QUE ES LA GEOTERMIA


El calor es una forma de energía y la energía geotérmica es el calor contenido en el interior de la Tierra, que genera fenómenos geológicos a escala planetaria; el término energía geotérmica es a menudo utilizado para indicar aquella porción del calor de la Tierra que puede o podría ser recuperado y explotado por el hombre. En este sentido utilizaremos dicho término.La manifestación de la existencia de esta energía se ratifica mediante la existencia de fenómenos naturales como volcanes, aguas termales, geiser, etc. En función de la temperatura interior se definen 4 clases de energía geotérmica:

temperatura geotermica


• Alta temperatura: más de 150 ºC



• Media temperatura: entre 90 ºC y 150 ºC



• Baja temperatura: entre 30 ºC y 90 ºC



• Muy baja temperatura: menos de 30 ºC



Sin embargo, solamente una de ellas es de aplicación en prácticamente todo el planeta: la energía geotérmica de muy baja temperatura o entalpía.



Los yacimientos geotérmicos de muy baja temperatura solamente se ven interrumpidos por la presencia de masas de agua marina y continental, por lo que en cualquier punto de la superficie del planeta se puede captar y aprovechar el calor almacenado en las capas superficiales del subsuelo, a pocos metros de profundidad, o en acuíferos poco profundos.

Agrupando principalmente este tipo de instalaciones que utilizan la energía geotérmica para la climatización o producción de ACS en 3 tipos:

Instalaciones geotérmicas con captación horizontal (capas superficiales del subsuelo)

• Instalaciones geotérmicas con captación vertical (sondeos de hasta 300 m aprox.)

• Instalaciones geotérmicas de captación abierta (aguas de pozo, freáticas, etc.)

Para el aprovechamiento de la energía geotérmica de muy baja temperatura y su utilización en calefacción, climatización y generación de agua caliente sanitaria deberemos utilizar una “bomba de calor geotérmica”.


Funcionamiento de una bomba de calor geotérmica

Como bien es conocido, en la naturaleza, no es posible transmitir calor de un foco frío “exterior” a un foco caliente “interior”. Sin embargo existen unos equipos capaces de realizar este proceso. Estos equipos son denominados bombas de calor.

BOMBA DE CALOR
Las bombas de calor son equipos capaces de extraer calor de una zona fría y enviarlo a una zona caliente. 

Estos equipos se encuentran compuestos por un circuito frigorífico cerrado, formado principalmente por un evaporador (zona fría), un condensador (zona caliente), una válvula de expansión y un compresor. En este circuito frigorífico se encuentra un gas denominado refrigerante, que continuamente se encuentra cambiando de temperatura, presión y estado a través de este circuito frigorífico, encontrándose siempre a una temperatura inferior (en la zona fría) que el fluido con el que intercambia (lado captación), y a mayor temperatura en la zona caliente que el fluido interior (lado instalación).

Las bombas de calor, a diferencia de un equipo “sólo frío”, como en el caso de un frigorífico, pueden incorporar una válvula que permite su reversibilidad en lado frigorífico o hidráulico, que permitirá obtener del mismo equipo, un sistema de calefacción para el invierno y un sistema de refrigeración para el verano.

A diferencia de cualquier bomba de calor, las bombas de calor geotérmicas se caracterizan por disponer de temperaturas (en el foco geotérmico) prácticamente constantes durante todo el año, que permite obtener:
BOMBA DE CALOR GEOTERMICA

• Rendimientos muy elevados.

• Vida útil del equipo muy elevada.

• Producción de calor durante todo el año.

• Producción de frío durante todo el año.

• Producción de ACS durante todo el año.

• Producción de frío para refrigeración y aprovechamiento del calor residual para el calentamiento de ACS, piscinas, etc, con rendimientos de hasta el 800% (según equipo y condiciones de trabajo).

• Compatible con sistemas de energía solar.


ventajas de la geotermia
El fluido de intercambio utilizado suele ser agua o agua + glicol, con una capacidad de intercambio de calor mucho mayor que la del aire, permitiendo que estos equipos sean más pequeños que bombas de calor aire-agua.

La eficiencia en las bombas de calor se definen entre la potencia térmica suministrada y la potencia eléctrica consumida por los componentes del equipo, mediante unos coeficientes de eficiencia energética denominados EER (Energy Efficiency Ratio) en modo frío y COP (Coeficcient Of Perfomance) en modo calor. 

Este valor definirá la eficiencia del equipo, por lo que a mayor COP, mayor eficiencia energética y menor periodo de amortización de la instalación.

La siguiente figura ilustra el esquema de una instalacion con bomba de calor geotermica (solo aparece la captacion exterior del terreno y la sala de maquinas de la vivienda sin incluir la instalacion interior de la vivienda):

instalacion con bomba de calor geotermica


1 Pieza de conexión universal
2 Pieza de purgado
3 Pieza pasamuro
4 Distribuidor con válvulas de bola
5 Colector con válvulas compensadoras
6 Tubo en forma de Y
7 Sonda geotérmica
8 Pie de sonda (doble U)
9 Peso para sondas geotérmicas
10 Bomba de circulación de agua/glicol
11 Bomba de calor
12 Válvula de seguridad
13 Manómetro
14 Recipiente de expansión
15 Grifo de llenado/vaciado



DEMANDA TERMICA Y ELECTRICA POR REGION


Esto es un extracto del estudio que ha sido promovido por el IDAE en el marco de la elaboración del Plan de Energías Renovables (PER) en España 2011-2020.

Si desea acceder al documento completo siga este enlace: IDAE

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Una vez estimados los valores de las demandas energéticas en función del uso, se engloban en los siguientes grupos:

Demanda térmica

– Agua caliente sanitaria (ACS).
– Calefacción.
– Refrigeración.
– Climatización de piscinas.

Demanda eléctrica

– Iluminación.
– Equipos.
– Otros.

La demanda eléctrica se mantiene constante para todas las zonas climáticas, mientras que la demanda térmica, que considera la demanda para calefacción y refrigeración, es dependiente de la región en la que se encuentra el edificio.

En los siguientes gráficos se muestran los resultados obtenidos para las viviendas unifamiliares:

Distribución de la demanda energética en una vivienda unifamiliar en función de la zona climática



Distribución de la demanda energética en una vivienda unifamiliar en función de la zona climática

mapa nacional de zonas climaticas


En la distribución de la demanda energética para una vivienda la demanda eléctrica (iluminación, equipos) se mantiene constante para todas las zonas climáticas. Sin embargo, la demanda térmica (que incluye calefacción y refrigeración) aumenta según nos acercamos a las zonas D-E (más frías). De este modo, la representación gráfica de la demanda eléctrica disminuye, ya que supone un porcentaje menor respecto del total de la demanda.

La demanda de ACS apenas varía en este caso, ya que la ocupación considerada en el cálculo es constante (3 personas) y, por tanto, la diferencia entre zonas climáticas es únicamente debida a la variación en la temperatura de la red.


Demanda energética viviendas unifamiliares




INVERNADERO CLIMATIZADO UTILIZANDO GEOTERMIA


invernadero por geotermia
El invernadero geotérmico aprovecha el calor del subsuelo para conseguir la temperatura idónea en su interior.
Este novedoso sistema consigue climatizar la instalación de una forma respetuosa con el medio ambiente, ya que no contamina y reduce en más de un 60% la necesidad de otros combustibles.
El proyecto ha sido desarrollado por NEIKER-Tecnalia en sus instalaciones de Derio (Bizkaia) y ha supuesto una inversión de 200.000 euros.

- Funcionamiento del sistema


La instalación ha consistido en enterrar a 1,5 metros de profundidad, un entramado de tubos de 40 metros de longitud, en los que se bombea aire desde el exterior para que circule por todo el recorrido.
invernadero por geotermiaLa temperatura óptima de un invernadero es de unos 25º C en verano, cuando el aire exterior se encuentra entre 30 y 35º C, y de unos 21º C en invierno, cuando el ambiente externo se halla por debajo de los10º C.
Dado que la temperatura de la tierra a 1,5 metros de profundidad es de unos 15 grados centígrados, el aire se calienta o enfría, dependiendo de la época del año, y posteriormente se introduce en el invernadero con lo que se consigue una temperatura más uniforme dentro de él, y se reducen los saltos térmicos que generan un mayor consumo energético.

- Sistema económico y respetuoso con el medio ambiente


Se trata de un sistema no contaminante y económico que solamente requiere la inversión de la infraestructura. Su único gasto energético es el necesario para alimentar la bomba eléctrica de aire que propicia su circulación por los tubos enterrados. Para ello, el eco invernadero de tomates y pimientos, cuenta con unos 80 m2 de paneles fotovoltaicos de última generación y una caldera de biomasa.
Uno de los mayores problemas de la producción agrícola intensiva es la producción de calor para el funcionamiento de los invernaderos. El alto coste de los combustibles fósiles ha hecho que, en los últimos años, la producción no sea rentable y se busquen otros sistemas de energías alternativas y respetuosas con el medio ambiente.
Lograr nuevas formas de climatizar los invernaderos es una de las líneas de investigación del centro tecnológico NEIKER-Tecnalia, cuya finalidad última es transferir estas nuevas tecnologías a los agricultores.

Fuente: TEKNOLUR