El origen de la Energía Geotérmica

El origen de la energía geotérmica

Celestino García de la Noceda Márquez Instituto Geológico y Minero de España

[email protected]

Alicante, 24 de febrero de 2016

Jornada sobre Geotermia en la provincia de Alicante

mailto:[email protected]


Jornada sobre Geotermia en la provincia de Alicante Alicante, 24 de febrero de 2016

Introducción a los recursos geotérmicos

Geoter…mi……

geo térmica

en España…? en Alicante…?



Las aguas termales y los balnearios

Larderello (Italia), 1904: primera experiencia de producción de electricidad

El hombre primitivo: las cavernas



Energía geotérmica en amplio sentido:

la energía calorífica contenida en el interior de la Tierra

> 5000 °C

> 3000 °C

> 1000 °C

~ 30 °C/km

> 5000 °C

> 3000 °C

> 1000 °C

~ 30 °C/km



El calor del globo

Flujo y gradiente geotérmico:



Tectónica de placas y geotermia:



Cobertera

Almacén permeable

o Base impermeable

o Fluido

Foco de calor

La geotermia clásica:

Energía de base disponible las 24 horas del día, durante los 365 días del año



Tipos de yacimientos geotérmicos:

Tipo de yacimiento Rangos de temperatura Uso principal

Baja entalpía

(temperatura)

Almacenes

sedimentarios

profundos

< 100º C Usos directos

Zonas

intramontañosas

o volcánicas

Media entalpía

(temperatura) 100º C < T < 150º C

Electricidad ciclos binarios

Uso combinado

Alta entalpía

(temperatura) > 150º C Electricidad

Recursos geotérmicos convencionales. Sistemas hidrogeotérmicos



Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor – calefacción

Yacimientos geotérmicos de alta entalpía: producción de electricidad



Inventario general de manifestaciones geotérmicas en el territorio nacional

1975



Inventario general de manifestaciones geotérmicas en el territorio nacional

Mapa de evaluación de las áreas de mayor interés geotérmico en España

1975



Geotermia

convencional

Rangos de

temperatura Uso principal

Baja temperatura

Almacenes

sedimentarios

profundos < 100º C

50-130º C Usos directos

Zonas

intramontañosas

o volcánicas

Media temperatura

100º C < T < 150º C

120º C < T < 200º C

130º C < T < 220º C

Electricidad ciclos binarios

Uso combinado

Alta temperatura

> 150º C

> 200º C

> 220º C

Electricidad

Recursos geotérmicos convencionales Nuevos recursos y tecnologías geotérmicas



Nuevos recursos y tecnologías geotérmicas

Tecnología Almacenes

geotérmicos Temperatura ºC Permeabilidad Uso

Bomba de calor Muy baja

temperatura < 50

Muy baja Usos directos

Suficiente-alta

Geotermia

convencional

Baja temperatura 50-120 Suficiente - alta Usos directos

Media temperatura 120-200 Suficiente - alta Usos directos +

electricidad

Alta temperatura >200 Suficiente - alta Electricidad

Nuevas tecnologías

Roca caliente seca

HDR >200 Nula Electricidad

Sistemas

geotérmicos

estimulados EGS

Diversas

temperaturas Baja

Electricidad

Usos directos

Yacimientos

supercríticos >350 Suficiente - alta

Electricidad

Hidrógeno


Recursos Geotérmicos Convencionales

Recursos geotérmicos convencionales



Yacimientos geotérmicos de media y alta entalpía: producción de electricidad (1)



Tipos de plantas geotérmicas:

- Plantas de vapor seco

- Plantas flash

- Plantas binarias

Turbine Generator

SteamCondensed Steam(Water)

Separated Water

Steam

CondensedSteam(Water)

HotWater

TurbineGenerator

FlashTank

Binary Vapor Turbine

Generator

Binary Liquid

Heat Exchanger

CooledWater

HotWater



Producción electrica de origen geotérmico en 2010 (Bertani)



Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: uso directo del calor – calefacción (1)

Curva de demanda:



Uso en cascada:


Recursos geotérmicos someros

Recursos Geotérmicos Someros



Recursos geotérmicos de muy baja entalpía (1):

• Propio subsuelo poco profundo • Acuíferos someros y otros (minas, túneles,…)

•uso de bomba de calor

•temperaturas estables debidas al calor geotérmico

•diferentes esquemas




• Propio subsuelo poco profundo: temperaturas estables debidas al calor geotérmico

Royal Edinburgh Observatory, media 1838-1854 Datos de Everett, 1860 Tomado de Sanner, proyecto Groundhit

Sondeo al sur de Wetzlar Tomado de Sanner

Tomado de Sanner




• Propio subsuelo poco profundo: diferentes esquemas

Esquemas verticales: Esquemas horizontales:




Almacenamiento de calor en el subsuelo o en acuíferos someros:

• Fuerte incremento de las necesidades de refrigeración • La bomba de calor permite el uso reversible frío-calor




Intercambiadores tierra-aire en la renovación de aire:

pozos provenzales y técnicas emparentadas

Bioclimatizadores


Sistemas geotérmicos estimulados

Sistemas Geotérmicos Estimulados



Yacimientos de roca caliente seca:

(HDR)



El desarrollo de una tecnología:

EGS

Enhanced Geothermal Systems

Engineered Geothermal Systems



La idea básica de los sistemas HDR-EGS.

Comparación con los sistemas geotérmicos convencionales



• Roca caliente seca • Sistemas geotérmicos estimulados

Pruebas en Soultz. Julio 2005

Yacimientos geotérmicos de alta temperatura y muy baja o nula permeabilidad: Producción de electricidad



Años 1970-73: La primera experiencia de HDR la lleva a cabo Los Alamos National Laboratory at Fenton Hill, en el borde occidental de Valles Caldera en New Mexico.

Yacimientos de roca caliente seca.

Las primeras experiencias:

Año 1977: experiencia europea en Cornwall

Año 1980: experiencias en Hijiori, etc (Japón)

Año 1986: experiencia europea en Soultz



Estimulación:

Incremento de la productividad



EGS: de la idea a la demostración



El informe del MIT (año 2006):

• No es intermitente

• Alcanzable en casi todo el territorio

• Prácticamente sin impacto ambiental

• Tecnología disponible para producir grandes cantidades de energía eléctrica

• Costes competitivos en una generación



Tecnologías para el aprovechamiento de recursos geotérmicos de media entalpía y de sistemas geotérmicos estimulados:

• Nuevos ciclos (Kalina, ...) • Mayores rendimientos • Menores temperaturas

Central binaria de Húsavík, al norte de Islandia. Planta de demostración de 2 MW usando agua a 124ºC para producir electricidad.


Aplicaciones de la energía geotérmica

Diferentes recursos: distintos usos de la energía geotérmica:



Características y ventajas de la geotermia:

• Energía gestionable. Disponible 24 horas y 365 días al año

• Respetuosa con el medio ambiente

• Permite un aprovechamiento sostenible

• Importante inversión inicial y bajos costes de mantenimiento

• Costes finales competitivos

• Riesgo geológico minimizable

• Tecnología altamente eficiente en calefacción/climatización

• Recurso autóctono



Posibilidades de la energía geotérmica en España:

En recursos de muy baja temperatura Para viviendas unifamiliares Para bloques de viviendas o edificios públicos Climatización (frío-calor) y a.c.s. Posibilidad de almacenamiento de calor

En recursos de baja temperatura Para bloques de viviendas (calor de distrito)

En recursos convencionales de media y alta temperatura Producción de electricidad Con posibles aplicaciones complementarias en baja temperatura (usos directos del calor) Con tecnología de EGS?

En campos de roca caliente seca (EGS) Producción de electricidad


Recursos geotérmicos

Alicante, 24 de febrero de 2016

Muchas gracias por su atención

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El origen de la Energía Geotérmica

Environment

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