Buena noticia: Energía Geotérmica

Adjunto envió mi aportación al blog sobre una experiencia particular, relacionado con la instalación de un sistema de energía geotérmica en una vivienda unifamiliar, opción seleccionada después de haber realizado las correspondientes comparativas con otras energías, y teniendo en cuenta la exigencia por parte del Código Técnico de Edificación de una energía renovable para el suministro de agua caliente sanitaria (A.C.S).

Introducción

La energía geotérmica es una energía renovable que aprovecha la temperatura constante del interior de la tierra para ser utilizada por una bomba de calor geotérmica, ofreciendo calefacción, refrescamiento y agua caliente sanitaria a la vivienda.

El refrescamiento o frío pasivo se produce por el intercambio del agua procedente de los pozos (normalmente permanece a temperatura constante todo el año) con el circuito del suelo radiante de la vivienda provocando el factor de refrescamiento.

Este modelo de energía además de viviendas unifamiliares también se utiliza en hoteles, bloques de viviendas, hospitales, en climatización de piscinas, etc.

Como dato indicar que este tipo de energía se utiliza en países como Austria, Alemania, Suiza, Francia, E.E.U.U hace más de 40 años.

Instalación

En el caso particular la opción seleccionada ha sido la instalación geotérmica formada por un sistema de captación vertical (también existe la opción horizontal), una bomba de calor, un módulo de producción de ACS instantáneo y un sistema emisor formado por suelo radiante. A continuación, describiremos a modo general los elementos constituyentes mencionados anteriormente:

Un sistema de captación vertical formado por un pozo de 125 metros de profundidad y 150mm de diámetro, sondas geotérmicas, fluido caloportador (mezcla de agua y refrigerante (propilenglicol), caudalímetros, vaso de expansión y accesorios.

La selección del refrigerante utilizado se produce por los siguientes condicionantes:

Conductividad térmica y viscosidad.
Exigencias de presión y caídas de presión por rozamiento.
Corrosividad, toxicidad e inflamabilidad.
Punto congelación.
Coste.

En la siguiente tabla figuran las propiedades físicas de fluidos utilizados.

	Agua	Etilenglicol	Propilenglicol
Punto Congelación ºC(30%volumen)	0	-13	-12
Densidad a 20ºC (g/cm³)	1	0,9259	0,8630
Punto Ebullición ºC	100	197	187
Calor Específico a 15ºC(KJ/kg.K)	4,187	2,185	2,50371
Viscosidad a 0º(PA.s).10^-3	1,79	57,4	243
Viscosidad a 20º(PA.s).10^-3	1,01	20,9	60,5
Viscosidad a 40º(PA.s).10^-3	0,655	9,5	18
Conductividad Térmica a 20ºC(KW/m.K).10^-3	0,6	0,2	0,2

Una bomba de calor con un rendimiento de 4,37 kW, es decir, por cada kW eléctrico consumido se producen 4,37 kW térmicos.

El control del circuito de calefacción o refrescamiento (frío pasivo) que incorpora la bomba se lleva a cabo por una sonda de temperatura externa y un termostato ambiente actuando sobre una válvula de 3 vías.

La bomba de calor tiene dispone de una pantalla de control donde podemos regular numerosos valores (temperaturas, número de horas para establecer media temperaturas exteriores, curvas de calefacción, etc), así como distintas opciones disponibles como por ejemplo un sistema de regulación remoto vía internet o con sistemas Android e IOS, un sistema de predicción meteorológico para optimizar el funcionamiento, Smart Web (conexión con el servicio técnico), compatibilidad con sistemas con Smart Grid, etc.

Al mismo tiempo la bomba de calor se conecta a un depósito acumulador denominado Hygienic, con capacidad para 800 l y una producción de ACS instantánea de 35 l/min (tres duchas al mismo tiempo). En la parte superior el depósito acumula agua caliente para el agua de consumo y en la parte inferior para la calefacción de baja temperatura. Cuando demandamos agua caliente para lavabo, etc, un intercambiador de placas comunica el calor al agua de consumo aumentando la temperatura instantáneamente. Este sistema no utiliza apoyos térmicos adicionales como por ejemplo resistencias, manteniendo al mismo tiempo un nivel de seguridad garantizado contra las bacterias.

A continuación, voy a mostrar un ejemplo con una serie de datos teóricos correspondientes al aspecto muy importante como es el económico para que podamos tener una idea de los costes generados por este tipo de instalaciones.

Ejemplo:

Costes calefacción:

Ratio Calefacción: 61 W/m²

Superficie a calefactar: 133 m²

Nº de horas Calefacción al año (6 meses) 1.440 horas/año

Demanda Energética: 11.682 kWh/año

COP (teórico) 4,37

Demanda eléctrica: 2.673 kWh/año

Coste A.C.S.:

Nº personas 4

Suministro /persona 30 litros/día

Diferencia Tª 30ºC

Demanda Energética: 1.710 kWh/año

Demanda eléctrica: 391,30 kWh/año

Coste Bombas Pozos + Refrescamiento (2 meses):

Nº Horas año: 3.400 horas

Potencia bomba pozos – refrescamiento 0,30 kW

Demanda eléctrica: 1020 kWh/año

Total demanda eléctrica aprox: 4.084 kW/hora

Ejemplo Importe aproximado: 0,11401 € /kWh

Coste Teórico Total Anual

(calefacción + refrescamiento + A.C.S.) 465,61€/Año

Los datos del ejemplo pueden variar dependiendo de la zona de aplicación, debido a la modificación de las horas de utilización, el aislamiento de la vivienda, las normativas de aplicación en cada situación, el coste de la electricidad actual, etc. El ejemplo supuesto sería de aplicación en la zona Noroeste con una temperatura constante en el subsuelo aproximada de 13 a 16ºC.

Otro aspecto importante serían las propiedades térmicas del terreno donde se hace la perforación, como pueden ser la conductividad térmica, la capacidad térmica, la evolución de las temperaturas con la profundidad del terreno, o la difusividad.

Estos aspectos son muy importantes para realizar los cálculos precisos de las necesidades exactas de la instalación evitando el sobredimensionamiento, costes innecesarios, etc.

Añadir, respecto al modelo de instalación de referencia, algunas ventajas y desventajas de este sistema:

Ventajas

Sistema estable
Respetuoso con el medioambiente
Emisiones de CO₂muy bajas
No necesita elementos adicionales almacenaje
Silencioso
No desprende olores
Beneficioso económicamente a largo plazo
Los costes de mantenimiento son muy bajos.

Desventajas

Coste inicial elevado
Amortización inversión aproximada de 6 años
Depende condiciones instalación (ubicación, terreno).

Finalmente comentar que la aportación de este tipo de instalaciones geotérmicas me parecen indudablemente una de las mejores opciones en el caso de tener las características adecuadas (terreno, ubicación, etc), porque el grado de confort es muy elevado (verano-invierno), garantizando al mismo tiempo un modelo de energía renovable, sostenible medioambientalmente, estable (las temperaturas del subsuelo suelen permanecer inalterables durante todo el año), y con un coste inferior a otras alternativas a largo plazo.

No debemos olvidarnos del factor relacionado con el aislamiento de la vivienda dado que es determinante para conseguir las mejores eficiencias energéticas posibles.

Por otro lado, comentar un aspecto importantísimo que es la posibilidad que tienen de adaptar la bomba de calor a una instalación fotovoltaica o minieólica,

planificando de esta manera la consecución futura de un balance cero de energía donde no existe diferencia entre el consumo realizado y la energía producida a través de energías renovables.