almacenamiento subterráneo de energía térmica · año de realización: 2010 sistema aset-a con...

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)

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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

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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

12

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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www.fenercom.com

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www.innostock2012.org

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Gracias

por su atención

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Tel: (+34) 91 401 7071www.iftec.es

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