A cambio de calor con la tierra
2009/01/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Se denomina energía geotérmica a la energía almacenada en el suelo. Cuando hablamos de ello, normalmente nos vienen a la mente zonas termales, volcanes y géiseres. La acumulación de energía en este tipo de zonas es muy elevada y se puede sacar mucho partido de ellas, pero son muy pocas.
Fuera de estas zonas de gran calor, el suelo se encuentra a una temperatura mucho menor, pero tiene una característica de gran interés: mantiene la temperatura durante todo el año. Esto es posible gracias a su densidad, que a medida que desciende de la superficie, en los primeros cien metros, aumenta un grado cada treinta metros.
Por ejemplo, a 15-20 metros de profundidad, el suelo se encuentra a unos 17ºC. Todo el año. Es posible utilizar un sistema para aprovechar esta energía y climatizar los edificios. En invierno, cuando la temperatura exterior es menor que la del subsuelo, puede utilizarse para calentar casas y otros edificios. En verano puede servir para refrescar, ya que el mismo sistema también sirve para expulsar el calor que se va acumulando en los edificios y dispersarlo en el suelo.
Circuitos subterráneos
Para posibilitar el intercambio de calor con el subsuelo es necesario disponer de un circuito de tuberías en el subsuelo. Por los tubos discurre un fluido que es el encargado de realizar el intercambio de calor.
Las tuberías pueden penetrar en el suelo de forma horizontal o vertical, eligiendo en cada caso cuál de ellas es conveniente colocar. Si el circuito se coloca verticalmente, no se requieren grandes superficies de suelo para instalar el sistema, bastando con disponer de una parcela de 14 centímetros de diámetro. Eso sí, es necesario realizar un agujero bastante profundo para que las tuberías se introduzcan (generalmente de más de 100 metros).
Sin embargo, si se coloca horizontalmente, la superficie de penetración de las tuberías es mucho mayor (1,5-2 veces la superficie a calentar por el circuito), pero sólo requiere una profundidad de 1-2 metros.
Como siempre, cada uno tiene sus ventajas e inconvenientes. El primero es mucho más caro que el segundo porque el trabajo de perforación encarece mucho la instalación. Pero exige una superficie mucho menor, por lo que es una solución perfecta para utilizarla en zonas donde no hay mucho suelo.
Los circuitos pueden ser de varios tipos. Algunos, por ejemplo, utilizan aguas freáticas subterráneas para el intercambio de calor. El agua subterránea se pone en circulación, se hace pasar por el edificio a climatizar y se devuelve a la masa de agua utilizada.
Esto y este tipo de sistemas se denominan sistemas abiertos, ya que en todo momento no se produce el mismo paso de agua por las tuberías. Sin embargo, los sistemas más extendidos son los sistemas cerrados. Como su propio nombre indica, siempre discurre el mismo fluido por el circuito de climatización. Este fluido a veces es un gas que circula por los frigoríficos y otras mezclas que contienen agua y un producto anticongelante.
A medida que avanzan las tuberías, el fluido intercambia calor con el medio exterior del tubo (puede ser el propio terreno o una masa de agua próxima al edificio).
Base, bombas de calor
Estos circuitos no podrían ponerse en marcha si no contaran con la ayuda de bombas de calor. En definitiva, las bombas de calor son circuitos en los que un fluido gira y son capaces de captar calor de un medio y transmitirlo a otro más caliente.
Necesitamos una bomba de calor, por ejemplo, si el agua subterránea se ha calentado a unos 17ºC y queremos mantener la zona que queremos calentar a unos 20ºC (temperatura de confort aproximada).
Este trabajo es realmente imposible, ya que la energía térmica se transmite siempre desde el punto más caliente al más frío. Para darle la vuelta, las bombas de calor "juegan" con la presión del fluido interior. Se basan en que al aumentar la presión de un fluido aumenta su temperatura, y viceversa, al disminuir la presión disminuye la temperatura.
Cuando hay que calentar la vivienda, adaptan la presión para que el fluido del tubo que viene bajo tierra sea el más caliente y el tubo que entra en la casa sea el más frío.
Si queremos dar la vuelta a lo descrito y nuestro objetivo no es sólo refrescar la casa sino calentarla, solo tenemos que cambiar el sentido de la bomba de calor. De esta forma, la bomba de calor conducirá el calor de las tuberías de la vivienda a las tuberías subterráneas. Por eso se dice que las bombas de calor son reversibles, ya que pueden utilizarse tanto para calentar como para enfriar cualquier vivienda o edificio.
En ocasiones, la bomba de calor se compone de un circuito de tuberías que discurre bajo tierra y que cede calor a la vivienda. Todo el sistema es una gran bomba de calor. En otros casos, la propia bomba de calor va independiente, a la que se unen un tubo desde el circuito subterráneo y otro desde el circuito que climatiza la casa. Esta bomba de calor transporta el calor de un circuito a otro.
Las bombas de calor para modificar la presión de las tuberías, especialmente para aumentar la presión, necesitan consumir energía. Sin embargo, el beneficio que obtiene con este gasto energético es muy elevado. En general, se puede decir que por cada kW que consumen, pasan de 3 a 4 kW por el sistema geotérmico.
Un viejo conocido en Europa
Este sistema tiene profundas raíces en el norte de Europa y en Norteamérica, con el que llevan trabajando más de veinte años. Aquí empezamos a trabajar con este tipo de sistemas hacia el año 2000, y todavía queda mucho camino por recorrer. Con este objetivo, el Ente Vasco de la Energía (EVE) organizó una jornada en el BEC de Barakaldo.
La jornada contó con la presencia de expertos de algunos de los países con sistemas de energía geotérmica más desarrollados en Europa, que explicaron, entre otras cosas, el estado de la energía geotérmica en estos países. Por ejemplo, en Suecia se explicó si se encuentra en las condiciones de viento que generan. Por ejemplo, en Suecia, el intercambio geotérmico permite obtener entre quince y cien veces la energía eólica que generan.
También participó como ponente Iñigo Arrizabalaga, del EVE, quien habló sobre la situación de la energía geotérmica en la CAPV. Lo hizo de forma muy representativa: "Llevamos ocho años instalando este tipo de instalaciones y cualquier país del norte de Europa trabaja más de lo que hemos hecho en ese periodo en una jornada de mañana".
De hecho, señaló que a finales de 2007 había censadas 63 instalaciones de energía geotérmica. A modo de comparación, Arrizabalaga aportó datos de Suecia y Francia. En Suecia, en el censo de 2006, tenían más de 270.000 --Suecia es el país más avanzado en instalaciones geotérmicas -. Aunque Francia se considera un país en desarrollo, en 2006 contaban con casi 86.000 instalaciones.
Infraestructura inadecuada
Arrizabalaga señaló varias razones para justificar nuestra diferencia con muchos países del norte de Europa. En primer lugar, señaló que estos sistemas funcionan mejor en escuelas, edificios de oficinas, casas unifamiliares, etc.
En los países nórdicos hay muchísima gente que vive en este tipo de casas. En Austria, por ejemplo, el 83% de las bombas de calor que venden son para viviendas unifamiliares.
En el caso de la CAPV, sin embargo, el porcentaje de hogares unifamiliares es inferior al 10%. La inmensa mayoría de la población vive en edificios de varias viviendas. La densidad de los edificios es muy elevada, lo que dificulta que cada edificio tenga su propio sistema de perforación para geotermia.
Además, en general, las viviendas son bastante antiguas: En el año 2006, el 80% de las 966.000 viviendas censadas eran anteriores al año 1991, más del 10% entre 1991 y 2001 y el resto desde 2001.
La antigüedad de las viviendas conlleva una serie de problemas. Entre otras cosas, tienen un menor aislamiento que los hogares más modernos, por lo que su calentamiento requiere más energía, ya que parte de la energía se desperdicia.
Tal y como señaló Arrizabalaga, cuanto más antiguo y menos aislado sea una vivienda, más energía se necesita para calentarla. Sin embargo, las viviendas que menos energía consumen en nuestro país consumen el doble de lo que consumen en los países nórdicos, con inviernos bastante más duros que el nuestro.
Los ciudadanos del norte de Europa se sorprenden al conocer nuestro gran consumo. Según Arrizabalaga, el sistema de aislamiento de los hogares no es el único motivo: en nuestros hogares se genera agua caliente instantánea, mientras que los europeos tienen sistemas de acumulación de agua caliente. De esta forma gastan menos energía para calentar la misma cantidad de agua.
A pesar de las dificultades, este tipo de sistemas de climatización está evolucionando paulatinamente en la CAPV y son cada vez más las instituciones y particulares que están mostrando interés por ello. Además, se están estudiando las formas de adaptar los sistemas existentes para que tengan una mayor utilidad en nuestro mercado.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
