La calefacción por geotermia. Una de las energías renovables con más auge en estos últimos años, es la energía geotérmica (calor de la tierra).
A pesar de que la geotermia ha sido utilizada desde hace siglos, es una gran desconocida pero no por ello está carente de un gran potencial.
En este artículo, explico en qué consiste la energía geotérmica, sus aplicaciones, cómo funciona y qué ahorros energéticos podemos conseguir utilizando esta tecnología.
¿Qué es la geotermia? ¿Y la energía geotérmica?
A diferencia de la mayoría de las energías renovables, la geotermia no tiene su origen principal en la radiación del sol, sino en la diferencia de temperaturas que existen entre el interior de la tierra y su superficie.
Por lo tanto, podemos definir la energía geotérmica como aquella energía almacenada en forma de calor por debajo de la superficie de la tierra.
Engloba el calor almacenado en suelos, rocas, aguas subterráneas, acuíferos, cualquiera que sea su temperatura, profundidad y procedencia.
De esta forma, sabemos que en mayor o menor medida, se encuentra almacenada bajo nuestros pies una energía que podemos y debemos aprovechar.
¿Cómo se clasifica la geotermia? ¿Y la energía geotérmica?
En función de la entalpía y la temperatura existente en el subsuelo, se puede realizar la siguiente clasificación:
Como vemos, la energía geotérmica la podemos aprovechar según su entalpía y temperaturas, para dos aplicaciones principales:
Calor (Climatización, Agua Caliente Sanitaria, Calefacción por geotermia)
Generación de Energía Eléctrica.
En la siguiente gráfica, se indican las diferentes tecnologías aplicables para cada uso.
En este artículo, nos centraremos en el uso de la Bomba de Calor agua / agua como aplicación de energía geotérmica de muy baja entalpía para producción de calor con destino a calefacción por geotermia y/o climatización para:
- Viviendas unifamiliares.
- Edificios residenciales, edificios de oficinas.
- Colegios
- Hospitales
Si nos fijamos en la gráfica, para diferentes épocas del año la temperatura del terreno tiende a ser constante (10ºC) a los 10 metros de profundidad.
El color Azul corresponde al invierno (0ºC exteriores) y a medida que profundizamos, la temperatura va aumentando hasta alcanzar un valor de 10ºC.
El color Rojo corresponde a la época de verano (20ºC exteriores), donde ocurre lo contrario. A medida que profundizamos, la temperatura desciende hasta alcanzar un valor de 10ºC.
Temperatura constante del terreno en la energía geotérmica
A una profundidad de 15 a 20 metros, se considera que el terreno comienza a estar a una temperatura constante todo el año, independientemente de la temperatura exterior.
Se suele tomar un valor ligeramente superior a la media anual de la superficie. En España se consideran 15ºC.
Por debajo de los 20 metros de profundidad, la temperatura aumenta a razón de unos 3ºC por cada 100 metros de profundidad debido al gradiente geotérmico.
A medida que se profundiza, mayor importancia adquiere la energía procedente del interior de la tierra y menos la procedente del sol.
No obstante, en las primeras decenas de metros el sol es una auténtica fuente de energía, que no solo calienta la corteza terrestre, sino que calienta toda la atmósfera y por consiguiente el agua de lluvia, que se convierte en un aporte extra de energía al terreno.
Esta energía disponible la podemos aprovechar intercambiándola con un fluido caloportador.
En el siguiente vídeo, se explica visualmente todo lo que hemos comentado hasta ahora.
¿Cómo captamos la energía geotérmica?
Hemos visto que disponemos de una fuente inagotable de energía durante todas las épocas del año y que podemos aprovechar.
Para ello, necesitamos sistemas que nos permitan captarla o cederla como consecuencia del salto térmico entre el terreno y el fluido caloportador.
Otra posibilidad es extraer las aguas subterráneas y aprovechar su temperatura.
Veamos a continuación los sistemas de captación de la energía geotérmica:
Captación geotérmica horizontal enterrada
Consiste en la instalación de una serie de tuberías de polietileno, denominadas colectores horizontales, por las que circula agua con glicol (anticongelante).
Se necesita que la parcela disponga de una superficie amplia para poder realizar el tendido del circuito a poca profundidad.
En este sistema, debido a la escasa profundidad a la que se entierran las tuberías (0,6 a 1,5 m), el clima tiene especial influencia. El terreno, sirve de acumulador de la energía del sol, aportando la energía geotérmica un papel secundario.
Captación geotérmica vertical con pozos / sondas geotérmicas
En el caso de que la superficie disponible no sea suficiente para ejecutar el sistema anterior, si existen canalizaciones en el subsuelo, o si la demanda energética es alta, se utiliza el sistema de sondas geotérmicas (colectores de calor) en posición vertical.
Para ello, se disponen de una o varias perforaciones, con profundidades que oscilan entre los 25 a 150 metros y con diámetros de perforación de tan solo 10-15 cm.
Tiene la ventaja de que ocupa poco espacio y proporciona una gran estabilidad de las temperaturas
Captación geotérmica vertical con sondas en pilotes
Cuando por razones de cimentación y de poca resistencia del terreno, se necesita disponer de pilotes, se aprovechan dichos elementos para la captación de la energía geotérmica integrando las sondas en las armaduras.
Se denominan pilotes energéticos.
Tiene la ventaja de que aprovechamos unos elementos necesarios en la construcción de la edificación, con lo cuál no es necesario realizar sondeos exclusivos para su instalación.
Captación geotérmica en lagos o ríos
Es el sistema más económico ya que no se necesitan realizar pozos ni excavaciones.
Consiste en aprovechar ríos o lagos que dispongan de aguas termales a una temperatura adecuada introduciendo directamente los captadores y realizando el intercambio térmico con el agua y no con el terreno.
Sistema abierto con captación geotérmica subterránea
Los sistemas vistos en apartados anteriores corresponden a circuitos cerrados.
El fluido caloportador que circula por las tuberías no está en contacto con el terreno, ni agua, realizándose un intercambio térmico entre los mismos.
Debe existir una bomba hidráulica en superficie que ha de vencer la pérdida de carga del circuito.
Existe un sistema abierto que consiste en la captación de aguas subterráneas.
Para ello se extrae agua hasta la bomba de calor y se devuelve a otro punto del subsuelo en otra perforación diferente.
La bomba hidráulica deberá disponer de una potencia elevada al tener que asegurar un caudal suficiente.
La desventaja, es que la eficiencia puede ser inferior a los sistemas descritos anteriormente, debido al elevado consumo eléctrico de la bomba.
Vídeo sistemas de captación geotérmica
Os presento un vídeo explicativo de los diferentes sistemas explicados anteriormente:
Calefacción por geotermia
En los apartados anteriores, hemos explicado en qué consiste la energía geotérmica y cómo la captamos.
Pero,
¿Cómo aprovechamos esa energía?
Para ello, necesitamos un equipo que nos permita absorber la energía captada del foco caliente y cederla al foco frío.
Con ello, podremos aprovecharla en sistemas de calefacción, agua caliente sanitaria y/o climatización. Ese equipo se denomina bomba de calor geotérmica.
En nuestro artículo sobre la bomba de calor inverter, explicamos extensamente cómo funciona una bomba de calor:
Una bomba de calor es un equipo térmico que utiliza el ciclo frigorífico de un refrigerante para, mediante un circuito cerrado, absorber calor de un foco caliente (sea aire o agua) y cederlo a un foco frío.
En una bomba de calor aire-aire se absorbe energía del aire exterior, cediéndolo al ambiente interior. Es el caso de funcionamiento de los sistemas de VRV o bombas de calor inverter en funcionamiento de invierno.
Estos equipos disponen de rendimientos muy buenos y son ampliamente utilizados, pero reducen su rendimiento (COP y EER) en función de las condiciones ambientales exteriores.
De igual forma sucede con las bombas de calor aerotérmicas (aire-agua) que, aunque también disponen de rendimientos altos, dependen de las condiciones climatológicas exteriores para ser más o menos eficientes.
Las bombas de calor geotérmicas funcionan con el mismo principio, pero su rendimiento es constante a lo largo del año, ya que no depende de la temperatura del ambiente exterior.
Las bombas de calor geotérmicas son del tipo agua-agua
¿Qué ventajas tienen las bombas de calor geotérmicas agua-agua?
Si se ha comprendido todo lo comentado hasta ahora entenderemos cuáles son las ventajas de una bomba de calor geotérmica agua-agua:
- Disponemos de una temperatura constante durante todo el año (la del terreno)
- El rendimiento de la bomba de calor geotérmica no depende de las condiciones exteriores ya que está absorbiendo o cediendo energía siempre a la misma temperatura.
- La bomba de calor geotérmica, es uno de los equipos de transferencia térmica más eficientes del mercado.
- Únicamente, tendremos el consumo de la bomba de circulador del fluido caloportador (agua con anticongelante) y el compresor.
- Estos equipos han experimentado en los últimos años una gran evolución, obteniéndose rendimientos COP (rendimiento calor) de hasta 5 y EER (rendimiento frío) de hasta 6.
Por lo tanto, estaríamos hablando de equipos altamente eficientes con clases de eficiencia A+ y A++ para sistemas de calefacción por geotermia.
¿Qué aplicaciones tiene la geotermia?
Las aplicaciones de la geotermia son las siguientes:
- Calefacción por geotermia de pequeña y mediana potencia
- Agua Caliente Sanitaria por geotermia
- Piscinas
- Suelo refrescante
- En verano invirtiendo el ciclo, absorberíamos calor del interior del edificio y lo cederíamos al subsuelo o a una piscina. Con ello, el sistema de suelo radiante actuará como sistema de refrescamiento de la vivienda.
Por lo artículos publicados en esta web sobre eficiencia energética, nos daremos cuenta que la mejor opción en cualquier sistema de bomba de calor con sistemas de calefacción por geotermia con agua, es la instalación de calefacción por baja temperatura (suelo radiante), para obtener la máxima eficiencia.
Incluso, en combinación con instalaciones de energía solar térmica, obtendremos importantes ahorros energéticos y significativas reducciones de emisiones de CO2 con lo que dispondremos de una buena calificación energética.
¿Cuál es el precio de una instalación de geotermia?
El precio de una instalación de geotermia puede ser muy diverso, ya que depende de muchas variables como la demanda energética, tipo de terreno, sala de máquinas, tipo de captación.
Para que nos hagamos una idea pongamos un ejemplo:
- Vivienda unifamiliar de 200 m2
- Calor demandado aprox.: 12 kW
- Demanda de agua caliente sanitaria: 2 kW
- Frío demandado: 6 kW
- Potencia bomba de calor geotérmica: 14 kW
- Captación vertical (pozos): 2 pozos de 100 m. cada uno
- Depósito de agua caliente sanitaria y Depósito de Inercia
- Sistema Regulación
- Puesta en marcha
PRECIO APROXIMADO INSTALACIÓN GEOTERMIA: 25.000 EUROS
Ventajas de la geotermia
Las principales ventajas de una instalación de geotermia son las siguientes:
- Energía limpia.
- Energía Renovable.
- Sistema eficiente.
- Energía para todo el mundo bajo nuestros pies.
- Energía Continua, a diferencia de la solar y la eólica.
- Bombas de calor actuales con grado de eficiencia elevado.
- Emisiones de CO2 muy inferiores al resto de combustibles.
- Costes de explotación reducidos.
Desventajas de la geotermia
Las principales desventajas de la geotermia son las siguientes:
- Es recomendable realizar un estudio de viabilidad económica del proyecto.
- Dependiendo de la magnitud de la instalación, se podría necesitar un estudio geotécnico.
- Coste inicial más elevado, sobre todo en el caso de captación vertical.
- Periodos de amortización medio-altos (entre 5 y 7 años)
24 Comentarios
Buenos días,
Tengo calefacción de gasoil en mis alojamientos rurales y quiero cambiarla.
Mis casas en invierno, en una zona de alta montaña, no tienen una ocupación constante y el consumo se dispara los fines de semana.
Por lo que he leído la geotermia, únicamente se puede usar si tenemos suelo radiante, ¿es así?, tengo radiadores con circuitos independientes para cada habitación.
Espero su respuesta, muchas gracias.
Hola Elena,
La geotermia se puede instalar tengas suelo radiante o no. Con suelo radiante se obtiene más eficiencia y mayor ahorro energético. Con radiadores la temperatura de impulsión de agua tendrá que ser mayor, pero igualmente tendrás ahorro aunque menor. LA geotermia es un sistema ideal para zonas muy frías.
Saludos
Buenas.
Se podría aprovechar las bombas geotérmicas para refrigerar una especie de armario a modo de frigorífico? En otras palabras existen frigoríficos (o incluso congeladores) geotérmicos?
Saludos.
Hola,
en mi casa de 150 m2 hay un pozo construido hace 70 años de unos 10m de profundidad con agua (desconozco si es o no potable) ¿quería saber si es posible realizar una instalación de geotermia sin tener que hacer más pozos y así conseguir unos costes más económicos.
Gracias
Hola Javier,
Habría que verlo, aunque no creo que sea lo más adecuado.
Saludos
Hola, tengo la misma consulta de Javier: Pozo de 70 anos para regar el jardin, unios 10 m de profundidad y 0,8 m de diametro y tengo Piso radiante. He supuesto que ambas cosas son utiles para reemplazar my calefactor de gas. Puedes por favor elaborar mas al respecto a que el pozo no seria lo mas adecuado? Te refieres a que hay que profundizarlo o que hay que hacer un pozo aparte, peligro de contaminacion?
Hola Leonardo,
Discúlpame, pero no entiendo muy bien tu consulta. Si te refieres a si puedes aprovechar el pozo que tienes, habría que verlo. Quizás lo más sensato, sería realizar un estudio por una casa especializada.
Saludos.
Hola. Me gustraria saber sobre la geotermia para calefaccion en un chalet adosado. Donde se hace la perforacion?
Es posible colocar geotermia alimentada con fotovoltaica, vivienda aislada.
vivienda de 2 plantas , suelo radiante de 150m 2 total, girona.
Buenas Gregorio,
Sí que eEs posible instalar paneles solares fotovoltaicos como apoyo.
Saludos.
Quisiera saber si se puede instalar en una casa en el campo que no tiene luz. Las placas solares ya está descartado porque tengo pinos muy altos y a partir de mediodía no hay sol en la casa. Llevar La Luz allí está muy complicado.
Hola Marisa,
Lamentablemente no puedes instalar la geotermia en tu casa, ya que necesitas alimentación eléctrica.
Saludos.
Buenas, se puede utilizar energía geotérmica en la Antartida derritiendo agua de nieve para calentarla? Hay antecedentes de esto? Es para mi tesis. Muchas gracias, muy interesante toda la información.
Hola Giuliana,
Difícil pregunta. A ver si hay alguien que te pueda ayudar porque yo lo desconozco.
Saludos.
En Antártida a una profundidad de 1 o 2 metros la temperatura es por debajo de 0°C durante todo el año y el suelo en ese estado se llama permafrost. Se podría hacer si existe un foco térmico vinculado a algún volcán que genera aguas termales, por ejemplo.
cuanto gasta la geotermía como calefacción con respecto a un sistema de calefacción convencional
Buenas tardes Juan Carlos,
Con geotermia y un sistema de calefacción de baja temperatura como suelo radiante puedes llegar a obtener ahorros de 30-50% con respecto a una instalación de calefacción convencional, aunque depende de muchas variables como el clima, el uso, temperaturas de consigna, regulación, aislamiento de la vivienda….
Saludos.
La geotermia ahorra energía con respecto a un sistema de calefacción convencional, ya que su rendimiento es muy elevado. En cualquier caso es una pregunta muy general para contestarla, ya que depende de muchos factores como bien se explica en el artículo.
Buenas
Se podria aplicar la geotermia en naves de pollos. Tengo 2 naves de pollos que cuando entran se necesita calentar el espacio (3400 m2) entre las 2 naves a una temperatura constante de 31 grados y luego ir bajando progresivamente.
Seria viable?
Saludos
Hola Alex,
Difícil pregunta. Habría que ver el sistema de emisión de calor que se debería utilizar y echar números. No puedo darte una respuesta fiable al no haber tenido experiencias en este campo.
Saludos.
Hola,
Mi idea es poner suelo radiante con dos circuitos en una casa de nueva construcción 100 m2. Un circuito de calor con paneles solares térmicos heat pipe sin serpentín de 300 litros y el otro circuito refrigerante para verano realizado por geotermia.
En este último caso querría realizarlo con geotermia horizontal enterrado. Según he visto en la foto, con una profundidad de los tubos a 1,5 metros es necesario para conseguir una temperatura de 12,5 grados en agosto. ¿Es suficiente esta profundidad y esta temperatura para refrigerar una casa? ¿qué longitud de tubos debería enterrar para que fuera eficiente (con la misma longitud de la instalara en casa es suficiente o debería ser más)?
Gracias y felicidades por el artículo.
Hola Jordi,
Te recomendaría realizar un estudio específico para la instalación que planteas, aunque inicialmente te diría que, cuanto más longitud, más intercambio térmico.
Saludos.
Buenas noches, querria saber las prestaciones de una bomba dietrich Gshp, porque hemos tenido muchos problemas con la marca clivet y la tenemos que cambiar. No se como encontrar opinión de clientes y saber si Llevant tiempo con està maqu8na y saber si funciona bien.
Muchas gracias.
Hola Alba,
Dietrich es una marca muy acreditada y de una gran calidad.
Desconozco el problema, pero creo que lo mejor es que te pongas en contacto con el servicio técnico de la marca.
Saludos.