Energía geotérmica y la bomba de calor

Una bomba de calor es un sistema de climatización que funciona transfiriendo calor desde y hacia el suelo. Estos diseños aprovechan las temperaturas moderadas, y relativamente estables que existen en el suelo para mejorar la eficiencia energética de los sistemas de calefacción y refrigeración tradicionales.

Por otra parte, es posible usar energía geotérmica, es decir calor generado en las profundidades terrestres, para calentar espacios e incluso para generar electricidad. Pero, ¿Qué relación existe entre la energía geotérmica y la bomba de calor?

La energía geotérmica y la bomba de calor son distintas formas de aprovechar energía contenida en la corteza terrestre. Mientras que el aprovechamiento de la energía geotérmica se asocia a lugares con actividad volcánica, las bombas de calor pueden usarse en cualquier lugar.

A través de este artículo conocerás todo lo necesario sobre la energía geotérmica y la bomba de calor. En especial su utilidad para aumentar la eficiencia de los sistemas de climatización y así ahorrar energía.

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Energía Geotérmica, calor en el subsuelo

La energía geotérmica es energía térmica que se encuentra naturalmente en el subsuelo terrestre. En la corteza terrestre esta energía se origina a partir del mantenimiento de la descomposición radioactiva de los materiales y el calor residual de la formación del planeta.

En todo el mundo existe un gradiente geotérmico en la corteza terrestre la temperatura aumenta entre 25 a 30 °C por cada kilómetro que se profundiza en ella. Pero en ciertos lugares, como los límites de las placas tectónicas, existen zonas de gran temperatura a muy poca profundidad.

La energía geotérmica es rentable, confiable, sostenible y respetuosa con el medio ambiente, pero su aprovechamiento ha estado limitado a áreas cercanas a los límites de las placas tectónicas.

Los recientes avances tecnológicos han ampliado dramáticamente el rango y el tamaño de los recursos explotables, especialmente para aplicaciones como la calefacción doméstica, lo que abre un potencial para una amplia explotación.

Electricidad geotérmica

En el siglo XX, la demanda de electricidad llevó a considerar la energía geotérmica como fuente de generación. El príncipe Piero Ginori Conti probó el primer generador de energía geotérmica el 4 de julio de 1904, en el campo de vapor seco de Larderello, en Italia. Encendió con éxito cuatro bombillas.

Más tarde, en 1911, se construyó en el mismo sitio la primera planta de generación de electricidad geotérmica del mundo. Y sería la única, hasta que Nueva Zelanda hizo lo propio en 1958.

Actualmente la generación de electricidad geotérmica ocurre en 24 países y en la actualidad la capacidad de producción es de 12,8 GW, de los cuales el 30% está instalado en Estados Unidos, el mayor productor.

Las centrales actuales son muy eficientes y limpias que usan vapor de agua para mover una turbina. Se generan muy pocas emisiones y el agua obtenida puede reinyectarse, haciéndolo un recurso virtualmente inagotable.

Calefacción geotérmica

La calefacción geotérmica es el uso directo de la energía geotérmica para algunas aplicaciones de calefacción. Los humanos han aprovechado el calor geotérmico de esta manera desde el Paleolítico.

Actualmente están instalados en el mundo alrededor de 33 GW de capacidad de calefacción geotérmica. La eficiencia es muy alta, ya que no se produce conversión de energía. Pero debido a que la necesidad de calefacción varía durante el año, la utilización de toda su capacidad tiende a ser baja.

Hay una gran variedad de aplicaciones para calor geotérmico barato. Más de la mitad del calor geotérmico directo se utilizó para calentar espacios, mientras que una tercera parte se usó para balnearios.

El resto se usó para una variedad de procesos industriales desalinización, agua caliente doméstica y aplicaciones agrícolas. Las ciudades de Reikiavik y Akureyri, en Islandia, canalizan agua caliente de plantas geotérmicas por debajo de caminos y aceras para derretir la nieve.

Bombas de Calor

En regiones sin ningún recurso geotérmico de alta temperatura, una bomba de calor de fuente subterránea puede proporcionar calefacción y refrigeración.

Al igual que un refrigerador o un aire acondicionado, estos sistemas usan una bomba de calor para forzar la transferencia de calor del suelo al edificio y viceversa.

Las bombas de calor de fuente terrestre no son en realidad geotérmicas, es decir, no hay ningún géiser que proporcione calor para ser capturado. Funciona simplemente accediendo a la energía térmica almacenada en el suelo o en la roca.

¿Cómo funciona una bomba de calor de fuente subterránea?

Un fluido portador (generalmente una mezcla de agua y pequeñas cantidades de anticongelante) circula a través de circuitos cerrados enterrados en el suelo. A medida que el fluido circula bajo tierra, absorbe el calor del suelo y, a su regreso, el fluido calentado pasa a través de la bomba de calor que utiliza electricidad para extraer calor del fluido.

El líquido enfriado se envía de vuelta al suelo, continuando así el ciclo. El calor extraído, y el generado por la bomba de calor como subproducto, se utilizan para calentar los espacios.

La adición de este circuito cerrado en el suelo significa que se puede transferir significativamente más calor a un edificio, que si solo la electricidad se hubiera utilizado directamente para calefacción.

Al cambiar la dirección del flujo de calor, se puede usar el mismo sistema para hacer circular el agua enfriada a través de la casa para enfriarla en los meses de verano. El calor se descarga al suelo relativamente más frío en lugar de enviarlo al aire exterior más caliente, como lo haría un acondicionador de aire convencional.

Como resultado, el calor se bombea a través de una diferencia de temperatura mayor y esto conduce a una mayor eficiencia y un menor consumo de energía.

Ventajas e inconvenientes de las bombas de calor de fuente subterránea

Aunque sea difícil precisar en qué medida estos sistemas disminuyen el consumo de energía para climatizar, se estima que el ahorro puede estar alrededor del 50%. A continuación, veremos algunas ventajas y desventajas de las bombas de calor de fuente subterránea.

Ventajas

Al consumir menos energía, también se reduce la emisión de CO2 asociada a la producción de la misma.

Como no hay necesidad de colocar el compresor y los ventiladores al aire libre, se reduce el ruido producido y la contaminación acústica, además de la obvia ventaja estética.

Las condiciones de operación más estables prologan la duración de los equipos.

Desventajas

El coste de instalación es elevado. Se estima que recuperar el coste mediante el ahorro de energía, dados los precios actuales, debería tomar alrededor de una década para un sistema de este tipo.

La instalación del sistema requiere de espacio, que no siempre está disponible.

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