La energía geotérmica basa su funcionamiento en la bomba de calor, aunque suele combinarse con suelo radiante para la producción de calefacción. Cuando se quiere refrigerar, es necesario instalar un sistema de fancoils como el que se ve en la imagen para deshumidificar el ambiente, pues de lo contrario se produce condensación
Cualquier sistema de calefacción tiene en cuenta los siguientes conceptos:
La curva monótona permite determinar la cantidad de calor a suministrar a un local, dado que esta cantidad es proporcional a la diferencia de temperatura entre la temperatura interior qeu se fija y la temperatura exterior. Así, el área total limitada por la curva da el consumo total de energía de un sistema.
En el caso de calefacción de una vivienda, la potencia máxima de calefacción se calcula para poder mantener la temperatura interior del local al nivel deseado incluso en las condiciones meteorológicas más desfavorables. Esta potencia, sin embargo, sólo se solicita en un perído de tiempo muy pequeño a lo largo del año. La mayor parte del tiempo, la potencia necesaria para calefactar una vivienda es inferior a la mitad de la potencia máxima. Así pues, es ventajoso dimensionar la instalación sólo para cubrir esta demanda media y cubrir los picos sólo con una fuente auxiliar de energía, como una caldera o una bomba de calor. Las instalaciones solares para calefacción también se construyen siguiendo este principio. De esta forma, la calefacción geotérmica doméstica sólo representa una parte de la potencia máxima de aproximadamente el 40%, pero puede suministrar el 80% de la energía calorífica total de la calefacción de la vivienda.
Intercambiador de calor
Cuando la salinidad del fluído termal es alta, la explotación se lleva a acabo mediante un pozo doble (extracción e inyección). El calor se transfiere mediante un intercambiador de calor.
El funcionamiento de este tipo de instalación es muy sencillo A la salida del pozo, el agua, con una concentración alta de sal, cede su calor al circuito secundario a través del intercambiador de calor. En el circuito secundario, la caldera de refuerzo suministra automáticamente energía si la demanda es superior a la producción geotérmica.
La función básica del intercambiador consiste en permitir el intercambio de calor entre el fluído geotérmico (salino y corrosivo) y el que circula por el circuito secundario, que pertenece al sistema calefactor de la casa y tiene una buena calidad química.
Bomba de calor
La bomba de calor presenta la ventaja de trabajar con temperaturas de producción más bajas y de aumentar la temperatura a la entrada de los sistemas emisores de calor. Por este motivo, puede trabajar con la temperatura normal del subsuelo en cualquier lugar del mundo, pues simplemente aprovecha la temperatura existente y se encarga de optimizarla de la forma más eficiente que existe. Éste es el sistema más utilizado en la calefacción doméstica, pues puede funcionar con temperaturas más bajas; la bomba se encarga de aumentar la temperatura de forma eficiente.
La bomba de calor, la nevera, el aire acondicionado y algunos otros aparatos, se basan en un principio técnico denominado 'refrigeración por compresión'. Esta tecnología aprovecha el conocimiento de las leyes de la termodinámica para absorber el calor de un sitio y bombearlo hacia otro, tal y como la bomba hidráulica hace con el agua.
Para conseguir ese movimiento, el sistema dispone de un circuito hidraúlico parecido al de la calefacción; es decir, una tubería en circuito cerrado que contiene un líquido especial. Aplicando las leyes de la física convencional, se consigue convertir el líquido a su forma gaseosa de forma mecánica (es suficiente con ampliar el volumen interior de la tubería). El gas absorbe calor allí de donde lo queremos extraer. Este gas es posteriormente convertido de nuevo en líquido mediante un motorcillo llamado compresor, que lo comprime, por lo que vuelve a cambiar de estado, convirtiéndose de nuevo en líquido. Durante el cambio de estado, el gas cede el calor que había absorbido, y nosotros lo inyectamos allí donde nos conviene. Lo que hace el aparato de aire acondicionado o la nevera, es extraer el calor de donde está y expulsarlo a donde nosotros queremos: el aire de la cocina o el aire de la calle.
La eficiencia de este sistema es gigantesca. Produce hasta cuatro veces más energía de la que necesita para funcionar, y puede funcionar de forma reversible, es decir, podemos utilizar una bomba de calor para producir la calefacción, agua caliente y refrigeración de la casa. El único inconveniente que tiene -alguno debía haber- es que su eficiencia disminuye por debajo de los 5ºC de temperatura, por lo que no es aplicable en climas fríos.
Pasemos a analizar el funcionamiento de la bomba de calor geotérmica. Se basa exactamente en los mismo principios. La única diferencia es que en lugar de realizar es intercambio con el aire, lo hace con el subsuelo, que ofrece una gran ventaja frente al aire de la calle: en cualquier lugar del mundo, en cualquier climatología, el subsuelo mantiene una temperatura constante a lo largo de todo el año, unos 15ºC, con lo cual es mucho más sencillo bombear el calor. Si en verano en la calle hay 30ºC, para el compresor resulta más sencillo expulsar ese calor hacia el subsuelo, que está a 15ºC, que al aire, que está a 30ºC. De la misma manera, en invierno resulta mucho más sencillo absorber calor desde el subsuelo y sus 15 grados, que desde el aire exterior, que puede estar a bajo cero.
De esta forma, se consiguen eficiencias de hasta un COP 6, es decir, este sistema produce hasta seis veces más energía de la que consume. No le pondremos adjetivos. Seguro que usted ya los tiene en mente.
Fases del proceso:
La gran ventaja es que, al contrario que la bomba de calor convencional, se puede aprovechar en climas fríos. El único inconveniente -alguno tenía que tener también-, es que es necesario perforar pequeños agujeros en el subsuelo de varias decenas de metros de profundidad. El número de agujeros varía en función de la potencia necesaria. Para perforar estos agujeros, es necesario un espacio y una infraestructura. La consecuencia es que la geotermia sólo puede ser tenida en cuenta, o cuando se dispone de terreno propio -casa unifamiliar con jardín, por ejemplo- o es necesario planificarlo antes de la construcción del edificio, para realizar la perforación antes de hacer los cimientos.
Por todos estos motivos, la geotérmica es especialmente interesante para instalaciones comunitarias, bloques de pisos, hospitales, hoteles, polideportivos, estaciones de tren y metro, y otras instalaciones, aunque también resulta rentable a nivel doméstico.
