• Imprimeix

Geoíndex - Xarxa d'estacions geotèrmiques de Catalunya (XEGCat)

Monitoratge del recurs geotèrmic superficial

La Xarxa d’Estacions Geotèrmiques de Catalunya (XEGCat) és un projecte iniciat l’any 2019 per l’ICGC que té per objectiu la implementació de sondatges instrumentats en el subsol destinats a recollir dades científiques rellevants sobre el comportament tèrmic del terreny per tal de facilitar l’avaluació i el monitoratge del recurs geotèrmic superficial i el càlcul de nous sistemes d’intercanvi amb bomba de calor geotèrmica a escala urbana i periurbana. El funcionament d’aquests sistemes depèn de les característiques geològiques i hidrogeològiques del subsol i de la distribució de la temperatura del terreny en profunditat, i per tant el coneixement d’aquestes variables ens ajuden a comprendre i avaluar el seu potencial aprofitament.

La geotèrmia superficial és una energia renovable disponible els 365 dies l’any i 24 h al dia que s’aprofita a partir de l’intercanvi tèrmic amb el terreny en els primers centenars de metres del subsol. És un recurs que s’utilitza per la climatització capaç de produir calefacció, refrigeració i aigua calenta sanitària (ACS) de forma simultània. Els avantatges principals que posseeix aquesta energia són múltiples i variats. És una tecnologia consolidada, fiable i una font d'energia renovable neta, autòctona i 100% local que no requereix aprovisionament i manipulació de combustibles. La tecnologia de l'intercanvi geotèrmic amb bomba de calor és la renovable tèrmica de més eficiència energètica que actualment existeix.

Es pot implementar en tot tipus d’edificis i equipaments de forma individual o a través de xarxes de climatització urbanes de fred i calor (District Heating and Cooling o DHC). El seu aprofitament genera un estalvi important en el consum d’energia i una disminució de les emissions de CO2.

Aquests sistemes, tenen un gran potencial de desplegament a tot el territori de Catalunya i poden contribuir de forma molt significativa a la descarbonització de la demanda tèrmica del parc residencials d'habitatge i equipaments comercials i terciaris de les ciutats i pobles a partir de la substitució de combustibles d'origen fòssils (gas, GLP, gasoil) en el procés de transició energètica.

L'avaluació del potencial del recurs geotèrmic ajuda a impulsar el desenvolupament d’estratègies de planificació i gestió sostenible del territori, així com millorar els plans municipals d’eficiència energètica i energies renovables en el marc dels seus Plans d’Acció per a l’Energia Sostenible i el Clima (PAESC).

XEGCat de Girona, Salt i Vilablareix (2019-2020)

A data març 2021, la XEGCat de Girona, Salt i Vilablareix compta amb 22 punts de mesura

Geo-SIV (v1.2 2022)

Descarrega el programari per a l’avaluació preliminar de Sistemes d’Intercanvi geotèrmic en circuits verticals tancats fins a 70 kW (Tipus A i B norma UNE-100715:2014)

L’ús de les dades recollides, el funcionament de les XEGCat i les tecnologies utilitzades

Les xarxes de monitoratge del projecte XEGCat proporcionen dades que poden ser utilitzades per a l’avaluació i elaboració de mapes del recurs geotèrmic superficial disponible a les escales urbanes i per la modelització, però també per la simulació i disseny de projectes concrets de sistemes d’aprofitaments d’intercanvi de calor amb bomba de calor geotèrmica. Les estacions estan equipades amb sensors de diverses característiques per la mesura i enregistrament de la temperatura del subsol a diverses profunditats i la posició del nivell piezomètric en els aqüífers existents. Els enregistraments són continus i permeten tenir una visió de l’evolució i estacionalitat d’aquestes variables al llarg del temps. Les dades també permeten definir i mapejar el règim tèrmic del terreny i elaborar estudis específics de l’efecte illa de calor urbana en el subsol (Subsurface Urban Heat Island effect o SUHI) o fins i tot dels efectes del canvi climàtic un cop es disposi d'una sèrie suficientment llarga de mesures.

Els sistemes d’adquisició poden estar equipats amb un sistema de telemetria alimentat amb un panell fotovoltaic de 30 W i targetes SIM que permeten enviar dades automàticament al servidor de l’ICGC, o bé s’emmagatzemen in-situ per recollir-les periòdicament a camp. Les dades es bolquen i s’organitzen al sistema gestor de base de dades espacials NetMon© (Sistema de monitoratge d'estacions de mesura i control de l’ICGC) des del qual i mitjançant un servei web es poden consultar, analitzar i descarregar a través del Visor ICGC Geoíndex - Xarxa d’Estacions Geotèrmiques de Catalunya (XEGCat).

Esquema conceptual del projecte de les XEGCat

Esquema conceptual del projecte de les XEGCat



Treballs d’implementació de la xarxa de monitoratge en un àmbit urbà

Treballs d’implementació de la xarxa de monitoratge en un àmbit urbà. A l’esquerra, perforació d’un sondeig per a la instal·lació d’una estació.
Al centre, treballs d’implementació de la instrumentació. A la dreta, estació preparada per la recollida i enviament de dades.


 

Estat d’implementació del projecte XEGCat (actualització a Gener del 2022)

La primera xarxa d’estacions geotèrmiques del projecte XEGCat ha estat implementada entre els anys 2019 i 2020 i se situa en l’àmbit urbà i periurbà dels municipi de Girona, Salt i Vilablareix, amb un total de 11 punts de nova construcció i l’habilitació d’11 punts addicionals preexistents. La tipologia dels punts implementats, la instrumentació i altres dades de configuració es pot consultar a la pàgina XEGCat de Girona-Salt i Vilablareix (2019-2020).

Al llarg de l’any 2022 s’iniciarà l’execució i implementació de la segona xarxa en una nova zona urbana pendent de determinar. Es perforaran 14 sondatges per la seva instrumentació i s’afegiran i s’instrumentaran a la xarxa altres punts preexistents. En aquesta segona xarxa, es preveu iniciar l’ús de fibra òptica pel monitoratge de la temperatura a diferents profunditats.

L’any 2022 també es preveu implementar una tercera xarxa al municipi de Vielha (Val d’Aran) associada al projecte Vielha Smart MicroDHC grid en col·laboració amb el Conselh Generau d’Aran i l’Ajuntament de Vielha e MIjaran. Es tracta d’un futur projecte de micro xarxa urbana de climatització de fred i calor equipada amb geotèrmia hibridada amb altres renovables per subministrar energia als següents equipaments públics de Vielha: Palai de Gèu, Palai d'Espòrts, Institut IES Aran i Escola pública Garona. La xarxa implementada servirà per la realització dels estudis geològics, hidrogeològics i geotèrmics del terreny necessaris pel dimensionament del camp de captació geotèrmic del projecte.

Visor ICGC Geoindex - XEGCat

Actualment es poden consultar les dades recollides per les estacions de monitoratge de les xarxes primària i secundària de la XEGCat de Girona-Salt i Vilablareix (2019-2020).

Per a cada estació de mesura o punt de control, es poden consultar i visualitzar les dades en forma de gràfic per un període de consulta que pot ser de fins a un any. El gràfic mostra les variables de temperatura (°C) i/o la cota piezomètrica (msnm) respecte del temps.

En el menú de selecció és possible triar en primer lloc la variable o variables que es volen visualitzar, el rang de temps del que es vol fer la consulta, les estacions per a les que es vol fer la consulta i finalment els sensors de cada estació dels que es volen consultar les dades.

El visor permet la descàrrega de les dades en format *.csv. Per a cada estació és possible també la visualització i descàrrega de la columna litològica de l’estació de monitoratge. En el cas de les estacions de la xarxa primària, les columnes provenen de la perforació realitzada en motiu del desplegament de la xarxa en el marc del projecte XEGCat. En el cas de les estacions de la xarxa secundària les columnes litològiques provenen de la informació bibliogràfica existent i en el seu defecte del model geològic d’aqüífers en 3D realitzat en aquest àmbit en motiu del Projecte europeu GeoERA MUSE (Managing Urban Shallow Geothermal Energy).

 

Visor a finestra sencera: https://visors.icgc.cat/geotermia-estacions

 

Referències

AENOR UNE-100715:2014 (2014): “Diseño, ejecución y seguimiento de una instalación geotérmica somera. Parte 1: Sistemas de circuito cerrado vertical”.

ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers) (1985): “ASHRAE Handbook of Fundamentals Volume”.

Blum, P.; Benz, S.A.; Menberg, K.; Bayer, P. (2016): "Subsurface urban heat islands: A renewable source of energy?". Karlsruhe Institute of Technology (KIT). I Congreso internacional Madrid Subterra para la exploración y explotación de la energía del subsuelo https://www.madridsubterra.es/ponencias/

García-Céspedes, J.; Herms, I.; Arnó, G.; Ariza, J.; De Felipe, J. J. (2021): "Geo-SIV (v1.0) [programari]". Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya. CC-BY 4.0.

ICGC (2018): “Geoíndex. Geotèrmia superficial”. Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya. Disponible a través del següent enllaç: www.icgc.cat/ca/Administracio-i-empresa/Eines/Visualitzadors-Geoindex/Geoindex-Geotermia-superficial.

IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro Energético) (2012): “Guía técnica de diseño de sistemas de intercambio geotérmico de circuito cerrado”.

Ingersoll, L.R.; Plass, H.J. (1948): “Theory of the ground pipe heat source for the heat pump”. ASHVE Trans., 47: 339-348.

IGSHPA (International Ground Source Heat Pump Association) (2009): “Ground source heat pump residential and light commercial: design and installation guide”.

UK Geoenergy Observatories (Energy Security and Innovation Observing System). Bristish Geological Survey. https://ukgeos.ac.uk/.

MITMA (Ministerio de Transportes, Movilidad y Agencia Urbana) (2019): “Código Técnico de la Edificación (CTE). Documento Básico HE Ahorro de energía (HE)”.

NRCAN (Ministry of Natural Resources, Canada) (2005): “RETScreen® International: Clean Energy Decision Support Centre. Ground-Source Heat Pump Project Analysis”. Disponible a través del següent enllaç: https://publications.gc.ca/collections/Collection/M39-111-2005E.pdf.

NRCAN (Ministry of Natural Resources, Canada) (2016): “RETScreen® International: “RETScreen Clean Energy Management Software”. Disponible a través del següent enllaç: www.nrcan.gc.ca/maps-tools-and-publications/tools/modelling-tools/retscreen/7465.

Yang, H.; Cui, P.; Fang, Z. (2019): “Vertical-borehole ground-coupled heat pumps: A review of models and Systems”, Applied Energy, 87: 16-27.