¿QUÉ ES LA GEOTERMIA?

    “Es la energía almacenada en forma de calor bajo la superficie de la tierra sólida”(Artículo 2 de la Directiva 2009/28/EC). La energía geotérmica es un recurso geotérmico susceptible de ser usado. Este recurso es una fuente de energía renovable abundante, de explotación técnica y económicamente viable, que evita emisiones de gases de efecto invernadero y cuya existencia en nuestro subsuelo está más que probada.Se integra esta energía como renovable en el PANER 2011-2020.

    VIDEO: https://www.youtube.com/watch?v=R5Uf8QwKMGY

    Tipos de yacimientos geotérmicos:

    1. Alta Temperatura, Tª > 150ºC. Profundidad de 1,5Km -2km
    2. Media Temperatura, 100ºC150ºC. Centrales de generación eléctrica. Procesos industriales. Profundidades <1km
    3. Baja Temperatura, 30ºC 100ºC. Usos térmicos. Intercambiadores. Menos 1 km profundidad
    4. Muy baja Temperatura, Tª <30ºC. A menos de 250 m profundidad, en aguas subterráneas. Usos térmicos para edificación u otros. Se conoce como ENERGÍA GEOTÉRMICA SOMERA- SGE

    Las zonas de la corteza continental sin anomalías geológicas tienen un gradiente geotérmico de 3ºC/100 m.

    Fuente: IGME: http://www.igme.es/Geotermia/La%20energ%EDa%20geot%E9rmica.htm

¿CÓMO SE EXPLOTA Y/O CAPTA?

    LA SGE se captura con Bombas de Calor geotérmicas, llamadas Ground Source Heat Pumps-GSHPs. Estas puedes ser:

    1. Borehole Thermal Energy Storage-BTES, Sistema de lazo CERRADO Vertical & Horizontal. El terreno disponible tiene una superficie limitada. Una máquina de perforación es usada para hacer pozos de diámetro pequeño hasta profundidades de 50m a 150m, comúnmente, pero se puede llegar hasta los 250 m. Pueden atravesar el nivel freático.
    2. Aquifer Thermal Energy Storage-ATES, Sistemas de lazo ABIERTO

    Cuadro comparativo de ventajas e inconvenientes de cada sistema

    Principales ventajas de esta la Geotermia con respecto a otras energías renovables

    • Da energía de forma constante 24 horas 365 días del año.
    • Temperatura constante del suelo, no depende de las condiciones climáticas.
    • Son sistemas integrados en el edificio (no impacto visual).
    • Disponible en toda la corteza terrestre.
    • Energía adecuada para edificación (calefacción &refrigeración & producción de agua caliente sanitaria-ACS).
    • Bajo mantenimiento y fácil de implementar.

LEGISLACIÓN

    • La Directiva 2009/28/CE del Parlamento europeo y del Consejo, de 23 de abril, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, establece que cada Estado miembro elaborará un Plan de Acción Nacional en materia de Energías Renovables (PANER) para conseguir los objetivos nacionales fijados en la propia Directiva.
      Directiva 2009/28/CE : https://www.boe.es/doue/2009/140/L00016-00062.pdf
    • España,PANER2011-2020 : https://energia.gob.es/desarrollo/EnergiaRenovable/Paginas/paner.aspx
      Para España, estos objetivos se concretan en que las energías renovables representen un 20% del consumo final bruto de energía, con un porcentaje en el transporte del 10%, en el año 2020. Los Estados miembros deben notificar a la Comisión Europea estos planes de acción a más tardar el 30 de junio de 2010.
    • RITE. Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) 2021-2030: https://www.idae.es/informacion-y-publicaciones/plan-nacional-integrado-de-energia-y-clima-pniec-2021-2030
    • UNE 100715-1: 2014. Diseño ejecución y seguimiento de una instalación geotérmica somera. Parte 1: sistemas de circuito cerrado vertical.
      Su referencia en el sistema AENOR (Asociación Española de Normalización y Certificación) es UNE 100715-1. UNE 100715-1:2014: https://www.aenor.com/#.WOuT5tLyiM8
      El objetivo de esta norma es definir y potenciar la instalación adecuada de los sistemas geotérmicos de circuito cerrado vertical para calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria, garantizar la eficiencia energética de la instalación y contemplar los requerimientos técnicos de la captación y su integración con los sistemas de generación. Los objetivos de la parte 1 de la norma, para sistemas de circuito cerrado vertical son:
      1.Definir y potenciar la adecuada instalación de sistemas geotérmicos de circuito cerrado vertical para calefacción, ACS y refrigeración.
      2.Garantizar la eficiencia energética de la instalación.
      3.Contemplar los requisitos técnicos de la captación y su integración con los sistemas de generación.
      Según el apartado de diseño clasifica las instalaciones entre tipo A, B y C según la complejidad de estas (en función de la potencia); menos de 30 kW tipo A, entre 30 y 70 kW tipo B y más de 70 kW tipo C. También describe los datos necesarios del terreno donde se instalará el campo de captación.
      En la parte de ejecución de la obra menciona los aspectos de la Perforación, de la Instalación del Intercambiador Geotérmico y de las Conducciones los Colectores y el Grupo Hidráulico.
      La norma contiene 8 anejos, dos de los cuales son normativos (Contenido del Estudio de Viabilidad y Condiciones de ejecución de un Test de Respuesta Térmica-TRT).

BOMBAS DE CALOR (GHPS)

    Parece natural que la energía térmica fluya de un objeto caliente a un objeto frío. Uso de bombas de calor trabajan para invertir la dirección "natural" del flujo de energía térmica proporcionando calor.

    Una bomba de calor es una máquina que mueve el calor desde la fuente (el suelo en este caso) a otro punto (disipador de calor) utilizando trabajo mecánico. Una bomba de calor puede tener medios para enfriar, hacer circular, limpiar y deshumidificar el aire. El enfriamiento es por medio de invirtiendo el ciclo de refrigeración La ventaja de bombear calor es que se necesita menos energía eléctrica de la que se necesita para convertir la energía eléctrica en calor (como en los hornos eléctricos, zócalos y calentadores radiantes). De hecho, en temperaturas invernales suaves, se puede obtener tres veces más calor de cada vatio de electricidad. como el que se obtiene de un horno eléctrico.

    Tipo de bombas

    Los sistemas de bombas de calor están disponibles en una variedad de tipos y combinaciones que pueden adaptarse a casi cualquier aplicación. En cualquiera de los intercambiadores de calor, el medio de transferencia de calor puede ser líquido (agua, o a menudo una mezcla de glicol o anticongelante) o aire; a veces es una combinación de los dos. Las principales variantes de uso común son: aire a aire, agua a agua, agua a aire, aire a agua, suelo a agua, suelo a aire.

    Una instalación geotérmica de muy baja temperatura (< 30º C) pretende extraer el calor del subsuelo terrestre para poder calentar un fluido de alta compresibilidad, con el objeto de transmitir ese calor a una instalación en invierno, invirtiendo el proceso en verano. Pero sólo es posible si la temperatura de entrada geotérmica es superior a la de retorno del circuito secundario, que viene determinada por el tipo de instalación de calefacción y por la temperatura exterior.

    Las condiciones habituales hay una diferencia mínima de unos 4-6ºC entre la temperatura media del fluido caliente y la temperatura media del frío, y un salto térmico máximo de 10ºC entre la temperatura de entrada y la de salida del agua.

    En la mayoría de las aplicaciones comerciales, los caudales utilizados son los siguientes:

    • Caudal del lado del agua geotérmica, entre 0,018 y 0,045 l/s kWt
    • Caudal del lado del agua caliente, entre 0,045 y 0,054 l/s kWt

    Esto equivale a un salto de temperatura de entre 13,3 y 5,3ºC para el agua geotérmica y entre 5,3 y 4,4ºC para el agua caliente.

    La bomba de calor geotérmica (GHP-Geothermal Heat Pump), tiene su aplicación fundamental en instalaciones domésticas, instalaciones deportivas, comerciales y edificios terciarios para agua caliente, refrigeración y calefacción, de pequeña y mediana potencia.

    En las GHPs, los inconvenientes de formación de escarcha en el condensador desaparecen y el rendimiento mejorará al obtener energía térmica de una fuente menos fría (el terreno) que en las bombas de calor convencionales (el aire atmosférico) en invierno, y viceversa en verano. Es más fácil ceder calor al terreno, a una temperatura casi constante con la estación, que al aire caliente de la atmósfera veraniega.

TIPOS DE SONDAS

    Son tubos de plástico que están conectados a los circuitos y con el sistema de refrigeración y calefacción del edificio. Dentro de ellos circula un líquido (principalmente agua) portador de calor, que absorbe el calor de la tierra circundante y lo conduce a la bomba térmica.

    Un parámetro clave para el dimensionamiento de una sonda geotérmica es la potencia de extracción de calor por metro lineal de sonda, y varía, generalmente, entre 20 y 70 W/m. Para mayores potencias, puede recurrirse al empleo de campos de sondas geotérmicas (de 4 a 50) dispuestas lo más cerca posible de las edificaciones o incluso debajo de ellas, con profundidades de 50 a 250 m; dependiendo de la potencia requerida y de las condiciones geológicas locales.

    En el caso de instalaciones para potencias inferiores a 30 kW no se requieren estudios previos extensos, ya que suelen dimensionarse para terrenos estándar, a partir de valores tabulados proporcionados por los fabricantes de equipos, o a partir de guías técnicas y normas publicadas por asociaciones de ingenieros y arquitectos en países donde estos sistemas geotérmicos están muy implantados (por ejemplo, Alemania, Austria, Francia, Suecia y Suiza).

    Para poder dimensionar una sonda geotérmica es necesario conocer previamente:

    • Conductividad térmica del terreno.
    • Humedad natural del suelo.
      Ayuda a mejorar la conductividad térmica y garantiza un buen contacto entre sonda y suelo.
    • Si hay presencia de aguas subterráneas.
      Cuando una sonda geotérmica penetra en una capa freática (primera capa con agua subterránea que se encuentra en el subsuelo), o en un acuífero somero, en los que el agua presente una velocidad de flujo superior a varios centímetros por día, la cantidad de calor útil aumenta sensiblemente.
    • Tipo de prestaciones de la instalación.
      Temperaturas del exterior e interior del edificio, horas de funcionamiento, modalidad (calefacción-refrigeración- ACS), meses de funcionamiento, etc.

    En suelos y rocas secos, y en los materiales de revestimiento del sondeo que aloja el material de relleno y los tubos de la sonda geotérmica, la propagación del calor se realiza por conducción. Las propiedades físicas más importantes de suelos, rocas y materiales de la sonda son la conductividad térmica y la capacidad térmica volumétrica.

    Conducción unico mecanismo de trasnmision de calor posible en los medios solidos opacos

    En el seno del líquido que circula por el interior de la sonda, el calor se propaga por convección natural y por convección forzada. Si la sonda atraviesa un medio poroso saturado de agua, existirá también propagación de calor por convección natural y forzada. Las propiedades físicas más importantes para la transferencia de calor por convección es la permeabilidad del terreno.

    Movimiento por convección

    La capacidad de las sondas geotérmicas verticales se puede determinar experimentalmente realizando Tests de Respuesta Térmica en uno o varios sondeos piloto. A partir de las medidas de temperatura realizadas en el interior del tubo de una sonda geotérmica, se puede tener una imagen exacta de las temperaturas encontradas a lo largo del mismo.

PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

    • GTR-H-GeoThermal Regulation,EISAS/EIE/06/007/2006-2009. Regulación de la geotermia para calefacción. Identificó las barreras y deficiencias regulatorias (NO en España), propuso solucionar la legislación y cooperación para una legislación geotérmica. http://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects
    • GROUND REACH- Reaching the Kyoto targets by means of a wide introduction of ground coupled heat pumps (GCHP) in the built environment: Recopiló las mejores prácticas y las regulaciones para bombas de calor en UE. 2006-2008. Destacó que en la normativa española no había nada de SGES. Propuso una coordinación conjunta para penetrar en el mercado. https://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/en/projects/ground-reach#partners
    • IGEIA- Integration of Geothermal Energy into Industrial Applications. EISAS/EIE/06/001. 2006-2009
    • GEOFAR- Geothermal Finance and Awareness in European Regions, IEE/07/668/SI2.49970. 2008-2011. http://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/en/projects/geofar
    • GEOTRAINET, de formación en sistemas de geointercambio térmico. 2008-2011. GeoTrainet es una organización internacional sin ánimo de lucro con sede en Bruselas, Bélgica. Es una organización de miembros, compuesta por organismos nacionales y dirigida por el Consejo Europeo de Energía Geotérmica y la Federación Europea de Geólogos. https://geotrainet.eu/
    • GROUND-MED- Advanced ground source heat pump systems for heating and cooling in Mediterranean climate: Sistemas avanzados de bomba de calor geotérmico en climas mediterráneos. 2009-2015. http://groundmed.eu/
    • GEOCOM- The Geothermal Communities: Demostró el uso en cascada de SGES para calefacción de distrito. No en España. 2010 https://geothermalcommunities.eu/about/geocom
    • GEODH: desarrollo de sistemas de calefacción geotérmica en Europa Central y Oriental y en otros países de la UE para una calefacción urbana geotérmica. 2011-2014 www.geodh.eu
    • REGEOCITIES. Este proyecto analizó los reglamentos de SGES a nivel regional en Europa, falta de un marco normativo para éstos, sobre todo en las regiones juveniles y poco maduras. 2012-2015. https://ec.europa.eu/energy/intelligent/projects/en/projects/regeocities
    • E_USE (aq). Este proyecto demostrador para las administraciones públicas españolas de la eficiencia de los SGES para climatización en climas mediterráneos. 2015-2018 https://www.deltares.nl/en/projects/europe-wide-use-soil-energy-ates/
    • CHEAP-GSHPs-Aplicación eficiente, económica y segura de intercambiadors de calor enterrados y bombas de calor: www.cheap-gshp.eu 2015-2019
    • GEO4CIVHIC-Most Easy, Efficient and low-cost geothermal systems for retrofitting civil and historical buildings. www.geo4civhic.eu. 2018-2022