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1 de Septiembre, 2021

Climatización geotérmica: Un recurso de Energía Eficiente

En el interior de la tierra se encuentra una gran cantidad de energía almacenada en forma de calor, esta es la energía geotérmica. Dicho calor puede extraerse de la corteza terrestre y utilizarse tanto para la generación de energía eléctrica como con fines térmicos, en función de la temperatura del fluido geotérmico. 

USO ELÉCTRICO DEL FLUIDO

Cuando la temperatura del fluido geotérmico es alta o muy alta el mismo puede utilizarse como fuente de energía primaria para la generación de electricidad. Esta es una de las aplicaciones más importantes.

Consiste en la generación de electricidad mediante instalaciones similares a las usinas térmicas convencionales. En una usina térmica convencional el vapor “se fabrica” quemando derivados de petróleo, gas o carbón, mientras que en la planta geotérmica no es necesario gastar combustible pues es provisto directamente por la naturaleza.

USO DIRECTO DEL CALOR

Cuando la energía geotérmica es de muy baja temperatura la misma puede emplearse para climatización y refrigeración mediante el uso de bomba de calor. Las principales aplicaciones de este tipo se dan en el sector residencial (calefacción y agua caliente sanitaria); para procesos industriales que utilizan calor; para el secado de frutas y vegetales; para calefacción de invernaderos, establos y criaderos, para piscicultura, para calentamiento de suelos de cultivos en zonas frías, para derretir la nieve de los caminos. 

La climatización geotérmica aprovecha la inercia térmica del terreno, ya que los materiales geológicos en profundidad permanecen a una temperatura estable, independientemente de la estación del año o de las condiciones meteorológicas. 

Si bien se observa una pequeña variación de las condiciones en las diferentes estaciones del año, éstas no son significativas. Según los estudios realizados las variaciones anuales de temperatura a un metro de profundidad alcanzan los 10°C y estas diferencias son mínimas a partir de los 5 metros de profundidad y despreciables a 10 metros. Todo ello nos indica que el calor que se extrae del subsuelo en estas condiciones no es debido al calentamiento del Sol sino al flujo de calor desde el interior del globo. En general puede decirse que en el sector más superficial de la corteza, la temperatura aumenta en un valor promedio de 3 grados centígrados por cada 100 metros de profundidad. Esta variación se conoce como “gradiente geotérmico”. 

Existen dos tipos de sistemas para climatización geotérmica. Un primer sistema aprovecha directamente el calor bombeando un fluido a la temperatura deseada que intercambia calor directamente desde el terreno, sin el uso de una bomba de calor, evitando así su complejidad. Sin embargo, puede ser insuficiente y requerir un sistema auxiliar.

Existe también otra opción en la que se incorpora una bomba de calor. El funcionamiento es equivalente a un sistema de climatización convencional, a excepción de que se expulsa o absorbe el calor al subsuelo en vez de al ambiente.

Mediante un sistema de captación adecuado y una bomba de calor geotérmica se puede aprovechar el calor subterráneo y utilizarlo para la calefacción doméstica. En su uso para refrigeración, la bomba geotérmica funciona de forma inversa a cuando proporciona calefacción, consigue enfriar los ambientes extrayendo el calor de los mismos y transfiriendolo al subsuelo.

La obra necesaria para colocar este sistema consiste en realizar una serie de perforaciones en el terreno para intercambiar energía con el suelo. En ellas se instalan tubos por los que se hace circular un fluido que absorbe o cede calor desde la bomba de intercambio geotérmico. Dentro de la vivienda, el sistema de climatización consiste en una bomba de intercambio geotérmico, un acumulador y un inversor de ciclo. El sistema de climatización geotérmico funciona correctamente con cualquier instalación de calefacción actual, bien sea por radiadores, suelo radiante o aire. 

Las instalaciones pueden variar según las condiciones de espacio disponible y características del terreno:

La elección de intercambiadores horizontales se realiza cuando se dispone de espacio suficiente, entonces las conducciones se instalan en zanjas. Consisten en un bucle de tubería con una longitud variable entre 30 y 120 metros. Los mismos se suelen situar a poca profundidad (entre 1 y 2 metros) y, por lo tanto, tienen una pequeña variación según las condiciones de temperatura en las distintas épocas del año.

La instalación en vertical es la elección más adecuada cuando se dispone de espacio limitado. Es necesario utilizar equipos de perforación para realizar pozos de pequeño diámetro. Las profundidades de los sondeos se sitúan entre 10 y 250 metros, siendo las más frecuentes entre 50 y 100 metros. 

La instalación subacuática permite reducir los costes de perforación cuando existe un estanque en las cercanías y consiste en colocar las conductos en el fondo del estanque.

Beneficios medioambientales

La energía geotérmica es una de las energías consideradas renovables, ya que se presentan en la naturaleza de modo continuo y prácticamente inagotable. Su aprovechamiento implica la reducción del grado de dependencia de los combustibles fósiles, permitiendo prescindir del gas natural o gases licuados derivados del petróleo, todas ellas energías caras y no renovables. 

Asimismo, se trata de una energía limpia, pues ocasiona muy pocas emisiones de gases. Con el apoyo de la bomba de calor, puede contribuir notablemente a aminorar los efectos de las puntas de demanda energética que actualmente se producen debido a la refrigeración de locales en verano, ya que disminuye notablemente el consumo de energía eléctrica necesaria para proporcionar el aire acondicionado. 

En resumen, se trata de una energía autóctona, limpia, segura, de producción ininterrumpida y que utiliza un espacio reducido de terreno. Es una tecnología eficiente para calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria con unos importantes ahorros energéticos. 

La Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos ha evaluado las bombas de calor geotérmicas como las más eficientes de las tecnologías de calefacción y enfriamiento. Los rendimientos energéticos de las mismas son superiores a los obtenidos con otras fuentes de calor (los más inferiores son del orden de 4,5 llegando a superar los 7). La gran ventaja de este tipo de sistemas es que las condiciones geológicas para su aprovechamiento son poco exigentes, ya que prácticamente se puede aprovechar este tipo de recursos energéticos del subsuelo en la totalidad del territorio.


Fuentes consultadas: 

Energía Geotérmica - Secretaría de Energía - Ministerio de Planificación - República Argentina

Instalaciones de geotermia - Rubén Munguía Rivas - Fundación Laboral de la Construcción - España

Manual de Geotermia - Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) - Instituto Geológico y Minero de España (IGME) 


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