Fases de un proyecto geotérmico de red de calefacción urbana Geotermia

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Fases de un proyecto
geotérmico de red de
calefacción urbana
Alberto Albarrán Ordás; Ingeniero de Minas, Energía Geotérmica, S.L.U.
Estamos acostumbrados a que determinados servicios, como
el gas, el agua o la electricidad lleguen a nuestros hogares por
una red urbana, ¿por qué no hacer lo mismo para el
suministro de calor y frío? El presente artículo se centra en la
descripción de las fases para ejecutar una instalación que
suministrara calor y frío por una red urbana utilizando como
fuente de calor la energía geotérmica
Redes de calefacción urbanas
Energía geotérmica y recursos
geotérmicos
Una red de calefacción urbana, también
conocida como red de calefacción centralizada,
de distrito o District Heating (DH por sus siglas
en inglés) es un sistema que permite suministrar
calor (energía térmica para calefacción y ACS) y
frío (para refrigeración) desde una central de
producción de calor en lugar de utilizar calderas
individuales en cada edificio. La energía térmica
generada en la central es distribuida mediante
un sistema de conducciones dotadas de un
aislamiento térmico hasta los puntos de
consumo, nuestras viviendas y edificios, en los
que se instala una subcentral de distribución.
Dichas
subcentrales
constan
de
intercambiadores de calor (en lugar de calderas
individuales) que suministran el agua en las
condiciones de presión y temperatura
deseadas, así como de máquinas de absorción
para generar frío.
Previamente a entrar a comentar las
características de los recursos geotérmicos que
permitirían alimentar una red de calefacción
urbana, conviene aclarar el término de energía
geotérmica mediante la definición que ha tenido
un mayor calado y aceptación. Según la Norma
Técnica Alemana VDI 4620, así como el Consejo
Europeo de Energía Geotérmica (EGEC) y la
Directiva 2009/29/CE del Parlamento Europeo
y del Consejo, entre otros, la energía
geotérmica es aquella energía almacenada en
forma de calor por debajo de la superficie
terrestre.
Bajo la superficie terrestre podemos
encontrarnos con varios tipos de recurso
geotérmico. Éste se define como aquélla energía
térmica almacenada en la corteza terrestre a
una profundidad tal que sea accesible
empleando técnica minera por sondeos, de
manera que pueda ser aprovechada en un
futuro inmediato de forma económica y legal
(Muffler, 1973). Los recursos geotérmicos se
pueden clasificar atendiendo a distintos
parámetros, entre otros la fase dominante o el
estado de equilibrio del sistema, aunque el
parámetro más empleado es la temperatura. La
clasificación en función de la temperatura más
utilizada es la de Muffler y Cataldi (1978), que
divide los recursos geotérmicos en tres tipos:
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de baja (< 90 ºC), de media (90-150 ºC) y de alta
temperatura (> 150 ºC).
temperatura (90-150 ºC). En determinadas
circunstancias a medida que aumenta la
temperatura del recurso se podrá plantear una
producción conjunta de calor y electricidad.
En la aplicación particular de redes de
calefacción urbanas se trata de aprovechar el
calor almacenado en acuíferos profundos a
través de la captación de sus aguas por sondeos.
Éstas tienen que tener unas temperaturas
mínimas de 75 ºC a 100 ºC (en el caso de que
consideremos usos directos sin bomba de
calor), por lo que estaríamos hablando de
acuíferos de agua caliente que se corresponden
con recursos geotérmicos de baja (75-90 ºC) y
de acuíferos de una mezcla agua-vapor de media
Este tipo de instalación está formada por tres
elementos: generación de energía (recurso
geotérmico renovable), generación de calor y
distribución y suministro térmico.
Fases de un proyecto tipo
En este tipo de proyectos se consideran
cuatro fases:
Primera fase: fase de diseño, de
preestudio o preliminar
Esta fase tiene como objetivo el
planteamiento de unas metas y la elección del
emplazamiento para el proyecto, es decir, decidir
el lugar del proyecto y si la aplicación está
basada en usos térmicos o si además tiene
sentido la producción eléctrica.
existentes (cartografía geológica y tectónica, así
como datos geofísicos - perfiles sísmicos y
magnetotelúricos -, hidroquímicos, datos
procedentes de sondeos, creación de perfiles
geológicos, interpretación sísmica, entre otros)
que permite hacer una primera selección de
áreas de interés.
Una vez se detecta un interés se procede a
tramitar la autorización del Permiso de
Exploración de recursos de la sección D), ya
Para ello, en primer lugar se realiza una
recopilación e interpretación de datos
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Algunos de los aspectos que considera el
Estudio de Viabilidad son: profundización en el
conocimiento del recurso geotérmico,
estimación de costes de inversión (en
exploración, en las instalaciones de superficie y
en las instalaciones ligadas al sondeo), estudio
de rentabilidad (costes de exploración, gastos y
beneficios, análisis de sensibilidad planteando
distintos escenarios para el proyecto), análisis
de riesgos (prestando especial atención al
riesgo de confirmar un recurso adecuado) y
consideraciones ambientales. Al final de esta
fase tiene lugar la verdadera toma de decisión
acerca de la inversión del proyecto y la
planificación de las actividades.
que los recursos geotérmicos están
considerados en la Ley de Minas dentro de la
sección D). Para ello hay que presentar la
documentación correspondiente a la
Delegación Provincial del Ministerio de
Industria y Minas, destacando el Programa de
Exploración. Cuando se ha obtenido el
derecho minero correspondiente podrán
efectuarse estudios y reconocimientos en
zonas determinadas, mediante aplicación de
técnicas de cualquier tipo que no alteren
sustancialmente la configuración del terreno
(art. 40.1.a. de la Ley de Minas). Estas
actividades, sumadas a las previas, permitirán
dar una aproximación de las características de
los almacenes geotérmicos en términos de
temperatura, profundidad, caudal, salinidad,
entre otros, que configurarán el Preestudio del
Recurso Geotérmico.
Tercera fase: fase de exploración
En la tercera fase se avanza en la definición
del recurso geotérmico hasta llegar
generalmente a la perforación del primer
sondeo profundo.
A medida que se avanza en el conocimiento
del recurso se van acotando las zonas de
interés, de manera que se procede a tramitar la
autorización del Permiso de Investigación de
recursos de la sección D), presentando la
documentación correspondiente, destacando
en la misma el Proyecto de Investigación
(incluyendo, entre otros puntos, el programa de
trabajo y el presupuesto de las inversiones a
realizar). El otorgamiento de este permiso
concede a su titular el derecho a realizar los
estudios y trabajos encaminados a poner de
manifiesto y definir el recurso.
Habitualmente en esta etapa se acude a una
empresa de consultoría especializada, que lleva
a cabo la reinterpretación de datos geológicos
y geofísicos, la realización de nuevas campañas si
fuera necesario y la modelización del recurso
geotérmico en 3D con software empleado
también en Exploración y Producción de
hidrocarburos (E&P).
La realización de perforaciones requiere que
el organismo competente en materia
medioambiental se pronuncie sobre los
trámites a seguir. Igualmente, la geotermia de
circuito abierto, es decir, que capta agua de un
acuífero, se rige por la normativa de aguas,
siendo necesario obtener concesiones de
extracción e inyección/vertido de agua.
Paralelamente se realiza un Preestudio de
Mercado que considera la demanda y el tipo de
suministro de energía térmica implantado en la
zona, las infraestructuras existentes y la
aplicabilidad de un suministro por red de
calefacción geotérmica de distrito.
En esta fase se incluiría el diseño de pozo, la
licitación de la perforación del primer sondeo,
su ejecución, cimentación, así como las
correspondientes pruebas de producción del
pozo. Paralelamente tiene lugar la tramitación
de contratos de obra y de mantenimiento.
A partir de un conocimiento inicial del
recurso y del mercado se hace un primer
análisis de las distintas posibilidades de
instalación geotérmica (se tienen en cuenta
distintos conceptos de perforación y variantes
en la configuración de sondeos y una primera
conceptualización de las instalaciones de
superficie) y un avance de la estimación de
costes de inversión y de financiación.
Tan pronto como se demuestre de modo
suficiente la existencia del recurso se podrá
solicitar la Concesión de Explotación de
recursos de la sección D) sobre la totalidad o
parte del terreno comprendido en el perímetro
de investigación. En esta tramitación hay que
presentar, además de otros documentos, el
Proyecto de Aprovechamiento del Recurso. En
Segunda fase: fase de viabilidad
En esta fase, partiendo de los datos
obtenidos en la etapa anterior, se hace un
análisis técnico-económico exhaustivo.
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equipamiento de: central de producción de
calor, red de distribución, subestaciones de
distribución y conexión con consumidor final).
ocasiones el recurso quedará suficientemente
demostrado con la perforación de un sondeo,
aunque habitualmente es necesario ejecutar dos
perforaciones. Al finalizar esta etapa el riesgo de
confirmar el recurso disminuye drásticamente.
Finalmente la puesta en marcha de la
instalación tiene lugar tras la instalación en el
pozo de producción de una bomba sumergible.
Cuarta fase: fase de explotación y
servicio
En función del grado de definición del
recurso la licitación de la perforación del
segundo sondeo, su ejecución, cimentación y las
pruebas de producción del pozo podrán
enmarcarse en esta o en la anterior fase. Por
otra parte, se lleva a cabo la ejecución de las
instalaciones de superficie (construcción y
A partir de este momento se dispone de un
sistema de calefacción y refrigeración que
permite abastecer a varios edificios conectados
de forma cómoda, eficiente que contribuye a
reducir las emisiones de CO2 de un amplio
sector como es el residencial.
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