.

La forma más precisa de valorar el recurso será siempre a partir de la medición

de la temperatura en el terreno por un periodo de tiempo lo más amplio posible, pero

esto implicaría un coste y tiempo del que no se suele disponer. Es por lo que se suelen

utilizar modelizaciones, asumiendo el error que estos modelos implican. Ya sea

mediante un modelo de probabilidad de la temperatura del terreno basado en datos de

temperatura a lo largo del tiempo o mediante el modelo de Hillel (1982) (26):

T (z,t) = Ta – Ao cos( (t - to) - )

t Temperatura del día del año considerado (ºC).

z Profundidad (m).

Ta Temperatura media anual del terreno (ºC).

α Difusividad (m2/s).

Ao Diferencia máxima de temperaturas en base anual (K).

Partiendo de una temperatura conocida, la posibilidad de extraer el calor que

contiene dependerá a su vez de las características geológicas del terreno, del material

que transmite el calor. La tabla nº 11 (Conde, Ramos, Reina & Vega, 2009) (24).

refleja las diferencias que pueden surgir, según el tipo de material del subsuelo.


73

Tipo de suelo Conductividad

Térmica Densidad Capacidad calorífica

por unidad de volumen Difusividad

térmica W/(m*K) 103 kg/m3 MJ/(m3*K) m2/s*10-6

Arena seca 0.3-0.8 1.16-1.7 1.3-1.6 0.28 Arena saturada de agua 1.7-5.0 1.6-2.2 2.2-2.9 0.94 Grava seca 0.4-0.5 1.5-1.8 1.4-1.6 0.27 Grava saturada de agua 1.8 2.2 2.4 0.75 Arcillas o limos secos 0.4-1.0 0.96-1.3 1.5-1.6 0.32 Arcilla o lodos saturados de agua 0.9-2.3 1.2-1.7 1.6-3.4 0.68 Turba 0.2-0.7 n.a. 0.5-3.8 0.19

Tabla nº 11: Valores característicos del terreno.

La conductividad térmica (λ) permite dimensionar la longitud total de

perforación que será necesario realizar para optimizar el campo de captación

energética necesario en función de la demanda energética de la instalación. También

permite precisar la bomba de calor que ha de llevar la instalación.

Una vez obtenidas las necesidades energéticas, se elegirá la bomba de calor

geotérmica necesaria para satisfacer los requerimientos energéticos de la vivienda, los

sistemas de calefacción y refrigeración, instalación del ACS y el sistema de

intercambio de calor con el subsuelo.

La bomba de calor es un dispositivo por el que se extrae calor desde una zona

fría y se revierte a una zona caliente, en sentido inverso al proceso natural de

transmisión de calor. Sólo es capaz de revertir el proceso gracias a una fuente de

energía externa que “bombea” el calor (la energía térmica contenida en el fluido) de

una zona a otra del sistema.

Con la elección de la bomba se estudia la mejor solución técnica, es decir, se

elige la instalación geotérmica que se va a utilizar (colectores horizontales enterrados,

sondas geotérmicas, sondeos de captación de agua someros, cimientos

geotérmicos,…).


74

Una vez seleccionados todos los sistemas de la instalación necesarios, se

evalúa su coste para analizar la viabilidad económica del proyecto. Además se

realizan una serie de comparaciones en cuanto a la rentabilidad económica y

ecológica con otros sistemas de climatización.

El coste de capital de una planta geotérmica es habitualmente mayor y a veces

mucho mayor, que una planta similar alimentada por combustibles convencionales.

Contrariamente, la energía que acciona una planta geotérmica cuesta mucho menos

que el combustible convencional, y su costo corresponde al coste de mantenimiento

de los elementos geotermales de la planta. El mayor costo de capital debería

recuperarse por el ahorro en costos de energía. Por lo tanto el sistema debería

programarse para una duración suficiente como para amortizar el costo inicial y en lo

posible para una duración mayor. En este punto también influye si la instalación es

una instalación nueva en una construcción de nueva planta o la instalación forma parte

de un proyecto de reforma y rehabilitación, donde el costo de las instalaciones y las

amortizaciones serán diferentes.

Si el estudio de viabilidad es Favorable entonces pasaríamos a la siguiente

fase.

2. Fase de Exploración y Confirmación:

Confirmación del modelo geológico mediante sondeos profundos. Cuando se

trate de grandes instalaciones > 30 kW de potencia.

Superado el estudio de viabilidad y conseguida la financiación de la operación,

hay que realizar el primer sondeo profundo, que ha de confirmar o desmentir las

hipótesis establecidas en la Fase 1. Tabla nº 12 (Llopis & Rodrigo, 2008) (23).


75

Objetivos:

Confirmar modelo geológico. En los casos necesarios.

Establecer características definitivas y condiciones de explotación.


Exploración y confirmación

Confirmación modelo geológico y establecer las características definitivas y condiciones de explotación.

Sondeo/s.

Profundidad y dimensiones de los pozos.

Sondeos de exploración para confirmar los estudios de documentación. Ejecución de los pozos.

Capacidad geotérmica del pozo. Definir dimensiones de instalación geotérmica. Dimensionado de BCG. Salinidad del agua.

Circuito primario: sondeo de producción, bomba de extracción, intercambiador, tratamiento agua, bomba de inyección, sondeo de inyección. Circuito secundario: Red de distribución, elementos emisores de calor.

Caudal de producción

Temperatura.

Calidad del agua.

Distribución del circuito

Tabla nº 12: Metodología de investigación I. Tabla reformada.

Para poder utilizar la energía contenida en los fluidos geotérmicos de baja

temperatura, así como sus aplicaciones, dependen de las características del yacimiento

o campo geotérmico. Entre estas las fundamentales son:

Caudal de producción.

Temperatura.

Calidad del agua, especialmente salinidad.

El caudal de producción y la temperatura van a definir las dimensiones de la

operación geotérmica, que vendrán dadas por la potencia térmica y esta es igual al

producto Q x ΔT, siendo Q el caudal y ΔT el salto térmico que depende de la

temperatura de producción del fluido geotérmico. Esta temperatura va a definir

también la aplicación que se puede dar al calor o el esquema a emplear para cada

utilización.


76

La calidad del agua va a definir el sistema de explotación del recurso, va a

influir en el esquema que se adopte. Si el agua geotérmica es dulce con salinidad

menor de 4-5 gramos por litro, podrá ser utilizada o eliminada en superficie. Sin

embargo, esto no es normal, ya que las aguas geotérmicas suelen estar cargadas de

sales. En este caso es necesario eliminar el agua una vez enfriada, mediante su

inyección en el acuífero.

La alta salinidad de las aguas geotérmicas imposibilita su uso directo en las

instalaciones de aprovechamiento, debido a su efecto corrosivo. Por ello es necesario

adoptar un sistema de dos circuitos separados por un intercambiador. El circuito

primario por el que circula el agua geotérmica, conocido como bucle geotérmico, está

compuesto por el sondeo de producción, bomba de extracción, intercambiador

(realizado en titanio para evitar los efectos de corrosión), estación de tratamiento,

bomba de inyección y sondeo de inyección.

El circuito secundario está formado por la red de distribución y los elementos

emisores de calor. Imagen nº 10 (IGME, 1984) (13).

Imagen nº 10: Principios de utilización de la energía geotérmica de baja temperatura.


77

La inyección del fluido, una vez enfriado, crea una perturbación térmica en el

acuífero geotérmico, que se manifiesta por un frente frío que se propaga

concéntricamente, y que, con el paso del tiempo, llegará al pozo de producción

causando un descenso de la temperatura de producción.

Este fenómeno de transferencia térmica ha sido estudiado mediante la

aplicación de modelos matemáticos, gracias a los cuales en base a los datos físicos de

la explotación, características geométricas del acuífero (espesor útil), características

geológicas (porosidad), térmicas (capacidad calorífica) y caudal de extracción, es

posible prever la evolución de la temperatura con el tiempo en función de la distancia

a nivel del acuífero entre pozo de producción y pozo de inyección.

3. Fase de ejecución y puesta en marcha de la instalación.

Objetivos:

Planificación.

Ejecución de los trabajos.

Puesta en marcha de la instalación.

En la tabla nº 13 podemos ver la metodología de investigación de esta fase (Llopis &

Rodrigo, 2008) (23).


78


Ejecución y

puesta en

marcha de la

instalación

Planificación

Ejecución de los

trabajos.

Puesta en marcha de

la instalación

Normativa

Organización y

coordinación de

trabajos

Control de calidad

de la instalación

ejecutada.

Comprobación del

adecuado

funcionamiento de

la instalación.

Elaboración de

manuales

Legislación

Permisos a las administraciones locales.

Permisos al consorcio de agua.

Ubicación de perforaciones.

Acopio de materiales.

Movilidad de maquinaria.

Ejecución de los trabajos, de la

instalación definida en el proyecto.

Estanqueidad de uniones.

Comprobación funcionamiento de las

bombas.

Arranque de la bomba.

Calefacción.

Refrigeración

Recuperación de calor.

ACS.

Manual de funcionamiento y uso de la

instalación.

Manual de mantenimiento de la

instalación.

Tabla nº 13: Metodología de investigación II. Tabla reformada.

Antes de comenzar con la ejecución, hay que planificar, comprobar toda la

normativa y la legislación vigente para comenzar a solicitar los permisos, tanto a las

administraciones locales como al Consejo Regulador de Aguas en nuestro caso.

Organizar la ejecución de la instalación y coordinar los trabajos a realizar.


79

Comenzaríamos con la fase de ejecución. En la que tendríamos que tener en

cuenta todas las condiciones de ejecución que vendrán definidas en el proyecto y

realizar el control de la ejecución correspondiente.

Y por último la puesta en marcha de la instalación; control de calidad de la

instalación ejecutada (estanqueidad, comprobación del funcionamiento de las bombas,

arranques,….); comprobación del adecuado funcionamiento de la instalación y

elaboración de manuales (manual de funcionamiento y uso de la instalación y manual

de mantenimiento de la misma).

4. Vida útil de la instalación y postventa.

Objetivos:

Mantenimiento preventivo y correctivo. Tabla nº 14. (Llopis &

Rodrigo, 2008) (23).


Vida útil y postventa

Mantenimiento preventivo y correctivo

Ajuste de equipos Garantía de producto y repuestos. Gestión y mantenimiento.

Inspección visual. Registro de datos. Interpretación de datos. Corrección.

Empresa instaladora. Usuarios. Servicio técnico Alarmas y fallos en la UCG o el SGE Informes de mantenimiento. Sobre el funcionamiento energético Sobre el funcionamiento hidráulico Revisión de la instalación. Regeneración de pozos.

Tabla nº 14: Metodología de investigación III. Tabla reformada.


80

El proceso metodológico no termina con la ejecución de la instalación ya que

nos queda la última fase que es la vida útil de la instalación y el servicio postventa.

Esta fase es importante ya que de ella depende la productividad de la instalación y la

duración a lo largo de los años.

Se realizará a través de un mantenimiento preventivo y correctivo. Todo

sistema geotérmico requiere una correcta gestión y mantenimiento; para al final con

los datos obtenidos e interpretados poder realizar una corrección de las anomalías

detectadas.

El mantenimiento de una instalación geotérmica normalmente no es muy

complicado, si lo comparamos con un sistema de climatización convencional. El

objetivo es detectar un deterioro o empeoramiento del sistema de manera que se

puedan planificar actividades correctivas, tales como una revisión de la instalación o

la misma regeneración de los pozos.

Las actividades que constituyen un correcto mantenimiento se pueden

sintetizar en las siguientes:

Inspección visual (impermeabilidad de tubería y componentes,

oxidación y suciedad, operación de válvulas manuales).

Control del funcionamiento y estado de los componentes principales

(pozos, bombas sumergibles, válvulas motorizadas, sensores de

control, intercambiador de placas, funcionamiento del control).

Aunque no se les considera parte implícita de la metodología, las fases

anteriores no se pueden concebir sin tener en cuenta la normativa y el impacto

ambiental. Hay que conocer el marco legislativo y los pasos a seguir para poder

obtener los permisos de explotación y uso de la instalación geotérmica. El marco


81

legislativo lo tratamos en el apartado correspondiente 3.1.6; veamos las

consideraciones del impacto ambiental.

Impacto ambiental:

Actualmente no hay forma de producir o de transformar la energía a una forma

que sea utilizable por el hombre sin ocasionar algún impacto directo o indirecto sobre

el ambiente. La explotación de la energía geotérmica somera tiene un impacto sobre el

ambiente, pero es una de las formas de energía menos contaminante. Algunas de las

variables ambientales sobre las que pueden incidir los proyectos geotérmicos tanto

durante su implantación como durante su funcionamiento:

1. Disminución de la calidad atmosférica por la emisión de partículas

(polvo).Tiene efecto en la zona donde se realizan las perforaciones y

durante el tiempo que duran las obras.

2. Ocupación del suelo, variable que afecta a los sistemas de colectores

horizontales.

3. Contaminación química de las aguas subterráneas, suelo y subsuelo por

posibles vertidos de la maquinaria empleada, pérdidas de fluido

caloportador, aditivos utilizados para la perforación, etc. Los sistemas

geotérmicos abiertos supone un mayor riesgo de contaminación dado que

hay una extracción e inyección directas en los acuíferos.

4. Contaminación térmica del subsuelo y aguas subterráneas durante el

funcionamiento ya que los sistemas geotérmicos perturban el estado

natural del subsuelo por extracción o inyección de calor.

5. Generación de residuos fundamentalmente lodos de perforación.


82

6. Impacto hidráulico en los acuíferos en el caso de sistemas geotérmicos

abiertos.

7. Alteraciones de la vegetación existente por el paso de la maquinaria,

sobretodo en sistemas con colectores horizontales. Variable importante

para proyectos que se realicen en zonas protegidas.

8. Molestias a la fauna por ruido y actividad durante las obras.

9. Molestias a la población por ruido durante las obras.

10. Afección a las redes de infraestructuras que discurren enterradas (gas,

electricidad, etc.).

Se necesita por tanto realizar una evaluación ambiental, realizar un estudio

del impacto que ocasionará la puesta en marcha de un proyecto sobre el medio

ambiente. Se intenta predecir y evaluar las consecuencias que la ejecución del

proyecto puede ocasionar en el entorno. Esto sirve para indicar posible medidas

correctoras o de minimización de los efectos producidos por el impacto.

2.1 Metodología de investigación de los Estudios de Caso.

En nuestros estudios de caso: Hoteles, Bodega Industrial y Centros

Comerciales. Se encarga un Estudio de Viabilidad para implantar un Sistema de

Energía Geotérmica.

Los sistemas geotérmicos utilizados son sistemas geotérmicos abiertos. En

estos casos se requiere un estudio hidrogeológico local y la perforación de, al menos,

dos pozos.

Este sistema abierto estará formado por un pozo de extracción que llevará una

bomba de extracción; una red de conducción de agua geotérmica hasta el


83

intercambiador principal; la estación de intercambio; una red de retorno hasta el

sondeo de inyección; una estación de bombeo si así lo requieren las condiciones de

inyección y, finalmente, el sondeo de inyección. Para que el fluido existente en el

entorno del sondeo de extracción no se enfríe, es necesario alejar suficientemente el

sondeo de inyección.

1.- Estudio previo y fase de investigación.- En este estudio comenzamos a

documentarnos sobre el posible proyecto a realizar. La primera información que se

obtiene son los mapas geológicos e hidrogeológicos de la zona. Ya que se requiere un

estudio hidrogeológico local y la perforación de, al menos, dos pozos, uno de

extracción y otro de reinyección, en los que se realicen ensayos hidráulicos para

comprobar que no se ven interferidos entre ellos hidráulica y térmicamente,

reduciendo la eficiencia del sistema, y se realiza un ensayo de calidad del agua, para

ver los contenidos en hierro y el potencial redox, con el fin de evitar problemas de

corrosión, colmatación de tuberías y conducciones que puedan afectar a la instalación

a largo plazo.

En la mayoría de los estudios de caso los pozos ya se encuentran realizados, y

en otros es factible su realización.

Mucha de la información la obtenemos de “expertos”, denominados poceros,

son personas que tienen un amplio conocimiento del lugar y de la zona, siendo

capaces de determinar la posibilidad de efectuar pozos adecuados en nuestros casos.

Obtener agua de los pozos e incluso localizar pozos que ya se encuentran realizados.

2.- Exploración y confirmación.-

Con toda la documentación analizada y el ensayo del caudal de pozo y de

calidad del agua se pasa a realizar el Estudio de Viabilidad para implantar un Sistema

de Energía Geotérmica, para analizar la viabilidad desde las perspectivas de ahorro


84

energético, costos de energía y contaminación ambiental. Se confirma el modelo

geotérmico.

Son estudios en los que se quiere mejorar las instalaciones existentes, ya que

las instalaciones se encuentran anticuadas con generadores de calor y de frío

obsoletos, cuyos rendimientos están por debajo de los equipos fabricados hoy en día,

y así poder reducir el alto consumo en gas y electricidad de las instalaciones térmicas.

Las actuaciones consistirán en sustituir las plantas enfriadoras existentes por

una bomba de calor geotérmica que actuaría como generador de frío para el aire

acondicionado y como generador de calor para climatización de piscinas y

precalentamiento del agua caliente sanitaria.

Para ello se hace este estudio; en el que se realiza un balance térmico y una

valoración de la instalación recomendada. Se hacen tres comparativos de forma

independiente entre la Bomba de Calor Geotérmica propuesta que puede actuar como

generador de frío, de calor, o de ambos a la vez, con las plantas enfriadoras y calderas

actuales, para el aire acondicionado, la climatización de piscinas y la preparación del

ACS.

En la que se obtienen los ahorros totales de los costos energéticos anuales, así

como el total de emisiones de CO2, evitadas cuando se instale el sistema de energía

renovable geotérmica propuesto.

En la implantación del sistema geotérmico se puede conseguir una

disminución del coste de la energía necesaria para las tres instalaciones térmicas

estudiadas del 75%. Y % de emisiones evitadas de un 50%; 91.474 Tn de CO2 a la

atmósfera cada año.

El sistema geotérmico propuesto requiere una inversión inicial más alta que el

convencional (30%-50% más caro).


85

En general en nuestros estudios de caso, la rentabilidad y viabilidad varían en

función del tipo de instalación, es decir, si es una instalación existente que no

funciona y hay que realizarla de nuevo, utilizando métodos o sistemas eficientes como

es la geotermia, en estos casos la amortización es menor (ya que obligatoriamente

tenemos que hacer la inversión de la instalación, poniendo solamente en los cálculos

la diferencia entre la instalación convencional adecuada y la instalación geotérmica

correspondiente; en estos casos la amortización ronda aproximadamente los 3-5

años.); que en casos en los que se sustituye la instalación, por motivos energéticos

solamente, ya que esta instalación no entraría dentro los gastos previstos, puesto que

está funcionando (el precio de la instalación es completo, por lo que el periodo de

amortización es superior aproximadamente en torno a los 10 años).

Pasaríamos a la fase de solicitud de permisos (administraciones locales,

consorcio regulador de aguas,…) y ejecución de los trabajos con su correspondiente

control de la ejecución.

El impacto ambiental en nuestros casos es prácticamente nulo, ya que los

pozos se sitúan alejados unos de otros para que no afecten las variaciones de

temperatura. Es cierto que la temperatura del agua de extracción y la de inyección son

diferentes, varían en unos grados, pero no se han obtenidos casos de afección que sean

nocivos para el acuífero.

3.- Ejecución y puesta en marcha de la instalación.

4.- Vida útil de la instalación y postventa.

Una vez ejecutada la instalación y con su puesta en marcha, comienzan las

gestiones de mantenimiento preventivo y correctivo a través del sistema de gestión

geotérmico o sistema de gestión del edificio. Este apartado se desarrollará con más

detenimiento en el Capítulo IV. Estudios de caso.


86

En el estudio de caso de la bodega industrial. Se encarga un Estudio de

Viabilidad para la sustitución de los sistemas convencionales de producción de frío y

calor por un sistema basado en una bomba de calor geotérmica. La obra civil e

instalaciones ya están construidas y funcionando.

1.- Estudio previo y fase de investigación.- En este estudio comenzamos a

documentarnos sobre el proyecto a realizar. La bodega funciona actualmente con un

sistema de refrigeración mediante bomba de calor que utiliza el aire como sumidero

de calor; así que únicamente se tendrán en cuenta las instalaciones que estén

directamente afectadas y tengan que modificarse por el sistema de calentamiento y

refrigeración mediante bomba de calor.

Nos documentamos sobre el proceso productivo, desde el proceso enológico

hasta el embotellado.

Se estudian las instalaciones térmicas de la bodega, necesidades de

refrigeración, necesidades de agua caliente sanitaria, para poder seleccionar la bomba

de calor geotérmica. y se pasa a la segunda fase.

2.- Fase de exploración y confirmación.- Se confirma el estudio de viabilidad

y define la bomba de calor geotérmica a utilizar, el sistema geotérmico a utilizar es un

sistema geotérmico cerrado con sondas geotérmicas verticales. Se realiza el cálculo de

las sondas geotérmicas para por último realizar el cálculo del sistema de captación

geotérmica. Y se estudia también el ahorro de emisiones de CO2.

3.- Fase de ejecución y puesta en marcha de la instalación y fase de vida útil y

postventa.- Estas fases se encuentran en proceso de financiación.

CAPÍTULO III: ESTADO DEL ARTE

CAPÍTULO III ESTADO DEL ARTE

89

CAPÍTULO III. ESTADO DEL ARTE

3.1 Geotermia somera

El aumento de los precios de los combustibles fósiles, junto con las

implicaciones medioambientales del consumo de éstos, hace que todos los gobiernos

fomenten la utilización de energías alternativas y limpias, para conseguir un

desarrollo sostenible desde un punto de vista económico, social y ambiental y además

reducir las emisiones de CO2 según los compromisos adquiridos en el protocolo de

Kioto.

A su vez, es también la sociedad quien demanda más la utilización de las

energías renovables y la eficiencia energética.

Siendo la energía geotérmica somera (baja y muy baja temperatura) una gran

alternativa. Capta y aprovecha el calor almacenado en las capas superficiales del

subsuelo, a pocos metros de profundidad, o en acuíferos poco profundos; en cualquier

punto de la superficie del planeta, de manera directa o a través de bombas de calor,

utilizando el aprovechamiento de esta energía en edificación; para climatización

(calefacción y refrigeración) y agua caliente sanitaria, y obteniendo unos

considerables ahorros energéticos.


90

En España hasta hace algunos años ha sido una gran desconocida. El uso de la

energía geotérmica somera no se encuentra muy extendido si lo comparamos a nivel

europeo y mundial, aunque sí existe un gran potencial de utilización de este tipo de

energía; el desarrollo tecnológico para este tipo de energía se encuentra en una fase

inicial, nos encontramos casi con 20 años de retraso frente a otros países como

Islandia, que fue la primera en utilizar la energía geotérmica para generar calefacción;

Suiza, Alemania, Suecia, Austria, Estados Unidos o Canadá.

Su uso está más arraigado en América y en Europa Central.

La energía geotérmica en España fue muy estudiada en los años setenta y

ochenta, como aprovechamiento térmico en calefacción. Pero se paralizó su desarrollo

no solamente por motivos económicos, sino por la menor demanda térmica y que los

costes de la energía en nuestro país en esa época eran bajos.

Es por esto que se debe prestar mayor atención a otros factores como la

capacidad de reducir los costes de implantación o incrementar el ahorro

proporcionado; y para ello se tiene que prestar especial atención al desarrollo

tecnológico, como por ejemplo, el desarrollo normativo y legislativo, realizar un

registro de instalaciones geotérmicas de baja temperatura, incluir el aprovechamiento

geotérmico en documentos como el RITE y el CTE, ya que no se encuentra incluido

directamente, sino indirectamente, mediante programas anexos, fomentar el

crecimiento de empresas instaladoras cualificadas, empresas de sondeos y

cimentaciones, promover nuevas tecnologías y aplicaciones, promocionar y difundir

este tipo de energía.

En Europa en los años 80 se comenzaron a desarrollar aprovechamientos

geotérmicos de muy baja temperatura mediante bomba de calor; es en España donde


91

se espera que se alcance un mayor auge para los próximos años. Se está comenzando

a desarrollar.

Actualmente, incluso con la crisis existente en el sector de la construcción, se

está experimentando un aumento de instalaciones geotérmicas de muy baja

temperatura, en el sector doméstico e institucional en nuestro país.

Las capacidades instaladas actualmente en geotérmica somera, en España y en

Europa son (Llopis & Rodrigo, 2008) (23):

“En la UE la potencia instalada de energía geotérmica de muy baja

temperatura al término de 2008, ascendía a 8.920 MW con un total de 782.460

instalaciones. Sumada la producción geotérmica de uso directo, la potencia instalada

total era de 11.450 MW.”

En el gráfico nº 5 (EurObserv´Er, 2009) (27) se compara la tendencia actual con

los objetivos del libro blanco de sistemas de bombas de calor y fuentes geotérmicas.

Gráfico nº 5: Comparación de la tendencia actual con los objetivos del Libro Blanco para la producción de calor geotérmico en MWt.

Podemos ver en el gráfico anterior que se han duplicado las previsiones que se

tenían en el libro blanco de la energía renovable para 2010. Y se piensa que aún

aumentarán, llegando a triplicarse los objetivos.


92

No disponemos de objetivos específicos para alcanzar, ni estadísticas sobre la

potencia instalada en geotermia somera. Los mapas que van recogiendo el avance de

la energía geotérmica y la implantación de la misma en Europa, presentan falta de

datos en la Península Ibérica; son bastante precarios.

Pero un paso muy importante es que ya empieza a reconocerse en los nuevos

planes de energías renovables PER 2011-2020; se implementa como alternativa en el

CALENER, programa informático para la Certificación Energética de los Edificios y

se considera como renovable a efectos del Código Técnico de la Edificación (CTE,

2006) (1).

Han aparecido asociaciones y plataformas con secciones de geotermia

profunda y somera, esto nos hace ver el creciente desarrollo de la energía geotérmica

en nuestro país.

Todas coinciden que para fomentar el uso de la geotermia somera se necesita:

Investigar sobre Nuevas Tecnologías; hay que buscar nuevas alternativas, el

coste inicial de la inversión es muy elevado frente a los precios de la energía

actuales, así que consiste en reducir esa inversión inicial, utilizando los

recursos directamente del terreno o incluso incorporando los elementos de

intercambio geotérmico a la cimentación de los edificios. Para ello hay que

desarrollar diferentes sistemas de diseño para el dimensionamiento idóneo de

los mismos. Realizar una capacitación técnica de las empresas y profesionales

de la perforación.

Buscar nuevas Aplicaciones para la utilización de este tipo de energía; como

por ejemplo puentes, túneles, aeropuertos, en cimentaciones profundas como

pilotes y muros pantalla.


93

Mejorar y estudiar Metodologías de reconocimiento y caracterización del

terreno, perforación, instalación, explotación y mantenimiento que permitan

ejecuciones de calidad; la metodología de investigación geológico-geotécnica

se debe realizar para proyectar y ejecutar instalaciones de ahorro y

aprovechamiento energético mediante el uso de energía geotérmica, teniendo

en cuenta los aspectos geológicos, geotécnicos, hidrogeológicos, condiciones

térmicas y respuesta térmica del suelo.

Conseguir una Sostenibilidad Energética; es decir la capacidad para cubrir

las demandas térmicas previstas a lo largo de la vida del edificio. Más allá de

la vida útil de los intercambiadores, normalmente equivalente a la del edificio,

se trata de asegurar un equilibrio entre los componentes naturales del sistema,

las extracciones y las inyecciones. Para conseguir esto se necesita un diseño

del sistema; de conocimiento de las cargas y demandas térmicas del edificio y

de las características geológicas, hidrogeológicas y termogeológicas del

terreno. Se intenta equilibrar las extracciones e inyecciones de energía térmica,

que se puedan realizar en el terreno, con la capacidad de regeneración natural

del mismo. Se trata de un sistema complejo que puede presentar grandes

variaciones y es necesario estudiar de forma particular.

Las repercusiones sobre el medio ambiente de este tipo de energía se

entienden según dos puntos:

Sostenibilidad ambiental.- Que afecte lo mínimo posible al medio.

Mantenimiento de las condiciones de los recursos del subsuelo.

Disminución de emisiones de CO2.

Nulo impacto visual.

Nulo impacto sonoro.


94

Sostenibilidad energética.- Que mantenga las condiciones térmicas del

recurso geotérmico.

Mantenimiento de las condiciones térmicas del recurso

geotérmico.

Recurso renovable.

Recurso autosuficiente: 100 % de la necesidad.

Funcionamiento 24 horas al día, 365 días al año.

Establecer un Marco Normativo que regule las instalaciones geotérmicas; no

existe un marco normativo definido y concreto para este tipo de instalaciones.

Utilizando la energía geotérmica somera para climatización y agua caliente

sanitaria se consigue disminuir las emisiones de CO2 y otros gases contaminantes, en

comparación con las energías convencionales, alcanzando los compromisos

adquiridos por España con la firma del Protocolo de Kioto.

Según una serie de estudios obtenidos del Documento del Grupo de Trabajo

Conama 10, se deduce que, tomando como referencia una potencia media instalada en

España de 80 Mw, se consigue evitar la emisión de 37,4 ktCO2. Para la obtención de

esta cifra se ha partido de las estimaciones y valores reflejados en las tablas

siguientes. Se entiende que la potencia instalada se dedica en un 50% al sector

residencial terciario y en un 50% al sector doméstico. Tabla nº 15 (Conama, 2010) (28).


95

Tabla nº 15: Potencia media instalada en España y reducción de emisiones de CO2.

3.1.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS.

Desde hace muchísimos años, en las regiones volcánicas, los seres humanos

han aprovechado la existencia de fumarolas y de fuentes termales para calentarse,

cocer alimentos o simplemente bañarse.

Los restos arqueológicos más antiguos relacionados con la energía geotérmica

han sido encontrados en Niisato, Japón, y son objetos tallados en piedra volcánica que

datan de la Tercera Glaciación, hace entre 15.000 y 20.000 años.

Los Paleo-Indios de América del Norte, (hace 10.000 años) ya usaban las

aguas termales para cocinar alimentos y sus minerales con propósitos medicinales.

Las primeras civilizaciones (3.500 años a.C) usaban los baños termales, y

barros termominerales. Primero los Griegos y luego los romanos, los que dejaron

muchas muestras de la aplicación de la energía geotérmica en la calefacción y en las

tradicionales termas y baños públicos. Los romanos difundieron su uso a Japón,

América y Europa.

En Francia (aprox. 1.330) existía una distribución de agua caliente en algunas

casa en Chaudes-Aigues.


96

En esa misma época en Italia, En la región de Volterra, en Toscana, pequeñas

lagunas con agua caliente salobre de las que se escapaba vapor a más de 100 ºC, eran

explotadas para extraer ácido sulfúrico concentrado y alumbre.

En 1.740 se realizaron las primeras mediciones de la temperatura del suelo, en

Francia (Bullard, 1965) mediante termómetros

Fue en el s XIX, cuando con los avances técnicos y un mejor conocimiento del

subsuelo, empezaron a ver cómo explotar cada vez mejor el calor de la tierra, hasta el

momento su utilización había sido de forma natural.

En 1.818 en Larderello, Toscana, marcó el inicio de la utilización industrial de

los recursos geotérmicos, cuando los fluidos geotermales comenzaron a ser explotados

por su contenido energético. Se instaló una industria química, para extraer el ácido

bórico mediante evaporación de las aguas calientes boratadas. Al principio se

utilizaba como combustible la madera pero en 1.827, el francés Francois Larderel,

desarrolló un sistema para utilizar el calor de los fluidos en el proceso de evaporación,

en lugar de quemar madera de los bosques cercanos.

En Francia en 1.833, en París, se inició el primer sondeo profundo, un pozo

artesiano de 548 m. de profundidad que tardó ocho años en construirse y captó agua

potable a 30ºC.

En 1.870, se utilizaron modernos métodos científicos para estudiar el régimen

termal de la Tierra, pero no fue hasta el s. XX, y el descubrimiento del calor

radiogénico, cuando se comprendió el fenómeno como un balance térmico.

En Estados Unidos la primera red local de calefacción urbana entró en

funcionamiento en 1.892 en Boise, Idaho.

En 1.904 en Larderello, dio paso a la generación de electricidad a partir de

vapor geotérmico, entrando en funcionamiento una central de 250 kW, en 1.913.


97

Entre 1.910 y 1.940, el vapor de baja presión fue utilizado para calefacción de

invernaderos y de edificios industriales y residenciales. A finales de la Segunda

Guerra Mundial, las tropas alemanas, destruyeron por completo la central, los pozos y

las tuberías.

En 1.911 se construye en el conocido como Valle del Diablo (así denominado

por el aspecto de paisaje humeante), la primera planta de producción de energía

eléctrica mediante geotermia del mundo.

En 1.919 se perforaron los primeros pozos en Beppu, Japón, y en 1.924 se

instaló una planta experimental de 1 kW para producir energía eléctrica.

En 1.921, en EEUU, en California, The Geysers, se perforaron dos pozos y se

instaló una pequeña máquina de vapor que, conectada a una dinamo, producía

electricidad para un pequeño establecimiento termal.

En 1.930, se instaló en Islandia, Reikjavik, la primera red moderna de

calefacción urbana alimentada por energía geotérmica. Se encuentran también redes

de este tipo en funcionamiento en Francia, Italia, Hungría, Rumanía, Rusia, Turquía,

Georgia, China, EEUU, y en la propia Islandia, donde el 95 % de sus habitantes tienen

calefacción por medio de una red de 700 km de tuberías aisladas que transportan agua

caliente.

La primera instalación con bomba de calor geotérmica en una vivienda entró

en funcionamiento en 1.945 en Indianápolis, EEUU. En 1948 entró en funcionamiento

otra instalación la Universidad del Estado de Ohio y en 1.949 se instaló otra en una

casa experimental en la Universidad de Toronto. Canadá.

En 1.958 se construyen otras plantas geotérmicas para uso eléctrico fuera de la

zona de Larderello, como la de Nueva Zelanda.


98

A partir de los setenta, existe una intensa actividad de exploración e

investigación de recursos geotérmicos al objeto de utilizarlos para producción de

energía eléctrica o para calefacción y agua caliente.

A partir de esa fecha, sobre todo en los años noventa y como consecuencia de

la subida de precios del crudo, las exigencias ambientales, la reducción de las

emisiones de CO2 a la atmósfera, es cuando el empleo de bombas de calor geotérmico

se empieza a desarrollar a nivel internacional.

En menos de 15 años se ha llegado a la situación actual, con más de un millón

de instalaciones, no sólo en América del Norte, EEUU y Canadá, sino en países

europeos, Suecia, Suiza, Alemania y Austria.

Entre los años 1.970 y 1.985, las crisis energéticas son las que provocan la

inclusión por primera vez en España de la investigación geotérmica dentro de los

planes nacionales de energía, dando como primer fruto en 1.974 el inventario General

de Manifestaciones Geotérmicas en el Territorio Nacional, elaborado por el Instituto

Geológico y Minero de España, IGME

En el año 2.000, la capacidad geotermo-eléctrica instalada a nivel mundial era

de 8.000 MWe, pasando a 9.000 MWe en el año 2.005. Por lo que respecta a los usos

térmicos de la energía geotérmica, en el año 2.000 la capacidad instalada en 59 países

era de unos 15.000 MWt. En 2.005, la capacidad instalada en 72 países ascendió a

alrededor de 28.000 MWt, de los cuales unos 15.000 MWt, correspondían a bombas

de calor.

En lo que respecta a España, no se conocen hasta la fecha objetivos a alcanzar,

ni estadísticas sobre la potencia instalada de geotermia somera.

A principios del siglo XXI la crisis del modelo energético es evidente. Los

análisis desde todas las perspectivas del panorama energético: de Europa en general y


99

de España en particular, convergen en la necesidad de fomentar el desarrollo y uso de

las energías renovables, así como del ahorro y la eficiencia energética. Como

consecuencia, se reactiva el sector geotérmico en España y en el resto del mundo.

Antecedentes históricos en Canarias.- La población aborigen canaria

aprovechaba la energía geotérmica al instalarse en cuevas, aprovechando las

oquedades naturales existentes o excavándolas en la roca. Estas cuevas eran cálidas en

invierno y frescas en verano, aportaban un confort que se ha seguido utilizando,

habiendo constancia de seguir excavándose para ser habitadas hasta mediados del

siglo XX. Éstas se han ido adaptando para incorporar el confort de la vivienda

moderna, las habitaciones en el interior de la roca y la zona de servicios hacia el

exterior de la misma. Hay bastantes poblaciones canarias en que este tipo de

construcción predomina aún hoy.

Pero no es la única experiencia Canaria en el aprovechamiento de la

geotermia. En 1.956 Francisco Pons Cano, imagen nº 11 y nº 12 (memoria digital de

Gran Canaria, 1956; Salpreso.com, 2009 respectivamente) (29; 30) realizó diversos

experimentos en la montaña de Tenecheyde (Islote de Hilario de la Montaña del

Fuego), colocando primero una caldera de 1.500 litros de agua salada a una

profundidad de 40 cms para ser transformada en agua destilada y obteniendo 3.000

litros de agua dulce en 24 horas. Días después empleó una máquina de vapor de un

caballo de fuerza que movía una dinamo de 1.000 vatios con las que encendió, a las

20:30 de la noche, siete bombillas de 110 voltios cada una durante 40 minutos. Para la

fecha, sólo Arrecife, la capital insular de Lanzarote, contaba con suministro eléctrico

y limitado de las ocho y media de la mañana a las siete de la noche.


100

Imagen nº 11: Fotografía de los experimentos que Francisco Pons Cano realizó en el Islote del Hilario para explotar energéticamente.

En esta imagen se puede ver parcialmente la hilera de bombillas que encendió

temporalmente con sus pruebas.

Imagen nº 12: Plano de los experimentos realizados por Pons Cano en la zona del Islote del Hilario.


101

Desde 1.970 se halla un nuevo uso de la geotermia en Canarias, consecuencia

de la huella artística de César Manrique en la isla de Lanzarote. El Centro Turístico de

Montaña de Fuego ofrece la atracción turística de un “Geiser” provocado por dejar

caer agua en un orificio, del que en pocos segundos emana, a toda velocidad y

sonoramente, una nube de vapor. En su restaurante ofrece, además, carnes asadas al

calor del volcán. Usos parecidos, a modo anecdótico, se pueden ver en La Palma en

relación al Teneguía, última erupción terrestre (1.971) de Canarias. La última

evidencia visible de energía geotérmica en Canarias es la reciente erupción volcánica

submarina frente a la isla de El Hierro.

Ya en el s. XXI en conjunto con la Península Ibérica comienzan a realizarse

instalaciones de geotermia con fines de climatización.

3.1.2 RECURSOS GEOTÉRMICOS.

Según la Directiva 2009/28/CE, (2009)(31) son la parte de la energía

geotérmica que puede ser aprovechada de forma técnica y económicamente viable;

incluye no sólo los que son actualmente conocidos y cuyo aprovechamiento es viable,

sino los que lo serán en un futuro cercano.

Se considera recurso geotérmico a toda la energía térmica almacenada entre la

corteza terrestre que podría ser explotada en los próximos 40-50 años. Es una

concentración de calor que existe en la corteza terrestre en forma y cantidad tales que

su extracción económica es actual o potencialmente posible.

Reservas geotérmicas son la fracción de los recursos geotérmicos que pueden

ser explotados económicamente en los próximos 10-20 años.

Con respecto a los tipos de recursos geotérmicos de forma general, se adopta

una clasificación basada en el nivel de temperatura:


102

Recursos de muy baja temperatura: menos de 30º C.

Recursos de baja temperatura: entre 30 y 90º C.

Recursos de media temperatura: entre 90 y 150º C.

Recursos de alta temperatura: más de 150º C.

Cuando en un área concreta se dan las condiciones geológicas y geotérmicas

favorables para que se puedan explotar de forma económica los recursos geotérmicos

del subsuelo, se dice que allí existe un yacimiento geotérmico. Una de las

clasificaciones más comunes de los yacimientos geotérmicos es la del nivel de

temperatura (Directiva 2009/28/CE, 2009)(31):

Yacimientos de muy baja temperatura.- Es la energía almacenada en el terreno

o en las aguas subterráneas a temperaturas inferiores a 30ºC, es decir

prácticamente la totalidad de la corteza terrestre del planeta. En cualquier

punto se puede captar y aprovechar el calor almacenado en las capas

superficiales del subsuelo; para climatización de casas individuales y edificios

por intermedio de bombas de calor geotérmicas. Hasta aproximadamente 10-

15 m. de profundidad las temperaturas del subsuelo son variables en función

de las variaciones estacionales.

Como muestra el gráfico nº 15 (Geoener, 2008) (32) a partir de esos 15 m. se

considera que el terreno está a una temperatura constante durante todo el año, la

temperatura depende de las condiciones geológicas y geotérmicas.

Geotermia Somera


103

Gráfico nº 6: Temperatura de la superficie de la tierra.

Yacimientos de baja temperatura.- Temperaturas entre 30 y 90 º C. Se

localizan habitualmente en zonas con un gradiente geotérmico normal a

profundidades entre 1.500 y 23.500 metros, o a profundidades inferiores a los

1.000 metros en zonas con un gradiente geotérmico más elevado. Suelen

requerir una demanda de energía calorífica en las proximidades. Una de las

mayores fuentes de calor terrestre es la desintegración de los isótopos

radiactivos presentes en las rocas, ese calor varía en función de la composición

química y la edad de las rocas, por esa razón los gradientes geotérmicos son

más elevados en cuencas sedimentarias jóvenes. Se utilizan para usos térmicos

en sistemas de calefacción/climatización y ACS urbanos, y en diferentes

procesos industriales.

Yacimientos de media temperatura.- Temperaturas entre 90 y 150º C. Se

encuentran en cuencas sedimentarias, pero a profundidades entre 2.000 y

4.000 m.; en zonas de adelgazamiento litosférico; en zonas con elevada

concentración de isótopos radiactivos; o en los mismos ámbitos geológicos


104

que los yacimientos de alta temperatura, pero a menos 1.000 m. Se diferencia

de los yacimientos de alta temperatura en que no existe capa impermeable

sobre el acuífero que mantenga el calor y la presión en el yacimiento, como en

los de alta temperatura. Se utilizan en centrales de generación eléctrica.

Yacimientos de alta temperatura.- Su temperatura es superior a los 150º C. Son

zonas que suelen coincidir con fenómenos geológicos notables (actividad

sísmica elevada, formación de cordilleras en épocas geológicas recientes,

actividad volcánica reciente y regiones volcánicas situadas en los bordes de las

placas litosféricas). Se sitúan a profundidades muy variables, son frecuentes a

profundidades entre los 1.500 y 3.000 m. Se producen como consecuencia de

los movimientos de convección de masas de rocas fundidas, magmas,

procedentes del manto y por los movimientos de las distintas placas

litosféricas que forman la litosfera terrestre.

Pueden estar constituidos por vapor seco o por una mezcla de agua y

vapor; vapor húmedo.

Se aprovechan fundamentalmente para la producción de electricidad.

Se localizan principalmente en zonas con gradientes geotérmicos

elevados.

Dos excepciones a este modelo lo constituyen los yacimientos de roca caliente

seca, englobados entre los sistemas geotérmicos estimulados, y los llamados

yacimientos geopresurizados.

Yacimientos de roca seca caliente HDR.- Se crea en el macizo de roca

profundo una zona de intercambio térmico mediante la estimulación de sus

fracturas. Para la producción de energía eléctrica a través de la geotermia se


105

necesitan una serie de factores: que el yacimiento no esté a demasiada

profundidad; que exista calor, rocas permeables y agua suficiente.

Estos yacimientos se crean mediante la acción del hombre ya que la

permeabilidad en las rocas y el agua pueden ser mejoradas a través de

Sistemas Geotérmicos Estimulados. La permeabilidad se mejora inyectando

volúmenes de agua a elevada presión por un pozo para producir su

fracturación, se denomina a este proceso hidrofracturación, provoca que se

produzca un intercambio energético mediante la circulación de un fluido

inyectado desde la superficie y que retorna con un elevado aumento de

temperatura.

Yacimientos geopresurizados.- El agua contenida en el acuífero está sometida

a grandes presiones, entre un 40 y 90% superiores a la presión hidrostática que

correspondería a la profundidad a la que se encuentra

3.1.3 APLICACIONES Y USOS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA.

Los usos principales de la energía geotérmica se pueden dividir en dos grandes

bloques en función de la temperatura y de su posterior aplicación. Estos bloques son:

Energía geotérmica para generar electricidad.

Energía geotérmica para usos térmicos en el sector industrial y en el sector

residencial y de servicios.

Actualmente las instalaciones geotérmicas someras tienen tres campos

principales de aplicación: la calefacción, la refrigeración y la producción de agua

caliente sanitaria.


106

Aunque su uso puede ser extensivo a otros campos como se ve reflejado en la

siguiente tabla:

RECURSO TEMPERATURA USO TECNOLOGÍA

Muy Baja Temperatura

Subsuelo (con o sin agua) 5º C<T<25ºC

Viviendas, ocio: Calefacción Climatización

Bomba de calor geotérmica.

Aguasa subterráneas 10ºC<T<22ºC

Baja Temperatura Aguas termales 22ºC<T<50ºC

Agricultura: Balnearios. Acuicultura

Con o sin bomba de calor geotérmica

Zonas volcánicas T<100ºC Industria: District Heating. Deshielo.

Usos Directos.

Almacenes sedimentarios profundos T<100ºC

Media Temperatura 100ºC<T<150ºC Industria: Generación eléctrica. Ciclos binarios.

Alta Temperatura T>150ºC Industria:Electricidad

Tabla nº 16: Usos de la energía geotérmica. Elab. Propia.

Muy baja Temperatura.- Menos de 30º C.- Se utiliza para calefacción y climatización,

necesitando emplear bombas de calor.

Baja Temperatura.- Entre 30 y 90º C.- Con esta temperatura es imposible generar

energía eléctrica pero si nos permite utilizarla en calefacción de edificios, en procesos

industriales y agrícolas.

Media Temperatura.- Entre 90 y 150º C.- Permite producir energía eléctrica utilizando

un fluido de intercambio, que es el que alimenta a las centrales; además de utilizarla

para fábricas; secados de productos industriales; destilación de agua dulce; fábricas de

conservas,…..

Alta Temperatura.- Más de 150º C.- Permite transformar directamente el vapor de

agua en energía eléctrica. Su uso es predominantemente para la producción de energía

eléctrica.

En la imagen nº 13 tenemos un cuadro resumen de aplicaciones-usos-

temperatura. (Llopis & Rodrigo, 2008) (23).


107

Imagen nº 13: Aplicaciones y usos de la energía geotérmica en función de la temperatura.

3.1.4 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE UN SISTEMA GEOTÉRMICO SOMERO.

La energía geotérmica presenta una serie de ventajas muy interesantes a tener

en cuenta a la hora de impulsar su implantación.

VENTAJAS

Energía renovable.

Energía limpia e inagotable.

Recurso disponible las 24 horas al día, los 365 días en cualquier

emplazamiento.

No depende de factores externos ambientales (clima, radiación solar,

viento,….) o político económicos.

Reduce la dependencia del sistema eléctrico.

No emite CO2 al medio ambiente, ni produce partículas volantes

contaminantes.

No requiere perforaciones profundas.


108

Funcionamiento seguro y silencioso.

Nulo impacto visual.

Mantenimiento mínimo.

Vida de los equipos > 50 años.

Campo de aplicación muy amplio: Con uso directo del calor ó utilizando

bomba de calor geotérmica.

Climatización de edificios.

Nuevas edificaciones y obras públicas.

District Heating.

Desalinización de agua.

Intercambiadores de calor tierra-aire.

Aplicaciones industriales.

Invernaderos.

Instalaciones en rehabilitación de edificios.

Acuicultura.

Piscinas, balnearios, SPA, áreas de ocio y deportivas.

Tiene un alto potencial de ahorro energético (aprox. 70% de la factura de

electricidad) y de generación de energía renovable.

La puesta en servicio de la instalación geotérmica es menor que para otras

fuentes de energía.

Elimina el riesgo de legionela al no haber torres de refrigeración.


109

Pero hay que tener en cuenta también que presenta inconvenientes, como son;

INCONVENIENTES

Costes de inversión inicial elevados.

Elevado coste de ejecución del sistema de intercambio geotérmico (aunque

están bajando).

No cubre en ciertos casos la demanda energética del edificio.

Escasa normativa y compleja.

Pocos profesionales en el sector.

Desconocimiento de esta energía por gran parte de la población.

3.1.5 SISTEMAS GEOTÉRMICOS SOMEROS.

Lo que se investiga más que el recurso en sí, es la mejor forma de explotarlo

para que pueda satisfacer la demanda energética que se necesita para mantener el

confort térmico en el interior de los edificios a los que va a dar el servicio.

Los estudios previos vienen supeditados a la potencia que se tiene que

suministrar, al tipo de instalación que tenga que extraerlo, las horas de

funcionamiento anual y la modalidad de la demanda (calefacción y/o refrigeración,

producción de agua caliente sanitaria, climatización,…..)


110

Gráfico nº 7: Esquema de básico de instalación geotérmica somera. Elab. Propia.

Para aprovechar el calor de las rocas superficiales se pueden utilizar diferentes

sistemas:

Sistemas abiertos:

Sondeos de captación de agua someros.

Sistemas cerrados:


Sondas geotérmicas.

Cimientos geotérmicos.

En los sistemas de recursos geotérmicos de muy baja temperatura se pretende

la utilización reversible de la instalación, aportando calor en invierno y frío en verano

Vertical Horizontal

Sala Técnica

Bomba de calor geotérmica (frío/calor)

COP EER

Distribución de calor o de frío Suelo radiante

ACS Climatización

Vertical Sondeos de captación

de agua someros

“ESTUDIOS DE CASO”

Abiertos Aguas subterráneas

Cerrados Subsuelo directo

Sondas geotérmicas

“ESTUDIO DE CASO”

Cimientos geotérmicos

Campo de captación:



111

a las instalaciones a climatizar. El yacimiento por el contrario recibe frío en invierno y

calor en verano, equilibrando de esta forma las aportaciones energéticas y mejorando

el consumo de energía en verano debido a la refrigeración.

SONDEOS DE CAPTACIÓN DE AGUA SOMEROS.- Este tipo de

sondeos se utiliza cuando la permeabilidad del terreno es elevada, se recurre a

explotar la capa freática mediante dos pozos, uno denominado de producción, con una

bomba sumergida que conduce el agua a la bomba de calor para, una vez extraída su

energía y enfriada, ser devuelta a la capa freática por un pozo de reinyección, o ser

vertida a un cauce fluvial. La profundidad mínima requerida es de 3 m. Imagen nº 14

(Creus, 2008) (33).

El agua subterránea es la que funciona directamente como fluido caloportador

para intercambiar el calor. Este tipo de transferencia de calor se lleva a cabo

principalmente por convección.

En sistemas abiertos se requiere a su vez un estudio hidrogeológico local y la

perforación de, al menos, dos pozos, uno de extracción y otro de reinyección, en los

que se realicen ensayos hidráulicos para comprobar que no se ven interferidos entre

ellos hidráulica y térmicamente, reduciendo la eficiencia del sistema, y ensayos de

calidad del agua, controlando que tengan bajos contenidos en hierro y bajo potencial

redox, al objeto de evitar problemas de corrosión, colmatación de tuberías y

conducciones, que puedan afectar al funcionamiento de la instalación a largo plazo.

Los estudios se deben acompañar con modelización numérica como apoyo en

el diseño del sistema y para la evaluación del impacto térmico asociado a su

funcionamiento.


112

Los estudios previos también deben tener en cuenta las autorizaciones para

captación de agua, a nivel local, autonómico y nacional, sobre protección de las aguas

subterráneas.

Imagen nº 14: Sondeos de captación de agua someros.

Los sistemas geotérmicos abiertos pueden dividirse en dos grupos, según su

funcionamiento:

Sistemas Geotérmicos Abiertos de Recirculación.

Sistemas ASET-A, de Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica en

Acuíferos.

La principal diferencia está en que los primeros únicamente se recircula agua

del pozo, o pozos, de extracción al pozo, o pozos de inyección, mientras que el

segundo caso se utiliza además el subsuelo para almacenar energía térmica que

posteriormente será utilizada invirtiendo la dirección del flujo estacionalmente.

Realizaremos un estudio más exhaustivo de los Sistemas Geotérmicos

Abiertos de Recirculación ya que en ellos basamos esta Tesis Doctoral.


113

POTENCIA Y DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA GEOTÉRMICO ABIERTO:

POTENCIA TÉRMICA.

Los sistemas geotérmicos abiertos intercambian energía térmica con un

acuífero. Para ello se bombea agua subterránea de un pozo de captación hacia un pozo

de inyección. El intercambio de energía térmica con el sistema de climatización se

realiza mediante un intercambiador de calor de placas. El salto térmico sobre el

intercambiador y el caudal del agua subterránea determinan la potencia del sistema

geotérmico abierto según la ecuación:

Pt = Qm . pwcw . ΔT

Pt es la potencia/carga térmica (W)

Qm es el caudal de agua (kg/s)

pwcw es el calor específico de agua [J/(kg K)]

ΔT es el salto térmico

Expresando el caudal en m3/h y la potencia en kWt la ecuación queda

simplificada como: Imagen nº 15 (Toimil & Hendriks, 2015) (34).

Pt = Q . 1,16 . ΔT

Pt es la potencia/carga térmica (kWt)

Q es el caudal de agua (m3/h)

ΔT es el salto térmico (K)

Imagen nº 15: Potencia de un sistema geotérmico abierto.


114

CURVA DE DEMANDA.

El caudal máximo de bombeo y el salto térmico entre los pozos marcan la

carga máxima (potencia) del sistema geotérmico abierto. Las horas de funcionamiento

determinan la cantidad de la energía que el sistema aporta a la

calefacción/refrigeración y la cantidad de la energía térmica que se extrae/disipa del/al

acuífero. Para la viabilidad económica es, en general recomendable dimensionar el

sistema geotérmico para cubrir la base de la demanda anual de

calefacción/refrigeración.

BALANCE ENERGÉTICO EN EL ACUÍFERO

Para el correcto funcionamiento del sistema y también para minimizar el

impacto térmico en el acuífero es preciso mantener un equilibrio energético que

permita la disipación de calor o reciclaje térmico en el acuífero.

Balance = í

í

E frío es la cantidad de frío aportado por el acuífero o disipación de calor

(kWth)

E calor es la cantidad de calor aportado por el acuífero o sustracción de calor

(kWth)

Esta expresión permite valorar si el sistema será o no sostenible en el tiempo.

Cualquier situación que conduzca a un alejamiento de las condiciones de equilibrio en

el sistema incidirá directamente en la eficiencia y sostenibilidad del sistema

planteado, así como en el equilibro del propio sistema acuífero.


115

COMPONENTES DE UN SISTEMA GEOTÉRMICO ABIERTO DE RECIRULACIÓN.

Un sistema geotérmico abierto está formado por:

POZOS: Para la ejecución de los pozos se necesita el permiso de la

Administración competente de aguas. El dimensionamiento de los mismos se realizará

por expertos teniendo en cuenta que el diámetro final del entubado interior depende

del espacio necesario para montar la bomba hidráulica, la tubería de bombeo y/o

inyección, las válvulas y otros componentes como cables de alimentación de la

bomba. En su ejecución se precisa de un adecuado control de calidad de la obra, así

como un estricto programa de prevención de riesgos laborales.

ARQUETAS: Protege al pozo y sus accesorios. Debe ser accesible para

mediciones, mantenimiento preventivo y mantenimiento correctivo.

TUBERÍA Y COMPONENTES EN POZOS Y ARQUETAS:

Cámara de bombeo y cabeza del pozo. La cámara de bombeo debe

estar cerrada herméticamente.

Bomba sumergible y tubería de impulsión. La tubería conecta la bomba

y la cabeza del pozo.

Tubería de inyección. Mantiene la presión constante en el sistema.

Medición del nivel en el pozo; se realiza mediante transmisores de

nivel.


116

TUBERÍA ENTRE LOS POZOS Y LA SALA TÉCNICA: Son toda una serie

de tuberías horizontales de conexión.

TUBERÍA Y COMPONENTES EN LA SALA TÉCNICA: La conexión entre

el sistema geotérmico y el sistema de climatización se realiza mediante un

intercambiador de placas que constituye la barrera hidráulica entre el agua subterránea

que circula en el sistema geotérmico, y la que circula por el interior del edificio en el

sistema de climatización.

CONTROL Y MONITORIZACIÓN: Se recomienda una unidad de control del

sistema geotérmico que conecta con el sistema de gestión del edificio. Control y

gestión. Protección. Alarmas. Monitorización y registro de datos. Esta parte es muy

importante desde la fase de diseño para que sus componentes sean tenidos en cuenta

para su instalación.


117

Gráfico nº 8: Componentes de un sistema geotérmico abierto. Elab. Propia.

POZOS

DIMENSIONAMIENTO Y EJECUCIÓN

SISTEMA GEOTÉRMICO ABIERTO DE RECIRCULACIÓN

ARQUETAS ACCESIBLES

BOMBA SUMERGIBLE TUBERÍA DE IMPULSIÓN

CÁMARA DE BOMBEO CABEZA DEL POZO

TUBERÍA Y COMPONENTES

TUBERÍA ENTRE POZOS Y SALA TÉCNICA (enterrada)

SALA TÉCNICA

CONEXIÓN ENTRE EL SIST. GEOTÉRMICO Y EL SIST. DE CLIMATIZACIÓN

INTERCAMBIADOR DE PLACAS

UNIDAD DE CONTROL DEL SISTEMA GEOTÉRMICO UCG

CONTROL Y MONITORIZACIÓN

SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN

SISTEMA DE GESTIÓN DEL EDIFICIO SGE

GESTIÓN Y MANTENIMIENTO

REGISTRO DE DATOS INTERPRETACIÓN

CORRECCIÓN

TUBERÍA DE INYECCIÓN

BOMBA DE CALOR


118

COLECTORES HORIZONTALES ENTERRADOS.- Este sistema

aprovecha el calor en la parte más superficial del terreno.

Se puede realizar la captación del calor de aguas superficiales y del terreno.

Captación de aguas superficiales, apropiado cuando nos encontramos

con un lago, un estanque o un rio. El procedimiento es extender dentro

del agua una determinada longitud de tubería captadora que funciona

en circuito cerrado con la bomba.

Captación del calor del terreno, se colocan tubos colectores de unos 25

a 40 mm. de diámetro por los que circula agua con un anticongelantes

que, conectados a una bomba de calor geotérmica, pueden satisfacer

las necesidades de calefacción de una vivienda familiar de tipos

medios (aprox. 150 m2).

La parcela debe tener un espacio de 1,5 veces la superficie habitable a

calentar, en caso de viviendas nuevas y hasta 3 veces en caso de casa antiguas con

malos aislamientos térmicos. Imagen nº 16 y 17 respectivamente (Suisse énergie,

2006) (35).

En este tipo de sistemas el clima tiene una gran influencia, ya que el terreno

sirve de acumulador de energía solar.

La investigación se realiza con reconocimientos geológicos, geotécnicos y las

recomendaciones del fabricante de la bomba de calor.


119

Imagen nº 16: Colectores horizontales enterrados.

Imagen nº 17: Red de captadores horizontales antes de ser enterrada.


120

SONDAS GEOTÉRMICAS.- En ellas también basamos uno de los estudios

de caso, “Reforma de las instalaciones térmicas en una bodega”.

Consiste en la ejecución de uno o varios sondeos en los cuales se introducen

los captadores de calor que se montan en circuito cerrado, con la bomba de calor. La

longitud de los sondeos varía entre 50 y 200 m. aproximadamente y diámetros de

perforación de 10 a 15 cms. A cada una de estas perforaciones se le llama sonda

geotérmica, y en su interior va el fluido caloportador.

Para dimensionar una sonda geotérmica necesitamos conocer la potencia de

extracción de calor por metro lineal de sonda. Varía generalmente entre 20 y 70 W/m.

Si se necesitan mayores potencias, puede recurrirse a los campos de sondas

geotérmicas (4 a 50 sondas), con profundidades de 50 a 300 m. que dependerán de la

potencia requerida y de las condiciones geológicas locales.

Para potencias inferiores a 30 kW no hay que hacer grandes estudios previos,

pero a partir de esos valores si se deben tener unos conocimientos previos para poder

dimensionar las sondas geotérmicas, como:

Conductividad térmica del terreno.

Humedad natural del suelo.

Presencia o ausencia de aguas subterráneas.

Tipos de prestaciones de la instalación.

La propagación del calor se puede realizar por conducción, convección y

radiación, en función de las características del subsuelo.


121

En suelos y rocas secas, y en los materiales de revestimiento del sondeo que

aloja el material de relleno y los tubos de la sonda, la propagación del calor se realiza

por conducción. Las propiedades físicas más importantes que hay que conocer son la

conductividad térmica, la capacidad térmica volumétrica y la permeabilidad para

determinar la velocidad de flujo del agua subterránea.

En el seno del líquido que circula por el interior de la sonda, el calor se

propaga por convección natural y por convección forzada. Y si la sonda atraviesa un

medio poroso saturado de agua, existirá también propagación de calor por

convección; en la que la permeabilidad del terreno también sería importante. Imagen

nº 18 (suisse énergie, 2008) (35). Imagen nº 19 (saleplast,2015) (36).

En los campos de sondas geotérmicas hay que conocer de forma exhaustiva la

geología e hidrogeología del emplazamiento, recopilación de la información sobre

infraestructuras, servicios y captaciones enterradas en el subsuelo, posibles

instalaciones similares cercanas a las que se pueda interferir o ser interferido por ellas,

y determinar en laboratorio las propiedades geotérmicas de los materiales con

muestras tomadas en los sondeos. Se puede determinar realizando un test de respuesta

térmica que mide la temperatura en el interior del tubo de una sonda geotérmica.


122

Imagen nº 18: Sonda geotérmica vertical.

Imagen nº 19: Sonda geotérmica.


123

Gráfico nº 9: Estudio y ejecución del sondeo en un sistema geotérmico cerrado de sondas verticales. Elab. Propia.

MANIOBRAS DE PERFORACIÓN

INTRODUCCIÓN DE SONDAS

REVESTIMIENTO DE SONDEOS

SISTEMA GEOTÉRMICO CERRADO DE SONDAS VERTICALES

CÁLCULOS TEÓRICOS

EMPLAZAMIENTO

CÁLCULOS GEOTÉRMICOS

DIMENSIONADO Y DISÑO DEL CAMPO DE SONDEO

EJECUCIÓN DEL SONDEO

SISTEMA DE PERFORACIÓN

ROTOPERCUSIÓN

CIRCULACIÓN DIRECTA POR LODOS

CIRCULACIÓN INVERSA

DOBLE CAMISA

FLUIDO CALOPORTADOR

EMPLAZAMIENTO

EMBOQUILLADO

INICIO DE PERFORACIÓN

EXTRACCIÓN DE MANIOBRA

LLENADO DE SONDAS

PRUEBA DE PRESIÓN

INYECCIÓN DE RELLENO Y SELLADO

RETIRADA DE EQUIPOS


124

CIMIENTOS Y ESTRUCTURAS GEOTÉRMICAS.- En edificios que

precisan la realización de pilotes, pantallas subterráneas, muros de contención, etc.,

construidos con hormigón armado, que quedan enterrados hasta profundidades de 10 a

40 metros, es posible introducir un captador geotérmico dentro de la estructura

metálica que refuerza el hormigón, antes de verter éste. Imagen nº 20 y nº 21 (Caluser,

2006) (37).

Para su utilización debemos conocer previamente las características

geotécnicas del subsuelo, nivel de la capa freática, oscilaciones anuales, dirección y

velocidad del flujo, características termales y su permeabilidad, variaciones de

temperatura del subsuelo y distribución mensual y semanal del consumo de energía en

calefacción, refrigeración, y agua caliente sanitaria, así como sus rendimientos de

punta.

Es muy importante que desde el principio de la planificación del proyecto

constructivo, colaboren todos los profesiones implicados en el proyecto, para poder

establecer el modelo de recuperación termal apropiado al edificio.

Imagen nº 20: Tubo intercambiador de calor, integrados en un pilote para cimentaciones.


125

Imagen nº 21: Pilote geotérmico.

3.1.6 MARCO REGULATORIO DE LA GEOTERMIA SOMERA.

3.1.6.1 Marco regulatorio Europeo.

Para luchar contra el cambio climático y el calentamiento global hay que hacer

frente a tres puntos importantes que regirán la política energética europea en los

próximos años: seguridad de suministro, competitividad y respeto por el medio

ambiente.

Se debe hacer un uso racional de la energía necesaria para calefacción y

refrigeración de edificios reduciendo consumos e intentando que parte de estos

consumos se realicen a partir de energías renovables, teniendo en cuenta en este punto

“la energía geotérmica”.


126

Son dos los ejes de actuación que marcan el desarrollo regulatorio europeo

referido a la geotermia, promoviendo:

La integración de las instalaciones geotérmicas en la edificación, y

El desarrollo del conocimiento y utilización de los recursos geotérmicos.

A nivel Europeo la normativa y la legislación sobre geotermia se encuentra

bastante desarrollada, sobre todo en países como Alemania, Austria, Suecia y Suiza.

Para agilizar los procesos administrativos existen guías y directrices. Mientras que en

España se carece prácticamente de normativa y legislación que regule la utilización de

este tipo de energía.

No obstante en el ámbito europeo en sí; se plantea la necesidad de establecer

un marco regulatorio para la energía geotérmica, que debe contemplar los siguientes

objetivos:

Garantizar un uso medioambiental de la energía geotérmica disminuyendo el

impacto medioambiental, respeto de la protección de los acuíferos,

emisiones,…

Establecer unos procedimientos que aseguren un uso sostenible de la energía

geotérmica.

Respecto a las explotaciones de alta temperatura se debe garantizar una

concesión al inversor, para definir el plan de negocio adecuado dentro de una

determinada zona.


127

MARCO REGULATORIO DE LA UE.

AÑO DISPOSICIÓN

1997 COM (97) 599 FINAL, NOVIEMBRE DE 1997. “Energía para el futuro: fuentes de energía renovables. Libro Blanco para una estrategia y un plan de acción comunitarios”.

2000 Directiva 2000/60/CE que establece un marco para la acción comunitaria en la política el agua.

2002 Directiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 16 de diciembre de 2002, relativa a la eficiencia energética de los edificios.

2006 Directiva 2006/118/CE sobre protección de las aguas subterráneas contra la contaminación y el deterioro.

2007

El Consejo Europeo de Jefes de Estado y Gobierno, de marzo de 2007, decide establecer objetivos obligatorios para la UE para el año 2020, entre otros, cubrir el 20% del consumo de energía a partir de fuentes renovables.

2008

Dictamen del Comité de las Regiones sobre el tema “Fomento de las energías renovables” (2008/C 325/03) propuesta de Directiva relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, que reconoce la geotermia como una energía renovable más, incluyéndola dentro de la definición de “energías procedentes de fuentes renovables”.

2009

Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo del 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables y por la que se modifican y se derogan las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE

2010 Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 19 de mayo de 2010, relativa a la eficiencia energética de los edificios.

2012

Directiva 2012/27/UE del Parlamento Europeo y del Consejo de 25 de octubre de 2012 relativa a la eficiencia energética, por la que se modifican las Directivas 2009/125/CE y 2010/30/UE, y por la que derogan las Directivas 2004/8/CE y 2006/32/CE.

2013

Dictamen del Comité Económico y Social Europeo sobre la Comunicación de la Comisión al Parlamento Europeo, al Consejo, al Comité Económico y Social Europeo y al Comité de las Regiones “Energías renovables: principales protagonistas en el mercado europeo de la energía [COM(2012)271final] (2013/C44/24).

2013 Dictamen del Comité de las Regiones “Energías renovables: principales protagonistas en el mercado europeo de la energía” (2013/C62/11)

2013

Decisión de la Comisión de 1 de marzo de 2013 por la que se establecen las directrices para el cálculo por los Estados miembros de la energía renovable procedente de las bombas de calor de diferentes tecnologías, conforme a lo dispuesto en el artículo 5 de la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. (2013/114/UE).

Tabla nº 17: Normativa europea relevante relacionada con la energía geotérmica somera en la UE.

(Directiva 2009/28/CE, de 23 de abril de 2009) (31). Desde el año 2.008 la

Comisión Europea presenta propuestas en la Directiva de Energías Renovables dentro

del paquete de energía y cambio climático. Aprobando en Abril de 2.009 el

Documento final relativo al fomento del uso de energía procedente de fuentes

renovables y modificando y derogando las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE.


128

Como se muestra en la tabla nº 18 presentan en este año el Dictamen del

Comité de las Regiones sobre “Fomento de Energías Renovables” al Parlamento

Europeo, en el que se encuentra un reparto del objetivo entre los Estados miembros,

teniendo en cuenta los diferentes puntos de partida y recursos potenciales, la distancia

a recorrer por el conjunto de la UE y el producto interior bruto per cápita de cada uno:

2005 2010

UE-27 8,4 % 20 %

ESPAÑA 8,7 % 20 %

Tabla nº 18: Porcentaje de consumo cubierto por las energías renovables.

Esta Directiva supone un cambio cualitativo en lo referente a la geotermia, ya

que:

Reconoce la geotermia como una energía renovable más, incluyéndola dentro

de la definición de “energías procedentes de fuentes renovables”. Dispone que

la energía geotérmica capturada por las bombas de calor se incluirá dentro del

cálculo de “consumo final bruto de energía procedente de fuentes renovables

para la calefacción y la refrigeración” de cada Estado Miembro.

Establece una definición clara de qué es la geotermia. “Energía almacenada

en forma de calor bajo la superficie de la tierra sólida”.

Establece la obligación de contar, para 2.012, con un sistema de acreditaciones

en toda la UE de los instaladores de geotermia somera (Shallow Geotermal

Installers).


129

Recoge el fomento de las redes de climatización alimentadas por energías

renovables donde la geotermia se constituye como una de las fuentes de

energía directa más eficiente y económicamente rentables.

Establece que cada Estado Miembro debe elaborar un Plan de Acción

Nacional de Energías Renovables, antes del 30 de Junio de 2.010, en el que se

fijen objetivos para todos los usos renovables: calor y frío, electricidad y

transporte. Dichos planes deben contemplar las medidas necesarias a

implementar para alcanzar dichos objetivos y deberán revisarse en caso de no

cumplirse los objetivos intermedios indicativos hasta alcanzar 2.020.

En el año 2.011 cada Estado miembro de la UE debe adoptar un Plan de

Acción Nacional en materia de energía renovable (PANER), en el cual se determinen

los objetivos nacionales en relación con las cuotas de energía procedentes de fuentes

renovables consumidas en el transporte, la electricidad y la producción de calor y frío

en 2.020, y se definan las medidas propuestas para alcanzar tales objetivos. España

publicó el suyo –Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020– el 11 de noviembre

de 2011.

Entre las novedades introducidas por esta Directiva para el sector de la

geotermia, cabe destacar la de que la energía de este origen capturada por las bombas

de calor, se incluya en el cálculo del consumo final bruto de energía procedente de

fuentes renovables para calefacción y refrigeración, siempre, naturalmente, que la

producción final de energía supere de forma significativa el consumo de energía

primaria necesaria para impulsar la bomba de calor.

(Directiva 2010/31/UE, de 19 de mayo de 2010) (14), requiere en el artículo 9

que “Los estados Miembros deben asegurar que para el 31 de diciembre de 2.020

todos los edificios nuevos sean de energía casi cero; y después del 31 de diciembre de


130

2018, los nuevos edificios ocupados y poseídos por las autoridades locales sean de

energía casi cero.

La nueva Directiva señala que los Estados miembros habrán de velar porque,

antes de finalizar el año 2.012, los sistemas de certificación o sistemas de

cualificación equivalentes estén disponibles, entre otros, para los instaladores de

sistemas geotérmicos superficiales y bombas de calor a pequeña escala.

(Directiva 2012/27/UE, de 25 de octubre de 2012) (38)- En Octubre de 2.012,

establece un marco común de medidas para el fomento de la eficiencia energética

dentro de la Unión a fin de asegurar la consecución del objetivo principal de

eficiencia energética de la Unión de un 20 % de ahorro para 2.020, y a fin de preparar

el camino para mejoras ulteriores de eficiencia energética más allá de ese año.

Según el informe de Eficiencia Energética 2.011 de la Comisión Europea

(COM(2011)109) (39); casi el 40% del consumo final de energía en la UE tiene lugar

en las viviendas, en las oficinas públicas y privadas, en las tiendas y otros edificios.

En casas residenciales, dos tercios de este consumo corresponden a la calefacción.

La Directiva EERR, obliga a los estados miembros a introducir, medidas en

las regulaciones de edificios y códigos para el uso de unos mínimos niveles de energía

renovable en edificios para 2.015; es la llamada “obligación de los edificios”, se

reconoce como una medida efectiva para el apoyo a la climatización renovable. Esta

directiva requiere a los estados miembros a promocionar tecnologías renovables que

contribuyan a una reducción significante del consumo energético, entre las que las

bombas de calor cumplen los mínimos requisitos para su eco-etiquetado.

Respecto a la eficiencia energética, la utilización de la geotermia somera

puede ser relevante para alcanzar los requerimientos mínimos de rendimiento

energético que los estados miembros deben cumplir.


131

La normativa de eficiencia energética se aplica a edificios nuevos y a aquellos

existentes que sufran modificaciones, reformas o rehabilitaciones y tengan una

superficie útil superior a 1.000 m3 y se renueve más del 25% del total de sus

cerramientos.

Es por ello que uno de los tipos de energía renovable para obtener estos

objetivos se encuentra en la energía geotérmica.

En 2.013 se presentan:

Dictamen del Comité Económico y Social Europeo sobre la Comunicación de

la Comisión al Parlamento Europeo, al Consejo, al Comité Económico y

Social Europeo y al Comité de las regiones “Energías renovables: principales

protagonistas en el mercado europeo de la energía” [COM (2012) 271

final](40) (2013/C44/24) (41).

Dictamen del Comité de las Regiones: “Energías renovables: principales

protagonistas en el mercado europeo de la energía. (2013/C62/11) (42).

Decisión de la Comisión de 1 de marzo de 2.013 (43) por la que se establecen

las directrices para el cálculo por los Estados miembros de la energía

renovable procedente de las bombas de calor de diferentes tecnologías,

conforme a lo dispuesto en el artículo 5 de la Directiva 2009/28/CE del

Parlamento Europeo y del Consejo (2013/114/UE). Este documento pretende

establecer una metodología que, utilizada por defecto a falta de una mejor

información, podrá considerarse como suficiente para que determinadas

bombas de calor accionadas eléctricamente puedan ser consideradas como

bombas de calor renovables. Establece el parámetro η con el valor de 45,5 %,


132

por lo que las bombas de calor accionadas eléctricamente deben considerarse

como renovables siempre que su SPF sea superior a 2,5.

ENTIDADES EUROPEAS:

En el ámbito Europeo existen diferentes entidades que trabajan para promover

la geotermia somera, algunas de ellas con una alta relevancia como:

European Energy Research Alliance (EERA) sobre energía geotérmica.

Tienen como objetivo contribuir para que se cumplan los objetivos de

política energética de la Unión Europea para el año 2.020.

European Geothermal Energy Council (EGEC), dependiente de

European Renewable Energy Council (EREC), representante de los

intereses de la industria europea de la energía geotérmica. Su objetivo

es promover la utilización de la energía geotérmica.

European Technology Platform on Renewable Heating and Cooling,

(RHC-Platform). Cuenta con un panel en geotermia. Su objetivo es

definir una estrategia para aumentar el uso de las tecnologías de

energías renovables, tanto para frío como para calor.

PROYECTOS:

En la Unión Europea, se han puesto en marcha algunos proyectos para

impulsar el desarrollo del sector de la geotermia:

Joint Program Geothermal Energy (JPGE). Programa conjunto de

EERA cuyo objetivo es desarrollar y poner en marcha Proyectos

innovadores y eficientes en costes.


133

Geothermal Regulation-Heat: Su objetivo es identificar barreras y

deficiencias regulatorias, establecer soluciones legislativas y fortalecer

y expandir la red de cooperación en materia de legislación geotérmica.

Ground-Reach: Su objetivo es la compilación de las mejores prácticas

así como de las regulaciones para bombas de calor en Europa, y el

establecimiento de medidas para superar las barreras que puedan

impedir una mayor penetración de las mismas, incluyendo de tipo

legal/regulatorio.

A través del programa marco (I+D de la UE): Se han financiado varios

proyectos en el campo de la geotérmica, entre los que cabe resaltar los

siguientes:

Groun-Med: Sistemas avanzados de bomba de calor geotérmico para

climatización en el clima mediterráneo.

Geothermal Communities.- GEOCOM. Demostración del uso en

cascada de la energía geotérmica para calefacción de distrito con

integración a pequeña escala de fuentes de energía renovable y

medidas de retroalimentación.

Geiser.- Ingeniería geotérmica para la integración de la mitigación de

la sismicidad inducida en los reservorios.

Geotrainet Proyect.- Geoeducación para un mercado sostenible de

calefacción y refrigeración geotérmica. Dentro del programa

ALTENER.


134

3.1.6.2 Marco regulatorio Español y autonómico.

El marco regulatorio español es el resultado de la trasposición de las diferentes

directivas europeas. De ellas surgieron las siguientes normativas:

MARCO REGULATORIO NACIONAL Y AUTONÓMICO.

AÑO DISPOSICIÓN

1978 RD 2857/1978, de 25 de agosto se aprueba el Reglamento General para el Régimen de la Minería

1982 RD 2994/1982, de 15 de octubre, restauración de espacios naturales afectados por actividades extractivas.

1985 RD 863/1985, de 2 de abril, por el que se aprueba el Reglamento General de Normas Básicas de Seguridad Minera.

1990 Ley 12/1990, de 26 de Julio, de Aguas. Gobierno de Canarias.

2001 Real Decreto Legislativo 1/2001, de 20 de julio, por el que se aprueba el Texto Refundido de la Ley de Aguas.

2003 Real Decreto 606/2003, de 23 de mayo, por el que se modifica el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, que desarrolla los Títulos preliminar, I, IV, V, VI y VIII de la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas.

2006 RD 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación (CTE) (BOE nº 74, de 28/03/06).

2007 RD 47/2007, de 19 de enero por el que se aprueba un procedimiento básico para la certificación de eficiencia energética de edificios de nueva construcción.

2007 RD 1027/2007, DE 20 de Julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) (BOE nº 207, de 29/08/07).

2007 Plan Energético de Canarias PECAN 2007-2015. Consejería de industria, comercio y otras tecnologías.

2008 Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de proyectos

2009 RD1826/2009, de 27 de noviembre, por el que se modifica el Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios.

2011 Acuerdo del Consejo de Ministros de 29 de Julio de 2011 por el que se aprueba el Plan de Acción de Ahorro y Eficiencia energética (PAAE) 2011-2020.

2011 Acuerdo del Consejo de Ministros de 11 de noviembre de 2011 por el que se aprueba el Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020.

2013 RD 235/2013, de 5 de abril, por el que se aprueba el procedimiento básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios. Complementa y sustituye al RD. 47/2007.

2013

RD 238/2013, de 5 de abril, por el que se modifican determinados artículos e instrucciones técnicas del Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), aprobado por RD 1027/2007, de 20 de julio.

2014 UNE 100715-1: Diseño, ejecución y seguimiento de una instalación geotérmica somera. Parte 1: Sistemas de circuito cerrado vertical.

Tabla nº 19: Normativa nacional española de relevancia relacionada con la energía geotérmica somera y sus aplicaciones.


135

La energía geotérmica en España se regula básicamente en el marco de la

legislación minera.

(RD 2857/1978, de 25 de agosto) (44), en donde se introducen los conceptos de

aprovechamientos térmicos.

En su artículo 5.1 define los recursos geotérmicos y, trata de diferenciarlos

de las aguas termales. “Son recursos geotérmicos, incluidos en esta Sección,

aquellos entre los geológicos que por su temperatura puedan permitir, entre

otras aplicaciones, la obtención de energía, en especial térmica, por

intermedio de fluidos. Las aguas termales, tal como se definen en este mismo

artículo, quedan fuera de la Sección C).”

La obtención de recursos geotérmicos está incluida en la legislación

minera tanto para generar electricidad como para usos directos. Básicamente

consiste en Permiso de exploración; Permiso de investigación y concesión de

explotación. En el caso de la geotermia de muy baja temperatura es importante

destacar que, en determinadas circunstancias, concretamente las recogidas en

el artículo 3.2 de la Ley de Minas, este último tipo de aprovechamientos

podría quedar exento de la citada tramitación:

“Artículo 3.2 Queda fuera del ámbito de la presente Ley la

extracción ocasional y de escasa importancia de recursos minerales,

cualquiera que sea su clasificación, siempre que se lleve a cabo por el

propietario de un terreno para su uso exclusivo y no exija la

aplicación de técnica minera alguna”.

En la actualidad, de acuerdo con la legislación de traspaso de funciones

y servicios en materia de industria, energía y minas, son las comunidades


136

autónomas los órganos de la administración encargados de la gestión del

régimen minero, la ley no se ha visto adaptada a esta transferencia. Así, en el

caso de estar obligado por la ley de minas a solicitar autorización

administrativa, será la comunidad autónoma correspondiente la que otorgue el

permiso de exploración, el permiso de investigación y, finalmente, la

concesión de explotación de un determinado recurso geotérmico.

(RD 863/1985, de 2 abril) (45). En el artículo 1 establece las reglas mínimas

de seguridad a las que deberán someterse, entre otros, los recursos

geotérmicos, a los que dedica íntegramente su artículo 107:

“Artículo 107.

Antes de iniciar cualquier trabajo e investigación de un recurso

geotérmico se precisará autorización mediante la aprobación previa

del proyecto correspondiente. Durante las operaciones de captación

del recurso el pozo estará dotado con el equipo y materiales

necesarios para prevenir erupciones. Se protegerán adecuadamente

los acuíferos atravesados y la formación que contenga el recurso

geotérmico.

Si el fluido geotérmico explotado es vapor de alta entalpía, o

cualquier otro fluido de alta temperatura, se tomarán las medidas

complementarias pertinentes.

Periódicamente se efectuarán reconocimientos de presión y

temperatura en el fondo del pozo, dándose cuenta de los resultados

obtenidos a la autoridad competente”.

El régimen normativo a utilizar dependerá del Fin del

Aprovechamiento.


137

En la práctica, estos artículos han dejado abierta la vía para que

explotaciones de baja entalpía para calefacción, refrigeración y ACS

promovidas por sus propietarios, realizadas mediante captadores horizontales,

pilotes activos o, incluso, sondeos verticales, se estén tramitando fuera del

ámbito de La Ley de Minas. Este tipo de explotaciones requiere de la

presentación a la autoridad minera de un proyecto de perforación ajustado a

las normas básicas de seguridad minera, mientras que el proyecto de la

instalación deberá ser registrado en el organismo competente de Industria.

Estos aprovechamientos estarían exentos del trámite de evaluación ambiental.

(RD. 1/2001, de 20 de Julio) (46), por el que se aprueba el Texto Refundido de

la Ley de Aguas y el RD. 606/2003, de mayo, por el que se modifica el RD

849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del Dominio

Público Hidráulico, que desarrolla los Títulos preliminar, I, IV, V, VI, y VIII

de la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas.

“Las perforaciones deben evitar la afección a acuíferos que sean

atravesados.”

“Los sistemas geotérmicos abiertos que utilizan aguas subterráneas

como fluido para calefacción/climatización están sometidos también a esta

normativa”.

(RD 314/2006, de 17 de marzo) (1). Aunque la geotermia no está incluida

explícitamente, si implícitamente en la consideración de “otras energías

renovables”. Alternativa en renovables a la contribución solar mínima, así

como su contribución tanto en calefacción como en refrigeración.

El DB-HE “Ahorro de Energía” tiene como objetivo conseguir un uso

racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo


138

a límites sostenibles su consumo y conseguir asimismo que una parte de este

consumo proceda de fuentes de energía renovable, como consecuencia de las

características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento.

(RD 47/2007, de 19 de enero) (47). Derogada por RD 235/2013, quedando

integrado su contenido en la nueva redacción.

(RD 1027/2007, de 20 de Julio) (25), entre las alternativas de energías

renovables térmicas no considera la geotermia pero sí la bomba de calor. En

todo caso, toda instalación térmica o de ACS deberá ser registrada.

En 2007 se aprueba una revisión del Plan Energético de Canarias (PECAN,

2007) (48), en la que se reconoce en su apartado 5.3.12 la energía geotérmica.

(RD. Legislativo 1 de 2008, del 11 de enero) (49), expresamente considera las

perforaciones geotérmicas a analizar caso por caso por el órgano ambiental

considerando a toda perforación geotérmica como profunda (ignora la

geotermia somera), equiparándolas a las petrolíferas.

La normativa de las comunidades autónomas puede establecer que los

proyectos se sometan a evaluación de impacto ambiental. Existe normativa

propia en la casi totalidad de las CCAA con criterios no homogéneos a este

respecto.

(RD1826/2009, de 27 de noviembre) (50), por el que se modifica el

Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios.

Plan de Acción de Ahorro y Eficiencia energética (PAAEE, 2011) (51).

Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020. (IDAE, 2011) (12).

(RD 235/2013, de 5 de abril) (52), deroga al RD 47/2007. En lo que respecta a

geotermia de muy baja temperatura para su uso en edificación; se reconoce

como alternativa en el CALENER (programa informático para la calificación


139

de eficiencia energética en edificios), a través del manual de usuario,

capacidad adicional “aplicación de las bombas de calor geotérmicas”; o en el

CE3; CE3x; CERMA para los procedimientos simplificados.

(RD 238/2013, de 5 de abril) (53). En los comentarios al RITE publicados por

el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE, 2007) (2), se

establece que:

“los sistemas de paneles térmicos podrán ser sustituidos por

otras técnicas de energías renovables siempre que no venga superada

la producción de CO2 del sistema exigido por la Administración sobre

una base anual”.

(AEN/CTN 100 climatización, 2014) (54). Desde AENOR se ha venido

trabajando para normalizar el uso de los diferentes sistemas geotérmicos.

Desde el GT 13 Geotermia del AEN/CTN 100 climatización. Se ha elaborado

la norma UNE 100715-1 y está aprobada y publicada en Mayo de 2014.

Esta norma tiene como objetivo definir y potenciar la adecuada

instalación de sistemas de intercambio geotérmico de circuito cerrado vertical

para producción de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria,

garantizando la eficiencia energética de las instalaciones en su conjunto y

contemplando los requisitos técnicos de la captación y su integración con el

sistema de calefacción, refrigeración y generación de agua caliente sanitaria y

usos industriales.


140

ENTIDADES ESPAÑOLAS:

En España existen diferentes entidades que trabajan para promover la

geotermia somera, algunas relevantes pueden ser:

Comisión Nacional de la Energía (CNE) es el organismo regulador de los

sistemas energéticos, creado en 1.998, sus objetivos son velar por la

competencia efectiva en los sistemas energéticos.

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas

(CIEMAT) es un portal de energías renovables del Ministerio de Ciencia e

Innovación. Presenta un portal sobre geotérmica.

Instituto para la diversificación y ahorro de la energía (IDAE) es un organismo

adscrito al Ministerio de Industria, Energía y Turismo, a través de la Secretaría

de Estado de Energía. Tiene como objetivo contribuir a la consecución de

objetivos que tiene adquiridos nuestro país en materia de mejora de la

eficiencia energética, energías renovables y otras tecnologías.

Plataforma Tecnológica Española de Geotermia (GEOPLAT) tiene como

objetivo principal la identificación y desarrollo de estrategias sostenibles para

la promoción y comercialización de la energía geotérmica en España. Abarca

todas las actividades de I + D + i tanto en lo referente a la identificación y

evaluación de los recursos, como a las tecnologías de aprovechamiento y uso

de esta energía renovable.

Asociación de productores de energías renovables (APPA) es una asociación

de empresas de energías renovables de ámbito estatal. Contribuye a crear

condiciones favorables al desarrollo de las energías con fuentes renovables,

presenta una sección de geotermia.


141

PROYECTOS:

Actuaciones propuestas y líneas de ayuda:

Para dar a conocer, promover y aumentar el uso de la geotermia somera en

España, se han generado diferentes programas de impulso:

Programa Geotcasa.- Programa piloto para el impulso de la energía geotérmica

como fuente energética en instalaciones térmicas en edificios. El Programa

GEOTCASA se lanza para el impulso de la energía geotérmica como fuente

energética en instalaciones de agua caliente y climatización de edificios. En

definitiva, los objetivos de GEOTCASA pasan por extender el uso de la

energía geotérmica como fuente energética en edificios:

En instalaciones adaptadas a las distintas necesidades del usuario.

Ofreciéndose al cliente un servicio integral de energía.

Garantizándose el cumplimiento dela reglamentación aplicable.

Maximizándose la eficiencia energética.

GIT: Línea de financiación de grandes instalaciones de energías renovables

térmicas en edificación; biomasa - solar térmica - geotérmica. Está destinado a

aquellos proyectos que, por su tamaño y complejidad, queden fuera de los

límites establecidos en las convocatorias de los programas BIOMCASA,

SOLCASA Y GEOTCASA.

Programa PAREER.- Programa de Ayudas para la Rehabilitación Energética

de Edificios existentes del sector Residencial (uso vivienda y hotelero).

Impulsado por el IDAE. Pone en marcha un programa específico de ayudas y

financiación para actuaciones tales como “sustitución de energía convencional

por energía geotérmica en las instalaciones térmicas”. Las actuaciones objeto

de ayuda deben mejorar la calificación energética total del edificio en, al


142

menos, 1 letra medida en la escala de emisiones kg CO2/m2 año con respecto a

la calificación energética inicial del edificio.

Fondos JESSICA-F.I.D.A.E.- Fondo de inversión para financiar proyectos

de eficiencia energética y energías renovables.- Tienen como objeto

financiar proyectos de desarrollo urbano sostenible que mejore la

eficiencia energética, utilicen las energías renovables y que sean

desarrollados por empresas de servicios energéticos (ESEs) u otras

empresas privadas.

Subvención directa a instalaciones que gestiona el Gobierno de Canarias al

amparo de la planificación energética nacional y en colaboración con el

IDAE. Dentro de las cuales se encuentra la Geotermia.

Autorizaciones administrativas para las instalaciones geotérmicas de baja

y muy baja temperatura.

El artículo 149.25 de la Constitución Española establece que el Estado tiene

competencia exclusiva sobre las bases del régimen minero y energético.

Las Comunidades Autónomas tienen atribuidas competencias en relación con

el fomento de las energías renovables: elaboración de planes y programas para

promover e incentivar la diversificación, el ahorro energético y la utilización de

energías renovables.

Cada una de ellas ha adoptado las soluciones que ha considerado más

oportunas y convenientes para su territorio. En otras han optado por desarrollar

normas propias de actuación para resolver este tipo de expedientes.


143

La tramitación administrativa depende de la situación geográfica de la

instalación, es decir, de la CCAA en la que se encuentre.

Como procedimiento general:

Licencias y permisos de las corporaciones locales. El régimen de autorización

depende del tipo de uso del recurso.

Para dotar a los edificios de servicios de calefacción, climatización o

ACS, se tienen los siguientes requisitos legales:

La instalación térmica o de ACS deberá ser registrada siguiendo las

pautas de cualquier instalación de este tipo que utilice una fuente de

energía convencional.

La realización de la perforación requiere la autorización desde el punto

de vista de seguridad minera mediante la presentación de un proyecto

según las prescripciones recogidas en las normas básicas de seguridad

minera.

Normativa en materia de aguas si fuera necesaria.

Las características particulares que puede suponer la perforación

requerirá previamente que el organismo competente en materia

medioambiental se pronuncie sobre los trámites a seguir según su

afección al medio ambiente. Habrá que tener en cuenta la Legislación

medioambiental.

El primer punto requiere la tramitación administrativa, según las

características de la instalación, que se establece en la legislación vigente para las

instalaciones térmicas en edificios; mientras que en los demás puntos será necesaria la

presentación de un proyecto y una memoria resumen.


144

Normativa en materia de agua.

Las comunidades autónomas que disponen de una ley propia en este ámbito

son, exclusivamente, las de Canarias, el País Vasco, Andalucía y Galicia.

En lo referente a los sistemas geotérmicos abiertos –los que extraen agua del

acuífero para su aprovechamiento térmico–, el artículo 54.2 de la Ley nacional y el

(RD 849/1986, de 11 de abril) (55) establecen la obligatoriedad de solicitar una

concesión “solo si el volumen anual a extraer supera los 7.000 m3/año”, salvo

circunstancias especiales como la de un acuífero sobreexplotado, en riesgo de estarlo

o bajo algún tipo especial de protección. También debe tenerse en cuenta si se trata de

un acuífero somero, con posibilidades de explotación para usos consuntivos, o

profundo, cuya mala calidad sólo permita su aprovechamiento térmico. Para

cantidades inferiores a la citada debe realizarse una solicitud de aprovechamiento,

cuyo trámite administrativo resulta más sencillo que el de una concesión.

Una vez realizado el aprovechamiento térmico, si el agua pretende devolverse

al propio acuífero hay que tener en cuenta que, aunque la temperatura es el único

parámetro que, en principio, va a experimentar variación respecto a su situación

original, probablemente deba considerarse como un vertido, en cuyo caso sería

necesaria la correspondiente autorización de vertido, contemplada en el artículo 257.6

del (RD 606/2003, de 23 de mayo) (56), por el que se modifica el (RD 849/1986, de

11 de abril) (55), por el que se aprueba el Reglamento del Dominio Público

Hidráulico, que desarrolla los Títulos preliminar, I, IV, V, VI y VIII de la Ley

29/1985, de 2 de agosto, de Aguas.

“Artículo 257.6

Los vertidos a las aguas subterráneas que no contengan

sustancias peligrosas se autorizarán de acuerdo con el procedimiento


145

regulado en los artículos 245 y siguientes de este reglamento, si bien

se exigirá el estudio hidrogeológico previo que demuestre la inocuidad

del vertido”.

Normativa medioambiental.

El impacto medioambiental de las instalaciones geotérmicas es bastante

limitado, si bien en términos de sostenibilidad es preciso que los procedimientos de

perforación sean realizados de manera adecuada, evitando contaminaciones a

acuíferos, garantizando unos gradientes determinados de temperatura en los pozos de

inyección en las instalaciones abiertas, así como en los sistemas cerrados y

asegurando la existencia del recurso geotérmico a largo plazo.

Con respecto a la normativa medioambiental, considerando, en primer lugar, la

normativa nacional (RD Legislativo 1/2008, de 11 de enero) (49), los proyectos y

actividades que han de someterse a evaluación de impacto ambiental y el modo en que

han de serlo aparecen reflejados en su artículo 3:

“Artículo 3. Ámbito.

1. Los proyectos, públicos y privados, consistentes en la realización de

obras, instalaciones o cualquier otra actividad comprendida en el anexo I

deberán someterse a una evaluación de impacto ambiental en la forma

prevista en esta ley.

2. Sólo deberán someterse a una evaluación de impacto ambiental en

la forma prevista en esta ley, cuando así lo decida el órgano ambiental en

cada caso, los siguientes proyectos:


146

a) Los proyectos públicos o privados consistentes en la realización de

las obras, instalaciones o de cualquier otra actividad comprendida en

el anexo II.

b) Los proyectos públicos o privados no incluidos en el anexo I que

pueda afectar directa o indirectamente a los espacios de la Red Natura

2000.

La decisión, que debe ser motivada y pública, se ajustará a los

criterios establecidos en el anexo III.

La normativa de las comunidades autónomas podrá establecer, bien

mediante el análisis caso a caso, bien mediante la fijación de umbrales, y de

acuerdo con los criterios del anexo III, que los proyectos a los que se refiere

este apartado se sometan a evaluación de impacto ambiental”.

CANARIAS

Cumplimiento de la normativa a instalación térmica en edificios, por lo que en

relación a la potencia de la instalación, se acogerá al siguiente procedimiento para su

instalación y puesta en funcionamiento ante la Consejería de Industria del Gobierno

de Canarias.

La ley de minas considera la geotermia un recurso de dominio público,

excluye de la obligación de acogerse al régimen concesional a explotaciones

ocasionales y de escasa importancia, siempre que se lleve a cabo por el propietario del

terreno para su uso exclusivo. En este sentido ha de interpretarse que toda instalación

asociada a un edificio, donde el recurso es extraído en el terreno asociado al mismo,

no requiere de autorización expresa de la mencionada Consejería en este respecto.


147

Este punto sería diferente en caso de tratarse de explotaciones vinculadas a

redes de distrito, porque por una parte, la potencia total de la instalación podría llegar

a ser importante, y difícilmente será el uso térmico exclusivo del propietario del

terreno en el que se efectúe la extracción. En este caso hay que solicitar autorización o

concesión ante la Consejería de Industria bajo la premisa de libre competencia y

conforme al procedimiento legal que establece la Ley 22/1973, de 21 de julio, de

Minas, modificada por la Ley 54/1980, de 5 de noviembre.

En los sistemas geotérmicos cerrados con colectores horizontales y los

sistemas geotérmicos abiertos, la memoria técnica o el proyecto presentado ante la

Consejería de Industria ha de cumplir con la legislación en materia de seguridad

minera, aportando el estudio geológico y plan de trabajo correspondiente, que

garantice la seguridad de la obra y zonas aledañas.

Las cimentaciones termo-activas y pilotes geotérmicos están vinculado a obra

nueva.

El impacto medioambiental que puede generar este tipo de instalaciones será

la Consejería de Industria, en relación a su competencia en minas y la necesidad de

autorización de las perforaciones, quién motive la consulta ante la Consejería de

Medio ambiente.

En el caso de los sistemas geotérmicos abiertos, hay que tener en cuenta que

pueden generar una posible afección a los acuíferos subterráneos, requiere entonces la

autorización expresa de los Consejos Insulares de Aguas. No hay procedimientos, ni

criterios uniformes, ni estandarizados en relación a su autorización.

Al promover una instalación geotérmica, habrá de contarse con las licencias y

permisos municipales necesarios en relación a la obra nueva vinculable a todo tipo de

instalación, a la obra de adaptación necesaria y, en todo caso, de perforación en


148

sistemas abiertos y cerrados con colectores verticales, como en relación al

movimiento de tierra que implica la instalación de sistemas geotérmicos cerrados con

colectores horizontales.

En los estudios de caso posteriores, en la Isla de Lanzarote la tramitación ha

sido a través del Consejo regulador de aguas en los sistemas abiertos que se han

utilizado.

Procedimiento para la instalación de Geotermia somera en Canarias.

Gobierno de Canarias.

o Consejería de Industria Instalaciones térmicas en edificio

o Seguridad de minas

o Derecho de explotación

Consejería de Medioambiente.

o Consulta motivada por la Consejería de Industria

Consejo Insular de Agua

o En relación a circuitos abiertos

En cuanto al nivel de autorizaciones administrativas necesarias para su

instalación, no se encuentra totalmente normalizado, en especial los sistemas abiertos.

El no existir procedimientos normalizados hace que en la práctica sea el técnico

correspondiente el que determine el criterio a seguir para su autorización o no, las

condiciones y procedimientos adaptados a los que estará sujeta dicha instalación. Esto

conlleva una alta incertidumbre sobre la autorización de la instalación, alargando el

plazo necesario para la misma.


149

3.2 Geotermia en Canarias.

3.2.1 EL PROBLEMA ENERGÉTICO DE CANARIAS.

La crisis energética y el aumento del efecto invernadero ha generado graves

problemas sociales y económicos, de forma que es necesario estudiar y analizar

nuevas fuentes de energía como alternativas al uso del petróleo. En este momento es

donde entran las llamadas “energías renovables” como una solución a este problema.

Existen diferentes alternativas naturales para resolver el problema en las islas; como

la energía solar (térmica y fotovoltaica), la energía eólica, la energía geotérmica, etc.

Siendo la energía geotérmica de un alto interés para el Archipiélago Canario ya que

nos vemos favorecidos por las características volcánicas del archipiélago.

El consumo de energía primaria en Canarias ha aumentado de forma

continuada en los últimos 20 años. La participación de las energías renovables es

mínima. Las islas se mantienen muy alejadas de los niveles de participación de las

renovables que se registran en otros sistemas energéticos de la Unión Europea.

Canarias tiene una vulnerabilidad energética muy superior a la del conjunto de

España, que es, a su vez, muy superior a la de la media de la Unión Europea. Por este

motivo requiere diseñar una estrategia energética que favorezca el uso racional de la

energía, potencie las energías autóctonas a un coste razonable, diversifique su balance

energético y permita la adopción de medidas específicas para situaciones de crisis.

Asociado a este aumento de consumo de energía van las emisiones de CO2

(muy por encima de lo que España ha asumido dentro del Compromiso de Reparto de

la UE en el marco del Protocolo de Kioto).


150

La diversificación energética de Canarias y el esfuerzo de la reducción de

emisiones de CO2, pasa por la máxima utilización, técnica y medioambientalmente

posible, de las energías renovables.

Una cosa muy clara es que no nos podemos desvincular de las fuentes

energéticas convencionales, pero sí dar un giro, ya que poseemos abundantes recursos

energéticos renovables y unas excelentes condiciones climatológicas. No debemos

esperar a que ocurra el desastre energético, debe ser un ejemplo de región avanzada y

de progreso intentando llegar al progreso de un desarrollo plenamente sostenible.

Debería de cambiar el planteamiento actual, de forma que las fuentes

energéticas convencionales sean consideradas como los “recursos energéticos

complementarios” y no como sucede actualmente. Este nuevo planteamiento

incentivaría el ahorro energético y la aplicación generalizada de energías autóctonas.

La implantación masiva de energías renovables, así como de sistemas de

ahorro de energía puede conducir a una reducción de un 35-50% de consumo de

energía eléctrica. Así mismo, con el fomento del transporte colectivo y otras medidas,

en este sector puede alcanzarse una reducción entre un 10-15% de combustible para

automoción. El resto, alrededor del 35-40% del consumo actual, tendría que ser

importado en forma de petróleo, en forma de combustibles sintéticos, etc, como el

sistema actual.

Las repercusiones de un sistema como el mencionado anteriormente son

positivas no solamente en el modelo energético (autonomía energética en la región, y

en cada una de las Islas, autonomía en la producción de agua potable, etc.), también

en el sector turístico (disminuyen los costes de agua y de la climatización de los

alojamientos) y en el sector de la construcción (bioclimatización y autosuficiencia

energética). Dando una nueva imagen de sostenibilidad y respeto al medio ambiente.


151

3.2.2 GEOTERMIA EN EDIFICACIÓN Y OBRA CIVIL EN CANARIAS.

Las posibilidades de explotación de la geotermia en edificación en Canarias

son factibles debido a las condiciones climáticas y a las características particulares del

recurso del que se dispone.

En el informe “Análisis del consumo energético del sector residencial en

España”, elaborado por el (IDAE, 2011) (57) en el marco del proyecto SECH-

SPAHOUSEC, parte de tres zonas climáticas y dos tipos de edificaciones

diferenciados, como se ve en la siguiente tabla nº 20 (IDAE, 2011) (57), la repercusión

que tienen dichas clasificaciones sobre la demanda energética de los hogares

españoles. La información de esta tabla corresponde a servicios energéticos que

pueden ser cubiertos a partir de la energía geotérmica somera y al total de la demanda

energética de los hogares. Destaca el elevado valor de dicha demanda factible de ser

cubierta a partir de la geotermia, en todos los casos superior al 50%.

kWh/hogar Servicios Zona

Atlántica Zona

Continental Zona

Mediterránea España

Pisos Calefacción 1.992 22,2% 4.408 43,9% 1.573 24,6% 2.670 34%ACS 2.225 25,1% 2.313 23,0% 1.646 25,8% 1.958 24,9% Refrigeración 528 5,9% 225 2,2% 127 2,0% 151 1,9%Total 8.982 100% 10.045 100% 6386 100% 7.859 100%

Unifamiliares Calefacción 9.938 45,9% 15.270 71,2% 9.245 63,3% 11.311 66.5% ACS 1.394 6,4% 1.858 8,7% 1.607 11% 1.664 9,8% Refrigeración 5.201 24,0% 275 1,3% 175 1,2% 209 1,2%Total 21.670 100% 21.445 100% 14.598 100% 17.012 100%

España Calefacción 4.015 35,7% 7.342 55,9% 3.972 44,3% 5.172 49,2% ACS 2.038 18,1% 2.193 16,7% 1.638 18,3% 1.877 17,8%Refrigeración 757 6,7% 238 1,8% 142 1,6% 170 1,6%Total 11.259 100% 13.141 100% 8.959 100% 10.521 100%

Tabla nº 20: Demanda energética (kWh) de los hogares españoles.


152

Canarias se incluye en la zona mediterránea, que comprende desde Girona a

Huelva. Si bien esta zona climática no resulta uniforme a lo largo de dicha franja,

tampoco lo es en Canarias. Los porcentajes variaran mucho en función de la zona ó en

función del tipo de edificación.

Lo importante de esta tabla es el alto porcentaje que los servicios que puede

proveer la energía geotérmica representan sobre la demanda energética de los hogares,

y como su aprovechamiento más eficiente puede repercutir sobre el gasto energético

de los hogares canarios. Estos datos son en gran medida extrapolables al sector

servicios, dada la importancia que el sector turístico juega en Canarias. El mayor

papel que la climatización (aire acondicionado) juega en hoteles y edificios

comerciales o públicos se verá compensado por la menor presencia de estos servicios

en los hogares canarios.

Hay que tener presente que hasta hace pocos años los hogares canarios no

están adaptados a las condiciones de confort. No se encuentran climatizados, debido a

las condiciones climáticas de las Islas, solamente los edificios destinados al sector

servicios son los que se encuentran climatizados.

En los últimos años, se ha ido incorporando la climatización, a la demanda

energética de los hogares canarios y teniendo en cuenta el coste de inversión que

implica su instalación, se hace prioritario, a la vista de esta tendencia, orientar al

potencial consumidor hacia la tecnología que le resulte más eficiente a lo largo de la

vida, menos influenciada por los vaivenes del mercado mundial de la energía y, si es

posible, con menor impacto medioambiental y sobre el sistema eléctrico insular.

Las principales barreras que hemos identificado para el desarrollo de la

energía geotérmica en España y como consecuencia en Canarias, son las dificultades


153

económicas, operativas y de oferta, que afectan tanto a la producción de calor como a

la producción de electricidad.

Falta de apoyo financiero a los sondeos y perforación. La inversión en los

proyectos de energía geotérmica es muy elevada en la fase inicial debido a

los altos costes de sondeos y perforación y actualmente no existen

modalidades de financiación adecuadas para este tipo de inversiones.

Falta de apoyo al desarrollo de I+D+i.

Obstáculos burocráticos: Dificultad para conseguir permisos

administrativos para sondeos y perforación, debido a que no existe un

proceso claro y conciso para la obtención de licencias. Como resultado, los

procesos para la obtención de las licencias son largos, con trámites

administrativos de 3-5 años en geotérmica media y baja temperatura y

trámites de 3-8 meses en geotérmica de baja y muy baja temperatura.

Bajo desarrollo del sector de la energía geotérmica en España: Implica que

en la actualidad no existan suficientes empresas especializadas ni

cualificadas en nuestro país.

Tenemos que valorar también los avances tecnológicos, entre ellos, la mejora

del rendimiento de la bomba de calor, mejora de la transmisividad de las sondas

geotérmicas y del relleno del sondeo, mejora de la eficiencia de las instalaciones y

equipos y mejoras en el comportamiento de los materiales.

También se pueden realizar mejoras mediante el desarrollo de más proyectos

de hibridación con otras energías renovables y la potenciación del calor de distrito.

Frente a todas las dificultades que nos podemos encontrar, existen diferentes

instalaciones referentes realizadas con geotermia de baja entalpía en las Islas

Canarias; aplicadas a instalaciones de aire acondicionado, climatización de piscinas y


154

preparación del agua caliente sanitaria (ACS). Con la utilización de estos sistemas no

solamente se obtiene un ahorro de los costos energéticos sino que también se

disminuyen las emisiones de CO2.

Algunas de las experiencias locales son:

Tenerife:

Instalación de 30 kW. Casa particular.

Gran Canaria:

Instalación prevista en CC El Tablero.

Fuerteventura:

Hotel Robinson Playa.- Instalación prevista.

Hotel Meliá Gorriones. Instalación prevista de 140 kW.

Centro Comercial Las Palmeras. Corralejo. Instalación de aire acondicionado.

Instalación de 1.882 kW.

Centro Comercial Las Rotondas. Puerto del Rosario. Refrigeración.

Instalaciones de 1.285 kW.

Lanzarote.

Arrecife Gran Hotel. Instalaciones de aire acondicionado, climatización de la

piscina, talasoterapia y ACS. Instalación de 1.076 kW.

Casino Club Náutico en Arrecife. Climatización de piscina. Instalación de 115

kW.

Hotel Las Costas. Puerto del Carmen. Instalación de aire acondicionado,

precalentamiento de ACS y climatización de piscinas. Instalación de 849 kW

Hotel Lanzarote Village. Puerto del Carmen. Instalación de aire

acondicionado, precalentamiento de ACS y climatización de piscinas. Instalación de

622 kW.


155

Apartamentos Floresta. Puerto del Carmen. Climatización de piscinas y aire

acondicionado en las zonas comunes. Instalación de 311 kW.

Parque Acuático Acualava. Climatización de piscinas.

Más de 7.200 kW de potencia total instalada.

CAPÍTULO IV: ESTUDIOS DE CASO

CAPÍTULO IV ESTUDIOS DE CASO

159

CAPÍTULO IV. ESTUDIOS DE CASO

4.1 Estudios de caso.

En los estudios de caso a tratar en esta Tesis, haremos una revisión de

diferentes instalaciones en las que se utiliza la energía geotérmica. Analizaremos y

estudiaremos instalaciones geotérmicas ya realizadas y en funcionamiento, en el

sector terciario (hoteles y centros comerciales) y realizaremos un estudio de viabilidad

en una bodega. Todos en la Isla de Lanzarote.

4.1.1 HOTELES.

Se hará una revisión de algunas de las instalaciones geotérmicas que se

encuentran ejecutadas y en uso en diferentes hoteles de la Isla de Lanzarote. La

elección de los hoteles se ha realizado en función del acceso y autorización por parte

de los mismos a la monitorización del sistema y obtención de datos reales.

Realizaremos estudios de los sistemas instalados y obtendremos diferentes

datos de la monitorización de la instalación. En estos estudios de caso los sistemas

geotérmicos se utilizan para climatización de piscinas y aire acondicionado.


160

El sistema de energía geotérmica utilizado en estas instalaciones es un

“Sistema de Circuito Abierto”, capaz de aprovechar el calor existente en las aguas

subterráneas obtenidas en un pozo de captación a temperaturas < 30ºC, que se

mantienen constantes durante todo el año.

Imagen nº 22: Esquema básico de funcionamiento. Fuente: Elías Casañas.

Estas aguas subterráneas se utilizan como líquido portador hasta la sala de

máquinas y una vez aprovechado su calor se devuelve al acuífero en un pozo de

rechazo a una temperatura inferior a la de captación.

No siendo suficiente la temperatura del agua para climatizar, se emplean

bombas de calor asociadas a un intercambiador geotérmico, que permiten con un


161

pequeño consumo eléctrico, obtener las temperaturas necesarias para calefactar o para

refrigerar con alta eficiencia energética.

Estas instalaciones tienen un coste superior a los sistemas convencionales de

climatización, pero el coste de uso es hasta 5 veces más bajo que el producido por

gas/gasoil. Esto hace que la geotermia de baja temperatura sea rápida de amortizar y

genere grandes ahorros económicos al usuario final.

COP (rendimiento de calor): 1 kW eléctrico consumido frente a 5-8 kW de

calor generado.

EER (rendimiento en frío): 1 kW eléctrico consumido frente a 4-6 kW de frío

generado.

Las bombas de calor asociadas al intercambiador geotérmico instaladas tienen

como coeficiente térmico medio un COP de 6,5 y una EER de 5, frente al 3 y 2,5

respectivamente que puede tener una bomba de calor convencional aire-agua.

Las principales ventajas de la energía geotérmica de baja temperatura las

hemos tratado en el apartado 3.1.4 “Ventajas e Inconvenientes de un sistema

geotérmico somero”.

Podemos aportar datos de un estudio de viabilidad realizado por el Ingeniero

D. Elías Casañas Rodríguez en uno de estos hoteles.

Se trata de un hotel de 115 habitaciones, muy parecido a las instalaciones de

las que vamos a realizar revisión. Este Hotel ya está ejecutado y con instalaciones

térmicas centralizadas y completamente amortizadas. Instalaciones que con el paso

del tiempo se han ido deteriorando. Esto ocurre con gran frecuencia en hoteles que se

encuentran en Canarias, ya que debido a la situación económica a la que nos

enfrentamos, se mantienen en funcionamiento instalaciones antiguas, con generadores

obsoletos y rendimientos muy pequeños. Con lo que aumentan los consumos de


162

electricidad y gas de las instalaciones térmicas, que unidas al aumento de precios

energéticos, se hacen insostenibles.

Imagen nº 23: Plano de situación del Hotel Lancelot.

Por eso se realizan estudios de viabilidad para implantar una instalación

geotérmica en el Hotel. Consiste en renovar la maquinaría, disminuyendo

sustancialmente el consumo de energía y las emisiones de CO2 y a su vez daría al

Hotel una imagen ecológica y sostenible. Mejoraría la eficiencia energética del

mismo.

El objetivo es hacer un balance térmico y una valoración de la instalación

recomendada, para analizar la viabilidad de la actuación propuesta desde las

perspectivas de ahorro energético, costos de energía y contaminación ambiental.

Visitando y analizando en un principio las instalaciones existentes del hotel y

los datos de consumo suministrados por el Propietario, se propone realizar una

instalación geotérmica de baja temperatura. Se sustituirán las plantas enfriadoras

existentes por una bomba de calor geotérmica que actuaría como generador de frío


163

para el aire acondicionado y como generador de calor para climatización de piscina y

precalentamiento del ACS. Las calderas quedarían como apoyo para el ACS y

tratamiento antilegionella.

En este estudio se preparan tres comparativos para conseguir los objetivos

iniciales. Se estudia que la bomba de calor actúe como generador de frío, de calor, o

ambos a la vez, con las plantas enfriadoras y las calderas actuales, para el aire

acondicionado, la climatización de piscinas y la preparación del ACS.

Comparativo para el aire acondicionado:

Actualmente se encuentra en uso generadores de frío/calor (son plantas

enfriadoras condensadas por aire).

Equipos actuales: Dos plantas enfriadoras condensadas por aire, con:

Potencia frigorífica: 2 x 150 kWf = 300 kWf.

Potencia calorífica de recuperación = nula (fuera de funcionamiento).

Potencia eléctrica absorbida: 2 x 54,5 = 109 kWe.

Bomba de calor geotérmica propuesta:

Potencia frigorífica: 275 kWf.

Potencia calorífica: 325 kWc.

Potencia eléctrica absorbida: 53,2 kWe.

Precio de la energía eléctrica en el momento: 0,125 €/kWh.

Horas de funcionamiento de la instalación: 10 horas al día todos los días

del año, es decir, 3.650 horas por año. Las máquinas no van a trabajar a

plena carga todas estas horas. La distribución de cargas durante las horas

de funcionamiento, según indicaciones de Eurovent, para una instalación

de este tipo sería:


164

Horas de función 3% 33% 41% 23%

Carga 100% 75% 50% 25%

Tabla nº 21: Distribución de cargas, según Eurovent.

Demanda de frío para el aire acondicionado:

Hay que tener en cuenta que la potencia real de las máquinas en la

actualidad es de 225 kWf ya que algún compresor está fuera de

servicio. Que las horas de funcionamiento al año son 3.650 y la

distribución de cargas de la tabla.

Demanda de frío= 3.650 x 225 x (0,03x1 + 0,33x0,75 +0,41x0,5 +0,23x0,25)

= 443.475 kWhf al año.

La bomba de calor propuesta aportará esta energía frigorífica,

generando en el condensador de las máquinas, a este régimen de

funcionamiento, una cantidad de calor de:

443.475 x 1,2 = 532.170 kWhc al año.

De este calor se puede recuperar un 20% para climatizar las piscinas y

un 15% para precalentamiento del ACS, de manera que el calor de

condensación se repartirá de la siguiente forma.


165

kWhc/año

Calor de condensación 523.170

Calor recuperado para piscinas (20%) 106.434

Calor recuperado para ACS (15%) 79.826

Calor rechazado a pozos (65%) 345.911

Tabla nº 22: Reparto del calor de condensación.

Rendimiento de los generadores:

La determinación del coeficiente ESEER, se realiza por el cálculo

certificado por Eurovent para plantas enfriadoras condensadas por aire o por agua.

Temp. Aire exterior 35 ºC 30 ºC 25 ºC 20 ºC

Horas función 3 % 33 % 41 % 23 %

Carga 100 % 75 % 50 % 25 %

EER 2.75 2.92 3.45 4.16

0.08 0.96 1.41 0.96 3.42 ESEER

Tabla nº 23: Rendimiento para plantas condensadas por aire existentes.

Temp. Ent. Agua cond. 30 ºC 30 ºC 30 ºC 30 ºC

Horas función 3 % 33 % 41 % 23 %

Carga 100 % 75 % 50 % 25 %

EER 5.17 6.05 7.04 8.35

0.16 2.00 2.89 1.92 6.96 ESEER

Tabla nº 24: Rendimiento para la bomba de calor geotérmica.


166

Podemos observar en este estudio que el coeficiente de eficiencia energética

estacional ESEER de la bomba de calor geotérmica duplica al de las plantas

enfriadoras existentes.

Consumos de energía eléctrica. Ahorros y Emisiones de CO2 en el aire

acondicionado:

Demanda

anual

kWh

Rendimiento

ESEER

Consumo

eléctrico anual

kWhw

Costo anual

energía eléctrica

€

Emisiones

kgCO2/año

Instalación existente 443.475 3.42 129.770 16.221 97.327

Instalación

propuesta con BCG

443.475 6.96 63.731 7.966 47.799

Ahorros 66.038 8.255 49.529

Tabla nº 25: Comparativa del consumo eléctrico, gasto energético y emisiones de CO2.

Podemos ver que el mayor consumo de energía eléctrica del hotel que es el del

aire acondicionado, puede reducirse a la mitad si las plantas enfriadoras condensadas

por aire se sustituyen por bombas de calor geotérmicas con una instalación adecuada.

Determinación de la demanda de calor para ACS y piscinas: Se ha

realizado utilizando los consumos mensuales de propano comercial en el Hotel, y una

distribución basada en la experiencia de otros hoteles con características similares, de

los sistemas de ACS, climatización de piscinas y cocinas. Obteniendo:


167

Consumo

Kg totales

Consumo

Kg ACS

Consumo

Kg cocina

Consumo

Kg piscina

Demanda

ACS, kWhc

Demanda

Piscina, kWhc

Enero 4.601 1.415 1.016 2.595 16.405 30.100

Febrero 4.199 1.469 1.055 2.099 17.037 24.345

Marzo 4.261 1.425 1.023 2.237 16.528 25.940

Abril 3.568 1.424 1.022 1.545 16.516 17.920

Mayo 2.159 795 570 1.218 9.215 14.129

Junio 3.842 1.324 951 0 15.357 0

Julio 1.873 1.519 1.091 0 17.616 0

Agosto 4.367 1.712 1.229 0 19.856 0

Septiembre 3.634 1.480 1.063 0 17.163 0

Octubre 2.170 1.484 1.065 0 17.205 0

Noviembre 4.231 1.511 1.085 2.059 17.523 23.881

Diciembre 4.495 1.369 983 2.568 15.872 29.780

TOTAL 43.399 16.926 12.152 14.322 196.294 166.095

Tabla nº 26: Determinación de la demanda de calor para ACS y piscinas.

Comparativo para la climatización de las piscinas:

Calderas actuales: son dos del tipo atmosféricas y de 90 kWc cada una.

PCI del propano comercial: 11,082 kc/kg.

Precio del propano comercial: 1,70 €/kg.

Precio de la energía eléctrica: 0,125 €/kWh.

Demanda de calor para climatizar las piscinas.- Como vemos en las tablas

anteriores; el consumo de energía para mantener las piscinas climatizadas

es de 166.095 kWhc (actualmente aportado por las calderas de gas

existentes). Con el sistema propuesto esta demanda se verá disminuida con

el calor recuperado de la BCG cuando está trabajando como generador de

frío para el aire acondicionado, determinado en la tabla nº 22, el reparto

del calor de condensación es de 106.434 kWhc/año, así que:


168

Demanda calor para climatizar piscina = 166.095 – 106.434 = 59.661

kWhc/año

Rendimientos:

Calderas de gas atmosféricas: Visualmente tienen buen aspecto. Su

rendimiento según catálogo del fabricante, es del 90%. En el estado actual se

considera un 87,5 %.

Bomba de calor geotérmica: Trabajando para climatizar piscinas tiene

temperaturas de salida/entrada del agua en el evaporador de 13/18 ºC, y en el

condensador de 35/30 ºC. En estas condiciones la máquina tiene un COP = 7,2

según catálogos.

Consumos y ahorro para climatización de piscinas: Los consumos se

determinan dividiendo la demanda entre el rendimiento.

Demanda

anual

kWhc

Rendimiento

ESEER

Consumo

anual

kWh

Costo

anual

€

Emisiones

KgCO2/año

Calderas existentes 166.095 87,5 % 189.823 25.043 39.773

Instalación propuesta con

BCG

59.661 6,19 9.638 1.205 7.229

Ahorros 180.185 23.838 32.545

Tabla nº 27: Comparativa para la climatización de la piscina.


169

El consumo de energía del hotel para climatizar las piscinas puede reducirse

en un 95%. Esta reducción es debido al calor de condensación que se recupera para

las piscinas.

Comparativo para la preparación del ACS:

Calderas actuales: son dos del tipo atmosféricas y de 90 kWc cada una.

PCI del propano comercial: 11.082 kc/kg.

Precio del propano comercial: 1,70 €/kg.

Precio de la energía eléctrica: 0,125 €/kWh.

Demanda de calor para la preparación del ACS: Como hemos visto en las

tablas anteriores, el consumo de energía para la preparación del ACS es de

196.294 kWhc. Con el sistema propuesto se puede recuperar parte del calor

de condensación de la BCG y utilizarlo para el ACS siendo de 79.826

kWhc/año. Así que la demanda para ACS será:

196.294 – 79.826 = 116.469 kWhc/año.

Rendimientos:

Calderas de gas atmosféricas: Visualmente tienen buen aspecto. Su

rendimiento según catálogo del fabricante, es del 90%. En el estado actual se

considera un 87,5 %.

Bomba de calor geotérmica: Trabajando para preparar ACS tiene

temperaturas de salida/entrada del agua en el evaporador de 13/18 ºC, y en el

condensador de 57/52 ºC. En estas condiciones la máquina tiene un COP =

4,05 según catálogos.


170

Consumos y ahorros para la preparación del ACS:

Hay que tener en cuenta que en esta instalación, la BCG sube la

temperatura del ACS como máximo a 55 ºC, por lo que no se puede prescindir

de las calderas para subirla a 60ºC para el tratamiento antilegionella. Así que

consideramos que el 80% de la demanda es aportada por la bomba de calor y

el 20% por las calderas.

Demanda

anual

kWhc

Rendimiento

ESEER

Consumo

anual

kWhc

Costo

anual

Energía €

Emisiones

KgCO2/año

Calderas existentes 196.294 87,5% 224.336 29.596 47.005

Instal. Propuesta BCG

(80%) +

Apoyo calderas (20%)

77.210

39.259

4,05

87,5%

19.064

44.867

2.383

53919

14.298

9.401

116.469 69.931 8.302 23.699

Ahorro 160.405 21.294 23.306

Tabla nº 28: Consumos y ahorros para la preparación del ACS.

El consumo de energía del Hotel para la preparación del ACS puede reducirse

en más de un 70% con la instalación propuesta. Esta reducción tan elevada se debe

también al calor de condensación que se recupera para el ACS cuando está

funcionando el aire acondicionado, como hemos mencionado anteriormente.

En resumen reunificamos los estudios hechos y vemos los costos energéticos,

los ahorros anuales y las emisiones de CO2 evitadas anualmente, detallados en la tabla

nº 29.


171

Costos energéticos Climatiz. piscinas ACS Total

Ahorros Emisiones Ahorros Emisiones Ahorros Emisiones Ahorros Emisiones

Instalación existente 16.221€ 97.327 25.043 € 39.773 29.596 € 47.005 70.859 € 184.106

Instalación propuesta con BCG 7.966 € 47.799 1.205 € 7.229 8.302 € 14.298 147.473€ 69.325

% de ahorros 51% 95% 72% 75%

Ahorros anuales 8.255 € 23.838 € 21.294 € 53.386 €

% de emisiones evitadas 51% 82% 20% 50 %

Emisiones evitadas kgCO2/año 49.529 32.545 9.401 91.474

Tabla nº 29: Costos energéticos, ahorro anual y emisiones de CO2 evitadas.


172

Estudio económico.

I-Inversión. Valoración de los equipos que hay que adquirir y los trabajos que hay que

realizar a los precios vigentes en el mercado

150.000 €

Vu-Vida útil de la inversión (años) después de la instalación 15 años

r-Tasa de rendimiento (%). Tipo de interés del mercado. 2,50 %

DCE-Disminución anual de costes energéticos (€año). Valoración del ahorro en costes

energéticos, consecuencia de la implantación de la mejora energética. Beneficio Anual

obtenido de una inversión.

53.386 €/año

Incremento del coste de la energía 5,00 %

ACMO-Aumento costes mantenimiento/operación (€año). Valoración del incremento

anual de los costes de mantenimiento y de operación asociados a la mejora energética

introducida.

100,00 €/año

IPC previsto anual 2,00 %

AEA-Ahorro económico anual. Beneficio anual menos costes de mantenimiento el primer

año

53.286 €/año

AEAn al ahorro económico durante toda la vida útil de la inversión 647.114,65 €

PB-Periodo de amortización bruta. (PAY-BACK) Tiempo de retorno de la inversión

bruto considerando sólo el coste de la inversión y un beneficio futuro constante igual al

del primer año.

2,81 años

PN-Periodo de amortización neta. (PAYBACK) Tiempo de retorno de la inversión

considerando el IPC en los costes de mantenimiento y el incremento del precio de la

energía en los beneficios futuros.

1,41 años

VAN. Valor actual neto. Beneficio total de la inversión puesto a dinero de hoy. 497.114,65 €

TIR. Interés que supone esta inversión. Calcular variando r para que mi VAN sea 0 38,89%

Tabla nº 30: Estudio económico de la propuesta geotérmica.


173

4.1.1.1 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el complejo de apartamentos “Floresta”.

Situado en la C/Mercurio 2, 35510, en Puerto del Carmen. Lanzarote.

Imagen nº 24: Plano de situación del Complejo de Apartamentos Floresta.

Cuando se inició este proyecto de reforma para satisfacer la demanda térmica

del Complejo; se buscaba un objetivo claro “conseguir un uso racional de la energía,

tanto por consideraciones económicas como de protección del medio ambiente”, todo

ello durante un periodo de vida económicamente razonable, y de acuerdo con la

reglamentación vigente. Con este objetivo se pretende justificar el mayor rendimiento

energético y el menor impacto ambiental por el consumo de energía de las

instalaciones centralizadas, en resumen la máxima eficiencia de la nueva instalación y

la integración de la instalación en el Complejo de apartamentos, con la

correspondiente reducción de costes de mantenimiento y explotación, posibilidad de


174

aprovechamiento de la simultaneidad de funcionamiento de los diferentes subsistemas

y la posibilidad de implantar subsistemas de ahorro de energía.

El hotel cuenta con un total de 16 bloques donde se encuentran los 242

apartamentos y las zonas comunes y de servicio.

La instalación geotérmica se encarga de la climatización de las piscinas y del

aire acondicionado de las zonas comunes. La fecha de ejecución de la reforma fue en

2010. El proyecto de reforma fue realizado por el Ingeniero Industrial D. Elías

Casañas Rodríguez. Y obtuvo el “Premio Innovación Consejería Turismo 2010”.

Imagen nº 25: Complejo de Apartamentos Floresta.

El método elegido para el aprovechamiento de la energía geotérmica es un

“sistema abierto a través de captación vertical”. Nos encontrábamos con pozos de

agua realizados, que se encuentran cerca del mar, con un caudal adecuado para el

aprovechamiento de la instalación y garantizaban una buena transmisión térmica. El

circuito hidráulico se conecta a los intercambiadores de la bomba y ésta a su vez, a los


175

climatizadores de las salas y al ACS, respectivamente, siguiendo el esquema de la

imagen nº 22.

Esta instalación geotérmica consta de:

Una planta enfriadora condensada por agua. Marca TRANE modelo

RTWB-208:

Potencia frigorífica 253 kWf.

Potencia calorífica 311 kWc.

Antes de la ejecución de la obra el Complejo de Apartamentos tenía una

instalación de dos calderas de gas con su correspondiente depósito aéreo de

almacenamiento.

Las instalaciones térmicas del complejo, se pueden dividir en dos grupos, por

un lado las instalaciones generadoras y receptoras de calor, para la producción y

consumo de ACS y para la climatización de piscinas y por otro lado las instalaciones

pertenecientes a la producción de aire acondicionado. Se ha utilizado un sistema

centralizado de generación de calor y frío para satisfacer la demanda térmica del

complejo.

Para las instalaciones de calor, existen tres subsistemas:

Placas solares: 300 paneles solares modelo Made Endesa 4000E que

generan ACS y climatizan la piscina.

Caldera de gas: Dos calderas de gas marca Roca modelo CPA 200

(actualmente solamente funcionan para el tratamiento de antilegionella).

Aprovechamiento del calor de condensación BCG: Una máquina

enfriadora agua-agua para generar agua fría en la producción de aire


176

acondicionado, el calor de condensación que desprende dicha máquina

(calor residual) se utilizará para climatizar las piscinas.

Para las instalaciones de aire acondicionado:

Máquina enfriadora agua-agua para la generación del agua refrigerada que

atenderá la demanda de los equipos de aire acondicionado.

Las únicas estancias climatizadas del complejo son las zonas comunes, en

concreto la recepción, el comedor y la sala de espectáculos. Estas se van a

climatizar mediante tres climatizadores (uno por estancia).

Se implantó una nueva enfriadora refrigerada por agua, la cual en los periodos

estivales funcionará para la preparación de agua fría para el aire acondicionado de

zonas comunes, aprovechando el calor de condensación de la máquina para la

climatización de las piscinas si fuera necesario o disipándolo por medio del agua del

mar. Además durante el invierno, todas las mañanas, se pone en funcionamiento la

enfriadora durante dos horas y media aproximadamente, para generar agua fría para el

aire acondicionado en el comedor, en ese tiempo las máquinas disiparán calor que se

empleará para la climatización de piscinas o disipando el calor no necesario con agua

del mar.

La producción del ACS se conseguirá mediante los paneles solares y mediante

las calderas de gas existentes (actualmente en desuso).

La máquina enfriadora agua-agua generará simultáneamente el agua fría para

el aire acondicionado y el agua caliente para la climatización de las piscinas.

Todo irá acompañado de un sistema inteligente de control distribuido, que

permite sincronizar todos los elementos de la instalación.

Horarios de funcionamiento:


177

Los horarios de funcionamiento de las distintas instalaciones y zonas del

establecimiento varían en función de su uso:

Para el ACS:

En las habitaciones, los periodos de máximo consumo de ACS son desde

las 8 hasta las 9 y desde las 17 hasta las 19 horas.

Para el aire acondicionado:

El horario del comedor será de 7 a 10, de 13 a 15 y de 18.30 a 21 horas.

La recepción tendrá un horario de funcionamiento continuo de 8 a 22

horas.

La sala de espectáculos dependerá del día, pero se le puede estimar un

horario de funcionamiento de 21 a 24, no obstante habrá días que tenga la

necesidad de utilizar el aire acondicionado a cualquier hora del día.

Para la climatización de piscinas:

El horario de climatización de las piscinas lo determinarán por un lado las

horas de sol diarias, ya que se climatiza mediante los paneles solares y el

horario de funcionamiento del aire acondicionado ya que también se

climatizan mediante el calor liberado en el condensador de la máquina al

generar el agua refrigerada para el aire acondicionado.


178

Los equipos que forman las instalaciones térmicas del complejo son:

1. 1 UNIDAD ENFRIADORA: agua-agua.

Marca: Trane.

Modelo: RTWB-208.

Pot. Frigorífica: 253 kW.

Pot. Calorífica: 311 kW.

Pot. Consumida: 58 kW.

2. 3 UNIDADES CLIMATIZADORAS:

Marca: Termoven.

Modelo: CLA.

Pot.Consumida: Depende unidad.

3. 2 CALDERAS DE GAS:

Marca: Roca.

Modelo: CPA 200.


179

Datos Generales de la enfriadora

Tabla nº 31: Datos generales de la enfriadora.


180

Datos eléctricos

Tabla nº 32: Datos eléctricos enfriadora.

Datos de rendimiento

Tabla nº 33: Datos de rendimiento enfriadora.


181

Imagen nº 26: Máquina enfriadora condensada por agua.

Gráficos nº 10 y 11: Gráficos de la pérdida de agua del condensador (izq.) y pérdida de agua del evaporador (derecha).


182

En el proyecto de reforma se hace un estudio de:

a/ Las exigencias de bienestar e higiene de las instalaciones:

La calidad térmica del ambiente para que los parámetros

térmicos de los recintos a los que sirve, se encuentren entre los

siguientes valores en función de la estación del año.

Estación Temp. Operativa

ºC

Humedad relativa

%

Verano 23 …. 25 45 …. 60

Invierno 21 …. 23 40 …. 50

Tabla nº 34: Temperatura y humedad en función de la estación del año.

Las condiciones exteriores de cálculo, la elección de las condiciones

exteriores de temperatura seca y, en su caso, de temperatura húmeda

simultánea, necesarias para el cálculo de la demanda térmica máxima

instantánea y, en consecuencia, para el dimensionado de equipos y aparatos, se

hace en base al criterio de niveles percentiles. (Norma UNE 100014) (58). Se ha

tenido en cuenta también la dirección e intensidad de los vientos dominantes

del Norte Noreste; la latitud cero sobre el nivel del mar y, para la radiación

solar, la latitud del lugar de emplazamiento del complejo. Para el cálculo del

consumo energético del establecimiento a lo largo de una temporada, se

tendrán en cuenta los datos del año típico del lugar (temperatura seca,

temperatura húmeda, radiación solar e intensidad de los vientos dominantes).


183

MES H.R.

%

T. amb.

G.C.

V vto.

m/s

Rad. Horz.

Kc/d/m2

Pv. Amb.

Kg/cm2

ENE 74 16.9 5.55 2950 0.0148

FEB 71 17.4 5 3100 0.0146

MAR 66 18.6 6.67 4170 0.0146

ABR 67 18.8 6.39 4510 0.0149

MAY 66 19.8 7.5 5180 0.0156

JUN 68 21 7.22 5570 0.0173

JUL 67 23.2 8.33 5900 0.0194

AGO 70 24.4 7.78 5400 0.0217

SEP 73 24.3 6.11 4410 0.0225

OCT 73 22 5.55 3880 0.0197

NOV 71 19.9 5.28 3080 0.0169

DIC 72 17.9 5 2540 0.0152

Tabla nº 35: Datos del año de la zona.

La calidad del aire interior: El nivel mínimo de calidad de aire interior

será IDA2 e IDA3. Teniendo en cuenta el caudal mínimo de aire

exterior de ventilación, la filtración del aire exterior de ventilación y el

aire de extracción.

La Higiene: Preparación de agua caliente para usos sanitarios.

Aperturas de servicio para limpieza de conductos y plenums de aire.

Calentamiento de agua en piscinas climatizadas. La temperatura del

agua estará comprendida entre 24º y 30º.


184

La calidad acústica: Se limitarán los niveles de ruido y de vibraciones

que la instalaciones puedan transmitir a los recintos protegidos y

habitables del edificio a través de las sujeciones o puntos de contacto

de aquellas con elementos constructivos, de tal forma que no se

aumenten perceptiblemente los niveles debidos a las restantes fuentes

de ruido del edificio.

b/ La exigencia de eficiencia energética:

Generación de frío: La potencia que suministra la unidad de producción de

frío se ajusta a la carga máxima simultánea de las instalaciones servidas.

Sumando los valores de cargas térmicas obtenidas en los distintos

locales, considerando las variaciones en el espacio y en el tiempo de las

ganancias de calor debidas a radiación solar o cargas interiores y las distintas

situaciones de demanda térmica del sistema al variar la hora del día y el mes

del año, se obtiene la carga máxima total:

ESTANCIA POTENCIA kW

RECEPCIÓN 30,129

COMEDOR 120,056

SALA DE ESPECTÁCULOS 39,266

POTENCIA TOTAL REFRIGERACIÓN 189,45

Tabla nº 36: Potencia total de refrigeración.

Estas dependencias no tienen exactamente el mismo horario de

funcionamiento, sin embargo, sí que coincidirán en determinados periodos de tiempo,

por lo que el coeficiente de simultaneidad a aplicar es 1. No obstante, la máquina


185

elegida tiene dos compresores de tornillo, este tipo de compresores son capaces de

ajustar instantáneamente la potencia frigorífica demandada con la potencia frigorífica

entregada manteniendo un buen rendimiento.

Con las ganancias de calor debidas al movimiento de los fluidos portadores y

el perfil de la modulación de la demanda prevista, se elige la potencia, el modelo y el

número de generadores de frío necesarios.

En nuestro caso se ha elegido la planta enfriadora nombrada anteriormente de

la marca TRANE modelo RTWB-208, con una potencia frigorífica de 253 kW. La

potencia de la máquina elegida es algo superior a la potencia frigorífica necesaria de

la instalación, este sobredimensionamiento se realiza para dejar cubierta la posible

climatización de alguna estancia no climatizada a día de hoy. El hecho de que la

máquina esté sobredimensionada no influirá en el rendimiento de la misma ya que

ésta posee dos compresores de tornillo que pueden ajustarse a la potencia demandada

sin disminuir su rendimiento.

El caudal de fluido portador podrá variar (bombas con variador de frecuencia)

adaptándose a la carga térmica instantánea, entre los límites mínimo y máximo

establecidos por el fabricante.

La temperatura del agua refrigerada a la salida de las plantas se mantendrá

constante al variar la demanda.

Las máquinas enfriadoras alimentan el colector de impulsión de agua

refrigerada de la sala de máquinas, a partir del cual salen 3 circuitos cerrados que

alimentarán a los siguientes grupos de consumidores (climatizadores) y regresarán al

colector de retorno, situado también en la sala de máquinas, dichos circuitos necesitan

impulsar como mínimo el siguiente caudal para poder transferir a los climatizadores la

potencia frigorífica estudiada.


186

Nª de circuito Tipo/nº de consumidores Caudal agua necesario (m3/h)

1 Recepción 6,03

2 Comedor 24,01

3 Sala espectáculos 7,85

Tabla nº 37: Caudal de agua necesario.

Estimación del consumo de energía: Estimando el número de horas de

funcionamiento al día podemos estimar el consumo diario de la

instalación de aire acondicionado.

Para los meses de enero a mayo y de octubre a diciembre (en los

que la única estancia que necesita aire acondicionado es el comedor), el

consumo diario estimado de la instalación de aire acondicionado es el que

se muestra en la siguiente tabla:

Equipo Pot. Abosrb. kW Horas/día kWh/día

RTWB208 33,5 2 67

Climat. Comedor 13,01 2 26,02

Bomba climat. 0,75 2 1,5

TOTAL 94,52

Tabla nº 38: Consumo diario estimado de la instalación de aire acondicionado meses de enero a mayo y de octubre a diciembre.

En esta situación el COP de la máquina es de 4,43


187

Para los meses de Junio a septiembre el consumo diario estimado de la

instalación de aire acondicionado es el que se muestra en la siguiente tabla:

Equipo Pot. Abosrb. kW Horas/día kWh/día

RTWB208 47,3 10 473

Climat. Comedor 13,01 6,5 84,56

Bomba climat Com. 0,75 6,5 4,87

Climat. Recepción 4,69 10 46,9

Bomba climat Recep. 0,55 10 5,5

Climat. S. Fiesta 11,04 2 22,08

Bomba Climat. S. Fiesta 0,55 2 1,1

TOTAL 638

Tabla nº 39: Consumo diario estimado de la instalación de aire acondicionado meses de junio a septiembre.

En esta situación el COP de la máquina es de 3,44

En la siguiente tabla se muestra el consumo mensual y anual en términos de

energía eléctrica y el equivalente a las emisiones de CO2 (suponiendo una generación

de la energía eléctrica mediante fuel/gasoil) que produce la instalación de aire

acondicionado del Complejo.


188

Mes Días kWh/día Energía

kW/mes

Emisión CO2

Kg/mes

ENE 31 94,52 2930,12 1084,14

FEB 28 94,52 2646,56 979,23

MAR 31 94,52 2930,12 1084,14

ABR 30 94,52 2835,60 1049,17

MAY 31 94,52 2930,12 1084,14

JUN 30 638,00 19140,00 7081,80

JUL 31 638,00 19778,00 7317,86

AGO 31 638,00 19778,00 7317,86

SEP 30 638,00 19140,00 7081,80

OCT 31 94,52 2930,12 1084,14

NOV 30 94,52 2835,60 1049,17

DIC 31 94,52 2930,12 1084,14

Total año 365 100804.36 37297.61

Tabla nº 40: Consumo mensual de energía eléctrica y emisiones de CO2.

El sistema elegido para el acondicionamiento del aire acondicionado en las

estancias del complejo asegura un alto nivel de eficiencia energética debido a los

siguientes factores:

Dimensionamiento del sistema (se realiza un detallado estudio de

cargas térmicas).

Empleo de dos compresores de tornillo que se ajustan a la demanda

instantánea.


189

Bombas dispuestas en el retorno del circuito de los climatizadores

equipadas con variador de velocidad en función de la temperatura del

retorno del agua.

Recirculación del aire frío.

Posibilidad de funcionamiento en modo Free-Cooling (cuando las

condiciones exteriores sean favorables, las unidades interiores podrán

funcionar en modo ventilación con aire exterior sin tratar).

Condición de sobrepresión de aire en el local.

Conductos escogidos con baja conductividad térmica (λ=0,032).

Sistema de control inteligente que maneja un gran número de variables

y en función de éstas actúa de la forma más eficiente energéticamente

hablando.

Sistema de control horario (asegurando la inoperatividad de la

instalación durante los periodos de no ocupación).

Generación de calor: La energía calorífica requerida por el complejo es la

necesaria para la preparación del ACS y para la climatización de piscinas.

El cálculo de la potencia necesaria de preparación del ACS se ha obtenido

previendo 55 litros por persona y día según especifica el (CTE, 2006) (1) en su DB

HS4 y a una Tª de acumulación de 60ºC, para el cálculo de la potencia necesaria para

la climatización de las piscinas se ha considerado una Tª de climatización de 24ºC con

los volúmenes correspondientes de cada piscina.


190

Como se puede observar en la siguiente tabla nº 41 se muestra la potencia

(kW) y el % que suministran las energías alternativas, como son los paneles solares y

el aprovechamiento de la condensación de las plantas enfriadoras cuando están

produciendo agua fría para el aire acondicionado.

De la tabla se obtiene las siguientes conclusiones significativas:

El 100% de la energía que se emplea para la climatización de las piscinas

proviene de las instalaciones de paneles solares y de la recuperación de

energía proveniente de la condensación de las máquinas enfriadoras,

cumpliendo así con el RITE.

El 77,84% de la producción del ACS proviene de las instalaciones de

paneles solares, cumpliendo así con el CTE.

De marzo a octubre ambos incluidos el 100% del ACS se obtiene mediante

energía solar.


191

APORTE PANELES SOLARES (kW) Aporte recup. piscina

Aprovecham. E. Alternat. y resid. (%)

MES ACS PISCINA TOTAL PISCINA ACS PISCINA

ENE 8.127,85 45.600,13 53.727,99 8.850,00 18,76 100,00

FEB 17.986,24 40.193,52 58.179,75 8.850,00 47,06 100,00

MAR 41.308,98 38.269,51 79.578,49 8.850,00 100,00 100,00

ABR 39.001,40 27.364,93 66.366,32 8.850,00 100,00 100,00

MAY 38.286,37 16.383,55 54.669,92 8.850,00 100,00 100,00

JUN 36.076,29 0,00 36.076,29 15.199,84 100,00 100,00

JUL 37.278,83 0,00 37.278,33 16.576,79 100,00 100,00

AGO 37.278,83 0,00 37.278,83 16.355,76 100,00 100,00

SEP 37.051,33 0,00 37.051,33 23.929,39 100,00 100,00

OCT 40.301,44 24.188,45 64.489,90 8.850,00 100,00 100,00

NOV 23.731,29 32.979,65 56.710,93 8.850,00 59,36 100,00

DIC 3.867,59 44.333,85 48.201,44 8.850,00 8,93 100,00

TOTAL AÑO 360.269,43 269.313,59 629.610,02 142.861,78 77,84 100,00

Tabla nº 41: Potencia y % de las energías alternativas en la instalación de climatización

El sistema elegido para la generación de ACS y climatización de las piscinas

del Complejo asegura un alto nivel de eficiencia energética debido a los siguientes

factores:

Dimensionamiento del sistema según detallado estudio de necesidades.

Generación de calor a través de fuentes de energías alternativas

gratuita, al aprovechar el calor de condensación de las máquinas


192

enfriadoras (agua-agua) al producir agua fría para el aire

acondicionado.

Generación de calor a través de energías renovables, paneles solares,

caldera de gas a baja temperatura con excelente rendimiento (94%).

Sistema de control inteligente que maneja un gran número de variables

y en función de éstas actúa de la forma más eficiente energéticamente

hablando.

Al no tratarse de un edificio nuevo, no hay que comparar el sistema de

producción de calor con otro alternativo.

La instalación térmica está dotada de los sistemas de control automático de las

instalaciones de climatización, necesarios para que se puedan mantener en los locales

las condiciones de diseño previstas, ajustando los consumos de energía a las

variaciones de la carga térmica.

El empleo de estos controles está limitado a las siguientes aplicaciones:

Límites de seguridad de temperatura y presión.

Regulación de la velocidad de ventiladores de unidades terminales.

Control de la emisión térmica de generadores de instalaciones

individuales.

Control de la temperatura de ambientes servidos por aparatos unitarios,

siempre que la potencia térmica nominal total del sistema no sea mayor

que 70 kW y

Control del funcionamiento de la ventilación de salas de máquinas con

ventilación forzada.


193

La temperatura del fluido refrigerado a la salida de las unidades enfriadoras de

producción instantánea se mantendrá constante, cualquiera que sea la demanda e

independientemente de las condiciones exteriores.

Mediante el sistema de control informático instalado, se podrá registrar el

número de horas de funcionamiento así como el número de arrancadas de cualquier

equipo que forme parte de las instalaciones de climatización.

El concepto de mantenimiento se encuadra dentro de la propia explotación de

la instalación y, de igual modo, también están incluidas una serie de medidas y

actividades operativas a realizar en y para la misma, encaminadas a optimizar la

gestión energética del edificio y a conseguir una mayor eficiencia energética.

Como mantenimiento entendemos el conjunto de operaciones necesarias para

asegurar el funcionamiento de una instalación de manera constante, con el mejor

rendimiento posible, conservando perfectamente la seguridad en el servicio y la

defensa del medio ambiente. De esta definición afirmamos, que un correcto programa

de mantenimiento conlleva a una mayor eficiencia energética, un menor impacto

ambiental, una disminución de averías, una reducción de costes y también una mayor

duración de la vida útil de la instalación.

Las exigencias que deben cumplir las instalaciones térmicas del hotel con el

fin de asegurar que su funcionamiento, a la largo de su vida útil, se realice con la

máxima eficiencia energética, garantizando la seguridad, la durabilidad y la

protección del medio ambiente, así como las exigencias establecidas en el proyecto o

memoria técnica de la instalación final realizada:

La instalación térmica se mantendrá de acuerdo con un programa de

mantenimiento preventivo.

Dispondrá de un programa de gestión energética.


194

Dispondrá de instrucciones de seguridad actualizadas.

Se utilizará de acuerdo con las instrucciones de manejo y maniobra.

Se utilizará de acuerdo con un programa de funcionamiento.

En el programa de mantenimiento preventivo las instalaciones térmicas se

mantendrán de acuerdo con las operaciones y periodicidades contenidas en el

programa de mantenimiento preventivo que se encuentra en el “Manual de Uso y

Mantenimiento”.

En el programa de gestión energética se realiza una evaluación periódica del

rendimiento de los equipos generadores de frío en función de su potencia térmica

nominal, midiendo y registrando los valores, de acuerdo con las operaciones y

periodicidades establecidas.

Periodicidad

Medidas de generadores de frío 70 kW < P ≤ 1.000 kW

P > 1.000 kW

Temperatura del fluido exterior en entrada y salida del evaporador 3 m m

Temperatura del fluido exterior en entrada y salida del condensador 3 m m

Pérdida de presión en el evaporador en plantas enfriadas por agua 3 m m

Pérdida de presión en el condensador en plantas enfriadas por agua 3 m m

Temperatura y presión de evaporación 3 m m

Temperatura y presión de condensación 3 m m

Potencia eléctrica absorbida 3 m m

Potencia térmica instantánea del generador, como porcentaje de la carga máxima

3 m m

CEE o COP instantáneo 3 m m

Caudal de agua en el evaporador 3 m m

Caudal de agua en el condensador 3 m m

m: una vez al mes; la primera al inicio de la temporada 3 m: cada tres meses; la primera al inicio de la temporada

Tabla nº 42: Evaluación periódica de los equipos generadores de frío.


195

La empresa mantenedora realizará un seguimiento de la evolución del

consumo de energía y de agua de la instalación térmica periódicamente, con el fin de

poder detectar posibles desviaciones y tomar las medidas correctoras oportunas.

Las instrucciones de seguridad serán las adecuadas a las características

técnicas de la instalación concreta y su objetivo será reducir a límites aceptables el

riesgo de que los usuarios u operarios sufran daños inmediatos durante el uso de la

instalación.

Estas instrucciones estarán claramente visibles antes del acceso y en el interior

de la salas de máquinas, locales técnicos y junto a aparatos y equipos, con absoluta

prioridad sobre el resto de instrucciones.

Las instrucciones de manejo y maniobra serán las adecuadas a las

características técnicas de la instalación, sirven para efectuar la puesta en marcha y

parada de la instalación, de forma total o parcial, y para conseguir cualquier programa

de funcionamiento y servicio previsto. Estarán situadas en un lugar visible de la sala

de máquinas y locales técnicos.

El programa de funcionamiento, será adecuado a las características técnicas de

la instalación concreta con el fin de dar el servicio demandado con el mínimo

consumo energético. Comprenderá los siguientes aspectos:

Horario de puesta en marcha y parada de la instalación.

Orden de puesta en marcha y parada de los equipos.

Programa de modificación del régimen de funcionamiento.

Programa de paradas intermedias del conjunto o de parte de equipos.

Programa y régimen especial para los fines de semana y para

condiciones especiales de uso del edificio o de condiciones exteriores

excepcionales.


196

La disposición de un sofisticado ordenador es el que gestiona el frío y el calor,

y el funcionamiento de la bomba de calor geotérmico. Con su servidor integrado se

puede hacer un seguimiento detallado vía internet. Y poder detectar cualquier

anomalía o fallo del sistema.

La instalación de la que se va a realizar el mantenimiento y uso es la siguiente:


197

Imagen nº 27: Plano de la instalación de la producción de frío. Anexo I.


198

El control se realiza a través de Servicios de Control Inteligente IQ3. Datos

ampliados en el Anexo I.- Complejo de Apartamentos Floresta.

Imagen nº 28: Control inteligente.

Los datos remotos a los que podemos tener acceso están controlados en todo

momento mediante sensores y alarmas programadas.

Imagen nº 29: Ejemplo de obtención de datos del programa.


199

Imagen nº 30: Datos que podemos obtener.

Imagen nº 31: Ejemplo de obtención de datos del programa (I).


200

Imagen nº 32: Obtención de datos.

En el anexo I.- Complejo de Apartamentos Floresta se encuentran más

ejemplos de datos que se pueden obtener para poder llevar a cabo el control y

mantenimiento de la instalación.

A su vez, todos estos datos también se pueden obtener en el ordenador central

que controla la maquinaria obteniendo gráficos de control.


201

Imagen nº 33: Ordenador de registro instalado en la maquinaria.

Con los datos obtenidos en el sistema de gestión inteligente se realiza el

mantenimiento y uso de las instalaciones.


202

Fotos de la instalación ejecutada y funcionando:

Imagen nº 34: Intercambiadores de calor en la sala de máquinas.


203

Imagen nº 35: Entrada y salida del agua de los pozos.

Estudio de viabilidad:

Análisis de viabilidad económico:

Equipos anteriores: Dos calderas de gas marca ROCA mod. CPA

200.:

Potencia: 2 x 232,6 kW = 465,2 kW

Rendimiento: 92%.

Equipo instalado y funcionando: Bomba de calor geotérmica.Una

planta enfriadora condensada por agua. Marca TRANE modelo

RTWB-208:

Potencia frigorífica: 253 kWf.

Potencia calorífica: 311 kWc.


204

Potencia eléctrica absorbida: 57,6 kWe.

Precio de la energía eléctrica en el momento: 0,164 €/kWh.

Horas de funcionamiento de la instalación:

Meses de enero a mayo y de octubre a diciembre: 2 horas diarias.

8 meses = 243 días x 2 horas diarias = 486 horas.

Meses de junio a septiembre: Una media de 10 horas diarias.

4 meses = 122 días x 10 horas diarias = 1.220 horas.

En total una media de 1.706 horas por año

Las máquinas no van a trabajar a plena carga todas estas horas. La

distribución de cargas durante las horas de funcionamiento, según indicaciones

de Eurovent, para una instalación de este tipo sería:

Horas de función 3% 33% 41% 23%

Carga 100% 75% 50% 25%

Tabla nº 43: Distribución de cargas, según Eurovent.

Demanda de frío para el aire acondicionado:

La bomba de calor propuesta aportará la siguiente energía frigorífica,

según datos de las tablas nº 38 y tabla nº 39, a este régimen de

funcionamiento, una cantidad de calor de:

94,52 kWh/día x 243 días = 22.968,36 kWh


205

638 kWh/día x 120 días = 77.836 kWh

TOTAL: 100.804,36 kWh/año

Por tanto, la demanda de frío para el aire acondicionado anual es de

100.804,36 kWh año.

Teniendo en cuenta que el COP para los meses de enero a mayo y de

octubre a diciembre es de 4,43

Qelectrica ó = . ,

, = 29.389,02 kWh

Y el COP para los meses de Junio de Septiembre es de 3,44

Qelectrica ó = . ,

, = 41.313,26 kWh

La máquina enfriadora desprende un calor de condensación que el 25-30%

aproximadamente se utilizara para climatizar la piscina.

Sistema convencional ya instalado:

Qelectrica ó = . ,

= 50.402,18 kWh

Ahorro energético.


206

Ahorro = 92.740,02 – 29.389,02 = 63.351 kWh

Ahorro = 92.740,02 – 41.313,26 = 51.426,76 kWh

El ahorro relativo al consumo es de:

Ahorro energético = 63.351 / 92.740,02 = 68 %

Ahorro energético = 51.426,76 / 92.740,02 = 55,5 %

Ahorro = 63.351 * 0,164 = 10.389,57

Ahorro = 51.426,76 * 0.164 = 8.433,85

Total ahorro anual de la instalación = 18.823,42 €/año

Suponiendo que el coste de la energía eléctrica aumenta un 7% anual, el

ahorro económico aumenta igualmente.

Inversión:

La inversión derivada de la instalación convencional se puede considerar cero

pues los sistemas convencionales se encuentran instalados y funcionan correctamente.

La inversión a realizar asciende a la cantidad de 100.505,86 €.

Valor actual neto:

Para el cálculo del VAN se utiliza la siguiente ecuación:

VAN = Inversión + ∑

dónde:


207

Inversión: Cantidad de dinero que se emplea en adquirir la instalación:

100.505,86 €

T: Tiempo de vida de la instalación en años: 15 años

r: Tasa de descuento: 2,5%

FCt: Flujo de caja en cada año (ahorro energético): Según la Tabla: Ahorro

energético anual.

Año Ahorro económico

€/año

1 18823,42

2 19764,59

3 20752,82

4 21790,46

5 22879,98

6 24023,98

7 25225,18

8 26486,44

9 27810,76

10 29201,30

11 30661,37

12 32194,44

13 33804,16

14 35494,37

15 37269,08

Tabla nº 44: Ahorro energético anual.

VAN = -100.505,86 + ∑,

= 227.267,17 €

Comprobamos en este punto que la inversión realizada, es una inversión rentable.


208

TIR

VAN = ∑ – Inversión = 0

TIR = 21,68 %


100.505,86 €



energético anual.

El presupuesto general asciende a 100.505,86 euros.


209

Estudio económico.

I-Inversión. Valoración de los equipos que hay que adquirir y los trabajos que hay que

realizar a los precios vigentes en el mercado

100.505,86 €

Vu-Vida útil de la inversión (años) después de la instalación 15 años

r-Tasa de rendimiento (%). Tipo de interés del mercado. 2,50 %

DCE-Disminución anual de costes energéticos (€año). Valoración del ahorro en costes

energéticos, consecuencia de la implantación de la mejora energética. Beneficio Anual

obtenido de una inversión.

18.823,42 €/año

Incremento del coste de la energía 5,00 %

ACMO-Aumento costes mantenimiento/operación (€año). Valoración del incremento

anual de los costes de mantenimiento y de operación asociados a la mejora energética

introducida.

100,00 €/año

IPC previsto anual 2,00 %

AEA-Ahorro económico anual. Beneficio anual menos costes de mantenimiento el

primer año

18.723,42 €/año

AEAn al ahorro económico durante toda la vida útil de la inversión 282.351,3 €

PB-Periodo de amortización bruta. (PAY-BACK) Tiempo de retorno de la inversión

bruto considerando sólo el coste de la inversión y un beneficio futuro constante igual al

del primer año.

5,95 años

PN-Periodo de amortización neta. (PAYBACK) Tiempo de retorno de la inversión

considerando el IPC en los costes de mantenimiento y el incremento del precio de la

energía en los beneficios futuros.

5 años

VAN. Valor actual neto. Beneficio total de la inversión puesto a dinero de hoy. 227.267,17 €

TIR. Interés que supone esta inversión. Calcular variando r para que mi VAN sea 0 21,68 %%

Tabla nº 45: Estudio económico de la propuesta geotérmica.


210

Ahorro de las emisiones de CO2:

El ahorro que se produce correspondiente a las emisiones de CO2 es

Ahorro de emisiones = (63.351 + 51.426,76) * 0,811 = 114777,76 * 0,811 =

94 ToneladasCO2/año

0,811 = Factor de emisión medio de electricidad convencional en Canarias

(2013)

De esta instalación, podemos resumir lo siguiente:

Potencia instalada Ahorros generados Emisiones evitadas

311 kWc 253 kWf 114.778 kWh/año 18.823 €/año 94 T/añoCO2

Tabla nº 46: Tabla resumen de la Instalación de los Apartamentos Floresta.

Este sistema geotérmico permite ahorrar 114.778 kWh/año de la energía

eléctrica empleada en comparación con otros sistemas convencionales de menor

eficiencia. Como eran los instalados inicialmente en dicho Complejo de apartamentos.

Esto supone un ahorro aproximado de 18.823 €/año de la energía total demandada por

el edificio.

Así mismo, la producción total de emisiones del edificio a la atmósfera se

reduce en comparación con un sistema convencional de producción mediante

calderas, como las instaladas inicialmente. Este ahorro supone una reducción de

emisiones de CO2 cercano a las 95 T/año.

Los parámetros de confort higrotérmico y de calidad ambiental conseguidos

son óptimos. Se ha tenido en cuenta aparte de las condiciones de ahorro energético,

exigencias de bienestar e higiene.


211

Además de las características técnicas y de funcionamiento que hemos visto

anteriormente, cabe destacar el muy bajo impacto ambiental de las instalaciones

geotérmicas para climatización, así como su prácticamente nulo impacto visual dada

su total integración arquitectónica con la edificación.

Esta serie de beneficios ha hecho que la energía geotérmica de baja entalpía se

convierta en una solución preferente a la hora de climatizar diferentes tipos de

edificios de tipo servicios como Complejos de Apartamentos y Hoteles, como es el

caso de nuestro proyecto.

Como conclusión general en este proyecto se combina el recurso geotérmico

con otra instalación renovable de placas solares en las instalaciones de calor y

solamente se utiliza recurso geotérmico 100% en las instalaciones de aire

acondicionado. De esta forma se garantiza el máximo aprovechamiento del recurso

geotérmico, se minimizan las horas de parada del sistema geotérmico, se optimiza al

máximo la instalación y se rentabiliza la inversión realizada.


213

4.1.1.2 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el hotel “Lanzarote

Village”.

Situado en C/Suiza 2, 35510, Puerto del Carmen. Lanzarote.

Imagen nº 36: Plano de situación del Hotel Lanzarote Village.

Se trata de un hotel de 211 habitaciones. Además de las habitaciones el Hotel

cuenta con diversas dependencias para servicios y ocio: vestíbulo de entrada,

recepción, zona de internet, oficinas, aseos, maletero, salón TV, gimnasio, salón-bar,

terraza, bar-piscina, comedor, cocina, oficios y áreas de comunicación.

El consumo energético destinado a la climatización de las habitaciones y de

las piscinas y a la producción de ACS constituye una parte importante del consumo

total del Hotel, máxime teniendo en cuenta que la demanda de refrigeración va en

aumento en nuestro país, más aún en climas cálidos como los de las Islas Canarias. Es

por ello, que cualquier ahorro que se produzca en dicho consumo será beneficioso

para todos.

Dichos ahorros pueden venir por diferentes caminos, tales como un buen

aislamiento, usos racionales de la energía o mediante el empleo de sistemas eficientes


214

que optimicen dichos consumos energéticos. En el estudio de reforma, se ha trabajado

con los parámetros de lo que ya se encontraba ejecutado, no se contemplan los

sistemas constructivos para mejorar el aislamiento de la construcción ya ejecutada.

Los sistemas de climatización mediante bombas de calor geotérmica están

considerados de lo más eficientes para la producción de calefacción, refrigeración,

ACS y climatización de piscinas.

Imagen nº 37: Hotel Lanzarote Village.

La instalación geotérmica se encarga de la instalación del aire acondicionado;

de la climatización de las piscinas y se aprovechará el calor de extracción de la

condensación de las plantas enfriadoras para producción de agua caliente sanitaria,

además de la instalación geotérmica, se hace uso de un sistema de energía solar

térmica que apoya al calentamiento de esta agua. Los días que la radiación solar sea lo

suficientemente importante, se dispone de energía suficiente, no sólo para la

producción de ACS sino para la climatización parcial de las piscinas, encargándose el

sistema geotermal del apoyo necesario para garantizar la temperatura de utilización.

La fecha de ejecución de la reforma fue en 2013. El proyecto de reforma fue

realizado por el Ingeniero Industrial D. Elías Casañas Rodríguez.


215

El método elegido para el aprovechamiento de la energía geotérmica es un

“sistema abierto a través de captación vertical”. Los pozos de agua ya se

encontraban realizados en la zona, tenían un caudal adecuado para el

aprovechamiento de la instalación y garantizaban una buena transmisión térmica.

La instalación geotérmica instalada consta de:

Dos plantas enfriadoras condensada por agua. Marca TRANE modelo

RTWB-208:

Potencia frigorífica 253 kW.

Potencia calorífica 311 kW.

Las enfriadoras tienen las mismas características técnicas que la utilizada en el

Complejo de Apartamentos Floresta.

Están colocadas en paralelo, van funcionando alternadamente una y otra en

función de la demanda. De tal forma que nunca estarán inoperativas.


216

Imagen nº 38: Disposición de las máquinas enfriadoras en paralelo.

Antes de la reforma, el Hotel tenía una instalación de dos calderas de gas con

sus correspondientes depósitos aéreos. Instalación muy similar también a la descrita

anteriormente en el Complejo de Apartamentos Floresta.


217

Imagen nº 39: Esquema de la producción en frío de la instalación. Anexo II.


218

De este hotel hemos tenido la oportunidad de obtener datos reales de su

instalación; a través de su control y monitorización para posteriormente poder realizar

la gestión y mantenimiento de la instalación.

El control se realiza a través de Servicios de control Inteligente “Serconint”;

con el programa de gestión Trend Control Systems.

Imagen nº 40: Pantalla del Sistema de Control.

A partir de este punto y teniendo conocimiento que la instalación geotérmica

se encarga de la climatización de las piscinas y del aire acondicionado de las zonas

comunes; hacemos un estudio de los datos que podemos obtener para poder realizar

este seguimiento. Y de las alarmas que se encuentran programadas para realizar

cualquier actuación de urgencia.


219

Lo primero que obtenemos es el modo de funcionamiento de la sala de

máquinas de aire acondicionado.

Imagen nº 41: Modo de Funcionamiento de la Sala de Máquinas de Aire Acondicionado.

Si accedemos a la sala de máquinas de aire acondicionado, podemos obtener

los siguientes datos:


220

Imagen nº 42: Sala de Máquinas de Aire Acondicionado.

Podemos ver a tiempo real y también mediante historial de base de datos las

temperaturas de los sensores y sus variaciones durante las 24 horas; la humedad

ambiente, las alarmas programas y el modo de funcionamiento.

Si tomamos como ejemplo la temperatura del colector del pozo. Podemos ver

que la sonda indica que la temperatura del agua del colector del pozo se encuentra a

22º C. Y podemos observar las variaciones directas en un rango de un periodo de 12

días aproximadamente.


221

Gráfico nº 12: Gráfico de Temperatura colector del Pozo.

Podemos observar que la temperatura media aproximada del agua del colector

del pozo es de 22.20º C, aproximadamente en estos días.

No solo podemos ver la temperatura en gráfico sino que también tenemos

acceso a poder obtener la base de datos de estas variaciones. Con una toma de datos

cada 15 minutos. Como en el ejemplo.


222

Imagen nº 43: Temperaturas colector del pozo.

De este punto pasaríamos a la Sala de Máquinas de las piscinas.


223

Imagen nº 44: Sala de Máquinas de las piscinas.

Observamos las temperaturas de las piscinas del hotel y el modo de

funcionamiento; si el calentamiento se está realizando con el calor de recuperación de

la enfriadora (instalación geotérmica) o se está realizando mediante aportación de

energía solar. Esto lo podemos ver por el funcionamiento de las bombas de calor.

Bomba de calor 1 y bomba de calor 2 son las encargadas de recuperar el calor de la

enfriadora y climatizar las piscinas.


224

Imagen nº 45: Funcionamiento de las bombas de calor.

Teniendo desde este punto acceso al contador eléctrico y al contador térmico.

Tablas de obtención de datos detalladas en el Anexo II.- Hotel Lanzarote Village.

Los sistemas geotérmicos abiertos requieren de una correcta gestión y

mantenimiento. La gestión se basa en los datos monitorizados sobre el

funcionamiento del sistema. Para ello se requiere realizar un registro de datos. Estos

datos deben ser interpretados según el funcionamiento requerido del sistema

(criterios). Con posterioridad, y cuando sea necesario, se ejecutarán aquellas

actividades que permitan mejorar el funcionamiento (corrección de anomalías).

Los datos sobre el funcionamiento del sistema se obtienen de varias fuentes,

como:

Información de los clientes (satisfacción/quejas sobre la climatización)


225

Observaciones del servicio técnico del sistema.

Lista de fallos/averías de la Unidad de Control Geotérmico (UCG) o del

Sistema de Gestión del Edificio (SGE).

Informes de mantenimiento.

Mediciones.

Registros de datos guardados en la UCG (o el SGE).

Sobre este último punto se considera que la información del UCG (y/o del

SGE) es crucial en la interpretación del funcionamiento del sistema. Se recomienda

como mínimo tener registro de la siguiente información:

Caudal del sistema.

Temperaturas de extracción e inyección.

Presión del sistema.

Niveles en los pozos.

Cantidad de agua bombeada.

Cantidad de energía suministrada por el sistema geotérmico abierto (calor

extraído del acuífero y calor disipado por el acuífero).

En comparación con un sistema de climatización convencional, los sistemas

geotérmicos abiertos requieren de poco mantenimiento. El objetivo de dichos trabajos

es detectar o inferir, ya desde una fase preliminar del periodo de operación, un

deterioro o un empeoramiento del sistema de manera que se puedan planificar

actividades correctivas, tales como una revisión de la instalación o la misma

regeneración de los pozos.

Las actividades o tareas que constituyen un correcto mantenimiento se pueden

sintetizar en las siguientes:


226

Inspección visual

Impermeabilidad de la tubería y componentes.

Oxidación y suciedad.

Operación de válvulas manuales.

Control del funcionamiento y estado de los componentes principales:

Pozos.

Bombas sumergibles.

Válvulas motorizadas o automáticas.

Sensores de control.

Intercambiador de calor de placas.

Funcionamiento del control.

Un ejemplo de los datos en varios periodos; de los que podemos obtener el valor

medio de la potencia eléctrica consumida y de la potencia térmica generada. Así

calculamos el consumo y producción de energía. Obteniendo la relación entre ambos

y determinando que la producción de energía térmica es superior al consumo eléctrico

y va aumentando con los años.


227

consumo producción

día kW

eléctricos kW

térmicos

diferencia kW

eléctrico

diferencia kW térmico

Relación produc/consumo

28/08/2014 3353 16012 0 0 29/08/2014 3417 16132 64 120 1,875 30/08/2014 3465 16251 48 119 2,479166667 31/08/2014 3529 16377 64 126 1,96875

TOTAL 176 365 2,073863636

consumo producción

día kW

eléctricos kW

térmicos

diferencia kW

eléctrico



01/09/2014 3579 16492 50 115 2,3 02/09/2014 3634 16618 55 126 2,290909091 03/09/2014 3660 16708 26 90 3,461538462 04/09/2014 3706 16814 46 106 2,304347826 05/09/2014 3748 16918 42 104 2,476190476 06/09/2014 3789 17035 41 117 2,853658537 07/09/2014 3832 17150 43 115 2,674418605 08/09/2014 3900 17248 68 98 1,441176471 09/09/2014 3956 17360 56 112 2 10/09/2014 4018 17460 62 100 1,612903226 11/09/2014 4067 17561 49 101 2,06122449 12/09/2014 4105 17663 38 102 2,684210526 13/09/2014 4144 17770 39 107 2,743589744 14/09/2014 4183,1 17877 39,1 107 2,73657289 15/09/2014 4222 17976 38,9 99 2,544987147 16/09/2014 4275 18076 53 100 1,886792453 17/09/2014 4311 18170 36 94 2,611111111 18/09/2014 4370,86 18280,11 59,86 110,11 1,839458737 19/09/2014 4409 18401 38,14 120,89 3,169638175 20/09/2014 4431,93 18510,52 22,93 109,52 4,776275621 21/09/2014 4468,66 18610,61 36,73 100,09 2,725020419 22/09/2014 4521,71 18710,7 53,05 100,09 1,88671065 23/09/2014 4550,27 18821,9 28,56 111,2 3,893557423 24/09/2014 4587 18924 36,73 102,1 2,779744078

TOTAL 1058 2547 2,57308484

Tabla nº 47: Muestra de datos reales de consumo y producción de agosto y septiembre 2014.


228

Periodo del 4 al 14 de abril de 2015:

consumo producción

día kW

eléctricos kW

térmicos

diferencia kW eléctrico



04/04/2015 10423,8697 45696,5164 0 0

05/04/2015 10451,8906 45834,2265 28,0209 137,7101 4,914549497

06/05/2015 10499,8804 45984,878 47,9898 150,6515 3,139240005

07/04/2015 10546,7396 46143,6923 46,8592 158,8143 3,38918078

08/04/2015 10586,8565 46283,5855 40,1169 139,8932 3,487138837

09/04/2015 10638,4999 46421,3076 51,6434 137,7221 2,666789948

10/04/2015 10677,8253 46561,8215 39,3254 140,5139 3,573107966

11/04/2015 10693,0811 46697,5276 15,2558 135,7061 8,895377496

12/04/2015 10718,5453 46834,7848 25,4642 137,2572 5,390202716

13/04/2015 10747,9637 46968,6297 29,4184 133,8449 4,549700188

14/04/2015 10762,0026 47069,8931 14,0389 101,2634 7,213058003

TOTAL 338,1329 1373,3767 4,721834544

Tabla nº48: Muestra de datos reales de consumo y producción mes de abril de 2015.


229

Consumo Producción

días kW eléctricos kW térmicos Diferencia kW

eléctrico Diferencia kW

térmico Relación producc/consumo

04/04/2015 10423,86969 45696,5164 0 0 0

05/04/2015 10451,89059 45834,2265 28,0209067 137,710102 4,914548407

06/04/2015 10499,88042 45984,878 47,9898281 150,651481 3,139237779

07/04/2015 10546,73956 46143,6923 46,8591385 158,814295 3,389185114

08/04/2015 10586,85654 46283,5855 40,1169802 139,893271 3,48713363

09/04/2015 10638,49994 46421,3076 51,6434042 137,722089 2,666789511

10/04/2015 10677,82527 46561,8215 39,325324 140,513925 3,573115511

11/04/2015 10693,08115 46697,5276 15,2558802 135,706014 8,895325061

12/04/2015 10718,54529 46834,7848 25,4641385 137,257238 5,390217198

13/04/2015 10747,96373 46968,6297 29,4184396 133,84489 4,549693712

14/04/2015 10762,00263 47069,8931 14,0389075 101,263417 7,21305532

25/04/2015 11052,83107 48447,8254 290,828439 1377,93227 4,737955721

26/04/2015 11082,86356 48526,9765 30,032488 79,1511341 2,635517052

27/04/2015 11098,21663 48590,7256 15,3530698 63,7490833 4,15220436

28/04/2015 11100,66546 48647,2744 2,44882396 56,5488333 23,09224113

29/04/2015 11105,81551 48698,5107 5,15005625 51,23625 9,948677745

30/04/2015 11110,16165 48746,2054 4,34613854 47,6947083 10,97404233

01/05/2015 11114,53691 48790,4755 4,37526458 44,2701667 10,11828332

02/05/2015 11118,70909 48832,4448 4,17217813 41,96925 10,05931404

03/04/2015 11121,84555 48874,1183 3,13645625 41,6734583 13,28679727

04/05/2015 11125,43673 48918,9207 3,59118437 44,8024167 12,47566596

05/05/2015 11129,522 48953,8579 4,08527037 34,9372593 8,552006622

08/05/2015 11140,2082 49102,4783 10,6861963 148,620377 13,90769674

09/05/2015 11143,84478 49146,6707 3,63658125 44,1924415 12,15219417

10/05/2015 11149,50789 49200,1132 5,66311042 53,4424687 9,436946275

11/05/2015 11152,7484 49269,5262 3,24050521 69,4130073 21,42042763

12/05/2015 11182,85579 49360,9482 30,1073969 91,4220156 3,03653006

13/05/2015 11216,48702 49462,5079 33,6312219 101,559661 3,019802903

14/05/2015 11260,1855 49563,6572 43,6984823 101,149326 2,314710277

15/05/2015 11304,07308 49671,9729 43,8875865 108,3157 2,468025898

16/05/2015 11353,2771 49790,6294 49,2040115 118,656458 2,411520013

17/05/2015 11394,55301 49917,68 41,2759177 127,050635 3,078081421

18/05/2015 11426,81897 50007,878 32,2659545 90,1979887 2,795453906

19/05/2015 11483,06817 50161,1341 56,2491996 153,256081 2,724591321

20/05/2015 11537,68183 50292,1665 54,6136604 131,032372 2,399260018

21/05/2015 11594,39208 50426,5137 56,7102552 134,347198 2,369010639

22/05/2015 11633,5624 50559,4197 39,1703125 132,906061 3,393030409

23/05/2015 11677,33527 50694,6324 43,7728719 135,212681 3,088960707

24/05/2015 11716,09661 50831,431 38,7613385 136,798558 3,52925269

25/05/2015 11784,05706 50967,5083 67,9604542 136,077315 2,00230143

26/05/2015 11810,62509 51065,0973 26,5680249 97,5890199 3,673175561

31/05/2015 12067,78612 51800,5304 257,161039 735,433082 2,859815329

01/06/2015 12101,82651 51908,1053 34,0403847 107,574927 3,160214784

02/06/2015 12176,53773 52042,3173 74,7112208 134,211976 1,796409891

03/06/2015 12235,64127 52177,1212 59,1035375 134,803878 2,280808964

04/06/2015 12285,79084 52307,4732 50,1495698 130,352 2,599264571

05/06/2015 12315,14741 52441,833 29,3565708 130,352 4,440300631

06/06/2015 12347,04745 52584,8035 31,9000396 142,970565 4,481830319

07/06/2015 12387,06944 52720,6482 40,0219896 135,844642 3,394250088

08/06/2015 12431,15228 52857,3826 44,0828469 136,734419 3,101760173

09/06/2015 12469,75554 52990,1095 38,6032562 132,726948 3,438231922

10/06/2015 12518,37716 53098,3482 48,6216176 108,238648 2,22614247

2094,50747 7397,824 5,581750154

Tabla nº 49: Muestra de datos reales de consumo y producción meses de abril a junio de 2015.


230

En los cálculos de las tablas anteriores podemos observar que el consumo; de

energía térmica es superior y además ha ido aumentando con el tiempo; si lo

comparamos con el consumo de energía eléctrica. Lo que significa que la energía

geotérmica instalada para la climatización de las piscinas y del aire acondicionado de

las zonas comunes; es un sistema rentable y viable.

Los datos obtenidos en esta instalación han sido: Datos del contador eléctrico

y térmico acumulado; datos del contador eléctrico y térmico diario en kW; humedad

% y temperatura exterior ºC; temperatura del colector del pozo V1 en ºC; temperatura

de retorno Z7; temperatura de salida condensadora enfriadora nº 2; temperatura

intercambiador IC05 al pozo, temperatura piscina de adultos ºC, temperatura piscina

infantil ºC.

Con los resultados obtenidos podemos resumir lo siguiente:



Tabla nº 50: Tabla resumen de la instalación del Hotel Lanzarote Village.


eléctrica empleada en comparación con los sistemas que se encontraban instalados

inicialmente en el Hotel, lo que supone un ahorro de 37.639 €/año de la energía total

demandada por el edificio.

Igualmente, la producción total de emisiones de CO2 a la atmósfera, en

comparación también con el sistema que se encontraba instalado de calderas, es de

188 T/año.


231

Los parámetros de confort higrotérmico y de calidad ambiental conseguidos

son óptimos. Se ha tenido en cuenta aparte de las condiciones de ahorro energético,

exigencias de bienestar e higiene.

Además de las características técnicas y de funcionamiento que hemos visto

anteriormente, cabe destacar el muy bajo impacto ambiental de las instalaciones

geotérmicas para climatización, así como su prácticamente nulo impacto visual dada

su total integración arquitectónica con la edificación.

Esta serie de beneficios ha hecho que la energía geotérmica de baja entalpía se

convierta en una solución preferente a la hora de climatizar diferentes tipos de

edificios de tipo servicios como Complejos de Apartamentos y Hoteles, como es el

caso de nuestro proyecto.

Como conclusión general en este proyecto se combina el recurso geotérmico

con otra instalación renovable de placas solares en las instalaciones de calor y

solamente se utiliza recurso geotérmico 100% en las instalaciones de aire

acondicionado. De esta forma se garantiza el máximo aprovechamiento del recurso

geotérmico, se minimizan las horas de parada del sistema geotérmico, se optimiza al

máximo la instalación y se rentabiliza la inversión realizada.


233

4.1.1.3 Proyecto de reforma de instalaciones térmicas para el hotel “Las Costas”.

Situado en Avda. de las Playas 88, 35510, Puerto del Carmen. Lanzarote.

Imagen nº 46: Plano de situación del Hotel Las Costas.

Se trata de un establecimiento turístico de 187 habitaciones y diversas

dependencias para servicios y ocio: recepción, almacenes, vestuarios, lavandería, salas

de instalaciones, taller de mantenimiento, quiosco, cocina, restaurante, bar y

recepción.


234

Imagen nº 47: Hotel Las Costas.

La instalación geotérmica como en los hoteles anteriores es la encargada del

aire acondicionado de las zonas comunes, de precalentar el ACS aprovechando el

calor de condensación que desprende la máquina enfriadora, climatizar las piscinas y,

además de la instalación geotérmica, se hace uso de un sistema de energía solar

térmica que apoya el calentamiento de esta agua. Los días que la radiación solar sea lo

suficientemente importante, se dispone de energía suficiente, no sólo para la

producción de ACS sino para la climatización parcial de las piscinas, encargándose el

sistema geotermal del apoyo necesario para garantizar la temperatura de utilización.

La instalación geotérmica consta de:

Una planta enfriadora condensada por agua marca TRANE modelo RTWB-

208:

Potencia frigorífica: 253 kW.

Potencia calorífica: 311 kW.

Una planta enfriadora condensada por agua marca TRANE modelo

RTWB-214 y con las siguientes características:


235



El control y monitorización de la instalación geotérmica de este Hotel se

realiza de forma muy parecida a las anteriores.

Imagen nº 48: Control general del Sistema de Gestión del Edificio.


236

Imagen nº 49: Esquema de modo de funcionamiento.


237

Imagen nº 50: Funcionamiento sala máquinas frío.

Imagen nº 51: Funcionamiento sala máquinas piscinas.


238

En esta instalación hemos tenido problemas con la conexión a distancia para la

obtención de datos, es por ello que no podemos hacer comparativas entre el consumo

eléctrico y consumo térmico de la instalación.

Sí que en base al estudio realizado y con los resultados obtenidos podemos

resumir lo siguiente:



Tabla nº 51: Tabla resumen de la Instalación del Hotel Las Costas.


eléctrica empleada en comparación con los sistemas que se encontraban instalados

inicialmente en el Hotel, lo que supone un ahorro de 51.375 €/año de la energía total

demandada por el edificio.

Igualmente, la producción total de emisiones de CO2 a la atmósfera, en

comparación también con el sistema que se encontraba instalado de calderas, es de

256 T/año.


239

4.1.2 CENTROS COMERCIALES.

4.1.2.1 Centro Comercial Las Rotondas.

Es un edificio comercial situado en Fuerteventura, en la calle Francisco Pi y

Arsuaga, 2, 35600, Puerto del Rosario. Dedicado a Centro Comercial que consta de 3

plantas comerciales y 2 de aparcamientos.

Imagen nº 52: Plano de situación del Centro Comercial “Las Rotondas”.

Imagen nº 53: Centro Comercial “Las Rotondas”.


240

En este establecimiento se instaló el sistema geotérmico para sustituir un

sistema con torres de refrigeración que ocasionaban gastos excesivos de productos

químicos y corrosiones en la instalación.

Una vez realizada la instalación geotérmica el rendimiento de las máquinas

mejoró y los costos de comunidad se redujeron. Esta instalación es la encargada

ahora de disipar el calor de condensación de todas las máquinas de aire acondicionado

existentes en los diferentes locales.

El sistema empleado es el siguiente: mediante un proceso de intercambio

térmico se mantiene un circuito cerrado de agua de refrigeración a una temperatura

similar a la de captación de los pozos geotérmicos, al que llamamos “anillo térmico”.

Este anillo térmico discurrirá por todo el edificio y será el encargado de recoger el

calor disipado por las máquinas de aire acondicionado individuales existentes en cada

local comercial y eliminarlo en el pozo geotérmico.

Las potencias caloríficas de cada circuito del establecimiento que debe disipar

son las siguientes:

Total 1.285 kW

Tabla nº 52: Potencias caloríficas circuitos.

Circuito 1: 421,33 kW


Total lado Norte: 585,00 kW



Total lado Sur: 700,00 kW


241

Con torres de refrigeración Con intercambiador geotérmico Un.

Equipo de refrigeración

Temperatura media entrada agua de condensación 35 26 ºC

Capacidad frigorífica 12,7 14,1 kW

Consumo eléctrico 4,47 3,7 kW

EEF 2,84 3,81

Tiempo de funcionamiento de la instalación 365 días/año* 5 h/d = 1.825 h/año

Consumo de energía 825.748 1.285kW/3,81 * 1.825h/año 6210518 kWh/año

Ahorro energético 210.230 kWh/año

Sistema de disipación

4 ventiladores de 22 kWc/u (2 por torre) 88 1 bomba sumergida 37 kW

2 bombas de 15 kW circuito torre (1 por torre) 30

Total 118

Energía consumida 118 kW*1.825h/año 215.350 37kW*1.825h/año = 67.525 kWh/año

Ahorro energético 147.825 kWh/año

Consumo energético global 825.748 + 215.350 = 1.041.098 618.518 + 67.525 = 683.043 kWh/año

Ahorro global 358.055 kWh/año

% 34,4

Emisiones de CO2 evitadas 0,56 200.511 kg/año

Tabla nº 53: Comparativa de ahorro energético.

En la tabla anterior se justifica el ahorro energético que se puede conseguir

con la reforma de la instalación geotérmica frente a una instalación convencional de

torre de refrigeración. Considerando que los equipos autónomos trabajan durante


242

todo el año a un promedio de 5 horas diarias a plena carga y seleccionando un equipo

genérico de la marca CARRIER refrigerado por agua (modelo 50-RHE-060).

En esta instalación no hemos tenido la oportunidad de poder realizar un

seguimiento a través de monitorización, como lo hemos realizado con los hoteles.

Pero el estudio de viabilidad estudiado junto con el proyecto nos da los siguientes

datos:


0 kWc 1.285 kWf 518.396 kWh/año 77.759 €/año 388 T/añoCO2

Tabla nº 54: Tabla resumen de la Instalación del Centro Comercial Las Rotondas.


243

4.1.2.2 Centro Comercial Las Palmeras.

Se trata de un edificio comercial situado en la Avenida Nuestra Señora del

Carmen 70; Corralejo; en Fuerteventura; con dos plantas destinadas a garaje (situadas

en plantas sótano y de 4300 m2 cada una) y 3 plantas destinadas a actividad comercial

con una superficie total de aproximadamente 5500 m2.

Imagen nº 54: Plano de situación del Centro Comercial “Las Palmeras”.

Imagen nº 55: Centro comercial “Las Palmeras”.


244

Este Centro Comercial destaca por la sostenibilidad de sus instalaciones y su

respeto al medio ambiente. El centro se encuentra equipado con las últimas

tecnologías en materia de eficiencia energética en el servicio de aire acondicionado,

haciendo uso de la energía geotérmica. La cual supone una serie de ventajas frente a

las infraestructuras convencionales.

Su instalación geotérmica es la encargada de disipar el calor de condensación

de las 2 máquinas que aportan el aire acondicionado a todos los locales del

establecimiento.

Se han utilizado dos plantas enfriadoras condensada por agua marca TRANE

modelo RTWB-224 o similar, con refrigerante ecológico R 134ª y con las siguientes

características:




1.882 kWc 1.498 kWf 759.238 kWh/año 113.885 €/año 569 T/añoCO2

Tabla nº 55: Tabla resumen de la Instalación del Centro Comercial Las Palmeras.

Con el aprovechamiento de la energía geotérmica; este centro comercial se

convierte en pionero en el cumplimiento de las recomendaciones de la directiva

2009/28/CE del Parlamente Europeo de 23 de abril de 2009 relativa al fomento del

uso de energía procedente de fuentes renovables.

Las principales ventajas de la aplicación de la energía geotérmica en este

centro se concentran en la disminución del consumo energético, en las emisiones de

CO2 y en la considerable reducción de los ruidos.


245

Viendo en la tabla los ahorros que se estima que generen, podemos estimar

que la aplicación de la energía geotérmica en este caso reduje un 45% los gastos en

contratación de energía.


247

4.1.3 BODEGA.

Proyecto de reforma de las instalaciones térmicas en una bodega. Tías.

Lanzarote. (59).

Imagen nº 56: Plano de situación bodega.

Este proyecto pretende ser una guía para la sustitución de los sistemas

convencionales de producción de frío por un sistema basado en una bomba de calor

geotérmica.

Se ha tenido en cuenta las necesidades de frío y calor de una bodega de vinos

para la obtención de vinos de calidad; instalada en la Isla de Lanzarote, con una

capacidad de procesamiento en torno a los 240.000 kg de uva blanca al año. La obra

civil e instalaciones ya están construidas y funcionando.

La bodega funciona actualmente con un sistema de refrigeración mediante

bomba de calor que utiliza el aire como sumidero de calor, así que únicamente se

tendrán en cuenta las instalaciones que estén directamente afectadas y tengan que


248

modificarse por el sistema de calentamiento y refrigeración mediante bomba de calor

geotérmica.

En este caso lo primero que tenemos que estudiar es el proceso enológico, la

elaboración del vino, para poder calcular la energía consumida, ya que gran parte de

ella es utilizada para la refrigeración debido a la importancia de operar a temperaturas

por debajo de las climáticas a fin de asegurar la calidad del producto. La explicación

de este consumo energético se debe a la gran influencia que tiene la temperatura en

los procesos enológicos.

Como indica (Palacios, 2009) (60):

“El consumo de energía frigorífica se produce especialmente durante la

vinificación en blanco y en distintas operaciones auxiliares. En general, las

necesidades frigoríficas varían a lo largo del día, ya que muchos de los procesos

tienen lugar de forma intermitente en diferentes momentos de la jornada. Además, el

consumo energético depende de la época del año, existiendo un pico máximo hacia la

mitad del periodo de vendimia, cuando la recepción de la uva se solapa con el

proceso de fermentación.”

La tecnología de calor-frío en las bodegas es una parte importante de los

costes totales. El consumo energético para la producción de frío, oscila entre 40 y 120

kWh/tonelada de vendimia.

Las aplicaciones del frío en la industria enológica se enfocan

fundamentalmente y en general a los siguientes casos:

Refrigeración de mostos para su desfangado.

Control de la temperatura de la fermentación alcohólica de las vendimias.

Estabilización de los vinos por frío.

Climatización de los locales de conservación o crianza de los vinos.


249

Por otro lado, el uso del calor está destinado a las siguientes operaciones:

Fermentación maloláctica de los vinos.

Climatización de locales de conservación o crianza de los vinos

Operaciones de limpieza y desinfección.

En la bodega objeto de este estudio no se elaboran vinos de crianza, no se

realiza fermentación maloláctica de sus vinos y la estabilización se realizará por

medios mecánicos y químicos.

La instalación prevista se realizará para producir agua fría y agua caliente:

La refrigeración o calentamiento se hace por medio de agua, se establece un

circuito entre la unidad productora de frío o calor y un depósito isotermo, cuya misión

es acumular una importante cantidad de agua para regular su consumo en los lugares

donde se necesite, y así evitar el funcionamiento intermitente del compresor, con su

correspondiente ahorro de energía, funcionando de forma continuada con un aceptable

rendimientos calorífico. Una sonda situada en el depósito, detecta el momento en el

que la unidad debe ponerse en funcionamiento, y acciona la bomba de circulación

situada entre ésta y el depósito. De la misma forma que cuando se produce una

necesidad de frío o de calor en cualquier instalación de la bodega, las sondas de

temperatura correspondientes toman el agua del depósito, haciéndola circular por

medio de otra bomba y con la apertura de las electroválvulas que sean necesarias.

El calor desprendido por la fermentación alcohólica o el del mosto refrigerado

en un intercambiador de calor, es absorbido por el agua de la instalación

acumulándose en el depósito, el cual es a su vez absorbido por el fluido frigorígeno de

la unidad y ser disipado en los condensadores. Lo mismo pero a la inversa ocurre

cuando se trata de calentar un líquido o un recinto de la bodega.


250

Es necesario señalar la importancia de una buena organización de los circuitos

de agua caliente y fría para evitar pérdida de energías y garantizar una buena

regularidad de las circulaciones.

Todo el sistema estará controlado a través de un regulador automático que

pone en marcha o detiene la circulación del fluido en función de la temperatura

deseada.

En el proyecto se hace un estudio exhaustivo de las necesidades térmicas para

un correcto dimensionamiento de las instalaciones y un fiable estudio de viabilidad.

El beneficio económico que presenta la bomba de calor se obtiene en la forma

de ahorro energético. Este ahorro energético se produce en el momento en el que se

obtiene una energía térmica a un precio menor al que se puede obtener con

tecnologías tradicionales.

Para obtener este ahorro energético es necesario realizar una inversión inicial

superior al requerido para la instalación de tecnologías tradicionales. Por lo tanto, la

bomba de calor tan sólo se amortizará mediante el ahorro energético que se obtiene

frente a otro tipo de instalación.

Tenemos que estudiar las necesidades térmicas de la instalación; seleccionar la

bomba de calor geotérmica adecuada para las características, realizar el cálculo de las

sondas geotérmicas, cálculos hidráulicos, cálculos eléctricos y estudio de la

viabilidad. Para ver si el proyecto que estamos estudiando es técnicamente viable.

a.- Estudio del consumo energético:

Instalación convencional: Instalada.

La cantidad de energía necesaria de refrigeración y los datos son los

siguientes:


251

Durante el mes de la vendimia se demanda una refrigeración de 4,32 x 107

kJ.

El resto de los meses del año se demanda una refrigeración de 6,74 x 106

kJ.

La cantidad de refrigeración anual es de 1,17 x 108 kJ.

Este dato equivale a 32.621 kWh/año.

Para establecer el consumo de energía eléctrica se utiliza la siguiente fórmula:

Q eléctrica = ó

Para este caso el COP de la bomba de calor es de 3,0. Así el consumo eléctrico

anual será:

Q eléctrica = ó = .

= 16.310 kWh

Para el calentamiento se utiliza resistencia eléctrica. La cantidad de energía

anual a aportar es de 9.356 kWh. Este dato se ha estimado en base a las siguientes

hipótesis: Cantidad de litros de agua caliente que se necesitan para la desinfección del

sistema de embotellado, para la limpieza de depósitos y para el servicio de vestuarios.

Se estima que la bodega necesita de 178.500 litros de agua caliente al año; que

convertido en térmicos energéticos es:

Qc = cp x V x ρ x ΔT = 3,36 x 107 kJ

Dónde:

cp: calor latente del agua [kJ/(kg *ºC)]

V: volumen del agua a calentar (m3)

ρ: densidad del agua (kg/m3)

ΔT: incremento de temperatura que se aplica al agua (ºC)


252

Aplicando cambio de unidades obtenemos que la energía de calentamiento es

9.356 kWh.

Siendo el consumo anual de la instalación convencional de:

Q convencional = Q eléctrico refrigeración + Q eléctrico calentamiento

Q convencional = 16.310 + 9.356 = 25.666 kWh

Instalación bomba de calor geotérmica:

Se hace un estudio de consumo energético de la bomba de calor geotérmica, a

partir de los datos de la instalación convencional, tenemos que la bodega demanda

32.621 kWh/año de refrigeración.

La bomba de calor geotérmica a instalar tiene un rendimiento COP = 4,2. Así;

a partir de la siguiente ecuación podemos obtener su consumo eléctrico:

Qeléctrico = ó = .

, = 7.767 kWh

Siendo el consumo anual de la bomba de calor geotérmica de:

Q convencional = 7.767 kWh

Hay que tener en cuenta también que el calor extraído durante la refrigeración

se utiliza para la preparación de agua caliente sin realizar gasto energético. Por lo que

con esta bomba de calor geotérmica la producción de agua caliente es gratis desde el

punto de vista de consumo energético.

El ahorro que se produce entre la instalación convencional y la bomba de calor

será el siguiente.:

Ahorro = 25.666 – 7.767 = 17.899 kWh.


253

El ahorro relativo en consumo es de:

Ahorro energético = .

. = 69,7 %

Teniendo en cuenta un coste de la energía eléctrica en este año de 0,184855

€/kWh, el ahorro energético a día de hoy sería de:

Ahorro = 17.899 * 0.184855 = 3.308,90 €/año

Suponiendo que el coste de la energía eléctrica aumenta un 7% anual, el

ahorro económico aumenta igualmente.

Hay que destacar que la tendencia del precio de la electricidad es a aumentar

con el paso de los años, con lo que el uso de la energía geotérmica en este caso sería

aún más rentable si cabe.

b.- Selección de la bomba de calor geotérmica:

Realizado el estudio de las necesidades térmicas, se procede a la selección del

equipo para satisfacer las necesidades de refrigeración y agua caliente de la bodega.

Las necesidades de agua fría (refrigeración) son mayores que las de agua caliente. La

refrigeración será necesaria todos los días del año.


254

Mes Refrigeración (kW) Calentamiento (kW)

Enero 26,2 2,2

Febrero 26,2 2,2

Marzo 26,2 2,2

Abril 26,2 2,2

Mayo 26,2 2,2

Junio 26,2 2,2

Julio 26,2 2,2

Agosto 26,2 2,2

Septiembre 26,2 2,2

Octubre 26,2 2,2

Noviembre 26,2 2,2

Diciembre 26,2 2,2

Tabla nº 56: Consumos térmicos en la bodega.

Se ha decidido utilizar una bomba de calor reversible con aprovechamiento de

calor de escape. Este sistema permite que el calor extraído mediante el sistema de

refrigeración se aproveche en parte para producir agua caliente en lugar de verterse

todo al suelo.

Como criterio de diseño se establece que la instalación de refrigeración

funcione un máximo de 18 horas diarias. Es decir, se utiliza un 75% del tiempo, lo

que equivale que la instalación debe producir:


255

Potencia de diseño = ,

, = 34,9 kW

Así; sabemos que debemos seleccionar un equipo de refrigeración que pueda

aportar una potencia de 35 kW.

Para la selección de la bomba se ha buscado un catálago de una marca

comercial ¨Dimplex¨, donde se seleccionan las curvas características de algunos

equipos. Como valor límite utilizamos las necesidades de refrigeración.

Hemos comprobado varios para esta instalación y decidimos utilizar el SI

75TER+ con un compresor. Ya que en su curva característica vemos que para una

temperatura de 30ºC en el evaporador y unos 30ºC en el agua del condensador es

capaz de generar algo más de 40 kW de potencia frigorífica. Esta potencia es

suficiente y se selecciona este equipo.

Gráfico nº 13: Curvas características SI 75TER+.


256

Gráfico nº14: Consumo de potencia SI 75TER+.

Esta bomba dispone de un sistema de recuperación de calor de escape que

permite producir agua caliente sanitaria en modo refrigeración. De esta forma, parte

del calor que el sistema extrae de las instalaciones es cedido a un depósito de agua

caliente y parte es vertido al suelo a través de las sondas geotérmicas.

La generación de agua caliente cuando la bomba de calor está refrigerando es

de 15 kW y la temperatura que puede proporcionar es de 60ºC, lo cual es suficiente

para satisfacer las necesidades de agua caliente de la bodega.

Vemos en la imagen del consumo de potencia que el consumo eléctrico para

nuestra temperatura es de 8 kW.


257

Gráfico nº 15: COP SI 75TER+.

Determinamos el coeficiente de rendimiento del equipo COP, para las condiciones

establecidas en un 5,2.


258

Tabla nº 57: Características Técnicas del equipo SI 75TER+.


259

Tabla nº 58: Características Técnicas del equipo SI 75TER+ (I).

c.- Cálculos de las sondas geotérmicas:

En este estudio de caso no tenemos recursos hídricos (pozos) como en los

anteriores. Así que en lugar de un circuito abierto elegimos un circuito cerrado. De

entre los diferentes sistemas de circuito cerrado, elegimos las sondas geotérmicas

verticales, ya que no tenemos terreno suficiente para colocarlas horizontales, ni es una

obra nueva para colocar pilotes.

Utilizaremos un sistema geotérmico cerrado con sondas verticales.

Existen diferentes modelos matemáticos para el diseño de las sondas

geotérmicas, y varios programas comerciales también. Se ha seleccionado para el

estudio de este caso el programa CYPECAD MEP. Propone un método de estimación

rápida de la longitud total de sondas geotérmicas verticales basado en la siguiente

ecuación propuesta por Kavanaugh & Rafferty y modificado por Bernier:


260

L =

Dónde:

L es la longitud de perforación.

Tm es la temperatura media del fuido en la perforación.

Tg es la temperatura del suelo imperturbado.

Tp es la penalización de la temperatura, representa una corrección sobre la

temperatura del suelo imperturbado debido a las interferencias térmicas entre las

perforaciones. (En el caso de una única perforación Tp = 0).

qy, qm, qh representan respectivamente, el promedio anual de carga de calor al

suelo, la carga del mes más desfavorable y del día pico.

R10y, R1m y R6h son las resistencias térmicas efectivas del suelo

correspondientes a 10 años, un mes y seis horas de carga.

Rb es la resistencia térmica efectiva de la perforación.

Este método asume que la transferencia de calor en suelo ocurre únicamente

por conducción y que la evaporación de la humedad y los flujos de aguas subterráneos

no son significativos.

Con respecto a las propiedades térmicas del suelo, al no existir datos concretos

ni poder tener acceso a realizar ensayos de respuesta térmica TRT en el mismo, se ha

revisado bibliografía y consultado a expertos que destacan la heterogeneidad de los

suelos en Canarias, y hemos realizado una aproximación utilizando la herramienta

GRAFCAN que incluye varios mapas de la geografía de Canarias.

Para esta zona el mapa detalla la siguiente información:

Coladas basálticas: Basaltos porfíricos, piroxénico-olivinos, con matriz

afanítica, en coladas de espesor individual a veces grande (hasta 10-20 m).


261

En una descripción algo más en profundidad se indica: Este conjunto de

coladas antiguas y piroclastos intercalados, llega a tener un espesor de 50-60

m, actuando de basamento para el posterior vulcanismo del valle Central. Son

coladas basálticas muy masivas y potentes con disyunción columnar muy

desarrollada y espesores visibles de 10 a 20 m. En algunos casos hay venas y

diquecillos de carácter pegmatitoide similares a los que afloran en los edificios de

Ajaches y Famara.

Tras revisar esta información la primera conclusión que se puede obtener es

que el suelo es heterogéneo principalmente coladas de espesor variable y piroclastos.

A la hora de definir las características del suelo, lo hacemos como si fueran

piroclastos, ya que tiene un comportamiento más desfavorable. Como el piroclasto no

está definido en la bibliografía de estos métodos geotérmicos, hemos considerado

como si fuera arena semidensa, siendo las características del mismo:

Tipo de suelo Conductividad térmica Capacidad térmica volumétrica

Arena semidensa 2,0 w/(m*K) 2,0 MJ/(m3*K)

Tabla nº 59: Propiedades térmicas del terreno.

En el diseño de las sondas geotérmicas se tiene en cuenta el efecto de la

acumulación a largo plazo, y para ello es favorable para el diseño que haya ciclos de

refrigeración y calentamiento ya que el calor que se vierte en un ciclo se extrae en el

otro. Para diseñar en el caso más desfavorable se tienen en cuenta únicamente los

ciclos de refrigeración.


262

A la hora de diseñar el campo de captadores se considerará que todo el calor

extraído por el sistema se transmite a las perforaciones.

Conocemos los datos de las necesidades de refrigeración (kJ) en los diferentes

meses, podemos calcular el calor a inyectar y la carga térmica de refrigeración.

Introduciendo los datos en el software de cálculo se obtienen unos resultados

tales como que la instalación debe estar realizada por 12 tubos colocados en dos filas

de 6 sondas y con un profundidad de 109 metros cada una de las perforaciones.

d.- Inversión y viabilidad:

En cuanto a la inversión, el coste de la instalación convencional se considera

cero, ya que se encuentra instalado, mientras que la inversión de la instalación de la

bomba de calor asciende a 148.525,89 €.

El VAN representa el beneficio ó pérdida total del proyecto teniendo en cuenta

toda la vida de la instalación.

Para el cálculo del VAN se utiliza la siguiente ecuación:

VAN = Inversión + ∑

dónde:


148.525,89 €


r: Tasa de descuente: 6%


energético anual.


263

Año Ahorro económico Año Ahorro económico

1 3.308,90 €/año 15 8.532,11 €/año

2 3.540,52 €/año 16 9.129,36 €/año

3 3.788,36 €/año 17 9.768,41 €/año

4 4.053,54 €/año 18 10.452,20 €/año

5 4.337,29 €/año 19 11.183,86 €/año

6 4.640,90 €/año 20 11.966,73 €/año

7 4.965,77 €/año 21 12.804,40 €/año

8 5.313,37 €/año 22 13.700,71 €/año

9 5.685,31 €/año 23 14.659,76 €/año

10 6.083,28 €/año 24 15.685,94 €/año

11 6.509,11 €/año

12 6.964,74 €/año

13 7.452,28 €/año

14 7.973,94 €/año

Tabla nº 60: Ahorro económico anual.

VAN = -148525,89 + ∑,

= -60977,56 €


264

Gráfico nº 16: Retorno de la inversión.

Un valor de VAN positivo representa beneficios, mientras que un valor

negativo indica que la instalación no será rentable en cuanto a los parámetros

indicados.

Sin embargo, teniendo en cuenta otros factores como el carácter innovador del

sistema y el valor añadido de ser un sistema más respetuoso con el medio ambiente,

cabe la posibilidad de que el proyecto consiga una financiación de un 50% a fondo

perdido, ya sea en forma de subvenciones o en forma de fondos propios.

Rehaciendo los cálculos en este caso obtenemos lo siguiente:

VAN = -74.262,94 + ∑,

= 13.285,38 €


265

Gráfico nº 17: Retorno de la inversión teniendo en cuenta subvención.

En este caso se obtiene un valor de VAN positivo lo que convierte a la

inversión en este caso rentable.

El ahorro de emisiones de CO2 se traduce en un ahorro económico en el

momento en que se pone un precio al derecho de emisión.

Desde el año 2005 funciona el Régimen Comunitario de Comercio de

Derechos de Emisión (RCCDE) establecido en un mercado financiero donde se

compran y venden derechos de emisión más de 10.000 instalaciones de los sectores

energético e industrial. Estos derechos representan la posibilidad de emitir una

tonelada de CO2 a la atmósfera. Para el cálculo de los derechos de emisión

consumidos se tiene en cuenta la siguiente expresión:

tCO2 = DA (MWh) * FE * FO (%)

donde:

tCO2: Toneladas de dióxido de carbono emitidas.

DA: Datos de la actividad. Representa el consumo energético de combustible

expresando su contenido energético.


266

FE: Factor de emisión (tCO2/MWh). Toneladas de CO2 emitidas por cada

MWh de energía.

FO: Factor de oxidación. Representa el porcentaje de combustible que no está

oxidado previamente.

Así pues el ahorro que se produce entre la instalación convencional y la bomba

de calor geotérmica será la siguiente:

DA: 17,899 MWh

FE: Factor de emisión medio de electricidad convencional en Canarias en

2013; 0,811 tCO2/MWh

Ahorro emisiones = 17,899 * 0,811 = 14,516 toneladas CO2/año

Teniendo en cuenta que el precio medio del mercado en el mes de marzo de

2014 es de 5,65 € por derecho.

Ahorro CO2 = 14,516 tCO2 * 5,68 €

= 82,45 €

Este ahorro adicional repercute favorablemente en el conjunto del país y

supondría una mejora del VAN si repercutiese en los usuarios de la instalación.

CAPÍTULO V: CONCLUSIONES

CAPÍTULO V CONCLUSIONES

269

CAPÍTULO V. CONCLUSIONES

5.1 Conclusiones.

5.1.1 CONCLUSIONES PARTICULARES EN CANARIAS.

La Comunidad Autónoma de Canarias ha tenido históricamente una menor

calidad en el servicio de suministro de la energía eléctrica justificado por la

fragmentación de mercados y otros factores geográficos y orográficos que introducen

costes de suministro extra al cliente final.

La vulnerabilidad en materia energética en Canarias es muy superior a la del

conjunto de España, que a su vez es muy superior a la de la media de la Unión

Europea. Por otro lado, el consumo de energía y, de las emisiones de CO2 ha crecido

en los últimos años. Estas circunstancias exigen diseñar una estrategia energética que

favorezca el uso racional de la energía, potencie las energías autóctonas a un coste

razonable y con baja o nula producción de CO2, de tal forma que diversifique su

balance energético.


270

Las energías renovables son fuentes endógenas que permiten reducir la

dependencia del exterior. Algunos recursos como la energía geotérmica, eólica, solar,

etc, son abundantes y están disponibles en todo el archipiélago. Por tanto, la

sustitución de la producción convencional por fuentes renovables, aporta un mayor

valor añadido. Además son actividades socialmente integradoras porque su nivel

tecnológico, de grado medio en muchos casos, permite generar un mayor nivel de

empleo local y las tareas de mantenimiento se ven simplificadas.

La investigación de esta Tesis nace de la inquietud de buscar alternativas

energéticas, de introducir calefacción o climatización en las viviendas de las Islas, de

manera eficiente y económicamente rentable, ya que no es frecuente el uso de estas

instalaciones en viviendas particulares y así mejorar el confort térmico de las mismas.

Generar la búsqueda de sistemas eficientes. Los sistemas geotérmicos de baja entalpía

son muy usados en países con un alto desarrollo como hemos visto en los primeros

capítulos, siendo altamente eficientes, por lo cual se evalúan estos sistemas con el

objeto de verificar técnica y económicamente si es factible construir sistemas

geotérmicos de baja entalpía en las Islas.

El estudio obtiene como resultados que los sistemas geotérmicos de baja

entalpía abiertos y cerrados verticales son técnicamente viables y factibles en las Islas,

no solamente en Lanzarote donde se han realizado los estudios de caso, sino en otras

Islas donde se comienza a instalar este tipo de sistemas para aire acondicionado en

Hoteles y Centros Comerciales; climatización de piscinas en Centros Deportivos. Se

comienzan a utilizar e instalar este tipo de instalaciones en diferentes islas como en la

Isla de Gran Canaria. Siendo la última ejecución la piscina de la Aldea en Gran

Canaria, donde utilizan la geotermia para la climatización de la piscina; donde el agua


271

de reinyección al acuífero se aprovecha para regar los jardines exteriores del complejo

deportivo.

Estos sistemas constituyen una buena alternativa no solo técnica y económica,

sino para alcanzar el confort térmico en el interior de los edificios.

Los pozos de agua tienen un gran potencial para el uso del recurso geotérmico,

muchos hoteles y viviendas poseen pozos de agua; es muy común en zonas rurales y

en zonas costeras. Los pozos que se encuentran realizados ya pueden formar parte de

una estratégica solución al alto costo inicial de los sistemas geotérmicos.

En las Islas Canarias existen muchos pozos realizados, aunque éstos no se

encuentran registrados. Se podría realizar un estudio de los pozos que se encuentran

ejecutados en los diferentes municipios de las Islas, y ver los que son operativos para

el uso de este tipo de sistemas. Podemos adelantar que existe un gran potencial en este

sentido.

Los pozos de agua que cumplen con los requisitos técnicos de caudal y de

derechos legales de extracción de agua, forman parte de la alternativa propuesta para

sistemas geotérmicos abiertos, disminuyendo el costo inicial del intercambiador de

calor a casi la mitad del costo inicial, logrando generar un gran ahorro y por tanto

hacer mucho más rentable y atractivo el sistema geotérmico de baja entalpía con

intercambiador de calor abierto usando aguas subterráneas.

5.1.2 CONCLUSIONES DE LOS ESTUDIOS DE CASO.

Una vez analizados los diferentes estudios de caso se llega a unas conclusiones

finales sobre el uso de la energía geotérmica:


272

Hoteles y Centros Comerciales:

Los sistemas geotérmicos abiertos con uso de aguas subterráneas son

económicamente viables. Sobre todo cuando existe disponibilidad del recurso de

aguas subterráneas, en pozos que se encuentran ya ejecutados. Debemos tener en

cuenta que las instalaciones serían mucho más viables y los rendimientos mejorarían,

si en lugar de realizar solamente la reforma de las instalaciones térmicas, se reformara

y adaptara a la nueva normativa la envolvente de los edificios, es decir, que las

viviendas o edificios se encuentren bien aislados, adaptados a las exigencias del CTE.

Estos sistemas se presentan como la mejor alternativa económica si es que

existe el recurso hídrico en el subsuelo.

La geotermia es actualmente una de las formas más limpias y eficientes de

climatizar y la previsión es que la energía eléctrica disminuya su impacto ambiental

específico (kg de CO2/kWh), solución más ecológica, con lo que la geotermia ganará

en limpieza. El uso de la bomba de calor geotérmica contribuye a la disminución de

las emisiones de CO2, además de aumentar la eficiencia por la estabilidad de la

temperatura del terreno.

Las instalaciones utilizadas o a utilizar en los diferentes estudios de caso han

sido estudiadas teniendo en cuenta el confort y el ahorro energético. La configuración

a caudal variable permite ajustarse mejor en cada momento a las necesidades térmicas

y permite ahorrar energía. La distribución individual permite regularse

automáticamente resultando muy ventajoso para el confort, económica y

ecológicamente.

Económicamente una instalación geotérmica supone mayor inversión que una

instalación convencional, sin embargo los costes de mantenimiento de la instalación

geotérmica, el ahorro de electricidad y la mayor vida útil de la bomba de calor por


273

encontrarse dentro del edificio, hacen amortizable la inversión. En los estudios de

caso las amortizaciones se encuentran por debajo de los 10 años, con unos ahorros

económicos anuales considerables y aceptables, y una gran cantidad de emisiones de

CO2 evitadas, en cada caso en particular.

Bodega Industrial:

El sistema geotérmico vertical cerrado que se ha propuesto para la bodega es

un sistema muy competitivo, haciendo un estudio correcto de la demanda, una buena

elección de la bomba de calor geotérmica y estudiando las profundidades de los

sondeos.

En estos casos el mayor costo de capital (mayor inversión) se recupera por el

ahorro en costos de energía.

La ventaja de este sistema frente al sistema geotérmico abierto es que no

depende del recurso de aguas subterráneas, siendo de esta manera, una energía con

mayor independencia.

Como CONCLUSIÓN FINAL a todos los estudios hemos podido

comprobar:

Las instalaciones geotérmicas de baja temperatura aplicadas a la

edificación, son rentables y se adaptan a las necesidades térmicas de los

diferentes tipos de edificaciones y usos. Hemos comprobado que la

producción de energía térmica en los estudios de caso es superior y ha ido

aumentando con el tiempo, si lo comparamos con el consumo de energía

eléctrica. Llegando a ser la relación producción/consumo estudiada en los


274

casos reales de aproximadamente 4. Uno de los fines que se buscaban

inicialmente.

En los diferentes estudios nos encontramos con un gran ahorro de

energía eléctrica, si los comparamos con los sistemas instalados

inicialmente y un considerable ahorro económico anual. Con una

amortización inferior a los 8 años, que considerando la vida útil de las

instalaciones es una buena amortización.

Es por lo que confirmamos la “viabilidad de los proyectos”.

Menor dependencia de la energía primaria. Es uno de los objetivos

buscados al utilizar las energías renovables.

La energía geotérmica es una energía limpia, reduce las emisiones de CO2

a la atmósfera, y muy eficiente que proviene de una fuente inagotable de

energía, es una buena alternativa a los sistemas convencionales de

calefacción y climatización residencial.

Presentan los estudios una menor contaminación atmosférica.

Desprende menos CO2 que el sistema utilizado por calderas.

La monitorización de la instalación a través del sistema de control

inteligente, la hace mucho más:

o Rentable en cuanto al mantenimiento del sistema. Ya que en todo

momento el sistema se encuentra controlado y con el sistema de

control de horario se controla también el ahorro ya que está

diseñado para que la instalación no funcione en periodos de “no

ocupación”.

o más eficiente energéticamente ya que un correcto mantenimiento

conlleva a una mayor eficiencia energética, un menor impacto


275

ambiental, una disminución de averías, una reducción de costes y

una mayor duración de la vida útil de la instalación

Mínimo impacto ambiental, ya que al utilizar sistemas abiertos, el total de

agua extraída del pozo de extracción; es re-inyectada al pozo de inyección.

Esto significa que la extracción del agua subterránea es cero.

En definitiva, la geotermia, junto con otras fuentes de energías renovables,

pueden mejorar la situación energética española y en particular la de

Canarias.

Actuaciones para impulsar su desarrollo:

Se puede decir que esta tecnología necesita de una normativa que facilite su

instalación.

Necesita también una mayor difusión e incluirla en los nuevos planes

energéticos tanto nacionales como regionales. Necesita promocionarse.

Conocimiento del recurso. Investigación en localización: mapas geológicos e

hidrogeológicos, ejecución de la perforación, materiales a utilizar,

Conocimiento de los pozos ejecutados, mediante un registro de los mismos y

estudio de su operatividad para poder utilizarlos en los sistemas geotérmicos.

Mejora de la tecnología.

Empresas instaladoras cualificadas.

Se debe incluir la geotermia dentro de los programas de educación energética

en los centros de enseñanza y en los planes de estudio en las Universidades.

Tener en cuenta criterios de eficiencia en la edificación para determinar la

VIABILIDAD de los sistemas.


276

Se debe apoyar económicamente a cualquier instalación geotérmica (mediante

subvenciones o primas) al igual que se hace con otras tecnologías de origen

renovable.

Es aconsejable llevar a cabo campañas informativas y de concienciación sobre

esta nueva tecnología.

5.1.3 APORTACIONES.

En esta Tesis Doctoral hemos realizado unos estudios de diferentes

edificaciones en las que se encuentra instalada energía geotérmica de baja

temperatura, o se pretende instalar, en las Islas Canarias.

Como contribución al conocimiento en este estudio:

o Seguimiento y obtención de datos en tiempo real de varias

instalaciones geotérmicas de baja temperatura.

o Análisis de los resultados obtenidos en los diferentes estudios,

demostrando su viabilidad técnica, ahorro energético y ahorro de

emisiones de CO2.

o Recopilación bibliográfica, revisión de la normativa y análisis de la

tecnología de la energía geotérmica somera.

o Integración de la energía geotérmica de baja temperatura en edificios

de uso terciario utilizando pozos ejecutados y en desuso, aprovechando

así la infraestructura del entorno.


277

5.1.4 VÍAS ABIERTAS DE INVESTIGACIÓN Y PROPUESTAS.

Esta sección tiene por objetivo proponer futuras investigaciones que se derivan

de este Proyecto de Tesis, y que son expuestas a modo de apoyo y complemento del

estudio realizado.

La presente investigación da pie para la realización de un estudio real de

temperaturas del terreno en diferentes zonas de las Islas Canarias y a

diferentes profundidades, ya que por motivos económicos no se han

podido realizar este tipo de estudios. Es decir, la realización de Test de

Respuesta Térmica para comprobar la viabilidad de utilización de

diferentes sistemas geotérmicos, en los que los podamos utilizar para

mayores demandas térmicas.

Estudio y registro de los pozos que se encuentran ejecutados en los

diferentes municipios de las Islas. Localización, caudal, ver si son

operativos para utilizarlos en los sistemas geotérmicos.

Esta investigación puede ser un comienzo para la realización de un estudio

de utilización de la energía geotérmica en la ciudad de San Cristóbal de La

Laguna. La ciudad presenta todas las características adecuadas para poder

utilizar la energía geotérmica como fuente de energía, climatización y/o

calefacción en viviendas, zonas comerciales y edificios oficiales.

San Cristóbal de La Laguna, ciudad Patrimonio de la Humanidad;

presenta un gran potencial para el uso de esta energía, es una ciudad

antigua, con un casco histórico, y donde las temperaturas son bajas en

invierno; con un elevado % de humedad.

En las viviendas realizadas desde el s.XV-XVI y las de nueva

ejecución s.XXI; no se proyectan sistemas de calefacción, ni de


278

climatización. Al igual que en la mayoría de los Municipios de las Islas.

No es frecuente realizar los proyectos de edificación con climatización o

calefacción y refrigeración, a no ser que pertenezcan al sector servicios.

Otro dato muy importante para el uso de los sistemas geotérmicos es que

es un Ciudad húmeda, tiene un alto % de humedad y esto es debido, a que

antiguamente era una laguna, de ahí su nombre; con lo que el nivel freático

de la misma se encuentra a pocos metros de profundidad y circulando a

través de unos canales bordeando a la misma, denominados “la vega

lagunera”. En este caso propuesto se pueden realizar estudios colectivos,

no solamente para la utilización en viviendas, centros comerciales, etc., a

modo de uso individual; sino utilizar los sistemas geotérmicos como

District Heating, centralizando el uso de la geotermia en urbanizaciones o

en Complejos como podría ser el Campus Universitario, Complejos

Deportivos; Edificios Oficiales de la corporación, etc.

Ya que si se han obtenido resultados óptimos y factibles en

sistemas individuales por pozos, en los que se obtienen grandes ahorros.

Cuanto más se podría obtener si se satisface una demanda más alta solo

extrayendo un caudal mayor, es decir, que para varias viviendas podrían

eventualmente ser calefactadas por este sistema si se extrae el caudal

necesario para satisfacer los requerimientos de este conjunto de viviendas.

Obteniendo información del Informe de sostenibilidad ambiental

del Plan de Ordenación General de Municipio de San Cristóbal de La

Laguna.


279

Imagen nº 57: District Heating. Geoener 2008.

Otra aplicación de mucha utilidad en las Islas, ya que el agua es escasa y

estamos rodeados de costa; sería utilizar la geotermia para desalar agua.

Como desaladora de agua de mar para comunidades costeras.

CAPÍTULO VI: GLOSARIO

CAPÍTULO VI GLOSARIO

283

CAPÍTULO VI. GLOSARIO

Bomba de Calor Geotérmica; dispositivo o máquina que cede y absorbe

calor del terreno a través de un conjunto enterrado de tuberías (sistema de

intercambio), aprovechando la ventaja de la temperatura constante del interior de la

Tierra. En modo calefacción, el calor es extraído del terreno y bombeado hacia las

superficies radiantes del edificio; en modo refrigeración, el calor es extraído del

edificio y disipado contra el terreno.

Campo geotérmico; es un área de actividad geotermal en la superficie de la

tierra.

Coeficiente de rendimiento (COP); relación entre la energía útil (calor

suministrado por la bomba de calor) y la energía consumida (energía necesaria para

hacer funcionar el compresor). COP = calor útil cedido / Trabajo eléctrico aportado.


284

Conductividad térmica del terreno; es el flujo de calor transmitido por

conducción a través de un cuerpo sometido a un gradiente de temperatura de k/m (1

grado kelvin por metro). Característica propia de cada tipo de terreno e indica su

capacidad para conducir el calor, se expresa en en W/m°C o W/mK. El cálculo de la

conductividad térmica para el diseño de un sistema de bomba de calor geotérmica se

puede estimar a partir de tablas, medir en laboratorio mediante pruebas de

conductividad sobre parte de terreno recogido o determinar realizando un test de

respuesta térmica del suelo (Thermal Response Test, TRT); este último método es el

más fiable.

Construcción sostenible; aspira a satisfacer las necesidades actuales de

vivienda, entornos de trabajo e infraestructuras sin comprometer la capacidad de las

generaciones futuras de satisfacer sus propias necesidades. Incorpora elementos de

eficiencia económica, desempeño ambiental y responsabilidad social y contribuye a

en mayor medida cuando considera también la calidad arquitectónica, la innovación

técnica y la posibilidad de transferir los resultados.

Consumo energético; es el gasto energético que realmente tiene el edificio.

Demanda energética; de un edificio es la energía que éste requiere para que

en su interior un usuario pueda disfrutar de unas determinadas condiciones de confort.

Eficiencia energética; reducción de consumo de energía al aplicar medidas,

reformas y hábitos encaminados a reducir la demanda de energía que presenta una

vivienda, edificio o recinto.


285

Energía geotérmica; es la energía almacenada en forma de calor bajo la

superficie del terreno. (según la Directiva Europea de Energías Renovables).

Energía renovable; fuente de energía cuya potencia es inagotable por

provenir de la energía que llega a nuestro planeta de forma continua como

consecuencia de la radiación solar, del calor interno de la Tierra o de la atracción

gravitatoria del Sol y de la Luna. Son la energía solar, eólica, hidráulica, geotermia,

maremotriz y biomasa.

Entalpía; cantidad de energía térmica, que un fluido, o un objeto, puede

intercambiar con su entorno. Se expresa en kJ/kg o en Kcal/kg.

Geotermia; disciplina que estudia el calor terrestre, su origen, su distribución

y su aprovechamiento. Abarca, por tanto, los procesos y técnicas utilizadas para la

exploración, evaluación y explotación de la energía geotérmica. (según la Directiva

Europea de Energías Renovables).

Recurso geotérmico; parte de la energía geotérmica que puede ser

aprovechada de forma técnicamente y económicamente viable; incluye no sólo los que

son actualmente conocidos y cuyo aprovechamiento es viable técnica y

económicamente, sino los que lo serán en un futuro aceptablemente cercano. (según la

Directiva Europea de Energías Renovables).

Sondeos de exploración; sondeos pequeños (50-70 mm de diámetro final), que

se perforan habitualmente a corona con extracción de testigo continuo. Sirven para

verificar los modelos elaborados con la exploración superficial y en ello se mide la


286

temperatura en el yacimiento, gradiente de temperatura, flujo de calor, calidad

química del fluido, etc…..

Yacimiento geotérmico; es el espacio físico en el interior de la corteza

terrestre en el que se sitúa un recurso geotérmico. (según la Directiva Europea de

Energías Renovables). Cuando en un área geográfica concreta se dan determinadas

condiciones geológicas y geotérmicas favorables para que se puedan explotar de

forma económica los recursos geotérmicos del subsuelo.

CAPÍTULO VII: REFERENCIAS

CAPÍTULO VII REFERENCIAS

289

CAPÍTULO VII. REFERENCIAS

1) Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código

Técnico de la Edificación. Boletín Oficial del Estado, de 28 de marzo de 2006,

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24) Conde Lázaro, E., Ramos Millán, A., Reina Peral, P., & Vega Remesal, A.

(2009). Guía Técnica de bombas de calor geotérmicas. Madrid: Fundación de

la energía de la Comunidad de Madrid FENERCOM.

25) Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento

de Instalaciones Térmicas en los Edificios. Boletín Oficial del Estado de 26 de

Agosto de 2007, núm. 207. España.

26) Hillel, D. (1982). Introduction to soil physics. San Diego. CA.

27) EurObserv’ER. (2009). http://www.eurobserv-er.org/category/all-heat-pumps-

barometers/.

28) Grupo de Trabajo CONAMA 10. (2010). Geotermia: energía renovable de

futuro. CONAMA 10. Madrid.


293

29) Memoria digital de Gran Canaria. (1956). Se consigue energía eléctrica por

primera vez en la historia de Lanzarote utilizando energía geotérmica.

Memoria de Lanzarote.

30) Salpreso.com. Revista de ocio y cultura de Lanzarote. (2009). Del mito

energético de Timanfaya al milagro de la potabilizadora. Salpreso.com.

31) Unión Europea (2009). Directiva 2009/28/CE, del Parlamento Europeo, de 23

de Abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes

renovables. Diario Oficial de la Unión Europea L 140/16, 5 de junio de 2009.

Art. II.

32) Geoener. (2008). I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la

Industria. Madrid: Fenercom.

33) Creus S., A. (2008). Energía geotérmica de baja temperatura. ISBN

9788496960053: Edit. Ceysa. Cano Pina.

34) Toimil M., D., & Hendriks, M. (2013). Sistemas Geotérmicos Abiertos.

Geología y procedimiento administrativo. Madrid: Colegio Oficial de

Geólogos.

35) Suisse énergie. (2006). L´utilisation de la chaleur terrestre. Geothermie.

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36) Saleplas (2015). Energía Geotérmica. Sondas Geotérmicas. Madrid.

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37) Caluser, C. (2006). Geothermal Energy. Berlin: Vol. 3. 493-604.

38) Unión Europea (2012). Directiva 2012/27/UE, del Parlamento Europeo y del

Consejo, de 25 de octubre de 2012, relativa a la eficiencia energética. Diario

Oficial de la Unión Europea L 315, 14 de noviembre de 2012.


294

39) COM (2011) 109 final: Energy Efficiency. Comunicación de la Comisión al

Parlamento Europeo, al Consejo, al Comité económicoy social europeo y al

comité de las regiones. Plan 2011.Bruselas.

40) COM (2012) 271 final: Renewable Energy: a major player in the European

energy market. Comunicación de la Comisión al Parlamento Europeo, al

Consejo, al Comité económicoy social europeo y al comité de las regiones.

Bruselas.

41) Dictamen 2013/C44/24. Dictamen del Comité económico y social europeo

sobre la Comunicación de la Comisión al Parlamento Europeo, al Consejo, al

Comité Económico y Social Europeo y al Comité de las Regiones «Energías

renovables: principales protagonistas en el mercado europeo de la energía».

Diario Oficial de la Unión Europea C44/133, de 15 de febrero de 2013.

42) Dictamen 2013/C62/11. Dictamen del comité de la regiones. Energías

renovables: principales protagonistas en el mercado europeode la energía.

Diario Oficial de la Unión Europea C62/51, de 2 de marzo de 2013.

43) Decisión de la Comisión 1 de marzo de 2013. Directrices para el cálculo por

los Estados miembros de la energía renovable procedente de las bombas de

calor de diferentes tecnologías. Diario Oficial de la Unión Europea L62/27, de

6 de marzo de 2013.

44) Real Decreto 2857/1978, de 25 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento

General para el Régimen de la Minería. Boletín Oficial del Estado, de 11 de

diciembre de 1978. Núm. 295. España. 27847 - 27856.

45) Real Decreto 863/1985, de 2 de abril, por el que se aprueba el Reglamento

General de normas básicas de seguridad minera. Boletín Oficial del Estado, de

12 de junio de 1985. España.


295

46) Real Decreto Legislativo 1/2001, de 20 de julio, por el que se aprueba el texto

refundido de la Ley de Aguas. Boletín Oficial del Estado, de 24 de julio de

2001, núm. 176. España.

47) Real Decreto 47/2007, de 19 de enero, por el que se aprueba el Procedimiento

básico para la certificación de eficiencia energética de edificios de nueva

construcción. Boletín Oficial del Estado, de 31 de nero de 2007, núm 27.

España.

48) Consejería de Industria, Comercio y Nuevas Tecnologías (2007). Plan

Energético de Canarias PECAN 2007-2015. Gobierno de Canarias.

49) Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero, por el que se aprueba el texto

refundido de la Ley de Evaluación de Impacto Ambiental de proyectos,

Boletín Oficial del Estado, de 26 de enero de 2008, núm. 23. España. 4986-

5000.

50) Real Decreto 1826/2009, de 27 de noviembre, por el que se modifica el

Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios, aprobado por Real

Decreto 1027/2007, de 20 de julio. Boletín Oficial del Estado, de 11 de

diciembre de 2009, núm. 298. España. 104924-104927.

51) Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (2011), de 29 de julio. Plan de

Acción de Ahorro y Eficiencia Energética 2011-2020. 2º Plan de Acción

Nacional de Eficiencia Energética de España. IDAE.

52) Real Decreto 235/2013, de 5 de abril, por el que se aprueba el procedimiento

básico para la certificación de la eficiencia energética de los edificios. Boletín

Oficial del Estado, de 13 de abril de 2013, núm. 89. España. 27548.

53) Real Decreto 238/2013, de 5 de abril, por el que se modifican determinados

artículos e instrucciones técnicas del Reglamento de Instalaciones Térmicas en


296

los Edificios, aprobado por Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio. Boletín

Oficial del Estado, de 13 de abril de 2013, núm. 89. España. 27563.

54) AENOR-CTN 100 Climatización (2014). UNE 1000715-1: Diseño y

seguimiento de una instalación geotérmica somera. Parte 1: Sistemas de

circuito cerrado vertical. Asociación Española de Normalización (AENOR).

55) Real Decreto 849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento

del Dominio Público Hidráulico, que desarrolla los títulos preliminar I, IV, V,

VI y VII de la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas. Boletín Oficial del

Estado, de 30 de abril de 1986, núm. 103. España. 15500-15537.

56) Real Decreto 606/2003, de 23 de mayo, por el que se modifica el Real Decreto

849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del Dominio

Público Hidráulico, que desarrolla los Títulos preliminar, I, IV, V, VI y VIII

de la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas. Boletín Oficial del Estado, de 6

de junio de 2003, núm. 135. España. 22071-22096.

57) Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (2011). Proyecto SECH-

SPAHOUSEC. Análisis del consumo energético del sector residencial en

España, de 16 de julio. Madrid: Ministerio de Industria, Energía y Turismo.

58) AENOR-CTN 100 Climatización (2004). UNE 100014:2004 IN.

Climatización. Bases para el proyecto. Condiciones exteriores de cálculo.

Asociación Española de Normalización. AENOR.

59) Lemes, G. (2014). Sistema de aporte térmico a bodega mediante bomba de

calor geotérmica (PFG). La Laguna. Escuela técnica Superior de Ingeniería

Civil e Industrial. Universidad de La Laguna.


297

60) Palacios, C. (2009). Modelo matemático para la predicción de las necesidades

de frío durante la producción de vino. Ciencia, Docencia y Tecnología,

XX(38), 205.

ANEXOS

ANEXO I.- Complejos de Apartamentos Floresta.

ANEXOS

303

ANEXOS

305

Monitorización de la instalación. Obtención de datos:

2 de Junio de 2015

Tabla nº 61: Digital inputs.

Tabla nº 62: Drivers.

ANEXOS

306

Tabla nº 63: Sensores de temperatura y humedad.

Tabla nº 64: Temperatura colector de frio.

ANEXOS

307

Tabla nº 65: Temperatura de salida del intercambiador IC01 a pozo.

Tabla nº 66: Temperatura de retorno climatizador comedor.

ANEXOS

308

Tabla nº 67: Temperatura colector del pozo.

Tabla nº 68: Temperatura de retorno bar- terraza.

ANEXOS

309

Tabla nº 69: Valores circuito a enfriadora.

Tabla nº 70: Times zones.

ANEXOS

310

Tabla nº 71: Horario climatización piscina.

Tabla nº 72: Horario aire acondicionado comedor restaurante.

Tabla nº73: Horario ventilación comedor-restaurante.

ANEXOS

311

Tabla nº 74: Humedad de retorno climatizador-comedor.

Tabla nº 75: Humedad de retorno climatizador-recepción.

ANEXOS

312

Imagen nº 58: Valores bomba de calor geotérmica.

ANEXOS

313

15 de Junio

Tabla nº 76: Digital inputs.

Tabla nº 77: Drivers.

ANEXOS

314

Tabla nº 78: Sensores de temperatura y humedad.

Tabla nº 79: Temperatura colector de frío.

ANEXOS

315

Tabla nº 80 Temperatura salida del intercambiador IC01 a pozo.

Tabla nº 81: Temperatura salida del intercambiador IC05 a pozo.

ANEXOS

316

Tabla nº 82: Temperatura de retorno climatizador-comedor.

Tabla nº 83: Temperatura colector pozo.

ANEXOS

317

Tabla nº 84: Temperatura de retorno bar-terraza.

Tabla nº 85: Times zones.

ANEXOS

318

Tabla nº 86: Valores circuito a enfriadora.

ANEXOS

319

Tabla nº 87: Humedad de retorno climatizador-comedor.

Tabla nº 88: Humedad de retorno climatizador-recepción

ANEXOS

320

Imagen nº 59: Valores bomba de calor geotérmica.

ANEXO II.- Hotel Lanzarote Beach.

ANEXOS

323

Mª del Cristo Expósito Martín - RUA: Principal llega a la conclusión de que técnicamente los...

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