Geotermia fuente continua de energía renovable

La geotermia es un tipo de fuente de energía renovable, limpia (pocas emisiones de gases) y constante a lo largo del año. Es el calor de la tierra que se aprovecha como fuente energética inagotable para obtener energía eléctrica y térmica (calefacción, refrigeración y ACS), y que por lo tanto permite reducir la dependencia de otras fuentes de energía contaminantes. Las energías renovables serán imprescindibles para alcanzar el estándar de edificios de consumo de energía casi nulo y la energía geotérmica puede contribuir a ello en aquellas regiones donde su aprovechamiento sea efectivo ¿Qué sabes de la energía geotérmica? ¿Cuál es su potencial de aprovechamiento en España en comparación con otros tipos de energía renovable? Participa con tus comentarios.

bomba calor geotermia residencial

Actualizado a 8-11-2016

La geotermia fue objeto de estudio en España durante los años setenta y ochenta, tras la crisis energética, pero su evolución hasta los años 90 no fue positiva. Los motivos fueron entre otros la escasa rentabilidad de las inversiones en geotermia debido al encarecimiento de los proyectos y precios energéticos no excesivamente altos. La deficiente planificación y gestión de los proyectos de energía geotérmica tuvo como consecuencia la paralización de su desarrollo. Por regla general la geotermia se aprovecha en España para uso térmico en instalaciones de balnearios y para calefacción en invernaderos y viviendas.

Tipos de geotermia en España

El mayor o menor aprovechamiento de la energía en forma de calor (recurso geotérmico) presente en el interior de la Tierra depende de la zona en la que nos encontremos. Es por ello que los yacimientos geotérmicos de donde se puede extraer dicho calor se clasifican en función de su nivel energético en yacimientos de alta, media y baja entalpía. En España también podemos clasificar la península y las Islas Canarias por zonas según su entalpía en alta, media o baja temperatura tal y como refleja la imagen inferior:

energia geotermia renovable españa

Como se observa Canarias tiene áreas de alta temperatura, superior a los 150°C cuyo aprovechamiento permite la producción de electricidad y que en realidad se corresponden con zonas de flujo de calor anómalo. Otras zonas como Cataluña, Galicia, Pirineo Oriental y las zonas de Murcia, Almería y Granada son un áreas de media temperatura, de entre 150°C y 100°C, que también permite la producción de electricidad pero con otra tecnología. Las zonas sombreadas en azul se corresponden con zonas de baja temperatura, con valores de temperatura de entre lo 100°C y los 30°C, y su aplicación es de aprovechamiento directo del calor. Las zonas de baja temperatura, a diferencia de las de alta temperatura, se corresponden con flujos de calor más estables y por lo tanto normales.

También podemos hablar de yacimientos de muy baja entalpía con temperaturas menores a los 30°C estables durante todo el año, cuyo calor puede ser aprovechado mediante bombas de calor geotérmico para calefacción y refrigeración. Este tipo de recurso geotérmico está presente en la totalidad del territorio español ya que las condiciones geológicas son poco exigentes para su aprovechamiento. Más adelante veremos los diferente usos de la geotermia.

Existen dos tipos de geotermia, profunda y somera, según la profundidad de la perforación para la obtención del gradiente de temperatura.

Geotermia profunda: asociada a la geotermia de alta temperatura y también de media temperatura captan el calor para la producción de electricidad.

Geotermia somera: asociada a la geotermia de baja y muy baja temperatura aprovecha el calor contenido en el subsuelo poco profundo normalmente a menos de 250 metros y aguas subterráneas para usos térmicos. Se caracteriza por la estabilidad térmica del subsuelo. Para captar el calor del suelo se pueden utilizar o bien un circuitos cerrado a modo de intercambiador en el terreno o bien un circuito abierto que capta el agua subterránea que contiene la energía térmica. El pozo canadiense es una variante que permite el pre-acondicionamiento del aire de ventilación del edificio haciéndolo pasar a través de tubos enterrados en el terreno (sistema tierra-aire).

Usos de la energía geotérmica

La energía geotérmica se puede aprovechar para diferentes usos en función de la temperatura del yacimiento geotérmico:

– Para generación de Electricidad, cuando se obtiene mediante al aprovechamiento de yacimientos de alta temperatura de entre 100°C y 150°C.

– Para usos térmicos en el sector industrial, de servicios y residencial: balnearios, para calefacción residencial, en la agricultura, la acuicultura y para usos industriales; mediante uso directo del calor con temperaturas por debajo de los 100°C, o mediante bomba de calor geotérmica para temperaturas por debajo de los 25°C.

Utilización en cascada: generación de electricidad, posterior aprovechamiento del agua caliente (producto de la generación de electricidad) para calefacción de viviendas y finalmente aprovechamiento para calefacción de invernaderos.

Uso de la energía geotérmica en el sector residencial

El tipo de sistema geotérmico más adecuado para el sector residencial es el de baja o muy baja entalpía, ya que la demanda energética es relativamente baja en comparación con otros sectores, funciona correctamente para cualquier tipo de instalación de calefacción, ya sea por radiadores, suelo radiante o por aire, es un sistema eficiente que genera ahorros en el consumo de energía y además la geotermia es una buena alternativa al consumo de combustibles no renovables y contaminantes como es el gasóleo, el gas natural, el propano o el butano. De manera simplificada una instalación de geotermia consta generalmente de tres circuitos:

Circuito primario: equipo de bombeo, intercambiador de placas y sistema de reinyección.

Red de distribución a cada usuario:  sistema cerrado de tuberías (ida y retorno), equipo de bombeo y centralita de conexión con el particular.

Circuito de distribución privado: circuito abierto de ACS y circuito cerrado de Calefacción.

La geotermia se puede utilizar para calefacción a escala de distrito (District Heating), o bien mediante bomba de calor (GHP) para calefacción y producción de ACS.

La bomba de calor geotérmica (GHP)

La bomba de calor geotérmica para el suministro de calefacción en invierno y de refrigeración en verano es el sistema más adecuado para yacimientos geotérmicos de muy baja entalpía (5-25ºC) y también puede ser necesaria para uso directo del calor de yacimientos de baja entalpía por debajo de los 50ºC. España es un país con niveles de radiación solar altos por lo que la temperatura del suelo a profundidades mayores de 5 m es relativamente alta (15ºC) y además se mantiene estable a lo largo del año de manera independiente al paso de las estaciones. El sistema puede transferir calor desde la fuente de 15ºC a otra de 50ºC, para utilizar este calor en calefacción y en la producción de agua caliente sanitaria. Para ello necesita un sistema de captación de ese calor y una bomba de calor geotérmica.

En invierno, la bomba de calor geotérmica extrae el calor de la Tierra, y en verano se invierte el proceso, de manera que se extrae el calor de la vivienda y se transfiere al terreno:

bomba calor geotermia residencial

Una instalación de bomba de calor geotérmica puede satisfacer por ejemplo, la demanda total de calefacción y refrigeración, además del suministro de agua caliente sanitaria de una vivienda unifamiliar. La instalación será diferente según el espacio exterior disponible y el tipo de terreno, teniendo en cuenta que hay que instalar conductos para el intercambio de calor con el terreno. Para ello se realizan perforaciones verticales o zanjas horizontales según el caso, en el espacio exterior de la vivienda por donde se introducen los tubos por los que circula un líquido que absorbe o cede calor, desde la bomba de intercambio geotérmico. El resto de la instalación consiste en la bomba de intercambio geotérmico, el acumulador y un inversor del ciclo en el interior de la vivienda.

bomba de intercambio geotérmico

Las instalaciones varían según el espacio disponible en el exterior de la vivienda y el tipo de terreno:

Instalación horizontal: espacio suficiente para introducir conductos de entre 30 y 120 metros de longitud a una profundidad de 2,0-1,5 m. Hay que disponer de espacio exterior para la instalación de los tubos de intercambio.

Instalación vertical: si se dispone de espacio limitado. Pozos entre 25 y 100 metros de profundidad.

Instalación de circuito abierto: utiliza la energía del agua subterránea.

Instalación subacuática: presencia de estanque en las cercanías.

tipos de geotermia

Ejemplos de instalación geotérmica residencial

Edificio residencial Margaritas 52

Se trata de un edificio de uso mixto, por un lado residencial de 33 viviendas tuteladas y 46 plazas de aparcamientos, y por otro de equipamiento de servicios municipales de limpieza de Madrid. Los arquitectos, Luis Pereda y Joaquín Lizasoain, diseñaron este edificio teniendo en cuenta estrategias pasivas y activas de ahorro y eficiencia energética.

geotermia edificio residencial

Las estrategias activas incluyen un sistema mixto de captación solar e intercambiador geotérmico. El sistema geotérmico satisface las necesidades de calefacción y refrigeración del edificio, mientras que los paneles solares se encarga de la producción de agua caliente. Ambos sistemas están conectados para aprovechar el calor sobrante de forma más efectiva. No hay sistemas de apoyo que utilicen combustibles fósiles. Este sistema satisface el 100% de la demanda.

El sistema de intercambio geotérmico consiste en 24 intercambiadores verticales de 75 m de profundidad, que se organizan en 6 grupos, y cada uno de ellos alimenta a una bomba de calor geotérmica de 25kW de ciclo reversible.

El tipo de terreno es fundamental, ya que debido a sus características podrá retener mayor o menor cantidad de agua, aspecto que mejora la transmisión de calor entre el suelo y el captador. En este caso, se trata de un terreno arenoso con presencia de corrientes de agua a una profundidad de 60 metros, que permite disipar el calor cedido al terreno en verano, haciendo más eficiente el sistema.

El esquema consiste en generación térmica centralizada, distribuida a cada usuario con contadores individuales por vivienda. La climatización individual se resuelve con suelo radiante a baja temperatura:

geotermia acs calefaccion refrigeracion

Conclusiones

En 2020 cada Estado Miembro deberá computar en su cálculo el porcentaje de energía utilizado que provenga de fuentes de energías renovables. A más tardar el 31 de Diciembre de 2020, todos los edificios que se construyan tendrán que ser de consumo de energía casi nulo, y la poca energía que consuman deberá proceder en una proporción muy significativa de fuentes de energías renovables.

Se estima que el uso de energía para uso térmico supone un 48% de la energía final consumida en Europa en 2007. En un país en el que la demanda de refrigeración crece, como es el caso de España (menos demanda de calefacción frente al resto de Europa), el uso de energías renovables para este fin, entre ellas la geotermia, cobra aún mayor importancia.

Por otro lado, el uso de energía geotérmica de alta entalpía, ofrece un enorme potencial para la generación de electricidad en contínuo, ofreciendo estabilidad a la red.

El contexto energético actual requiere de una reducción de la dependencia exterior, y de un mayor aprovechamiento de los recursos disponibles, mediante respuestas adecuadas de sensibilización ambiental por parte de la sociedad, ahorro y eficiencia energética, así como de uso de las energías renovables.

Fuente: Manuel de geotermia (IDAE).

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