Energía geotérmica en casa. Bombas de calor. Sistemas geotérmicos de baja entalpía.

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Uno de los temas habituales en los últimos años para los que estudiamos una carrera de ingeniería civil, de la rama que fuese, era el referente a la explotación de yacimientos geotérmicos de baja entalpía y de muy baja entalpía y su implantación en la construcción de viviendas para abastecimiento energético. Así pues, vamos a ver qué es eso de la energía geotérmica de baja entalpía…

La energía geotérmica

Todos hemos oído hablar de ella. Todos hemos visto volcanes en erupción y las típicas imágenes de géiseres y su atractivo turístico. Tanto unos como otros no son más que productos de la emisión de calor procedente del interior de la Tierra. Nosotros podemos utilizar esa energía en beneficio propio. Así pues, definimos la energía geotérmica como una energía renovable procedente de la emisión de calor que produce el planeta Tierra. Renovable porque es inagotable; en realidad llegará un día que el planeta se enfríe, pero considerando una escala temporal desde el punto de vista del ser humano, es irrelevante para nuestras consideraciones.

La energía geotérmica de muy baja entalpía

Los recursos geotérmicos se clasifican en función de la temperatura y la capacidad que tenga el terreno de ceder calor. La clasificación es la siguiente:

  • Yacimientos geotérmicos de alta entalpía: son yacimientos de aguas confinadas a altas temperaturas superiores a los 150ºC en terrenos con actividad magmática reciente o residual que actúa de foco de calor. Se localizan entre los 1500 y 3000 metros de profundidad. El ejemplo típico de aprovechamiento de estos recursos se realiza en Islandia. Las aplicaciones de estos yacimientos van desde la producción de electricidad hasta usos térmicos en el sector industrial.
  • Yacimientos geotérmicos de media entalpía: son yacimientos con unas temperaturas entre los 90 y 150ºC que se sitúan en cuencas sedimentarias. Se localizan entre los 1000 y 3000 metros. Las fracturas del terreno pueden hacer que ascienda agua caliente hasta la superficie dando lugar a los clásicos manantiales termales.
  • Yacimientos geotérmicos de baja entalpía: cuando los yacimientos de agua caliente se sitúan en una temperatura inferior a 100ºC y su aplicación son los usos directos de esa temperatura; calefacción, procesos industriales y balneroterapia.
  • Yacimientos geotérmicos de muy baja entalpía: esta es la que verdaderamente nos interesa para aplicar en nuestros hogares, sobre todo en un país como España. Son yacimientos con unas temperaturas inferiores a 30ºC. Se sitúan a niveles muy someros, cerca de la superficie. Por ello, toda la corteza terrestre en sus primeros cientos de metros, se pueden considerar potencialmente válida como yacimiento geotérmico de muy baja entalpía.

¿De qué manera podemos captar ese calor a nivel superficial?

Existen dos sistemas de captación de calor que son los colectores horizontales y los sondeos geotérmicos verticales. Cuentan con un sistema de intercambiadores de calor en el subsuelo.

(Click en las imágenes para verlas en grande)
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Como las temperaturas son bajas y es imposible suministrar calefacción a una vivienda hay que utilizar una bomba de calor. La bomba de calor es una máquina térmica que lo que hace es transferir calor de un ambiente a otro según se precise, del estilo de las que vemos colgadas en las fachadas para el aire acondicionado. De esta forma y en resumidas cuentas, con los sistemas de muy baja entalpía lo que hacemos es almacenar el calor sobrante en el subsuelo al enfríar la vivienda y recuperarlo para cuando queremos calentarla.

El sistema cuenta con un fluido que es el encargado de enfriarse y calentarse en circuito cerrado  y se mueve desde los intercambiadores de calor (en el subsuelo) hasta la bomba de calor (en la vivienda). Si contamos con un acuífero cerca, podemos utilizar ese agua como fluido para el circuito.

En edificios de nueva construcción es interesante el uso de los intercambiadores de calor de las sondas geotérmicas colocadas entre la estructura metálica de pilotes, pantallas, muros de contención…en estructuras de sostenimiento.

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¿Importan las características geológicas del suelo para el intercambio de calor?

Por supuesto, a la hora de hacer el proyecto habrá que tener en cuenta las características de conductividad térmica que tiene un suelo y su capacidad de almacenar calor para minimizar pérdidas. Podéis ver los valores pinchando en la tabla a continuación para distintos tipos de rocas y materiales. Sin embargo, dadas las características de este tipo de energía, las profundidades escasas a las que se mueve, cualquier terreno es potencialmente válido.

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Aplicaciones

El sistema de climatización geotérmico funciona correctamente con cualquier instalación actual de calefacción o refrigeración, bien sea por radiadores, suelo radiante o aire. Así también, para usos de agua caliente sanitaria.

Ventajas de este tipo de energía

Desde el punto de vista medioambiental:

Menor dependencia energética exterior.
Energía limpia. Pocas emisiones de gases a la atmósfera.
Flujo constante de producción, ya que no depende de los cambios estacionales como otras energía renovables.
Eficiencia de las bombas de calor.
Condiciones geológicas poco exigentes en baja entalpía para su aprovechamiento, ya que prácticamente puede ser aprovechado este recurso en cualquier parte del territorio.

Para el consumidor de a pie:

Reducción en el gasto de la factura de la luz y del gas.
Bajo coste de mantenimiento de los equipos.
Calefacción y refrigeración simultáneas.
Sin combustión, sin necesidad de depósitos.
Bajo nivel de ruido de los equipos. Necesidad de poco espacio.
Vida útil del equipo bastante alta en comparación con otros sistemas.
– Al funcionar en circuito cerrado, no existen problemas de aparación de legionella.

Inconvenientes de este sistema energético

El coste inicial es muy elevado: la tasa de retorno establece recuperaciones de la inversión en torno a 5-15 años.
Limitación en la temperatura máxima de uso: entre los 55-65ºC.
La fase de obras genera problemas de ocupación por parte de las máquinas, ruidos, suciedad…
Falta de cualificación y déficit de empresas dedicadas a este sector en España. Falta de experiencias en nuestro entorno.

CONCLUSIONES

Como hemos visto, el aprovechamiento de la energía geotérmica de muy baja entalpía se convierte en una opción más que interesante para el ahorro en el gasto energético de las familias y desde el punto de vista medioambiental. El gasto en la inversión inicial y lo prematuro de esta tecnología hace que le quede un largo camino todavía por recorrer.

Y tú, ¿qué opinas sobre la energía geotérmica de baja entalpía? Déjanos tu opinión, estaremos encantados de leerte.

Bibliografía

Instituto Geológico y Minero de EspañaManual de Geotermia.

http://web.bizkaia.net/Kultura/kirolak/pdf/jun08.pdf

D. Fernando J. Palero Fernández. Apuntes propios. Escuela Ingeniería Minera e Industrial de Almadén.

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