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2017

Tecnologías geotérmicas superficiales innovadoras mediante energías renovables en calefacción y refrigeración del sector residencial y grandes

edificios en el sector terciario

Pruebas de validación de los prototipos de intercambiador de calorLa tecnología del intercambiador de calor seleccionada para el proyecto GEOTeCH es el intercambiador de calor Geothex, cuyo diseño pretende mejorar la transferencia de calor convectivo entre el fluido y el terreno, además de reducir las pérdidas térmicas internas que ocurren entre los canales descendentes y ascendentes.

Para el proyecto, esta tecnología se desarrolla considerando intercambiadores de calor de mayor diámetro, diferentes geometrías y configuraciones internas.

Mientras que la optimización de la geometría y la configuración interna se han realizado a través del detallado modelo computacional, desarrollado por la Universidad de Leeds (ver noticia anterior), las pruebas de validación de los diseños se han llevado a cabo en Amsterdam, dirigidas por Groenholland. Concretamente, los componentes del intercambiador de calor se sometieron a una serie de condiciones operacionales reales de transferencia de calor y de caudal, analizando el rendimiento del sistema. Los primeros mapas de rendimiento se obtuvieron mediante experimentos - realizados por Groenholland - en diferentes configuraciones de intercambiadores de calor. En total, Stüwa preparó 7 prototipos diferentes que se probaron en un banco de pruebas diseñado específicamente para este proyecto. Los ensayos se realizaron para cada configuración en un rango de caudales y potencias.

Actualmente se están evaluando los resultados para así poder optimizar los intercambiadores de calor que se instalaran en los tres sitios de demostración con intercambiadores verticales: Leicester, Ámsterdam y Padua.

El modelo numérico y los resultados para el diseño del intercambiador de calor coaxial en espiral

El sistema de prueba de validación del espiral coaxial del intercambiador de calor

Análisis numérico del rendimiento óptimo del intercambiador de calor Con el fin de desarrollar intercambiadores geotérmicos innovadores, para las tecnologías del GEOTeCH, que combinen los beneficios de un alto rendimiento térmico y una baja caída de presión, mejorando el rendimiento general del sistema, se ha realizado un diseño especial en formato coaxial y espiral. Recientemente, las tareas de investigación se han completado analizando cómo se puede optimizar la geometría del intercambiador de calor. La Universidad de Leeds ha centrado su trabajo en la aplicación de modelos numéricos avanzados para analizar el flujo y los procesos de transferencia de calor dentro del intercambiador, específicamente en el espacio anular entre las tuberías interior y exterior. El objetivo ha sido entender las condiciones e identificar maneras de optimizar el diseño. Este tipo de análisis llevó a investigar la geometría espiral y las nuevas configuraciones a seleccionar: esto se traducirá en una innovadora gama de intercambiadores geotérmicos para el mercado. Además, se han investigado una serie de parámetros de diseño para conseguir una mayor optimización de la gama de productos propuestos. La investigación realizada por la Universidad de Leeds ha estado estrechamente vinculada con las pruebas de validación de los prototipos de diseño de intercambiadores de calor desarrollados por Groenholland (siga las siguientes noticias de esta Newsletter).

Se ha realizado un análisis preliminar del mercado europeo de las soluciones GEOTeCH y, en primer lugar, se ha descubierto que la mayoría de las tecnologías convencionales de calefacción / refrigeración existentes se caracterizan todavía por un bajo nivel de eficiencia; por lo que existe una necesidad de modernización. La energía geotérmica superficial es el mayor tipo (63%) de energía geotérmica utilizada en Europa, identificando un ligero crecimiento de implementación. Aun así, todavía existen muchas diferencias en el grado de implementación entre los estados miembros debido principalmente a la disponibilidad de incentivos y los programas de apoyo financiero.Los mercados más maduros para instalaciones geotérmicas son Suecia, Alemania, Francia, Suiza y Noruega, que representan alrededor del 70% de toda la capacidad instalada del continente. En cambio, se han identificado como mercados potenciales los Países Bajos, Dinamarca, Polonia, Bélgica, el Reino Unido y Alemania por sus grandes porcentajes de territorio adecuados para aplicar la tecnología de perforación de GEOTeCH. Las principales barreras del mercado son: falta de espacio disponible en el entorno urbano, diferentes regulaciones y permisos, ausencia de programas de financiación adecuados, elevado coste de las bombas de calor geotérmicas, brecha de precios entre gas y electricidad (que define directamente la posición económica de las bombas de calor eléctricas contra las calderas de gas), la falta de conciencia y conocimiento sobre los sistemas geotérmicos. Todas ellas se pueden superar explotando las oportunidades del mercado y aprovechando los factores de éxito clave de las soluciones GEOTeCH.

Prototipo de equipos de perforación Se han realizado investigaciones para determinar los parámetros para el desarrollo del equipo de perforación y la barrena de vástago hueco. Con el objetivo de encontrar la combinación más eficiente de estos parámetros, un sistema de perforación existente ha sido equipado con varios sensores para medir rpm, par, caudal, presión hidráulica, velocidad de penetración, etc. Además, se produjeron varias versiones diferentes de barrenas para determinar la geometría más óptima de diámetro, trayectoria y ángulo de la espiral. Durante las pruebas de campo de perforación, se han realizado mediciones y se han evaluado los resultados. En base a los resultados, se han definido los parámetros del prototipo del equipo de perforación. La producción del prototipo comenzó en el verano de 2016 y terminó en mayo de 2017 en las instalaciones de CONRAD. Se ha utilizado el equipo de perforación como banco de pruebas destinado a probar todo el equipo que se ha desarrollado desde el inicio del proyecto, como el sistema de manipulación y carga de la barrena. También se han producido una serie de barrenas, basadas en los resultados de las pruebas de campo. El equipo y las herramientas de perforación están listas para su utilización en los sitios de demostración: se utilizará una barrena de diámetro diferente en cada sitio para proporcionar una amplia gama de resultados. Estos resultados se utilizarán para el desarrollo del diseño final del equipo de perforación.

Análisis de mercado para las tecnologías del GEOTeCH

Prototipo del equipo de perforación

Potencial de la tecnología de perforación GEOTeCH en Europa

El Consorcio GEOTeCH tiene una amplia base de experiencia y conocimientos centrados en la calefacción y refrigeración mediante sistemas de geotermia, además de estar bien equilibrado con la participación de 16 socios de 6 países diferentes – Reino Unido, Alemania, España, Italia, Bélgica y Países Bajos –, que reúnen a las grandes empresas industriales, pymes especializadas y organismos de investigación.El Consorcio GEOTeCH cooperará para proporcionar al mercado tecnologías geotérmicas superficiales innovadoras y rentables, con el fin de alcanzar una mayor utilización de la energía renovable para calefacción y refrigeración en el escenario europeo.

Este proyecto ha recibido la financiación del programa de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea, en el marco del acuerdo de subvención nº 656889.

Acrónimo del proyecto : GEOTeCHTítulo del proyecto : Geothermal Technology for economic Cooling and Heating Fecha de inicio : 01-05-2015Fecha de finalización : 30-04-2019Acuerdo de subvención : 656889Área del subprograma : H2020-LCE-2014-2

Eventos recientesLos socios han presentado los componentes clave del proyecto GEOTeCH en los siguientes eventos:• Exposición y congreso GeoTHERM, celebrado el 15 y 16 de febrero de 2017 en Offenburg, Alemania. • Conferencia mundial de los días energéticos sostenibles, celebrada del 1 al 3 de marzo de 2017 en

Wels, Austria. • IGSHPA 2017 “Asociación Internacional de Bombas de Calor Geotérmicas”, celebrado del 14 al 16

de marzo de 2017, en Denver, EE.UU.• Conferencia IEA 2017 de Bombas de Calor, celebrada del 15 al 18 de mayo de 2017, en Rotterdam,

Holanda.• XVII Conferencia Europea, celebrada el 9 y 10 de junio de 2017, en Milán, Italia.

Próximos eventosLos socios presentarán los objetivos y resultados del proyecto en los próximos eventos:• 16º Conferencia Internacional sobre Tecnologías Energéticas Sostenibles, del 17 al 20 de julio de

2017 en Boloña, Italia.

www.geotech-project.eu/news-events