Energia Geotermica

Introducción a la energía geotérmica

Definición Energía Geotérmica:

La energía geotérmica proviene del interior del Planeta de donde surge su denominación basada en las palabras griegas geo (tierra) y Therme (calor). Es una fuente de energía renovable ya que el calor se produce en forma continua en el núcleo de la Tierra, por el lento decaimiento de partículas radiactivas, un proceso que ocurre en todas las rocas. Podemos recuperar este calor en forma de vapor o agua caliente y utilizarlo de diferentes formas que van desde la generación de electricidad, pasando por el calentamiento de edificios y terminando en la utilización del agua caliente para baños con aportes medicinales. Realmente la geotermia es una energía renovable que los usuarios están empezando a descubrir y a demandar. Asimismo, también es cierto que muchos edificios nuevos y cada vez más viviendas particulares están implantando sistemas de climatización geotérmica. La realidad es que en otros países como Finlandia, Suecia, Estados Unidos, Japón, Alemania, Holanda y Francia la geotermia es una energía especialmente conocida e implantada desde hace décadas. En estos países la geotermia estaba orientada casi exclusivamente a proveer de calefacción y de agua caliente a los edificios, mientras que nuestro país, más cálido que los arriba nombrados, necesitaba una doble solución que facilitara calefacción y refrigeración, además de agua caliente, lo cual se ha ido desarrollando en los últimos años en el mundo.

Tipos de energía geotérmica

Tipos de energía geotérmica:

Existen 3 tipos: según temperatura

a) Alta temperatura: se manifiestan por vertientes termales, suelo de vapor, fumarolas.

b) Temperatura media: están a temperaturas menos elevadas. 70 y 150 c su uso es domestico

c) Bajas temperaturas: se aprovechan en todas las cuencas sedimentarias suelen estar entre 50°c y 70°c.

Hay dos sistemas:

a) Circuito abierto:

El captador es abierto y se puede utilizar cuando disponemos de pozos o recursos hídricos que nos lo permitan. Están limitados tanto por los recursos como por las administraciones.

b) Circuito cerrado:

Son los mas usuales y se pueden captar de varias formas ya sea de manera horizontal, vertical, mediante colectores de valla en el exterior, etc. Pero básicamente, hay dos tipos de instalaciones según la disposición de las tuberías: la configuración vertical y la configuración horizontal. El resultado que ofrecen ambos tipos de instalaciones es muy parecido, con la diferencia que el sistema vertical necesita de menos cantidad de terreno que el sistema horizontal.

1) Horizontales: la recarga térmica de estos sistemas la realiza principalmente la energía solar al incidir sobre la superficie terrestre. Este sistema es el más sencillo de instalar pero en ocasiones existen limitaciones de espacio.

2) Verticales: poseen captadores verticales que ocupan menor espacio optimizando al máximo el área disponible. Los captadores están ubicados en perforaciones consiguiendo una temperatura constante durante todo el año.

En el diseño y dimensionado de una instalación de energía geotérmica en edificios se deben tener cuenta varios puntos:

1. Análisis del edificio a climatizar. Se analiza el edificio estancia por estancia, calculando las pérdidas en función de los materiales constructivos y del uso que se va a hacer del mismo, obteniendo de esta manera la carga y la demanda térmica del edificio. Las necesidades térmicas quedan definidas en este punto con los parámetros tipo de un sistema climatización al uso.

2. Selección del sistema geotérmico. Los sistemas que unen el subsuelo con la bomba se clasifican principalmente en dos tipos:

• Abiertos: en los que el agua subterránea se utiliza directamente en la máquina como fluido caloportador.

• Cerrados: sondas geotérmicas funcionando como intercambiadores enterrados con un fluido caloportador en su interior que transfiere energía del subsuelo a la bomba y viceversa.

a. Horizontales: la recarga térmica de estos sistemas la realiza principalmente la energía solar al incidir sobre la superficie terrestre. Este sistema es el más sencillo de instalar pero en ocasiones existen limitaciones de espacio.

b. Verticales: poseen captadores verticales que ocupan menor espacio optimizando al máximo el área disponible. Los captadores están ubicados en perforaciones consiguiendo una temperatura constante durante todo el año.

3. Análisis geológico del terreno. En la selección del sistema óptimo para un edificio determinado se han de considerar las características geológicas e hidrogeológicas del subsuelo, superficie y posibilidad de uso en zonas superficiales en determinados casos y las características de calefacción y refrigeración del punto 1. Dentro de las propiedades del subsuelo se ha determinar la conductividad térmica, la capacidad calórica volumétrica, la temperatura media del terreno en superficie y el flujo de calor geológico.

4. Configuración del sistema de captación. En la configuración de la captación se selecciona:

a. Tipo de sonda a utilizar, bien coaxial o bien en U.

b. Configuración entre unas 300 posibilidades, dependiendo del edificio y sus características.

c. Profundidad de las sondas.

d. Separación entre perforaciones.

e. Sección de las perforaciones.

f. Ratio de flujo volumétrico.

g. Características material de fabricación sonda.

h. Material de relleno.

5. Simulación del comportamiento del sistema. Una vez evaluados todos los parámetros anteriores, se realiza una simulación por un periodo a determinar en función de una estimación de la vida útil del edificio, utilizando algoritmos derivados de un modelizado y un estudio parametrizado con un modelo de simulación numérica.

De esta manera se analiza cada uno de los elementos que intervienen en el sistema y se determina el comportamiento de la instalación geotérmica para obtener un rendimiento óptimo con unos costos mínimos.

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