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viernes, 7 de febrero de 2014

LA ENERGÍA GEOTÉRMICA DE MUY BAJA TEMPERATURA O SOMERA.


La Energía Geotérmica es la energía calorífica que se genera en las profundidades de la Tierra y que se transmite lentamente desde las capas internas del planeta, hacia las partes más externas de la corteza terrestre. La Geotermia es considerada una Energía Renovable ya que el calor terrestre, constituye una fuente de energía inagotable, que además no depende como ocurre con otras fuentes renovables, de las condiciones climáticas o meteorológicas existentes en ese momento, sino que su disponibilidad es tal, que puede utilizarse en cualquier momento del día o época del año.



Estructura Interna de la Tierra.
Fuente: Guía de la Energía Geométrica. (Comunidad de Madrid).
La energía geotérmica tiene varios usos dependiendo del valor de la entalpia* que tienen los recursos geotérmicos o, para que resulte más comprensible, de la temperatura del subsuelo de donde se quiere extraer el calor. Mientras que los recursos geotérmicos de temperaturas superiores a 90 ó 100 °C se emplean sobre todo en la generación de electricidad, los que tienen temperaturas inferiores se puede utilizar para la climatización de viviendas o edificios. De este modo, los recursos geotérmicos o subsuelos de temperaturas inferiores a 90 °C se pueden clasificar de la siguiente forma:
  • Recursos de baja temperatura: Aquellos cuya temperatura se encuentra entre 30 y 90 °C, albergándose en profundidades entre los 1.000 y 2.500 metros. Estos recursos se suelen aprovechar normalmente en usos directos del calor, por ejemplo en procesos industriales y agrícolas o para calefacción de edificios mediante Calefacción de Distrito (District Heating).
  • Recursos de muy baja temperatura: Son aquellos cuya temperatura es inferior a 30 °C, alcanzando profundidades de 500 metros. Estos recursos se encuentran en la práctica totalidad de la corteza terrestre y pueden utilizarse para la climatización de casas individuales y edificios a través de bombas de calor geotérmicas o en sistemas de almacenamiento subterráneo de energía térmica.
La profundidad que se requiere para utilizar la Energía Geotérmica de Muy Baja Temperatura o también llamada Somera, dependerá de la demanda de calefacción que se necesite cubrir y de la influencia que se quiera tener de las condiciones climáticas. De este modo, se puede dividir la energía geotérmica somera en función de la profundidad y de lo constante que puede llegar a estar la temperatura del subsuelo.
  • Hasta 0,50 m de profundidad: La superficie del suelo intercambia calor con la atmósfera y sufre las variaciones diarias de temperatura.
  • Hasta alrededor 10 m de profundidad: Las variaciones estacionales de temperatura son perceptibles en el terreno. Algunas publicaciones consideran que en España a partir de 5 m de profundidad, la temperatura es de alrededor 15 °C con pequeñas variaciones. Desde los 10 m de profundidad y dependiendo de las características del subsuelo la temperatura del terreno puede permanecer constante durante todo el año.
  • A una profundidad de 15 m: Se considera que el terreno está a temperatura constante todo el año con un valor que, en función de las condiciones climáticas exteriores, puede ser ligeramente superior a la temperatura media anual de la superficie. A partir de esta profundidad la temperatura del subsuelo no depende de las variaciones estacionales de temperatura, únicamente de las condiciones geológicas y geotérmicas. En España se considera que entre 15 y 20 m de profundidad, la estabilidad térmica suele ser de 17 °C todo el año.
  • Por debajo de 20 m de profundidad: La temperatura aumenta a razón de 3 °C cada 100 m, encontrándose en la mayor parte del planeta entre 25 y 30 °C a 500 m de profundidad.
Las instalaciones que se utilizan para extraer el calor de los recursos someros o de muy baja temperatura, se pueden dividir en las siguientes:
  • Colectores horizontales enterrados.
  • Sondas geotérmicas. 
  • Sondeos de captación de agua someros.
  • Cimientos geotérmicos.
Para conocer exactamente las características y temperatura del subsuelo, será necesario realizar un estudio previo (test de respuesta térmica) que las determine. Este tipo de ensayo suele ser caro, por lo que para el diseño de instalaciones con potencias pequeñas se suelen utilizar valores estandarizados de las propiedades térmicas del terreno. Estos valores sirven de guía para una primera estimación del número de sondeos necesarios, si bien después será necesario comprobar estos datos. En la siguiente figura se representa el Mapa de Potencia Térmica Superficial de la Región de Murcia para el diseño preliminar de sistemas de aprovechamiento geotérmicos de muy baja temperatura. 

Mapa de Potencia Térmica Superficial de la Región de Murcia.
Fuente: Evaluación del Potencial de Energía Geométrica (IDAE).
Con todo lo expuesto hasta el momento, se puede decir que a partir de los 15 m de profundidad la temperatura del subsuelo será constante todo el año, siendo superior a la temperatura atmosférica en invierno y mucho más fría en verano (evidentemente esto dependerá de la zona climática donde se encuentre la instalación geotérmica). Asimismo, teniendo en cuenta que una bomba de calor tiene un mejor rendimiento cuanto menor es la diferencia de temperatura entre el ambiente interior (vivienda) y el ambiente de donde se pretende obtener el calor (aire o subsuelo), parece claro que será más eficiente obtener el calor de un medio donde la temperatura se encuentra alrededor de 15 °C durante todo el año, que de un ambiente en el que en invierno la temperatura puede estar bajo cero y en verano alcanzar los 40 °C. 

Colectores Horizontales Enterrados y Sonda Geométrica Vertical.
Fuente: Guía de la Energía Geométrica. (Comunidad de Madrid).
Por lo tanto, la bomba de calor geotérmica comparada con un aparato de aire acondicionado con bomba de calor tradicional tendrá un mejor rendimiento, que hará que la vivienda o edificio tenga un menor consumo de energía y una mayor eficiencia energética, la cual se verá acentuada si el elemento que se utiliza para emitir el calor procedente del subsuelo en el interior de la vivienda, es un suelo radiante.

No quisiera terminar esta entrada sin mencionar que la Plataforma Tecnológica Española de Geotermia (GEOPLAT) dispone de un sitio web vinculado a su portal en internet, denominado Who Is Who?, donde se puede encontrar información sobre todas las entidades que forman parte de la plataforma, entre las que se encuentran empresas que realizan sondeos para la instalación geotérmica.

*Entalpia: Es la cantidad de energía térmica que un fluido, o un objeto, puede intercambiar con su entorno.


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