Gil 2016b

El 24 de novembre va tenir lloc a la sala d’actes de l’Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) la jornada “Exploració i aprofitament d’energia geotèrmica de molt baixa temperatura” amb l’objectiu de difondre l’ús d’aquest tipus d’energia a casa nostra.

La primera part de la jornada va ser més teòrica, a càrrec de tècnics de l’ICGC i del Col·legi de Geòlegs de Catalunya, orientada a exposar els conceptes d’aquest tipus d’energia renovable i a presentar el futur Atles digital de geotèrmia de molt baixa temperatura.

A la segona part de la jornada es van abordar les qüestions tècniques que comporta la implantació de sistemes energètics amb energia geotèrmica: com els criteris de disseny i construcció dels intercanviadors de calor, el primer any d’aplicació de la norma UNE 100715-1/2014, la situació actual de l’energia geotèrmica a Catalunya i els diferents tipus de subvencions aplicables.

• Conceptes bàsics
• Sistemes oberts i sistemes tancats
• Determinació dels llocs adients per extreure energia geotèrmica
• Projecte del futur atles digital de geotèrmia de molt baixa temperatura
• Disseny i instal·lació dels sistemes geotèrmics
• Autors

Conceptes bàsics

L’energia geotèrmica s’obté de l’aprofitament de la calor del terreny, inesgotable a escala humana i amb un elevat factor de càrrega anual. És un tipus d’energia del tot sostenible, a diferència de les altres renovables com la solar o l’eòlica.

En concret, el recurs geotèrmic de molt baixa temperatura fa referència  a les temperatures inferiors a 30 graus i es fa servir essencialment per a sistemes de climatització i aigua calenta sanitària. L’accessibilitat a jaciments d’energia geotèrmica de molt baixa temperatura es troba totalment garantida, atès que es poden localitzar en qualsevol punt de la superfície terrestre, a diferència dels jaciments a temperatures superiors. La fondària no és superior a 400m i l’energia obtinguda prové tant de l’interior de la Terra com de l’energia solar absorbida i emmagatzemada.

L’aprofitament de l’energia geotèrmica consisteix en moure la calor provinent de la terra a través d’un conducte, el qual alhora,  depèn de la conductivitat tèrmica del material, és a dir, com  de bo és un material conduint la calor,  i de la capacitat tèrmica específica, és a dir com és de bo un material a l’hora d’emmagatzemar la calor per unitat de massa.

Aquest aprofitament es pot fer amb sistemes oberts o bé, amb sistemes tancats. Als sistemes oberts s’aprofita l’energia continguda a l’aigua del mar, llacs, rius, subterrània, mines, etc., amb la particularitat de que la temperatura és constant.

Malgrat que els sistemes oberts poden extreure més calor per pou que un sistema tancat i són independents de la qualitat de l’aigua, tenen les desavantatges de que són dependents de la geologia del terreny, donat que no tots els llocs són aptes ja que cal l’existència d’aigua amb un cabal adequat i constant, cal tenir molta cura amb la hidroquímica, el cost és elevat i a més els aqüífers són zones protegides.

Per contra, els sistemes tancats aprofiten la calor del subsòl mitjançant un circuit pel que circula un fluid que la bescanvia. La calor passa d’un focus fred a un de calent gràcies a una bomba de calor.

Hi ha dos tipus de dispositius de sistemes tancats: els horitzontals i els verticals. Els primers són molt econòmics, però per contra necessiten disposar de grans superfícies, són útils sobre tot en llocs on hi ha oscil·lacions tèrmiques importants, i bàsicament es dediquen per a ús domèstic. En canvi, els sistemes tancats verticals són més complexes de dissenyar i implementar, són més cars ja que s’ha de perforar a bastant fondària, però són aptes per a la climatització d’edificacions més grans, no està limitat a l’ús domèstic. El dimensionament d’aquests sistemes és complex ja que hi intervenen diferents factors com la temperatura del terreny, la conductivitat tèrmica del subsòl, la fondària, el diàmetre, la geometria i la resistència tèrmica de l’intercanviador, i també la distància entre els intercanviadors.

 

Sistemes oberts i sistemes tancats

Determinació dels llocs adients per extreure energia geotèrmica

Les tècniques geofísiques caracteritzen el subsòl de manera detallada i ajuden a tenir-ne un millor coneixement, per tant són  aplicables al camp de la geotèrmia a molt baixa temperatura.

Aquestes tècniques donen informació sobre:

1) Litologia (diferenciació i distribució dels materials)

2) Nivell de l’aigua i la seva qualitat (intrusions)

3) Paràmetres geomecànics (mòdul de compressió, cissalla, Young, Poisson). 4) Fractures i falles

5) Profunditat del basament rocós

6) Estimacions de la temperatura en situacions controlades de monitoratge

Els resultats de les dades geofísiques no es poden interpretar soles. S’han d’integrar amb la informació geològica de l’àrea estudiada, amb la geoquímica dels fluids que hi circulen, per a un bon coneixement i per a entendre correctament el sistema geotèrmic. Els resultats de la geofísica ajuden i orienten a la ubicació dels pous per obtenir uns òptims resultats.

Projecte del futur atles digital de geotèrmia de molt baixa temperatura

Aquest és un projecte liderat per l’ICGC amb els objectius de:

1. 1. Divulgar coneixement sobre el recurs geotèrmic i promoure el seu ús
   2. Facilitar l’accés a les dades i generar-ne de noves
   3. Disposar d’una base per elaborar estudis de viabilitat i planificació 

Per elaborar l’atles es parteix de:

1. 7 conjunts d’informació temàtica provinents de fonts diverses:
   1. 1. 1. 1. Informació geotècnica: mapa de prognosi a la dificultat de perforació dels materials
            2. Informació edafològica: mapes de profunditats, textures i conductivitat tèrmica del sòl
            3. Informació hidrogeològica: mapa de profunditat del nivell piezomètric, caràcter incrustant o corrosiu de l’aigua, localització d’aqüífers confinats amb possibilitats de fenòmens artesians i localització de manifestacions hidrotermals en superfície
            4. Propietats tèrmiques del subsòl: mapes de conductivitat tèrmica, capacitat tèrmica volumètrica, difusivitat tèrmica, flux de calor, gradient geotèrmic i localització de termometries
            5. Temperatures superficials: mapes de temperatures i oscil·lacions tèrmiques superficials
            6. Temperatures en el subsòl: mapes de distribució de temperatures a 2, 50, 100, 150 i 200 metres de profunditat i els corresponents salts tèrmics en relació a les temperatures superficials
            7. Potencial geotèrmic: mapes de potencial geotèrmic per a sistemes verticals tancats i sistemes verticals obe
2. La memòria metodològica on s’explica la metodologia aplicada en cada cas, la procedència de la informació de partida i l’abast dels resultats obtinguts.
3. Les especificacions tècniques on s’especifiquen l’estructura i organització de les dades, quins han de ser els formats de distribució i com s’han de visualitzar les dades.

  Com a resultat, l’ICGC oferirà un visor de mapes i la base de dades que el nodreix, també la distribució de capes en format ràster i vector i també una sèrie de geoserveis WMS.

Disseny i instal·lació dels sistemes geotèrmics

Daniel Trisant , geòleg consultor de SIALTEC Geotèrmia, qui va explicar els criteris de disseny dels intercanviadors, ja que són molts els factors a tenir en compte, estem parlant de factors conceptuals, tècnics, climàtics, geològics, hidrogeològics, mediambientals i econòmics.

  Es tracta d’optimitzar tots els factors per aconseguir un sistema de calefacció/refrigeració eficient energètica i mediambientalment sostenible.

  Albert Pujades, director tècnic de QUALI Geotèrmia, va descriure el procés de disseny d’un sistema geotèrmic. Primer de tot es comença per la captació, en que es decideix si s’opta per un sistema obert on l’energia tèrmica s’obté d’un pou d’aigua, o per un tancat, on l’energia prové d’una xarxa tancada de tubs enterrats sota el terreny, dins dels qual hi circula el fluid caloportador que intercanvia energia amb el terreny. Després es centra en les fases del procés de la instal·lació de les sondes geotèrmiques verticals: perforació, introducció i segellat de les sondes i el posterior control de qualitat.

  Després d’una any d’aplicació de la norma UNE 100715-1/2014, Rafael Postigo d’AENOR, en fa balanç. L’objectiu d’aquesta norma són definir i potenciar la instal·lació adequada dels sistemes geotèrmics de circuit tancat vertical per a calefacció, refrigeració i aigua calent sanitària, garantir l’eficiència energètica de la instal·lació i contemplar els requeriments tècnics de la captació i la seva  integració amb els sistemes de generació.

  La darrera intervenció de la jornada va ser a càrrec de l’Anna Mundet, de la divisió de gestió energètica de l’Institut Català d’Energia, va parlar de la situació actual de l’energia geotèrmica y la possible evolució segons el Pla de l'Energia i Canvi Climàtic de Catalunya 2012-2020(PECAC), de les subvencions vigents i de com afecta a la certificació energètica dels edificis. Actualment, Catalunya és la comunitat autònoma amb major potència tèrmica instal·lada, 10707,7kw en front dels 4763,1kw de la Comunitat de Madrid, que és la que la segueix, i es preveu que cap el 2020 aquesta xifra vagi en progressió. Tanmateix, segons Mundet, la implantació d’aquest tipus d’energia és un procés lent degut a l’existència de 3 tipus de barreres:

 

• Les de tipus divulgatiu i/o formatiu, per la manca de coneixement sobre el tema, a més, hi ha poques empreses dedicades a aquest sector i als instal·ladors els manca formació adequada.
• Les de tipus normatiu, perquè no existeix un marc normatiu clar per a les instal·lacions geotèrmiques per a climatització.
• Les de tipus econòmic, ja que cal fer una inversió inicial important, junt amb la incògnita de saber la tipologia del subsòl fent que hi hagi un risc elevat en els estudis previs

  Així, davant d’aquest escenari calen unes mesures per fer front a aquestes barreres, com desenvolupar un marc regulatori específic, desenvolupar un programa d’ajuts pel desenvolupament de l’energia geotèrmica, valorar el potencial de l’energia geotèrmica (mitjantçant el futur atles de la Geotèrmia, per exemple), potenciar la realització de plantes demostratives i la recerca, impulsar actuacions de formació , garantir una bona qualitat en les instal·lacions, i per últim, a través de subvencions per part de les administracions central, autonòmica i local.

Autors

Redactat per: Cristina Gil

Per saber-ne més: Cristina Gil