A canvi de calor amb la terra
2009/01/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Es denomina energia geotèrmica a l'energia emmagatzemada en el sòl. Quan parlem d'això, normalment ens vénen a la ment zones termals, volcans i guèisers. L'acumulació d'energia en aquesta mena de zones és molt elevada i es pot treure molt de partit d'elles, però són molt poques.
Fora d'aquestes zones de gran calor, el sòl es troba a una temperatura molt menor, però té una característica de gran interès: manté la temperatura durant tot l'any. Això és possible gràcies a la seva densitat, que a mesura que descendeix de la superfície, en els primers cent metres, augmenta un grau cada trenta metres.
Per exemple, a 15-20 metres de profunditat, el sòl es troba a uns 17 °C. Tot l'any. És possible utilitzar un sistema per a aprofitar aquesta energia i climatizar els edificis. A l'hivern, quan la temperatura exterior és menor que la del subsòl, pot utilitzar-se per a escalfar cases i altres edificis. A l'estiu pot servir per a refrescar, ja que el mateix sistema també serveix per a expulsar la calor que es va acumulant en els edificis i dispersar-lo en el sòl.
Circuits subterranis
Per a possibilitar l'intercanvi de calor amb el subsòl és necessari disposar d'un circuit de canonades en el subsòl. Pels tubs discorre un fluid que és l'encarregat de realitzar l'intercanvi de calor.
Les canonades poden penetrar en el sòl de forma horitzontal o vertical, triant en cada cas quina d'elles és convenient col·locar. Si el circuit es col·loca verticalment, no es requereixen grans superfícies de sòl per a instal·lar el sistema, bastant amb disposar d'una parcel·la de 14 centímetres de diàmetre. Això sí, és necessari realitzar un forat bastant profund perquè les canonades s'introdueixin (generalment de més de 100 metres).
No obstant això, si es col·loca horitzontalment, la superfície de penetració de les canonades és molt major (1,5-2 vegades la superfície a escalfar pel circuit), però només requereix una profunditat de 1-2 metres.
Com sempre, cadascun té els seus avantatges i inconvenients. El primer és molt més car que el segon perquè el treball de perforació encareix molt la instal·lació. Però exigeix una superfície molt menor, per la qual cosa és una solució perfecta per a utilitzar-la en zones on no hi ha molt de sòl.
Els circuits poden ser de diversos tipus. Alguns, per exemple, utilitzen aigües freàtiques subterrànies per a l'intercanvi de calor. L'aigua subterrània es posa en circulació, es fa passar per l'edifici a climatizar i es retorna a la massa d'aigua utilitzada.
Això i aquest tipus de sistemes es denominen sistemes oberts, ja que en tot moment no es produeix el mateix pas d'aigua per les canonades. No obstant això, els sistemes més estesos són els sistemes tancats. Com el seu propi nom indica, sempre discorre el mateix fluid pel circuit de climatització. Aquest fluid a vegades és un gas que circula pels frigorífics i altres mescles que contenen aigua i un producte anticongelant.
A mesura que avancen les canonades, el fluid intercanvia calor amb el mitjà exterior del tub (pot ser el propi terreny o una massa d'aigua pròxima a l'edifici).
Base, bombes de calor
Aquests circuits no podrien posar-se en marxa si no comptessin amb l'ajuda de bombes de calor. En definitiva, les bombes de calor són circuits en els quals un fluid gira i són capaços de captar calor d'un mitjà i transmetre'l a un altre més calent.
Necessitem una bomba de calor, per exemple, si l'aigua subterrània s'ha escalfat a uns 17 °C i volem mantenir la zona que volem escalfar a uns 20 °C (temperatura de confort aproximada).
Aquest treball és realment impossible, ja que l'energia tèrmica es transmet sempre des del punt més calent al més fred. Per a donar-li la volta, les bombes de calor "juguen" amb la pressió del fluid interior. Es basen en el fet que en augmentar la pressió d'un fluid augmenta la seva temperatura, i viceversa, en disminuir la pressió disminueix la temperatura.
Quan cal escalfar l'habitatge, adapten la pressió perquè el fluid del tub que ve sota terra sigui el més calent i el tub que entra a la casa sigui el més fred.
Si volem donar la volta al descrit i el nostre objectiu no és només refrescar la casa sinó escalfar-la, només hem de canviar el sentit de la bomba de calor. D'aquesta forma, la bomba de calor conduirà la calor de les canonades de l'habitatge a les canonades subterrànies. Per això es diu que les bombes de calor són reversibles, ja que poden utilitzar-se tant per a escalfar com per a refredar qualsevol habitatge o edifici.
A vegades, la bomba de calor es compon d'un circuit de canonades que discorre sota terra i que cedeix calor a l'habitatge. Tot el sistema és una gran bomba de calor. En altres casos, la pròpia bomba de calor va independent, a la qual s'uneixen un tub des del circuit subterrani i un altre des del circuit que climatiza la casa. Aquesta bomba de calor transporta la calor d'un circuit a un altre.
Les bombes de calor per a modificar la pressió de les canonades, especialment per a augmentar la pressió, necessiten consumir energia. No obstant això, el benefici que obté amb aquesta despesa energètica és molt elevat. En general, es pot dir que per cada kW que consumeixen, passen de 3 a 4 kW pel sistema geotèrmic.
Un vell conegut a Europa
Aquest sistema té profundes arrels en el nord d'Europa i a Amèrica del Nord, amb el qual porten treballant més de vint anys. Aquí comencem a treballar amb aquesta mena de sistemes cap a l'any 2000, i encara queda molt camí per recórrer. Amb aquest objectiu, l'Ens Basc de l'Energia (EVE) va organitzar una jornada en el BEC de Barakaldo.
La jornada va comptar amb la presència d'experts d'alguns dels països amb sistemes d'energia geotèrmica més desenvolupats a Europa, que van explicar, entre altres coses, l'estat de l'energia geotèrmica en aquests països. Per exemple, a Suècia es va explicar si es troba en les condicions de vent que generen. Per exemple, a Suècia, l'intercanvi geotèrmic permet obtenir entre quinze i cent vegades l'energia eòlica que generen.
També va participar com a ponent Iñigo Arrizabalaga, de l'EVE, qui va parlar sobre la situació de l'energia geotèrmica en la CAPV. Ho va fer de forma molt representativa: "Portem vuit anys instal·lant aquest tipus d'instal·lacions i qualsevol país del nord d'Europa treballa més del que hem fet en aquest període en una jornada de demà".
De fet, va assenyalar que a la fi de 2007 hi havia censades 63 instal·lacions d'energia geotèrmica. A manera de comparació, Arrizabalaga va aportar dades de Suècia i França. A Suècia, en el cens de 2006, tenien més de 270.000 --Suècia és el país més avançat en instal·lacions geotèrmiques -. Encara que França es considera un país en desenvolupament, en 2006 comptaven amb gairebé 86.000 instal·lacions.
Infraestructura inadequada
Arrizabalaga va assenyalar diverses raons per a justificar la nostra diferència amb molts països del nord d'Europa. En primer lloc, va assenyalar que aquests sistemes funcionen millor en escoles, edificis d'oficines, cases unifamiliars, etc.
Als països nòrdics hi ha moltíssima gent que viu en aquesta mena de cases. A Àustria, per exemple, el 83% de les bombes de calor que embenin són per a habitatges unifamiliars.
En el cas de la CAPV, no obstant això, el percentatge de llars unifamiliars és inferior al 10%. La immensa majoria de la població viu en edificis de diversos habitatges. La densitat dels edificis és molt elevada, la qual cosa dificulta que cada edifici tingui el seu propi sistema de perforació per a geotèrmia.
A més, en general, els habitatges són bastant antigues: L'any 2006, el 80% de les 966.000 habitatges censats eren anteriors a l'any 1991, més del 10% entre 1991 i 2001 i la resta des de 2001.
L'antiguitat dels habitatges comporta una sèrie de problemes. Entre altres coses, tenen un menor aïllament que les llars més modernes, per la qual cosa el seu escalfament requereix més energia, ja que part de l'energia es malgasta.
Tal com va assenyalar Arrizabalaga, com més antic i menys aïllat sigui un habitatge, més energia es necessita per a escalfar-la. No obstant això, els habitatges que menys energia consumeixen al nostre país consumeixen el doble del que consumeixen als països nòrdics, amb hiverns bastant més durs que el nostre.
Els ciutadans del nord d'Europa se sorprenen en conèixer el nostre gran consum. Segons Arrizabalaga, el sistema d'aïllament de les llars no és l'únic motiu: en les nostres llars es genera aigua calenta instantània, mentre que els europeus tenen sistemes d'acumulació d'aigua calenta. D'aquesta forma gasten menys energia per a escalfar la mateixa quantitat d'aigua.
Malgrat les dificultats, aquest tipus de sistemes de climatització està evolucionant gradualment en la CAPV i són cada vegada més les institucions i particulars que estan mostrant interès per això. A més, s'estan estudiant les maneres d'adaptar els sistemes existents perquè tinguin una major utilitat en el nostre mercat.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
