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Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica
Aplicaciones y casos prácticos
Marcel Hendriks
13/09/2011
¿Por qué?
Ahorro en el consumo energético Reducción de la emisión de CO2
(reducción del carbon footprint)
Reciclaje de calor/frío residual
Peak shaving & peak shifting del consumo energético
Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica (ASET)
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
UTES Underground Thermal Energy Storage
Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica (ASET)
El subsuelo como acumulador
Almacenamiento estacional
3
ASET – AAlmacenamiento Subterráneo de Energía Térmica en Acuíferos
ASET – BAlmacenamiento Subterráneo de Energía Térmica en Sondeos
ATESAquifer Thermal Energy Storage
BTESBorehole Thermal Energy Storage
Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica (ASET)
4
Energía geotérmica
Geotermia profunda
Geotermia somera
Almacenamiento Subterráneo de Energía Térmica
(ASET)
Underground ThermalEnergy Storage (UTES)
Sistema abierto
bidireccional
Aquifer Thermal EnergyStorage (ATES)
Sistema cerrado
Borehole Thermal EnergyStorage (BTES)
Bomba de calor geotérmica
(BCG)
Sistema abierto
mono direccional
Sistema cerrado
Diagrama de tecnologías
5
Temperatura de almacenamiento
6
Tipo del ASET, clasificados
según la temperatura de
almacenamiento
Posible fuente de la
energía térmica
Posible uso de la
energía térmica almacenada
Almacenamiento de frío
(< 12 ºC) Frío invernal
Refrigeración (directa y/o con bomba de
calor) para la climatización de edificios
Refrigeración de procesos industriales o
invernaderos
Almacenamiento de frío y calor a
baja temperatura (15 -25 ºC) Frío invernal y calor del verano
Climatización de edificios o invernaderos:
o Refrigeración directa y/o con bomba
de calor
o Calefacción con bomba de calor
Almacenamiento de calor a
temperatura media
(25 – 40 ºC)
Energías renovables:
o Solar térmica
o Geotermia de alta entalpia
(geotermia profunda)
Calor residual:
o Cogeneración
o Central eléctrica
o Proceso industrial
Calefacción de espacios con bomba de
calor (climatización)
Calefacción de invernaderos /
piscifactorías en modo directo y/o con
apoyo de una bomba de calor
Secado de productos agrícolas (cereales,
hierba (heno), etc.) y madeira
Almacenamiento de calor a alta
temperatura
(40 – 90 ºC)
Calefacción de espacios en modo directo
(climatización)
Calefacción de invernaderos /
piscifactorías en modo directo.
Secado de productos agrícolas y madera
La eficiencia de almacenamiento (ratio de utilización) depende de: la temperatura de almacenamiento y la temperatura de suministro el subsuelo (hidrogeología local) la escala del proyecto
Rendimiento de almacenamiento
Eficiencia de almacenamientoalcanzable
Capacidad de almacenamiento mínima
Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura
70 – 90% 200 a 300 MWht
Almacenamiento de calor aalta temperatura
50 – 70% 800 a 1000 MWht
7
ASET-A, sistema abierto
8
Almacenamiento de frío
ASET-A, sistema abierto
Frío: 1.000 kW
Año: 1993
IBM Office, Zoetermeer (NL)
9
ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de frío
10
ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de frío
Peak shaving & peak shifting del consumo energético
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National Maritime Museum, Londres (UK)Año de realización: 2010
Sistema ASET-A con bomba de calor Potencia de refrigeración 350 kW
Información del sistema subterráneo Numero de pozos 1 doblete (2 pozos)
ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura
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Suministrando calor & cargando el pozo frío
ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura
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Descargando el pozo fríopara suministrar frío
ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de frío y calor de baja temperatura
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Sistema bivalente / sistema híbrido
Horas (h)
Carga
(kW)
% de la demanda anual (MWh)
Carga pico; calderaCarga pico;
enfriadora
Curva de demanda
• Carga (kW) versus horas (h)
• Demanda anual (MWh) = superficie por debajo de la curva
Carga base;
Sistema geotérmico
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ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de calor a temperatura media
Almacenamiento de energía solar
• Temp. Almacenam.: 40–45º C
• Capacidad calorífica: 1.700 kW
2 MW-project, Haarlem (NL)
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ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de calor a temperatura alta
Almacenamiento de calor residual de cogeneración
• Temp. almacenamiento: 90º C
• Capacidad calorífica: 6 MW
Universidad Utrecht (NL)
excedente de calor déficit de calor
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Carga del almacén Descarga del almacén
Calor residual; demanda y suministro
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Suministro de base
Excedente de calor
Suministro de pico (calderas auxiliares)
Carga(MWth)
horas
ASET-A, sistema abierto
Almacenamiento de calor a temperatura alta
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Invierno: descarga del almacén
Verano: carga del almacén
• Balance del desequilibrio entre el calor residual disponible y la demanda de calor
• Incremento de la seguridad para la industria sobre la cesión de calor residual (también en verano)
• Capacidad de respaldo (back-up) en el caso de interrupción de suministro de calor residual
• Reducción del coste por optimalización del dimensionamiento de la tubería del transporte principal
• Ahorro por reducción en carga pico y energía de equipos auxiliares
Calor residual; demanda, oferta y almacenamiento
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Suministro de base
Almacenamiento de calor
Suministro del almacén
Suministro de pico (calderas auxiliares)
Carga(MWth)
horas
Calor residual; demanda, oferta y almacenamiento
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Carga(MWth)
horas
Suministro de calor residual
Almacenamientode calor
Suministro del almacén
Suministro de pico (calderas auxiliares)
ASET-A, sistema abierto
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Usuarios (clientes) a nivel de barrio
Industria Proveedor de energía
Almacenamiento de calora temperatura alta
Usuarios (clientes) a nivel de barrio
District heating con almacenamiento a nivel de barrio (descentralizado)
District heating con almacenamiento central
ASET-B, sistema cerrado
Intercambiador de Calor Terrestre (ICT) Borehole Heat Exchanger (BHE)
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de calor a temperatura alta
Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de calor a temperatura alta
Energy centre & BTES
Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de calor a alta temperatura
Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)
Energy centre & BTES
Energy centre with short term energy storage tanks
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de calor a alta temperatura
Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)
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Número de sondeos: 144 Profundidad: 35 m
Realization of the borehole seasonal (long term ) energy storage
ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de calor a alta temperatura
Drake Landing Solar Community, Okotoks, Alberta (Canada)
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
Número de sondeos: 144 Profundidad: 145 mLongitud total: 20.880 m
Sistema ASET-B con Bomba de Calor (BC)Potencia de calefacción: 1.200 kWPotencia de refrigeración: 1.000 kW
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
Suministrando calor & cargando frío
Refrigeración directa Refrigeración activa Refrigeración activa & calefacción simultáneamente
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
Plant room
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
Heat Pump Skid (HPS), unidad prefabricada para
aplicaciones geotérmicas de media y gran escala
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
Bombas de circulación variable que circulan el aguasobre el ICT (Intercambiador de Calor Terrestre)
Vista de los 2 HPS con los intercambiadores de calor que separan el circuito del ICT con los circuitos
de frío y calor del sistema de clima
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ASET-B, sistema cerrado
Almacenamiento de frío y calor a baja temperatura
Hospital de Mollet, Mollet del Vallès (Barcelona)
Bomba de calor Deposito estratificado
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Gracias
por su atención
C/ Doctor Esquerdo 10, 4º centro28028 MADRID
Tel: (+34) 91 401 7071www.iftec.es
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Marcel Hendriks
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