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Aprovechando La Naturaleza: La Energía Geotermica

Una fuente de calor que puede ser utilizada durante todo el año

En el subsuelo inferior de la llamada "capa superficial de la corteza terrestre" se encuentra una fuente de calor que puede ser utilizada durante todo el año, que tiene una temperatura casi constante. Puede ser utilizada para cualquier tipo de construcciones grandes o pequeñas, públicas o privadas. Se requiere poco espacio y la perforación geotérmica se puede realizar en la zona más reducida. Por lo tanto, el uso de la energía geotérmica es ideal para la renovación o adaptación de un sistema de calefacción alimentado por combustibles fósiles.



Aprovechando La Naturaleza: La Energia Geotermica

ENERGÍA GEOTÉRMICA DE MUY BAJA TEMPERATURA

Si hacemos un estudio de la temperatura que tiene el subsuelo a medida que profundizamos en diferentes épocas del año, obtendremos un gráfico como el que se aprecia en la galería abajo. En él observamos cuatro curvas:

Azul: En invierno, a medida que profundizamos, la temperatura va aumentando hasta alcanzar un valor fijo de 10 ºC.

Roja: En verano ocurre lo contrario; a medida que profundizamos la temperatura desciende hasta los 10 ºC.

Verde y amarilla: En primavera y otoño las variaciones son menores, llegándose a alcanzar, en profundidad, el mismo valor de 10 ºC.

Este hecho es sumamente importante porque quiere decir que, a partir de una determinada profundidad, la temperatura del subsuelo es constante, e independiente de la estación anual en la que nos encontremos y por supuesto, independiente de la hora del día o de la noche. Disponemos por ello, a unos pocos metros de nosotros, de una fuente de energía constante a lo largo de todo el año y accesible en todos los lugares.

La temperatura media que tiene el subsuelo en un determinado punto es aproximadamente igual a la temperatura media anual de la zona. En España se estima que la temperatura media del subsuelo puede estar en torno a los 15 ºC.

Pero, ¿cuál es el origen de esta energía?

Pues bien, son dos las fuentes de calor que mantienen dicha temperatura constante:

1. La energía procedente del sol que aporta 1,74 x 1017 J/m2s

2. La energía terrestre (desintegración isotópica, calor inicial, movimientos diferenciales) que aportan 4,2 x 1012 j/m2s

A medida que se profundice, mayor importancia adquiere la energía procedente del interior de la tierra. Sin embargo, en las primeras decenas de metros el sol es una auténtica fuente de energía, que no solo calienta la superficie de la corteza terrestre, sino que calienta toda la atmósfera y por consiguiente las nubes y, en definitiva, el agua de lluvia que se convierte de esta manera en un aporte extra de energía al subsuelo. Este hecho queda de manifiesto si observamos el equilibrio térmico de la tierra en el que se puede apreciar cómo se distribuye la potencia procedente del sol (constante solar) entre la atmósfera, la tierra, las nubes, etc. Ver la imagen en la galería de fotos abajo.

Es fácil comprobar cómo cuando llueve, la temperatura del terreno aumenta ya que se está realizando un aporte de energía al subsuelo.

Además, la humedad aportada al terreno aumentará su capacidad de conducción térmica, favoreciendo el intercambio entre captadores y terreno.

CAPTACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

Por tanto, ya disponemos de una fuente de energía renovable y al alcance de todos y durante todo el año, pero ¿cómo podemos aprovecharla? Gracias a la colocación en el terreno de unos captadores de energía por los cuales circulará un fluido, normalmente agua con glicol (anticongelante) que, al ponerse en contacto con el subsuelo, captarán o cederán energía como consecuencia de un salto térmico entre el fluido y el terreno. También es posible extraer las aguas subterráneas y aprovechar su temperatura.

Los sistemas que se pueden emplear para la captación de la energía geotérmica son los siguientes:

Captación vertical (caso de Posada San Marcos)

Captación horizontal

Aguas subterráneas

Lagos y ríos

Captación vertical

La captación vertical consiste en la ejecución de una o varias perforaciones en las cuales se introducirán los captadores de energía que lleva una mezcla de agua con glicol que circula en un circuito cerrado (similar al sistema de refrigeración de un coche). Su longitud varía entre los 50 m aproximadamente hasta los 200 m, dependiendo del tamaño de la bomba de calor, se comprueba la profundidad y la cantidad de perforaciones a realizar. Es común tener varios pozos excavados para suministrar un hogar. Una sonda geotérmica se introduce en el pozo con un peso de manera que llegue al fondo. La perforación se rellena con una mezcla para permitir la transferencia de calor desde el suelo fácil a la sonda.  Los sondeos deben mantener por lo menos ocho metros de distancia el uno del otro. En Posada San Marcos tenemos 4 pozos a 140m de profundidad cada uno

Tienen la ventaja de que ocupan poco espacio y proporcionan una gran estabilidad de las temperaturas. Por el contrario, su ejecución es más cara que otros sistemas de captación.

Captación horizontal

La captación horizontal consiste en la ejecución de una serie de zanjas en las cuales se colocan los colectores de energía. Su profundidad está comprendida entre los 0,6 m a 1,5 m aproximadamente. Se trata de un sistema más económico que las perforaciones que sin embargo presenta el inconveniente de requerir bastante superficie de terreno, sobre el cual no se podrán plantar árboles de profundas raíces que puedan romper en un futuro los captadores energéticos ni construir plataformas o soleras. No se recomienda este sistema para aquellas instalaciones que quieran aportar frío al edificio. 

Captación de lagos o ríos

Es sin duda el sistema más económico pero que por desgracia no es muy frecuente en nuestro país por la escasez de grandes lagos o ríos. Consiste en la introducción dentro del agua de los captadores energéticos que realizarán el intercambio energético con ella en vez de con el terreno.

Estos tres sistemas de captación son sistemas cerrados en los que no existe extracción de agua de las perforaciones, ni de los lagos o ríos. La bomba de circulación del fluido es normalmente de pequeña potencia ya que solo ha de vencer la pérdida de carga del sistema hidráulico. 

Existe un cuarto método de captación, el cual difiere de los anteriores en que éste es un sistema abierto:

Captación de aguas subterráneas (sistema abierto)

Existe la posibilidad de extraer agua subterránea por una perforación, llevarla a la bomba de calor y una vez hecho el intercambio energético, devolverla al subsuelo por otra perforación diferente.  Este sistema requiere garantizar un caudal mínimo durante toda la vida de la instalación. Además, tendremos que tener en cuenta el consumo energético de la bomba de elevación que tendremos que imputárselo al sistema de climatización con el consiguiente descenso en la eficiencia global del sistema. Por último, en este caso ya se está haciendo uso de un recurso hídrico por lo que es necesario tener autorización de la confederación hidrográfica correspondiente. 

LA BOMBA DE CALOR GEOTÉRMICA

Como se ha visto anteriormente, la tecnología más adecuada es la bomba de calor geotérmica y en nuestro caso invertimos en la marca Thermia que, en los últimos 40 años, ha experimentado una importantísima evolución en toda la gama, hasta el punto que permite aprovechar esta fuente de energía de una forma muy eficiente y fácil; o lo que es lo mismo, con un consumo energético muy bajo (→ menores emisiones de gases de efecto invernadero) y económicamente viable (→ importantes ahorros económicos).

La bomba de calor es la encargada de aprovechar la energía obtenida gratuitamente del terreno mediante su ciclo frigorífico (ciclo inverso de Rankine) y es capaz de elevar la temperatura del agua de calefacción hasta la temperatura deseada al igual que la temperatura del agua caliente sanitaria.

En verano podremos invertir el ciclo, por lo que el calor de la vivienda es extraído y transferido al subsuelo a través de los mismos captadores energéticos o a una piscina para alargar su temporada o, incluso, aprovecharla en otra zona del edificio donde se requiera calefacción. 

Este proceso permite que se obtenga energía limpia y renovable en una proporción de hasta 1:5, es decir, que por cada KWh que la bomba necesita para operar obtiene 4 kWh de energía gratis de la tierra. 

En otras palabras, si una casa necesita 32.000 kWh para calentar la casa y el agua sanitaria al año, (equivalente a unos 3 m3 de Gasoil), con la geotermia ahorra 25.600 kWh en costos e impacto ambiental.

La energía Geotérmica es ampliamente utilizada en el norte de EE.UU., Canadá, Japón y Europa. En España ya está siendo solicitada debido al creciente coste de combustibles fósiles y la demanda de soluciones ecológicas. 

Es importante mencionar que no todas las bombas geotérmicas son iguales y cuentan con la misma tecnología de control y eficiencia. Thermia es un fabricante sueco que ha contribuido a grandes avances tecnológicos.

¿Por qué geotermia? Economía El sol aporta a la Tierra cantidades enormes de energía. Esta energía queda almacenada en la tierra en forma de calor. Las bombas de calor geotérmicas aprovechan este calor de una forma tan eficaz que los costos de climatización de una casa se reducen sustancialmente. En algunos casos en más del 75%. El ahorro que supone en comparación con los sistemas convencionales, hace que la inversión realizada se recupere en poco tiempo.

Ecología En sólo cien años el hombre ha multiplicado su consumo energético 16 veces. Al mismo tiempo la contaminación del aire se ha multiplicado 5 veces. El exceso de CO2 y los gases que se generan por el empleo de combustibles fósiles, contribuyen al efecto invernadero. El resultado es que la temperatura media de la Tierra sube. Los efectos de este fenómeno son difíciles de evaluar, sin embargo, muchos expertos afirman que un nivel de mar creciente y un clima más cálido provocarán inundaciones, huracanes y otros desastres naturales. El uso extendido de energías renovables ayudará a preservar el medio que nos rodea. Al escoger la energía geotérmica estamos contribuyendo a mejorar nuestro medio ambiente. Confort

Las bombas geotérmicas no requieren de cuidados especiales. No necesitan utilizar combustibles fósiles (gas o gasóleo) como apoyo. Tienen un consumo de electricidad reducido, necesario para hacer funcionar sus componentes (las bombas de circulación, compresor, etc.). El uso diario es sencillo ya que no exigen prácticamente ninguna atención. Una bomba geotérmica ocupa poco espacio. En general ocupan menos de medio metro cuadrado de superficie sin necesidad de chimeneas ni de ventilación especial. La temperatura de consigna se mantiene constante a lo largo de todo el año gracias al sofisticado sistema de control de temperatura de los equipos. El ordenador de control utiliza diferentes parámetros (temperatura de la tierra, de la casa y del exterior) para lograr el mejor confort con el menor consumo energético posible.

POSIBILIDADES DE LA GEOTERMIA Calor con Geotermia Las bombas de calor geotérmicas suministran el 100% de las necesidades caloríficas de la vivienda incluso con temperaturas exteriores de hasta -40 ºC. La geotermia fue desarrollada en los Países Nórdicos durante los periodos de crisis energéticas del siglo XX, que impulsaron la investigación de sistemas que permitieran el calentamiento de las viviendas, en ambientes de temperaturas muy bajas, al menor costo posible y con una sincera preocupación por la ecología.

Frío con Geotermia En España no tenemos esas temperaturas extremas de frío existentes en el norte de Europa, pero sí de calor. La creciente demanda de confort en los meses de verano, con temperaturas que alcanzan los 40 ºC, ha hecho que las instalaciones de aire acondicionado hayan ido en aumento. Por este motivo la demanda, y por lo tanto el gasto energético, en este periodo son muy altos. Conscientes de la necesidad de enfriar la vivienda en el sur de Europa, las bombas geotérmicas incorporan un módulo que permite invertir el proceso, logrando la refrigeración de la vivienda mediante suelo radiante o fan-coils, ya sea mediante frío pasivo o frío activo. Es importante destacar que a la vez que se genera frío, las bombas de calor son capaces de producir agua caliente sanitaria (ACS). Si en invierno la bomba geotérmica saca calor de la tierra, en verano se deshace de él transfiriéndolo al pozo. Si cuenta con una piscina puede mandar el calor sobrante para calentar el agua, consiguiendo así alargar la temporada de piscina unos meses. Agua Caliente Sanitaria (ACS) con Geotermia La combinación de la energía geotérmica con bomba de calor nos permite obtener agua caliente sanitaria durante todo el año y de forma constante, permitiéndonos simultanear varios consumos dentro de una vivienda. No importa que sea invierno o verano y que el sistema esté demandando calor o frío, siempre tendrá disponible agua caliente sanitaria. Además, gracias a la tecnología TWS desarrollada por Thermia, es posible calentar un depósito de ACS de 180 litros en 20 minutos. Y si lo que se quiere es obtener agua caliente a 70 ºC, la nueva serie Thermia G2 nos la podrá suministrar. Los tanques para ACS de Thermia pueden estar incorporados a la bomba de calor para ocupar el mínimo espacio, o pueden estar separadas para aquellos casos en lo que la demanda de agua calienta sanitaria sea elevada. Sus capacidades van desde los 180 litros hasta los 1.000 litros. Todos ellos incorporan sistema anti-legionella.


Climatización de Piscinas con Geotermia

Durante la temporada de verano las bombas de calor geotérmicas Thermia sacan el calor de la casa y lo devuelven al subsuelo o bien a una piscina, hasta conseguir la temperatura que determine el usuario. De esta manera podremos alargar la temporada de su uso, tanto al principio de verano como al final, en aquellos días en los que hace una temperatura agradable que permite un baño pero que sin embargo la temperatura del agua no es del todo confortable. También se pueden climatizar piscinas cubiertas durante todo el año a un precio muy competitivo y con consumos energéticas muyreducidos.


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