TAZ-TFG-2017-113


Optimización de la implementación de sistemas geotérmicos someros en modelos hidrogeológicos

Muela Maya, Sylvia
Sánchez Navarro, José Angel (dir.) ; García Gil, Alejandro (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2017
Ciencias de la Tierra department, Geodinámica Externa area

Graduado en Geología

Abstract: Actualmente la gestión de los sistemas geotérmicos someros se encuentra en fase de desarrollo. Se trata de una tecnología que, aunque ha sido utilizada desde hace mucho tiempo, la implementación masiva producida ha suscitado en los últimos años una mayor incertidumbre y preocupación. Los sistemas geotérmicos someros se basan en la obtención de la energía calorífica contenida en los materiales que componen las capas más superficiales (<250 m) de la corteza terrestre y en el agua que circula a través de estos. La transmisión de calor desde el núcleo de la Tierra hacia zonas externas de la corteza junto con la capacidad del terreno para amortiguar las oscilaciones térmicas que se dan en superficie, hace posible que a partir de aproximadamente 15 m de profundidad exista una estabilidad térmica cuya temperatura es aproximada a la media anual de la región + 1 o 2 °C (Parsons, 1970), característica que justifica el importante desarrollo de dichos sistemas. La explotación se puede realizar mediante sistemas cerrados o abiertos mediante la utilización de bombas de calor geotérmicas (GHP) e intercambiadores térmicos. En el primer caso la bomba de calor se encuentra conectada a un circuito de intercambio de calor situado en el terreno constituido por tuberías por las cuales circula el fluido calorportador de la energía. En el segundo sistema se aprovecha directamente el calor del agua subterránea haciéndola pasar por un intercambiador localizado en superficie y devolviéndola de nuevo al acuífero. La demanda de dicho recurso se espera que siga aumentando en los próximos años (Jaudin, 2013), por lo que se considera necesario avanzar hacia una gestión sostenible de esta tecnología. Los problemas asociados a su implementación derivan, tanto de una falta de sostenibilidad energética de las explotaciones debido a eventos de interferencia térmica, como a la existencia de un marco legal insuficiente que se encuentra en fase de desarrollo por parte de la administración competente y que genera por tanto gran incertidumbre para los usuarios (García Gil, 2015). Una de las posibles formas de abordar el problema de la gestión de sistemas geotérmicos es establecer estrategias eficaces de gestión mediante la utilización de modelos numéricos para simulación del régimen térmico del acuífero urbano. Teniendo en cuenta la elevada complejidad de dichas explotaciones, la heterogeneidad del medio y la variabilidad temporal de funcionamiento de las mismas, se deduce que las mejores aproximaciones se consiguen mediante el uso de los citados modelos numéricos (Banks, 2009). Por otra parte, dichos métodos tienen dos limitaciones derivadas del elevado número de datos requeridos y la cantidad de tiempo necesario para realizarlos. La existencia de redes de control adecuadas hace posible la obtención de los parámetros necesarios que permiten la calibración de los modelos con medidas reales. Hecho que permite conferir validez a la simulación de los procesos de transporte de calor generados por estos sistemas geotérmicos y desarrollar herramientas predictivas para abordar problemas complejos en entornos urbanos. En trabajos anteriores como en el de Epting et al., (2013) el proceso de modelización ha sido realizado mediante datos derivados de medidas puntuales hecho que se puede considerar no representativo comparado con el funcionamiento real de los sistemas geotérmicos. Esta simplificación se debe a que, hasta hace pocos años existía una escasez de datos en referencia al régimen de explotación de dichos sistemas. En la actualidad los Organismos de Cuenca de las distintas demarcaciones hidrográficas de España están empezando a exigir un registro continuo de baja cadencia (alta frecuencia temporal) de dichas explotaciones para la realización de estudios hidrogeológicos preceptivos en los expedientes de autorización de vertido. Dicha monitorización en continuo ha provocado que se disponga de un importante volumen de datos, que conlleva una complicación en su tratamiento posterior e implementación en modelos hidrogeológicos a escala de ciudad. Por lo tanto, existe una necesidad de conseguir un método para obtener de la manera más óptima y eficiente posible un subconjunto de datos de dimensiones fácilmente implementables en modelos cuya representatividad sea máxima, es decir, conseguir el subconjunto de datos cuya simulación presente una desviación mínima frente a la realidad.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado

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