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Geotermia para calefacción: funcionamiento, bombas de calor y precio

10
Enero
2018
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La geotermia es una de las energías renovables más eficientes para cualquier tipo de edificación y resulta muy llamativas para los profesionales que apuestan por las energías limpias.

Es una fuente de energía utilizada mucho en países como Finlandia, pero en lugares como España todavía no está muy empleada a pesar de que las opiniones sobre la Geotermia son extremadamente positivas, poniendo de ejemplo la residencia de Madrid que se autoabastece con geotermia o el proyecto de la estación de Metro de Pacífico que prometió en su día que con un sistema geotérmico de climatización se podría ahorrar hasta un 75% de energía, además de disminuir la mitad de CO2.

 

geotermia-bomba-calor-horizontal

Fuente: altenergymag

 

En este artículos conoceremos más profundamente la geotermia, la mejor fuente empleada para la calefacción por bomba de calor.

¿Que es la energía geotérmica?

Podemos definir la energía geotérmica como la energía proveniente del calor del subsuelo. Este tipo de energía sirve principalmente para conseguir agua caliente sanitaria, calefacción e incluso refrigeración. Sin embargo, esta energía también puede tener otra serie de aplicaciones, todo depende de la temperatura que tenga el subsuelo.

Si la fuente de energía geotérmica es superior a los 100-150ºC se obtiene agua y vapor a muy altas presiones y se utiliza generalmente para producir electricidad. (Sí, la geotermia puede producir electricidad como una placa solar fotovoltaica, pero la fuente tiene que estar a una alta temperatura).

Si la fuente está entre 150ºC y 30ºC se utiliza para proporcionar agua y calor, y en muy pocas ocasiones puede generar electricidad.

Si la fuente es de 30ºC se utiliza únicamente para climatización y agua caliente en algunos casos.

En teoría cuanto más metros de profundidad tenga nuestro sistema de geotermia mayor energía conseguirá, porque el calor del subsuelo viene del centro de la Tierra. No obstante, para conseguir aumentar la temperatura obtenida entre 2 a 4º se debe taladrar al menos 100 metros y por norma general las instalaciones de geotermia solamente tienen 150 metros de profundidad, aunque rara vez hace falta excavar tanto, solo en casos extremos, lo importante es conseguir una estabilidad en la temperatura.

 

instalacion-geotermia-bomba-calor

Las instalaciones de geotermia horizontales son menos eficientes precisamente porque esta a muy poca distancia de la superficie. Fuente: agenbur

 

¿Cuando se recomienda la Energía Geotérmica?

Al igual que la energía solar está muy recomendada para países con muchas horas de sol como España, la energía Geotérmica está totalmente recomendada en lugares donde el suelo tiene unas altas temperaturas como son las islas volcánicas. 

Aunque el subsuelo no tenga tan alta temperatura, la geotermia de baja temperatura también resulta interesante y recomendada, pues sigue siendo muy eficiente y se ahorrará mucha energía, pero solamente se puede emplear para climatización y agua caliente.

El gran inconveniente que tiene la geotermia (y de aquí es recomendada o no su utilización) es que su instalación es pesada, y muchas veces eso resulta muy complicado o incluso imposible debido a diversas circunstancias, por ejemplo si no dispones del terreno inferior de tu vivienda porque hay un garaje, en ese caso sería imposible una instalación de geotermia. Lo que más se ajusta a una instalación de geotermia para viviendas es que sea unifamiliar, donde ya tengas tu propio terreno.

Si quieres puedes ampliar información sobre las ventajas e inconvenientes de la geotermia.

Bombas de calor por Geotermia, Calefacción y Refrigeración 

La geotermia se suele emplear junto a la bomba de calor, sin embargo, tampoco es totalmente necesario aunque es extremadamente recomendado.

La geotermia si no se instala con bomba de calor es menos potente, e incluso en algunos casos su potencia es insuficiente necesitando por tanto una bomba de calor, a no ser que se emple suelo radiante. Este sistema puede tener una temperatura de subsuelo estable pero su instalación requiere de mayor profundidad.

La Geotermia cuando utiliza la bomba de calor, es más potente y más firme en pocos metros de profundidad.

Esto quiere decir que elegir una bomba de calor resulta realmente rentable, al menos en la mayoría de las ocasiones.

Bomba de Calor en Geotermia vs Aerotermia

geotermia-calor-bomba

Bombas de calor de Luftwärme

 

Las bombas de calor no solamente son empleadas con la energía geotérmica, también se emplea con otra clase de energía, como la aerotermia que se define como la energía contenida en el aire para conseguir agua caliente y climatización.

En muchas ocasiones surge la duda de cual de estas dos energías es mejor para generar calefacción, refrigeración y agua caliente en una edificación, sin embargo todo depende de muchas circunstancias.

De forma técnica en la mayoría de las ocasiones la bomba de calor geotérmica es más recomendada porque es más eficiente. Ahora bien ¿Cómo medimos la eficiencia de una bomba de calor? Pues por su EER ( nivel de eficiencia y refrigeración) y por su COP (nivel de eficiencia en calefacción) los profesionales suelen centrarse más en el foco de calor (nivel de eficiencia en calefacción) para medir la eficiencia de las bombas. Y bien, el subsuelo tiene mayor temperatura que el aire, al menos en invierno.

¿Qué pasa si la fuente de calor en aerotermia tiene mayor temperatura que la de geotermia? Pues realmente esto puede pasar en verano, que el índice de COP de la aerotermia sea superior a la geotermia, sin embargo, ¿A quién le puede interesar usar la calefacción en verano? Realmente serviría para calentar el agua de las piscinas o del hogar (ya que también hay demanda de agua caliente en verano), sin embargo, por este porcentaje de energía que “ganamos” respecto a la geotermia es extremadamente poco en comparación con todo lo que “gana” la geotermia en invierno.

Sin embargo hay otros factores extremadamente importantes aparte de la eficiencia de la bomba de calor para seleccionar uno u otro:

  • La aerotermia tiene una adquisición e instalación extremadamente más barata, calculando que hay entre 9.000 a 11.000 euros de diferencia.
  • La geotermia aunque sea más cara tiene sistemas constructivos más estéticos ya que toda la instalación está enterrada, mientras que la aerotermia obligatoriamente debe de estar en el exterior, mostrandose.
  • El aislamiento térmico de una vivienda es extremadamente importante, cuanto menor aislante térmico tenga, mayor será la energía demandada para climatizar la vivienda y por lo tanto el más recomendado sería la geotermia. Sin embargo, en viviendas medianas y pequeñas con alto aislamiento es recomendado la aerotermia pues no tienen mucha demanda de energía y la amortización de la instalación geotérmica será muy amplia.

El secreto está en analizar la demanda de energía que tiene la vivienda, el tiempo de amortización y el presupuesto que tengamos para la instalación y compra.

 

geotermia-bomba-calor-vertical

Fuente: GeoComfort

Funcionamiento de la calefacción por Energía Geotérmica 

Para entender el funcionamiento de una calefacción por bomba de calor en geotermia es importante entender cómo funciona una bomba de calor con cualquier tipo de energía renovable.

La bomba de calor funciona basándose en la termodinámica, trasladando energía de un lugar a otro lugar y consigue potenciar mucho más el frío y el calor a través de una condensación que funciona principalmente con energía eléctrica. En el artículo Cual es la bomba de calor más eficiente del mercado se explica más exhaustivamente su funcionamiento. 

geotermia-calefaccion-refigeracion-funcionamiento

Fuente: Cantó

 

Ahora bien, ¿Cómo funciona la calefacción por energía geotérmica? Primero veamos determinados elementos importantes de una instalación:

  • Sala de máquinas o sala técnica, una instalación de estas características requiere de un lugar donde colocar la bomba de calor y todos sus elementos como son los colectores, la válvula… además del depósito de agua caliente sanitaria (en el caso de que generemos agua caliente)
  • Un circuito que intercambia calor o frío en el terreno
  • Otro circuito que intercambia también calor o frío pero en la vivienda.

Ambos circuitos se ponen en contacto en la bomba de calor y son los que trasladan la energía, el calor o frío.

De forma muy básica podríamos decir que en invierno se absorbe el calor del terreno (circuito del terreno) y se traslada a todo el edificio o vivienda (circuito de la vivienda), en verano es un diferente, se absorbe el calor del edificio (circuito de la vivienda) y se traslada al terreno (circuito del terreno).

A continuación mostramos un vídeo donde se explica de forma muy detallada cómo funciona una calefacción por geotermia:

 


Los instaladores de bombas de calor recomiendan que la sala técnica esté lo más cerca posible de la fuente de energía (campo geotérmico, subsuelo…) de esta forma, el transporte de energías tendrá menor pérdida calorífica, además de que se abaratan determinados costes, como el circuito de la circulación del agua del pozo al depósito, pues hay menor distancia.

El circuito del terreno, también podemos llamarlo circuito de extracción de energía, hay 3 formas diferentes de colocarlo en una instalación. Y el tipo que elijamos depende de las circunstancias:

 

todo-geotermia-calefaccion-tipos

Fuente: Eba estructura bioclimáticas avanzadas


Red vertical:
Como se ve en la primera imagen de la izquierda, consiste en extraer la energía en un punto concreto del terreno e ir profundizando para mayor eficiencia.

Es más caro pero más eficiente, teniendo una temperatura con menos variaciones ya que el terreno no está tan en contacto con la superficie. Recordemos que de forma teórica cuanto más profundo sea, mas temperatura tendrá y más alejado de la superficie estará, aumentando el rendimiento.


Red horizontal:
Como se observa en la imagen central, consiste en extraer la energía en el terreno sin profundizar mucho (entre 1,5 a 2 m) pero empleando más superficie de terreno.

Es más barato pero menos eficiente y tiene una variación de temperatura extraida porque al no estar profundo se está más en contacto con el terreno exterior.

Red de circuito abierto:
En la imagen de la derecha, se trata de una corriente subterránea. Es la más económica de todas, pero en muchas ocasiones no se cuenta con agua subterránea para realizar este tipo de red, aunque no exista un acuífero se puede inyectar agua.


Precio de la Geotermia

Precisamente las instalaciones con geotermia son reconocidas por tener un coste elevado (siendo su principal inconveniente) en comparación con otros sistemas de climatización.

 

intalacion-geotermica-bomba-calor

Excavación de una instalación geotérmica. Fuente: Girod Geotermia

 

Algunas empresas ofrecen un precio de una instalación de calefacción por geotermia para una vivienda tipo desde los 15.000 € hasta los 25.000 €, siendo la media unos 15.000 €. Según wikipedia se informa de que el precio para una vivienda unifamiliar se encuentra entre los 20.000 € a los 40.000 €.

En Wikipedia se explica que algunos fabricantes aseguran que su amortización puede ser de 4 a 8 años debido a que es un sistema muy eficiente aunque caro, sin embargo hay otras fuentes que aseguran, que se encuentra en unos 15 años. La amortización depende mucho de la demanda energética de la edificación, cuanto más tiempo se utilice este sistema y más grande sea el terreno en el que actúe, más se aprovechara la inversión de esta tecnología.

Fuentes de interés:
La estación de Metro de Pacífico se climatizará con energía de la tierra

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