Qué es la energía geotérmica PDF Imprimir Correo electrónico
 

 

El Consejo Europeo de la Energía Geotérmica (EGEC) la define como :"LA ENERGÍA ALMACENADA EN FORMA DE CALOR POR DEBAJO DE LA SUPERFICIE DE LA TIERRA". Esta definición engloba el calor almacenado en rocas, suelos y aguas subterráneas, cualquiera que sea su temperatura, profundidad o procedencia. A esta definición se le podría sumar la energía que se encuentra almacenada en  las aguas superficiales, ya sean continentales o marinas.

Instituto Geológico y Minero de España

 

El Instituto Geológico y Minero de España la define como: "FUENTE DE ENERGÍA RENOVABLE ABUNDANTE, DE EXPLOTACIÓN VIABLE, TÉCNICA Y ECONÓMICAMENTE, QUE EVITA EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO Y CUYA EXISTENCIA EN NUESTRO SUBSUELO ESTÁ PROBADA".

Por tanto, existe, en mayor o menor medida, una energía que se encuentra almacenada bajo nuestros pies.  En función de la temperatura o más exactamente, de la entalpía presente en el subsuelo, se pueden clasificar los diferentes tipos de energía geotérmica existentes. No existe un consenso de cómo establecer esta catalogación a nivel mundial, por lo que coexisten diversas clasificaciones. Algunas lo hacen en función del uso final de la energía como por elemplo:

 
 
 Fuente: International Geotermal Association. Fuente: Géothermie Perspectives.

Si se clasifica la energía geotérmica en función de la teperatura del subsuelo, se puede obtener la siguiente clasificación:

Tipo Yacimiento Rango de TemperaturaUso Principal
MUY BAJA ENTALPÍASubsuelo5 ºC < T < 25 ºCClimatización
(con o sin agua)
Aguas subterráneas10 ºC < T < 22 ºC
BAJA ENTALPÍAAguas termales22 ºC < T < 50 ºCBalnearios,  Acuicultura
Zonas volcánicasT < 100 ºCCalor de distrito
Almacenes sedimentarios profundos
MEDIA ENTALPÍA 100 ºC < T < 150 ºCElectricidad 
ciclos binarios
ALTA ENTALPÍA  T > 150 ºCElectricidad

Las tecnologías que emplean cada tipo de yacimiento, a grandes rasgos, son las siguentes:

TIPO DE YACIMIENTO TEMPERATURAS TECNOLOGÍA 
   
MUY BAJA ENTALPÍA 5 ºC < T < 25 ºC BOMBA DE CALOR 
   
BAJA ENTALPÍA 25 ºC < T < 100 ºC USO DIRECTO
BOMBA DE CALOR 
   
MEDIA ENTALPÍA 100 ºC < T < 150 ºC CICLOS BINARIOS 
   
ALTA ENTALPÍA T > 150 ºC USO DIRECTO
CICLO BINARIO 

 

Por tanto, la energía geotérmica de muy baja entalpía -que algunos autores la denominan de baja entalpía- es la que podemos aprovechar para la climatización de viviendas, edificios, oficinas, etc., mediante el empleo de bombas de calor geotérmicas como tecnología. Otro término que se puede encontrar en la literartura y en páginas web relacionadas es geotermia solar. Este termino se usa para definir la geotermia de baja entalpía debido a que es el sol el que calienta la capa terrestre. 

En realidad no hace falta hablar de un yacimiento de enrgía geotérmica de muy baja temperatura (o de entalpía) ya que cualquier punto de la corteza terrestre puede ser empleado como fuente de energía al estar la temperatura normalmente por debajo de los 25 ºC. Incluso en los paises nórdicos, donde la energía geotérmica para climatización está muy extendida, la temperatura del subsuelo llega próxima a los 0 ºC alcanzándose excelentes rendimientos de las bombas de calor geotérmicas cuando la temperatura exterior esta por debajo de 0 ºC.

ENERGÍA GEOTÉRMICA DE MUY BAJA TEMPERATURAVariación de la temperatura con la profundidad

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 a la derecha. 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 descienrde hasta los 10 ºC.
  • Verde y amarilla: En primavera y otoño las variaciones son menores, llegandose a alcanzar, en profundidad, el mismo valor de 10 ºC

Este echo 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 deterinado 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, ¿cual es el origen de esta energía?. Pues bien, son dos las fuentes de calor que mantienen dicha temperatura constante:

Origen de la energía geotérmica

  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 echo queda de manifiesto si observamos el balance radiativo terrestre en el que se puede apreciar como se distribuye la potencia procedente del sol (constante solar) entre la atmósfera, la tierra, las nubes, etc.

Balance radiativo terrestre

 

 

La lluvia aporta energía al subsueloEs fácil comprobar como 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 ¿como podemos aprovecharla?. Gracias a la colocación en el terreno de unos captadores de energía por los cuales circulará un fluido, normalmente agua glicolada, 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
  • Captación horizontal
  • Aguas subterráneas
  • Lagos y ríos

Captación verticalCaptación vertical

La captación vertical consiste en la ejecución de una o varias perforaciones en las cuales se introducirán los captadores de energía. Su longitud varía entre los 50 m aproximadamente hasta los 200 m. 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. Girod Geotermia redacta y tramita el preceptivo Proyecto de Perforación para la legalización de las perforaciones.

 

Captación horizontal

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 comprendidad 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 recomendamos este sistema para aquellas instalaciones que quieran aportar frío al edificio.

 

Captación de lagos o ríos

 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 escases 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 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

Bombas de calor Thermia DIPLOMAT OPTIMUM G2Como se ha visto anteriormente, la tecnología más adecuada es la bomba de calor geotérmica, que en los últimos 40 años ha experimentado una importantísima evolución en toda la gama Thermia, 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 tecnología Thermia está muy desarrollada y es ampliamente utilizada en toda Europa. Sólo requiere de personas capacitadas para su instalación. El instalador Thermia cuenta con la capacitación y apoyo de Girod Geotermia.

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 que ha contribuido a grandes avances tecnologícos.

  En este video podrá ver fácilmente cómo funciona una bomba de calor geotérmica Thermia y algunos ejemplos de instalaciones al final del mismo.