Geotermia

Como su propio nombre indica esta fuente de energía está directamente relacionada con calor de la tierra, o más concretamente, la temperatura casi constante que ésta mantiene, con independencia de la temperatura exterior.  La Tierra funciona como un gran acumulador, no sólo de la energía en forma de calor que procede desde el interior de la misma en forma de corrientes de convección, sino también, y en las capas más superficiales, por la acumulación de la energía del Sol, obteniéndose a partir de los 10 mts. de profundidad, una temperatura estable durante todo el año, que puede estar entre los 10 – 16 ºC.

Pero esta utilización de las fuentes geotérmicas o geotermales, no son nuevas ya que desde la antigüedad ya se conoce su utilización, no sólo en las termas ( como por ejemplo las conocidas termas romanas ), sino también en países de gran actividad geotérmica como puede ser Islandia, su uso ha sido una constante desde tiempos ancestrales.

En la actualidad, la utilización de la energía geotérmica, podríamos clasificarla en dos grandes grupos, aquellos sistemas de alta temperatura que utilizan de forma directa el recurso proveniente del interior de la tierra, ya sea en forma de vapor o de agua a altas temperaturas, y los sistemas de intercambio de baja temperatura o geotermia somera .

 

Sistemas de alta temperatura

En el grupo que hemos denominado como sistemas de utilización directa o de alta temperatura, lo que estamos utilizando, y por medio de unas perforaciones que pueden sobrepasar el kilómetro de profundidad, en busca de focos calientes, es la acción directa del vapor de agua que sale al exterior, el cual aplicado a una turbina, similar a los ciclos combinados industriales, produce por medio de un generador, la corriente eléctrica deseada.

Cuando lo que emana es agua a grandes temperaturas, al salir al exterior, generan vapor que es utilizado de forma similar a lo anteriormente expuesto, e igualmente, dicho agua residual puede ser utilizado bien para la calefacción, o usos industriales o agrícola.

Actualmente se están utilizando unos sistemas de aprovechamiento, denominados sistemas o centrales de ciclo binario, en las que por medio de ciclos cerrados, lo que se realiza es utilizar esa agua a elevada temperatura, para transferir su calor a otro líquido calefactor con un punto de ebullición sensiblemente inferior al agua, con lo que se genera la evaporación de este segundo líquido y su vapor se utiliza en un ciclo combinado tradicional para la generación de electricidad, y posteriormente al ser enfriado y volver a su estado líquido, repetir el ciclo de forma constante, consiguiendo altos rendimientos, y lo que es más importante, que al ser ciclos cerrados, no se producen ningún tipo de emisión de gases.

Otra utilización o aplicación directa de estas aguas, son los propios balnearios, herederos de las antiguas termas, en los que la aplicación de aguas termales va destinada a usos medicinales y terapéuticos.  
 

Sistemas de baja temperatura o geotermia somera

Desde el primer metro de profundidad hasta los 400m es el dominio de la geotermia somera o de baja profundidad. A partir de 15 m de profundidad, el subsuelo se encuentra a una temperatura constante todo el año. Esta pequeña diferencia de calor puede aprovecharse para calefacción y refrigeración de edificios, y para producción de agua caliente sanitaria, mediante  intercambiadores de calor subterráneos y bombas de calor geotérmicas que, con un pequeño consumo de energía eléctrica, captan ese calor, lo concentran y elevan la temperatura del agua, proporcionando ahorros de energía entre un30% y un 70%.

Para extraer el calor se puede utilizar un circuito cerrado (agua con anticongelante) de tubos de polietileno dispuestos verticalmente en el interior del sondeo, enterrados horizontalmente en el suelo o intercalados en las masas de hormigón armado de las cimentaciones de los edificios, o un circuito abierto (el propio agua subterránea del acuífero hace de intercambiador).
En estos sistemas lo que se utiliza es la diferencia entre una temperatura constante en el interior de la tierra, y el diferencial con la temperatura del exterior. Para ello podemos recurrir básicamente a cuatro sistemas, para lo cual utilizaremos otros tanto intercambiadores de calor:

• Los intercambiadores geotérmicos verticales, que son en perforaciones  o sondeos, entre100 y 200 de profundidad en donde se alojan los tubos de polietileno del intercambiador o sondas geotérmicas. El fluido portador del calor suele ser agua con un anticongelante.

• Los intercambiadores horizontales son más fáciles de instalar y más económicos. Se colocan espaciados regularmente en amplias áreas excavadas o en zanjas para evitar una gran destrucción de terreno, a una profundidad de entre 1,2 y 1,5 m.

• Las cimentaciones termo activas son elementos estructurales de hormigón que, además de su función resistente, captan calor del subsuelo o lo ceden al mismo, al ir equipadas con tubos de polietileno sujetos a las armaduras o intercalados en las soleras por los que circula agua con un anticongelante.

 • Un último sistema sería la conexión con un acuífero subterráneo, en el que el propio acuífero actuaría como intercambiador.

Así que una bomba geotérmica que tenga un COP de 5 significa que proporciona 5 kW de energía térmica al edificio por cada kW de energía eléctrica consumida por el motor del compresor, las bombas de circulación de los fluidos, el termostato, los ventiladores, etc. Es decir, que 4 kW provienen de la energía geotérmica, que es gratuita. En modo refrigeración, la energía útil es el calor extraído del edificio por la bomba de calor. El cálculo relativo a emisiones de CO2 también resulta significativo. En aplicaciones residenciales es posible la producción de ACS.

Por tanto, el calificar la bomba de calor geotérmica como energía renovable no sólo se debe a que utilice una energía de este tipo captada del terreno, sino que logra un ahorro de energía primaria y de emisiones de CO2 frente a sistemas de climatización convencionales.

En estos sistemas más convencionales, se utilizan bombas de calor geotérmicas, que permiten un ciclo reversible, por lo que en invierno puede ser utilizado como calefacción, absorbiendo el calor del subsuelo, y en verano como refrigerador, al trasferir el calor exterior al subsuelo, funcionando por lo tanto de forma inversa al ciclo de invierno. La bomba de calor geotérmica, es una bomba de calor convencional, como las utilizadas en sistemas de producción de agua fría que emplean torre de refrigeración como foco caliente, que en este caso es el terreno. El rango de potencias es amplio, estando disponibles entre 4 y 1.100 kW.

Su integración en la climatización del edificio se lleva a cabo como en el caso de cualquier otro sistema de bomba de calor, se utilizará como sistema de distribución del calor/frio fancoils o suelo radiante. Es preciso tener presente que el sistema ideal de calefacción para geotermia somera, ha de ser de baja temperatura pues el agua caliente producida no alcanza las temperaturas requeridas por un sistema de radiadores convencionales. 

 El rendimiento de una bomba de calor geotérmica en modo calefacción se mide por la relación entre la cantidad de calor producida y la energía eléctrica consumida. Esa relación se denomina COP (coeficiente de eficiencia energética) y suele estar comprendido entre 3 y 5.

En Geotermia, debido a las diferentes tecnologías existentes, que dependen todas ellas de las características del terreno, no hay instalaciones tipo de referencia. Para determinar cuál es el tipo de instalación más adecuada en cada caso. Lo más conveniente es contratar los servicios de una empresa para realizar un test de respuesta térmica del terreno y/o un sondeo.

Y recuerda...

• La geotermia es renovable y puedo cumplir con ella la instalación obligatoria del CTE *
• Puedo utilizarla con suelo radiante y fancoils para climatizar, tanto para calentar en invierno, como para refrigerar en verano.
• La inversión inicial es algo mayor, pero el ahorro te permitirá amortizar la inversión inicial. Además existen subvenciones para promover su instalación. 
• En Cantabria ya existen empresas especializadas y con experiencia para realizar tu instalación. La geotermia es un tecnología segura y fiable.
• Además de las subvenciones regionales, el IDAE tiene un programa específico de financiación para Instalaciones Geotermicas a través de empresas adheridas: GEOTCASA
   

(*) Código Técnico de la Edificación