Todo sobre la calefacción con geotermia

¿Has oído hablar de la calefacción y refrigeración geotérmica doméstica? Es un sistema de HVAC que puede ahorrar mucho dinero a los propietarios de viviendas en las facturas de servicios públicos.

Sistema HVAC (heating, ventilation and air conditioning) o por su traducción al español;

Sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado…

es un sistema de climatización, que actúa como calefacción en invierno y como refrigeración en verano.

Muchas personas nunca han oído hablar de la geotermia doméstica, o no la entienden. Se piensa que tiene algo que ver con capturar el calor de los volcanes o géiseres.

Si fuese el caso, esto sería difícil de conseguir para la mayoría de propietarios de viviendas, ya que limitaría el número de personas que podrían aprovechar esta increíble energía renovable.

Por suerte, la geotermia no tiene nada que ver con vivir cerca de un volcán. De hecho, la calefacción y refrigeración geotérmica en las viviendas es muy simple.

Y aquí en Energanova, te mostraremos cómo funciona.

¿Cómo funciona la energía geotérmica doméstica?

Conociendo el significado de la palabra geotermia puedes hacerte una idea rápida de qué trata este sistema;

Geotermia proviene de las palabras griegas geo (Tierra) y therme (calor). Básicamente, la tecnología geotérmica aprovecha el calor de la Tierra.

A solo 3 metros por debajo de la superficie, la Tierra mantiene una temperatura casi constante de 13ºC durante todo el año, a diferencia del aire ambiente que es muy variable entre verano e invierno.

Por ejemplo: Cuando el aire fuera de casa está por debajo del punto de congelación, a solo 3 metros por debajo del suelo -cubierto de nieve-, todavía está a 13ºC. O, por el contrario, cuando el verano trae una temperatura infernal de 36ºC, la tierra debajo de tu vivienda también se mantiene estable en 13ºC.

PD: en algunas regiones, la actividad tectónica y volcánica puede elevar bastante la temperatura bajo tierra.

Nuestros sistemas geotérmicos aprovechan esta constante natural que rodea cualquier vivienda para calentarla o enfriarla, según sea necesario.

Aunque se conoce como energía geotérmica, la geotermia y cualquier sistema geotérmico doméstico no produce electricidad.

Tipos de tecnología de captación geotérmica

Existen tres tipos principales de tecnologías que aprovechan la temperatura de la Tierra como fuente de calor:

1. Bombas de calor de fuente terrestre (captación horizontal o vertical)
2. Geotermia de uso directo
3. Sistemas geotérmicos profundos y mejorados

Las bombas de calor de fuente terrestre y las tecnologías geotérmicas de uso directo sirven para generar calefacción y refrigeración, mientras que las tecnologías geotérmicas profundas y mejoradas normalmente aprovechan un recurso geotérmico mucho más profundo y de mayor temperatura (vapor seco) para generar electricidad.

Bombas de calor de fuente terrestre (captación horizontal o vertical)

Una bomba de calor aprovecha la diferencia natural que existe entre la temperatura del aire sobre el suelo y la temperatura del suelo subsuperficial para calentar o enfriar una estancia, e incluso, para agua caliente sanitaria (ACS).

Cómo funciona una bomba de calor (Modo calefacción y refrigeración)

Modo calefacción

1. Circulación: La bomba de calor sobre el suelo mueve agua -u otro fluido- a través de una serie de tuberías enterradas o bucles de tierra.
2. Absorción de calor: A medida que el agua pasa a través del bucle del suelo, absorbe el calor del suelo, la roca o el agua subterránea más calientes a su alrededor.
3. Intercambio de calor y uso: El agua calentada regresa a la vivienda donde se utiliza para fines prácticos.
4. Recirculación: Una vez que el agua transfiere su calor a la vivienda, regresa a una temperatura más baja al bucle de tierra para calentarse nuevamente. Este proceso se repite, moviendo el calor de un punto a otro.

El modo refrigeración utiliza el mismo sistema que la calefacción, pero a la inversa, es decir, en lugar de absorber el calor del suelo, absorbe el calor del aire dentro de la vivienda.

Las instalaciones de bomba de calor pueden ser tanto horizontales como verticales.

Captación horizontal

Se instalan tuberías de polietileno (colectores) en zanjas horizontales justo debajo de la superficie del suelo.

• Se requieren terrenos con superficies amplias
• Tuberías a una profundidad promedio de 1.5 metros
• No se pueden colocar arboles o edificaciones sobre la superficie donde está la instalación

Captación vertical

Se instalan pozos verticales que van varios cientos de metros bajo tierra.

• El agua circula de forma continua por las tuberías entre la bomba de calor y el yacimiento
• Sistema a una profundidad entre 25 y 150 metros
• Sí se puede edificar sobre el sistema

Las bombas de calor de fuente terrestre requieren una pequeña cantidad de electricidad para impulsar el proceso de calefacción/refrigeración.

Por cada unidad de electricidad utilizada en el funcionamiento del sistema, la bomba de calor puede entregar hasta cinco veces la energía del suelo, lo que resulta en un beneficio neto de energía.

En definitiva, la bomba de calor sobre el suelo es relativamente barata, siendo que la instalación subterránea de tuberías es lo que representa la mayor parte del coste de instalación.

Geotermia de uso directo

Los sistemas geotérmicos de uso directo utilizan agua subterránea que se calienta mediante procesos geológicos naturales debajo de la superficie de la Tierra. Esta agua puede llegar a temperaturas superiores a 93ºC.

Los cuerpos de agua subterránea caliente se encuentran generalmente en áreas con gran actividad volcánica o tectónica. Los mejores ejemplos de estos sistemas se pueden encontrar en Islandia o Estados Unidos (Parque Nacional Yellowstone).

Estas reservas de agua subterránea pueden llegar a la superficie, creando géiseres y aguas termales.

Cómo funciona un sistema geotérmico directo

1. Bombeo: Para aprovechar el agua subterránea caliente, se perfora un pozo. Se puede instalar un sistema de bombeo, aunque en algunos casos, el agua caliente o el vapor pueden elevarse a través del pozo sin bombeo activo.
2. Entrega: El agua caliente o el vapor se pueden usar directamente en una variedad de aplicaciones, o se pueden ciclar a través de un intercambiador de calor.
3. Recarga: Dependiendo de los requisitos de uso del sistema y las condiciones del sitio, el acuífero de agua subterránea puede necesitar ser repuesto con agua de la superficie. En algunos casos, el movimiento del agua subterránea puede rellenar el acuífero de forma natural.

Cómo es lógico, la utilización de estos sistemas no está reservado para viviendas particulares. Su utilización se aprovecha para obras a mayor escala, como, por ejemplo:

• Calefacción de piscinas a gran escala
• Calefacción, refrigeración y agua caliente para edificios (de cualquier tamaño)
• Calefacción urbana (para varios edificios en una ciudad)
• Calentar carreteras y aceras
• Derretir la nieve
• y algunos procesos industriales y agrícolas

Sistemas geotérmicos profundos y mejorados

Los sistemas geotérmicos profundos son los más complejos y costosos. Utilizan el vapor que está miles de metros bajo la superficie de la Tierra para aplicaciones que requieren temperaturas de varios cientos de grados Celsius.

Estos sistemas generalmente inyectan agua en el suelo a través de un pozo y llevan agua o vapor a la superficie a través de otro.

Otras variaciones pueden capturar vapor directamente desde el subsuelo («vapor seco»).

A diferencia de las bombas de calor de fuente terrestre o los sistemas geotérmicos de uso directo, los proyectos geotérmicos profundos pueden implicar la perforación de hasta una milla (1600 metros) o más por debajo de la superficie de la Tierra.

A estas profundidades, la alta presión mantiene el agua en estado líquido y a temperaturas muy altas.

Cómo funciona un sistema geotérmico profundo y mejorado

1. Bombeo: El agua caliente o vapor se bombean a través de un pozo profundo. A medida que el agua sube a la superficie, la presión cae y el agua se convierte en vapor sobrecalentado que se puede utilizar para procesos de alta temperatura.
2. Entrega: El calor del agua o el vapor se puede utilizar para calentar un fluido secundario, o se pueden utilizar directamente.
3. Recirculación: Una vez que el calor se transfiere al sistema de suministro, el agua ahora más fría se bombea de nuevo bajo tierra.
4. Dispersión: A diferencia de las bombas de calor de fuente terrestre, el agua subterránea usada en este caso simplemente se inyecta y se permite que se disperse de nuevo en el suelo, en lugar de ser bombeada a través de un circuito cerrado de tuberías.

Las fuentes geotérmicas profundas proporcionan calor eficiente y limpio para procesos industriales y algunos usos comerciales y agrícolas a gran escala.

Además, el vapor se puede utilizar para hacer girar una turbina y generar electricidad.

Aunque el vapor geotérmico no requiere combustible y bajos costes operativos, los costes de capital iniciales, especialmente los pozos de prueba de perforación y los pozos de producción, son financieramente muy altos.

Actualmente, los recursos de vapor más aprovechables, económicamente hablando, se limitan a regiones con alta actividad geotérmica.

Sin embargo, las investigaciones y estudios continúan cada día para intentar desarrollar sistemas geotérmicos mejorados, con pozos mucho más profundos que puedan aprovechar el gradiente de temperatura natural de la Tierra y potencialmente, que se puedan construir en cualquier lugar.

Si quieres conocer más a fondo este sistema de calefacción mediante geotermia, te invitamos a visitar los siguientes artículos:

• Ventajas y desventajas de la geotermia para viviendas
• Precio de una instalación con bomba de calor geotérmica
• Bomba de calor geotérmica con fotovoltaica en Madrid

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