Aprovechamiento energético de las infraestructuras subterráneas en Suiza
I Congreso Madrid Subterra 2016
Madrid, 17 de Octubre de 2016
Andreas HurniGeólogo Universidad de Berna
Postgrado Ingeniería Sanitaria ETHZ
DAS Experto Energía en la Construcción FHNW
EnergieSchweiz für
Infrastrukturanlagen
Madrid Subterra 2016, Madrid (17 de Octubre de 2016)
Aprovechamiento energético de las infraestructuras subterráneas en Suiza
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Infrastrukturanlagen
• 1 Introducción
• 2 Opciones de aprovechamiento energético
de infraestructuras subterráneas
• 3 Situación energía geotérmica en Suiza
• 4 Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
• 5 Proyectos realizados
• 6 Resumen
Contenido
Madrid Subterra 2016, Madrid (17 de Octubre de 2016)
Aprovechamiento energético de las infraestructuras subterráneas en Suiza
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Andreas Hurni
Licenciado en Geólogía (Universidad de Berna)
Postgrado en Ingeniería Sanitaria (ETHZ)
DAS Experto Energía en la Construcción (FHNW)
51 años
25 años de experiencia profesional
(acueducto, saneamiento, riesgos naturales)
6 años en América Latina
Cargo actual: gerente de energía (Ryser Ingenieure)
Cargo futuro: gerente asociación suiza de calor a
distancia ASCAD (a partir del 1 de enero 2017, 50%)
Fuentes de energía para distritos térmicos
4
Ryser Ingenieure SA, Berna, Suiza
• Empresa de ingeniería especializada en gestión del ciclo del
agua (acueducto, saneamiento, energía), fundada en 1912
• 35 empleados, sociedad anónima (acciones en las manos de
los colaboradores)
• Temas energéticos: aprovechamiento térmico de aguas y
aguas residuales, centrales hidroeléctricas en redes de
acueductos, eficiencia energética en acueductos y plantas
depuradoras, redes de calor y frío a distancia
• A partir del 2017 mandato para gerente de ASCAD (50%)
• Colaboración con Eneres desde 2012
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Comparación temperaturas promedias mensuales ESP - Zurich
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• 1 Introducción
• 2 Opciones de aprovechamiento energético
de infraestructuras subterráneas
• 3 Situación energía geotérmica en Suiza
• 3 Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
• 4 Proyectos realizados
• 5 Resumen
Contenido
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Fuente:
www.tropenhaus-frutigen.ch
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2.1 Opción túneles (ferroviarios / carreteras)
Túnel de base de Lötschberg (ferroviario (f), 34.6 km,
18 – 22 °C, 15 MW)
Otros túneles:
- San Gottardo (carr.(c), 16 km)
- Furka (f, 15 km)
- Hauenstein (f, 2 km)
- Ricken (f, 8.6 km)
- Mappo-Morettina (c, 5.5 km)
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2.1 Opción túneles (ferroviarios / carreteras)
Túnel de base de Gottardo (f), 57.1 km
Inauguración junio de 2016, entra en servicio inicios de diciembre 2016
Proyectos de redes de calor y
piscicultura previstos
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2.2 Opción incineradoras de residuos
Incineradora de OftringenSituación Suiza:
- 29 incineradoras
- Producción energía eléctrica
- Redes de calor a distancia
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2.3 Opción generación de energía en acueductos
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2.4 Opción aprovechamiento térmico de agua (potable)
Infiltración o
descarga a
cuerpo de
agua
Red de
acueducto
Red de calor
/frío a distancia
Central con
bomba de
calor
Consumidor
Captación de
agua subt. o
manantial
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2.5 Opción generación de energía en depuradoras
Generación de biogas (trat. lodos)
Producción de electricidad y calor
con planta de cogeneración
La depuradora energeticamente
„autosuficiente“ (balance anual)
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2.6 Opción aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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2.7 Opción optimización y eficiencia energética
• Bombas, motores, ventiladores…
• Software optimización de bombas
• Análisis a nivel de acueductos y
depuradoras
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2.9 Interconexión de redes eléctricas, de gas y térmicas
16
Red eléctrica
Red de gas
Red térmica
Almacenamiento
Almacenamiento
Pila de combustible
Bomba de calor
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2.8 Servicios sistema para equilibrar la red eléctrica con infraestructuras
Proyecto faro apoyado por la Oficina Federal de Energía « Pooling de
regulación con infraestructuras (acueductos y depuradoras »
Opciones de actuación acueductos y depuradoras
Acueductos
- Regulación terciaria
- Optimización de costos energéticos
- Gestión de picos de carga eléctrica
Depuradoras
- Regulación secundaria (y terciaria) con plantas en cogeneración
- Gestión de picos de carga eléctrica
17
Red térmica
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• 1 Introducción
• 2 Opciones de aprovechamiento energético
de infraestructuras subterráneas
• 3 Situación energía geotérmica en Suiza
• 4 Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
• 5 Proyectos realizados
• 6 Resumen
Contenido
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3. Situación energía geotérmica en Suiza
Fuente: geothermie-schweiz.ch
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Fuente: geothermie-schweiz.ch
3. Situación energía geotérmica en Suiza
Tecnología y uso
Producción de calor geotérmico en Suiza 2015
Producción calor
Sondas y registros térmicas
Uso aguas subterráneas
Baños termales
a
Geoestructuras (calor y frío)
Acuíferos profundos
Agua de túneles
Sondas térmicas profundas
Porc.
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Fuente: geothermie-schweiz.ch
3. Situación energía geotérmica en Suiza
Est Pl EC ES PF
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Fuente: geothermie-schweiz.ch
3. Situación energía geotérmica en Suiza
Suecia
Alemania
Francia
Suiza
Producción de calor geotérmico 2015
aPaíses lider
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Fuente: geothermie-schweiz.ch
3. Situación energía geotérmica en Suiza
Geotérmica protege el clima
MWh calor de la tierra
% de la demanda total de calor de Suiza cubierta
t de petróleo ahorrado
t de reducción de emisiones de CO2
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• 1 Introducción
• 2 Opciones de aprovechamiento energético
de infraestructuras subterráneas
• 3 Situación energía geotérmica en Suiza
• 4 Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
• 5 Proyectos realizados
• 6 Resumen
Contenido
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4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
Metas principales de los sistemas de saneamiento:
• Recolección eficiente de las aguas residuales
• Tratamiento de las aguas residuales para proteger
los cuerpos de agua
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• Donde se encuentran las pérdidas más grandes en los edificios?
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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Correcto, en el desagüe!
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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100%15%
¿Nos podemos dar el lujo de
tener estas pérdidas?
¿Como logramos aprovechar esta
fuente de calor?
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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sencillo, individual potencial grande potencial enorme
cerca del consumidor sin problemas para
enfriamiento
solamente en edificios tuberías públicas distancia hasta consumidor
grandes (hospitales, efectos sobre depuradora redes largas
piscinas)
en el edificio en la depuradoraen el colector
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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En el edificio
Aprovechamiento de las aguas residuales entre el edificio y
la conexión a la red de recolección (T = aprox. 23°C)
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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En el colector
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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En la depuradora
Planta de tratamiento
Werdhölzli (Zurich)
P Calor: 11 MW
P Refrigeración: 9 MW
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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Situación en Suiza:
• Temperatura de las aguas residuales en invierno: 10 a 15 °C
• Potencial: Suministro de calor para 10% de la población
Situación en España:
• Temperatura de las aguas residuales: 2-5 °C más alta
→ Potencial más alto que en Suiza
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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Factores para proyectos exitosos:
• Metas principales de saneamiento cumplidos
• Tener en cuenta las limitaciones de los sistemas
de saneamiento:
1. Variación de caudal de las aguas residuales
2. Diámetro y capacidad hidráulica de las
tuberías
3. Variación de temperatura de las aguas
residuales
4. Influencia del aprovechamiento térmico para la
planta depuradora
5. Distancia de potenciales clientes
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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Factores para proyectos exitosos (2):
• Desarrollo del proyecto en etapas:
1. Estudio de factibilidad a nivel de la cuenca
hidrográfica de la depuradora
2. Pre-proyecto con estimación de costos
3. Proyecto detallado
• Involucrar a los gestores de los sistemas de
saneamiento desde el inicio
• Trabajar con un asesor especializado
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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Manuales/Directivas
4. Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
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• 1 Introducción
• 2 Opciones de aprovechamiento energético
de infraestructuras subterráneas
• 3 Situación energía geotérmica en Suiza
• 4 Aprovechamiento térmico de las aguas residuales
• 5 Proyectos realizados
• 6 Resumen
Contenido
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5. Proyectos realizados
Tipo de instalación Localización CH D
Aprovechamiento térmico aguas residuales En edificio > 200 ?
En canal > 30 22
En depuradora > 30 ?
Generación de energía en depuradoras > 300 > 800
Aprovechamiento térmico aguas (potables) < 10 ?
Centrales hidroeléctricas en acueductos > 240 ?
Centrales hidroeléctricas aguas residuales < 10 ?
Aprovechamiento térmico aguas de túneles 10 ?
Generación de energía en incineradoras 29 74
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Red de calor a distancia Schlieren (Zurich)
5. Proyectos realizados
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Brünnen Nord, Berna
Calor de aguas residuales
brutas bombeadas
Potencia
Instalada: 472 kW
5. Proyectos realizados
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Geotérmica
Temperatura
terreno ± temp.
promedio anual
aire:
Suiza 9 ˚CEspaña 11-18 ˚C
ΔT por 100 m de perforación +3 ˚C (promedio)
5. Proyectos realizados
Root D4, cerca de Lucerna
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Aguas subterráneas
- Aarau: redes de calor y frío Kasinoareal, Torfeld y Schachen
Aguas superficiales (lago)
- Lugano: red de frío del centro de cálculo de
la EPF
- Zurich: estudio de factibilidad red de frío para
EPF, universidad y clínica universitaria
5. Proyectos realizados
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Aguas superficiales (lago)
- Zurich: estudio de factibilidad red de frío para
EPF, universidad y clínica universitaria
5. Proyectos realizados / en planeación
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6. Resumen
Aprovechamiento energético de las infraestructuras subterráneas:
• Potencial grande
• Ecológico y economicamente competitivo
• Tema „desconocido“, necesidad de programas de fomento
• Exitos importantes en proyectos en Suiza
• Conocimientos especiales importantes, manuales/directivas
• Estamos a su disposición para apoyarlos