Valoración de posibilidades de geotérmica en la Comunidad de Madrid y zonación de las mismas

en función de las condiciones climatológicas

María Cristina Hita López

Índice

1 INTRODUCCIÓN

2 METODOLOGÍA

3 MARCO ENERGÉTICO-ECONÓMICO

4 CONCLUSIONES

1. INTRODUCCIÓNLa energía geotérmica es la energía almacenada en forma de calor por debajo de la superficie de la tierra. Aunque hay que tener en cuenta que la acumulación de calor en el subsuelo se forma de manera natural, es crucial saber cuanto de ese potencial puedeser explotado económicamente y de forma práctica para calefacción y refrigeración.

Por lo que el objetivo es crear un modelo que reduzca la distancia entre el conocimiento físico del terreno/ambiente y el análisis económico a escala regional, creando paraello una guía/metodología que pueda ser aplicable a cualquier tipo de proyecto de explotación geotérmica.

1 INTRODUCCIÓN

2 METODOLOGÍA

3 MARCO ENERGÉTICO-ECONÓMICO

4 CONCLUSIONES

A ESTIMACIÓN DEL POTENCIAL GEOTÉRMICO DE LA COMUNIDAD DEMADRID

2. METODOLOGÍA

A. ESTIMACIÓN DEL POTENCIAL GEOTÉRMICO DE LA COMUNIDAD DE MADRID

La base teórica para cada modelo físico de flujo de calor es representado por la Ley de Fourier.

Los dos factores que afectan directamente a la evaluación del potencial geotérmico son:• Tipo de roca/sedimento• Presencia de agua subterránea

Caudal de Extracción o Calor Específico de Extracción sHE (specific heat extraction)

2. METODOLOGÍA

Recopilación y selección de datos de la litología: Mapa Litológico de laComunidad de Madrid 1:200.000.

Valoración de la presencia de agua en la roca: nivel de saturación.o Datos de los piezométricos de la Comunidad de Madrid de los últimos 10 años

,Confederación Hidrográfica del Tajo:o 86 puntos de control, se ha escogido los puntos de control donde se encuentran la

mayor parte de las extracciones de aguas subterráneas (Cuenca del Tajo,Torrelaguna‐Jadreque…).

o Se han obviado los acuíferos de interés local o de baja permeabilidad yalmacenamiento, se reúnen bajo la denominación de “99”.

Masa de AguaTérminoMunicipal

Cod. Piezómetro

Coordenada X (UTM30)

Coordenada Y (UTM30)

Z (msnm)Nivel mediodel acuífero

Profundidad obra (m)

La Alcarria Chinchón 03.06.010 466.197 4.443.911 765 46,3 Sin dato

Talavera Parla 03.05.049 433.324 4.455.426 660 38,9 Sin dato

2.METODOLOGÍA

• Valoración de la presencia de agua en la roca:o “Ponderación inversa a la distancia”

2.METODOLOGÍA

• Clasificación de los terrenos en función de su capacidad de extracción de calor:o Normativa alemana VDI4640

Grupo Litología Nivel agua Capacidad de Cesión de calor (W/m)

A Gravas, arenas, limos y arcillas Acuífero profundo 20

B Arenas, arcillas y limos Acuífero superficial 80

C Arcillas y margas ‐ 40

D Calizas, rocas carbonatadas, arcillas, conglomerados y yesos ‐ 60

E Rocas metamórficas ‐ 70

F Rocas plutónicas ‐ 75

o Media ponderada para llegar al calor específico, según la siguiente fórmula:

3 MARCO ENERGÉTICO-ECONÓMICO

I DEMANDA ENERGÉTICA

II POTENCIA DE LA BOMBA A INSTALAR

III CÁLCULO DE LA LONGITUD DEL INTERCAMBIADOR

IV CÁLCULO DEL COSTE DE LA INSTALACIÓN

V RETORNO DE LA INVERSIÓN PARA UNA INSTALACIÓN GEOTÉRMICA INDIVIDUAL

VI INDICADOR PARA EMPRENDEDORES

I.DEMANDA ENERGÉTICA

a. Cálculo de las demandas energéticas de referencia por municipio:o Documento de condiciones de aceptación de Programas Informáticos 

Alternativos del IDAE.o Severidades Climáticas de Invierno (SCI) y de verano (SCV)

o Tabla 1 del Documento Básico HE “Ahorro de Energía” del CTE (Apéndice D)

o Altitudes de cada localidad en m.s.n.m. y con la diferencia en altura de cada localidad con la ciudad de Madrid. 

La zona climática para Madrid es D3

I.DEMANDA ENERGÉTICA

• Demanda de ACS se calcula a través del Documento Básico HE4 y la norma UNE‐EN 94002:2004. 

• Las características de las viviendas se han obtenido del Instituto de Estadística de la C.Madrid.

Población Núm. Habitantes Viviendas Núm. Medio personas por vivienda

Madrid 3.233.527 1.378.931 2

Soto del Real 8.480 4.876 2

Zarzalejo 1.517 1.344 1

Días/mes OcupaciónConsumo litros

Temp. Red ºCDemanda ACS 

kWh

Enero 31 1 1.650 6 103,65

Febrero 28 1 1.491 7 91,93

Marzo 31 1 1.650 9 97,89

Abril 30 1 1.597 11 91,03

Mayo 31 1 1.650 12 92,14

Junio 30 1 1.597 13 87,32

Julio 31 1 1.650 14 88,30

Agosto 31 1 1.650 13 90,22

Septiembre 30 1 1.597 12 89,18

Octubre 31 1 1.650 11 94,06

Noviembre 30 1 1.597 9 94,75

Diciembre 31 1 1.650 6 103,65

TOTAL 19.429 1124,12

I. DEMANDA ENERGÉTICA

b. Cálculo de la demanda de referencia energética de las viviendas por clase de calificación energética

Se necesita una clasificación de la calificación energética del parque de viviendas de laComunidad de Madrid y calcular la demanda de energía de cada una.

Anexo 1 del Documento “Escala de Calificación Energética”(ECE) desarrollada por el IDEA,se encuentran las tablas de dispersión de indicadores de eficiencia energética.

Índice de Eficiencia energética IEE se calcula con la siguiente fórmula:Clase Eficiencia Energética

A 0,15

B 0,50

C 1,00

D 1,75

E 2,75

F 4

ClaseC1

1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2

A0,15

0,22 0,29 0,37 0,46 0,56 0,68

B0,5

0,51 0,55 0,60 0,66 0,72 0,80

C1

0,92 0,93 0,93 0,94 0,95 0,97

D1,75

1,54 1,49 1,43 1,37 1,30 1,22

E2,75

2,36 2,24 2,10 1,94 1,76 1,55

F4

3,39 3,18 2,93 2,66 2,34 1,97

MunicipioDemanda Calefacción kWh/m2 anual

Unifamiliar PlurifamiliarA B C D E F A B C D E F

Madrid 23,8 38,6 59,9 92,1 135,2 188,7 14,2 32,8 59,2 99,2 152 218,3Soto del Real  23,8 38,6 59,9 92,1 135,2 188,7 14,2 32,8 59,2 99,2 152 218,3Zarzalejo 29,6 42,5 60,5 88,2 124,9 171,3 14,2 32,8 59,2 99,2 152 218,3

Municipio

Demanda Refrigeración kWh/m2 anual

Unifamiliar Plurifamiliar

A B C D E F A B C D E F

Madrid 7,2 10,4 14,8 21,5 30,5 41,8 5,8 9,4 14,6 22,5 33 46

Soto del Real 

Zarzalejo

I. DEMANDA ENERGÉTICA

c. Características de las viviendas de la Comunidad de Madrido Edificios de nueva construcción (1991‐actualidad)o Edificios existentes (anteriores‐1990)

o Instituto de Estadística de la Comunidad de Madrid, hemos extraído que el 13,6% de las viviendas construidas son unifamiliares y el 86,4% son plurifamiliares.

MunicipioEdificios existentes Edificios nuevos

Total Unifamiliar Bloque Total Unifamiliar Bloque

Madrid1181655 236331 945324 1379650 187632 1192018

Soto del Real 2710 542 2168 4879 664 4215

Zarzalejo 249 50 199 304 41 263

I. DEMANDA ENERGÉTICA

d. Demanda energética anual media para cada municipio

Municipio Zona

Demanda Calefacción kWh/m2 anual

Demanda total de calefacción

kWh/m2 anualUnifamiliar Plurifamiliar

A B C D E F A B C D E F

Madrid D3 0,00 1,93 20,97 50,66 6,76 0,00 0,00 0,00 1,78 14,88 76,00 87,32 67,66

Soto del Real  D1 0,00 1,93 1,80 13,82 67,60 75,48 0,00 0,00 1,78 14,88 76,00 87,32 88,53

Zarzalejo E1 0,00 0,00 18,15 13,23 62,45 68,52 0,00 16,40 23,68 54,56 76,00 87,32 109,26

Municipio Zona

Demanda Refrigeración kWh/m2 anual

Demanda total de refrigeraciónkWh/m2 anual

Unifamiliar Plurifamiliar

A B C D E F A B C D E F

Madrid D3 0,00 0,52 0,44 3,23 15,25 16,72 0,00 0,00 0,44 3,38 16,50 18,40 19,46

Soto del Real  D1 0,00

Zarzalejo E1 0,00

II. POTENCIA DE LA BOMBA A INSTALAR

Potencia pico: calcular la demanda para el día más frío del año (enero) Se estima un consumo de energía del 145% para calefacción y un 102% para refrigeración

ZonaDemanda calefacción

ACS eneroDemanda calefacciónACS un día de enero

Consumo de energíapara calefacción y ACS

D1 1.800 kWh/mes 58,06 kWh/día 84,17D3 1.500 kWh/mes 48,39 kWh/día 74,50E1 2.000 kWh/mes 64,52 kWh/día 90,63

Tiempo de funcionamiento: 9 h

Municipio ZonaDemanda calefacción

kWh/m2/anualDemanda refrigeración

kWh/m2/año

Superficie viviendamedia m2

Demanda calefacciónaño kWh

Demanda calefacciónmes de enero kWh

Madrid D3 67,7 19,5 86 5818,6 1500

Soto del Real  D1 88,5 0 86 7613,9 1800

Zarzalejo E1 109,3 0 86 9395,9 2000

Municipio ZonaDemanda calefacción día 

enero kWhDemanda ACS día 

kWh

Consumo energía calefacción 

ACS kWh

Horas/día

Potencia pico calefacción ACS kW

Calefacción

Madrid D3 48,4 3,02 78,9 9 9

Soto del Real  D1 58,1 3,02 88,6 9 10

Zarzalejo E1 64,5 3,02 95,1 9 11

III. CÁLCULO DE LA LONGITUD DEL INTERCAMBIADOR

Condiciones climáticas: temperatura superficial del terreno (GST) que depende a su vez de la temperatura superficial del aire Desfase en el tiempo del cambio de la temperatura del terreno con la Temperatura superficial, relacionado con la profundidad (Análisis de Kusuda) 35±10 días 

IV. CÁLCULO DEL COSTE DE LA INSTALACIÓN

50€/m para suelo blando y 35€/m para suelo duro

V. RETORNO DE LA INVERSIÓN PARA UNA INSTALACIÓN GEOTÉRMICA INDIVIDUAL

MunicipioPrecio de lainstalacióntotal (€)

Consumocalef+ACS10 años

ConsumoCal+Ref+ACS

10añoskWh

Coste del kWhgeotérmico

calefacción+ACS(€)

Coste del kWhgeotérmico

calefacción+Ref+ACS(€)

Madrid 18.611 € 9469,20 26206,67 1,97 € 0,71 €

Soto del Real 16.871 € 10629,6 10629,6 1,59 € 1,59 €

Zarzalejo 17.154 € 11406 11406 1,50 € 1,50 €

V. RETORNO DE LA INVERSIÓN PARA UNA INSTALACIÓN GEOTÉRMICA INDIVIDUAL

Período de Retorno económico

MunicipioPrecio de 

la instalación(€)

Coste energíacalefacción y ACS 

(€)

Coste energíarefrigeración

(€)

Precio de todala energíaconsumidaanual (€)

Período retornoinversión 

calefacción yACS (años)

Período retorno inversión

calefacción, ACS y refrigeración (años)

Madrid 18.611 722,09 207,71 929,80 26 20

Soto del Real 16.871 944,90 0,00 944,90 18 18

Zarzalejo 17.154 1166,04 0,00 1166,04 15 15

VI. BENEFICIOS FINANCIEROS PARA EL PRESUPUESTO REGIONAL

MunicipioPrecio de 

la instalación (€)Emisiones CO2ahorradas (kg)

Coste de la instalación/Emisiones CO2

(€/kg)

Madrid 18.611   10514,8 1,770

Soto del Real  16.871   4569,8 3,692

Zarzalejo 17.154   4569,8 3,754

VII. INDICADOR PARA EMPRENDEDORES

MunicipioPrecio de la

instalación (€)Numeroviviendas

Tamaño de mercado (M€)

Madrid 18.611   1.378.931 25.663,285

Soto del Real  16.871   4.876 82,263

Zarzalejo 17.154   1.344 23,055

VII. INDICADOR PARA EMPRENDEDORES

• Indicador atractivo de mercado

MunicipioPrecio de la

instalación (€)Renta percápita (€)

Indicadoratractivo de mercado

Madrid 18.611   19144 1,029

Soto del Real  16.871   19248 1,141

Zarzalejo 17.154   13497 0,787

1 INTRODUCCIÓN

2 METODOLOGÍA

3 MARCO ENERGÉTICO-ECONÓMICO

4 CONCLUSIONES

GRACIAS POR SU ATENCIÓN