El COP (del inglés Coefficient of Performance) de una bomba de calor se define como la potencia útil que entrega dividido por la potencia que consume.
El COP de una bomba de calor depende del salto térmico que tiene que vencer: por ejemplo para entregar 10kWh a una temperatura de 35ºC con una fuente de calor a 10ºC se necesita menos energía auxiliar que para entregar 10kWh a 50ºC con una fuente de 0ºC.
Entonces el COP de una instalación de bomba de calor geotérmica depende en gran medida del diseño de la instalación: por un lado de la fuente de calor, por el otro lado de la entrega de calor.
Si la fuente geotérmica se ha diseñada muy pequeña, eso resulta en que la temperatura de los captadores baja mucho durante el invierno (y sube mucho durante el verano en caso de dar refrescamiento) y por lo tanto lleva a un salto térmico mayor y a un COP menos favorable.
La entrega de calor, para asegurar un COP alto, tiene que efectuarse a la menor temperatura posible. Entonces no conviene producir calor siempre a una temperatura alta y después mezclar para conseguir la temperatura deseada.
Otro factor que influye en el COP real de una instalación es la cantidad de paros y arranques. Cada vez que arranca la bomba de calor, primero se tienen que establecer los presiones dentro de la máquina, por lo tanto en los primeros instantes la máquina consume, pero no produce al 100%. Por lo tanto no conviene que una máquina arranque y después de pocos minutos ya vuelva a apagarse. Para evitar eso, se tienen que prever inercias en el sistema.
Y por último obviamente el COP depende de la máquina misma. Los fabricantes de bombas de calor geotérmicas dan los COPs a temperatura de 0ºC en el suelo y 35ºC de entrega (B0/W35) y a 0ºC y 50ºC (B0/W50). Al comparar diferentes marcas hay que fijarse en la norma según la cual se han determinado los COPs: ha habido un cambio de norma de la antigua EN 255 a la nueva EN 14511. Los COPs de la norma antigua (EN 255) siempre son algo mejores (debido a un caudal menor en la entrega de calor), por eso muchos fabricantes no quieren sacar estos datos de su hoja de datos. Pero los datos de la norma nueva (EN 15411) se acercan más al funcionamiento real en una instalación.
Bomba de Calor Geotérmica y factor de energía primario
La geotermia normalmente se cita como una fuente de energía renovable. Dicho así es cierto, porque definitivamente, si saco algo de calor del suelo este se enfría y tarde o temprano vuelve a la misma temperatura, así que la energía se ha renovado.
Entonces la pregunta crucial no es, si la geotermia es renovable o no, sino si el aprovechamiento de la geotermia mediante bombas de calor es más ecológico que otras formas de producir calor para calefacción.
Para explicar el problema voy a empezar con un ejemplo a lo mejor un poco tonto, pero después se explica qué tiene que ver con las bombas de calor geotérmicas:
Imaginemos que estamos en el desierto de Arabia y queremos calentar nuestra casa porque hace frío en la noche. Justo frente de casa tenemos un pozo de petroleo, pero como nos creemos ecológicos preferimos calentar la casa con biomasa, que es una energía renovable. Pero como no hay bosque en el desierto vamos en 4x4 a buscar leña a 1000km de la casa. Con eso gastamos 100l de gasolina con lo que hubiéramos podido calentar la casa durante mucho más tiempo que el que nos dura la leña que hemos traído.
Ahora, ¿qué tiene que ver con la bomba de calor geotérmica? Muy fácil: en el caso de la bomba de calor geotérmica también hay que vigilar si no gastamos más energía convencional para aprovechar la renovable.
Entonces comparemos energéticamente una bomba de calor geotérmica con una caldera de gas:
En ambos casos queremos entregar 100kWh de calor a una casa.
Empezamos con el caso de la caldera de gas, que es el más simple: La caldera de gas tiene un rendimiento de 9o% aproximadamente, es decir 90% de la energía que contiene el gas nos va ser útil para calentar la casa, mientras 10% de la energía la perdemos principalmente a través de la chimenea. El total de energía primaria para producir 100kWh de calor mediante caldera de gas es entonces: 100kWh / 90% = 111kWh.
Ahora miramos el caso de una bomba de calor geotérmica: la bomba de calor tiene un COP de 4, es decir por cada kWh de electricidad que consume entrega 4 de calor. Por lo tanta, para producir 100kWh de calor necesitamos 25kWh de electricidad.
Pero ahora tenemos que ver cómo llegó la electricidad hasta nuestra casa. La electricidad se produce ne una central eléctrica que en la mayoría de los casos consume gas. El rendimiento para producir electricidad a partir de gas el de 40% aproximadamente. Entonces, para producir los 25kWh de electricidad que necesitamos para calentar la casa se tienen que quemar 25kwh/40% = 63 kWh
Entonces, en este ejemplo vemos que con la bomba de calor geotérmica hemos ahorrado casi la mitad del gas comparado con una caldera. La bomba de calor sale más beneficiada si tiene un COP mayor y si la electricidad se produce con un buen rendimiento.
Publicado por Simon Braungart
Entonces la pregunta crucial no es, si la geotermia es renovable o no, sino si el aprovechamiento de la geotermia mediante bombas de calor es más ecológico que otras formas de producir calor para calefacción.
Para explicar el problema voy a empezar con un ejemplo a lo mejor un poco tonto, pero después se explica qué tiene que ver con las bombas de calor geotérmicas:
Imaginemos que estamos en el desierto de Arabia y queremos calentar nuestra casa porque hace frío en la noche. Justo frente de casa tenemos un pozo de petroleo, pero como nos creemos ecológicos preferimos calentar la casa con biomasa, que es una energía renovable. Pero como no hay bosque en el desierto vamos en 4x4 a buscar leña a 1000km de la casa. Con eso gastamos 100l de gasolina con lo que hubiéramos podido calentar la casa durante mucho más tiempo que el que nos dura la leña que hemos traído.
Ahora, ¿qué tiene que ver con la bomba de calor geotérmica? Muy fácil: en el caso de la bomba de calor geotérmica también hay que vigilar si no gastamos más energía convencional para aprovechar la renovable.
Entonces comparemos energéticamente una bomba de calor geotérmica con una caldera de gas:
En ambos casos queremos entregar 100kWh de calor a una casa.
Empezamos con el caso de la caldera de gas, que es el más simple: La caldera de gas tiene un rendimiento de 9o% aproximadamente, es decir 90% de la energía que contiene el gas nos va ser útil para calentar la casa, mientras 10% de la energía la perdemos principalmente a través de la chimenea. El total de energía primaria para producir 100kWh de calor mediante caldera de gas es entonces: 100kWh / 90% = 111kWh.
Ahora miramos el caso de una bomba de calor geotérmica: la bomba de calor tiene un COP de 4, es decir por cada kWh de electricidad que consume entrega 4 de calor. Por lo tanta, para producir 100kWh de calor necesitamos 25kWh de electricidad.
Pero ahora tenemos que ver cómo llegó la electricidad hasta nuestra casa. La electricidad se produce ne una central eléctrica que en la mayoría de los casos consume gas. El rendimiento para producir electricidad a partir de gas el de 40% aproximadamente. Entonces, para producir los 25kWh de electricidad que necesitamos para calentar la casa se tienen que quemar 25kwh/40% = 63 kWh
Entonces, en este ejemplo vemos que con la bomba de calor geotérmica hemos ahorrado casi la mitad del gas comparado con una caldera. La bomba de calor sale más beneficiada si tiene un COP mayor y si la electricidad se produce con un buen rendimiento.
Publicado por Simon Braungart
Captación Geotérmica Horizontal
La energía solar almacenada en el subsuelo es absorbida por la Bomba de Calor (BdC) Geotérmica mediante un intercambiador de calor enterrado formado por tuberías plásticas de alta resistencia y larga vida útil (50 a 100 años), cobre o acero inoxidable.
Por estas tuberías circula agua glicolada que intercambia calor con el terreno. La capacidad de intercambio de calor depende del tipo de terreno y su temperatura, de la longitud del intercambiador, de su aplicación (frío/calor) y el tipo de material de relleno que se coloque entre las tuberías del intercambiador y el suelo, así como de la separación entre las tuberías. Conociendo la cantidad de calor/frío (carga térmica) a disipar o absorber para climatizar una vivienda se puede llegar a un diseño óptimo para cada aplicación.
Existen distintas configuraciones de intercambiador enterrado y su elección depende de las características específicas de cada instalación.
Captación Geotérmica Horizontal: Entramado de tubos de polietileno de 25 a 40 mm de diámetro dispuestos en horizontal y enterrados a 0,8 a 1,2 mts de profundidad por los circula agua glicolada que captan la energía del sol, bien sea por conducción de la radiación solar directa o por la que transporta el agua lluvia que se filtra. La ventaja que ofrece este tipo de captación, es el bajo coste pero con la desventaja de penalizar una superficie amplia en la que no se puede edificar para permitir una renovación del terreno.
En el caso de una vivienda unifamiliar de nueva construcción, es necesario disponer de una superficie 1,5 veces la superficie útil a calefactar de la vivienda y hasta 3 veces para las casas antiguas con malos aislamientos térmicos. Debido a la escasa profundidad en la que se encuentra la captación geotérmica horizontal, el rendimiento de la Bomba de Calor Geotérmica se ve afectado en mayor medida por la fluctuación ambiental.
Por estas tuberías circula agua glicolada que intercambia calor con el terreno. La capacidad de intercambio de calor depende del tipo de terreno y su temperatura, de la longitud del intercambiador, de su aplicación (frío/calor) y el tipo de material de relleno que se coloque entre las tuberías del intercambiador y el suelo, así como de la separación entre las tuberías. Conociendo la cantidad de calor/frío (carga térmica) a disipar o absorber para climatizar una vivienda se puede llegar a un diseño óptimo para cada aplicación.
Existen distintas configuraciones de intercambiador enterrado y su elección depende de las características específicas de cada instalación.
Captación Geotérmica Horizontal: Entramado de tubos de polietileno de 25 a 40 mm de diámetro dispuestos en horizontal y enterrados a 0,8 a 1,2 mts de profundidad por los circula agua glicolada que captan la energía del sol, bien sea por conducción de la radiación solar directa o por la que transporta el agua lluvia que se filtra. La ventaja que ofrece este tipo de captación, es el bajo coste pero con la desventaja de penalizar una superficie amplia en la que no se puede edificar para permitir una renovación del terreno.
En el caso de una vivienda unifamiliar de nueva construcción, es necesario disponer de una superficie 1,5 veces la superficie útil a calefactar de la vivienda y hasta 3 veces para las casas antiguas con malos aislamientos térmicos. Debido a la escasa profundidad en la que se encuentra la captación geotérmica horizontal, el rendimiento de la Bomba de Calor Geotérmica se ve afectado en mayor medida por la fluctuación ambiental.
Pozos Canadienses.
Pilotes Geotérmicos
GEOEFICIENCIA LE COMUNICA QUE ESTAMOS TRABAJANDO PARA OFRECERLE INFORMACIÓN DE PRIMERA CALIDAD.
Diseño Intercambiador Geotérmico
Test de Respuesta Térmica (TRT)
2 factores importantes a tener en cuenta en aplicaciones para el aprovechamiento de la Geotermia Solar mediante Bomba de Calor Geotérmica (BdC) son: Conocer la demanda de energía del edificio a climatizar y el comportamiento térmico del subsuelo. El cálculo de la demanda térmica del edificio real, no es algo complicado de determinar pero la conductividad térmica del terreno es hasta ahora complicada debido a diferentes factores dentro de los que destaca:
• Propiedades físicas del terreno
• Caudal y velocidad de flujo del agua subterránea
• Propiedades de los intercambiadores geotérmicos
• Condiciones climatológicas
Uno de los parámetros más relevantes en una medición geotérmica es la conductividad térmica, que determina la cantidad de energía que pasa por unidad de tiempo y por una superficie de 1 m2 a una distancia de un metro para crear un aumento de temperatura de 1 K. Sus unidades en el S.I. λ [W/(m.K)]. Es también un patrón para el conocimiento de la velocidad con la que se va a realizar tanto la extracción como disipación energética en el terreno a través del intercambiador geotérmico (sonda geotérmica).
Existen 2 métodos para conocer la conductividad térmica que presenta el terreno a perforar. Hay que tener presente que en una perforación lo habitual es que nos encontremos con diferentes tipos de materiales (arenas, arcillas, rocas, etc) y con diferentes cantidades de agua. Por tanto un primer método para conocer el valor de es, en el momento de la perforación, ir tomando muestras de los diferentes estratos o materiales que nos vamos encontrando y medir su conductividad térmica en laboratorio. Como es lógico, este método se antoja bastante laborioso, complicado y caro y que además no nos va a proporcionar información de la influencia del agua subterránea presente en la zona y el segundo método reconocido como Test de Respuesta Térmica es el más sencillo y nos permite tener en cuenta factores como son la presencia de agua, conductividad del material de relleno, tipo de sonda empleada, etc.
El Test de Respuesta Térmica se realiza normalmente sobre el primer sondeo geotérmico de un campo de captación geotérmica que deberá tener idénticas características a los demás sondeos. Consiste en aplicar una cantidad constante de calor en el subsuelo mediante resistencia eléctrica y a través del fluido caloportador a emplear durante 48-72 horas. Durante todo ese tiempo, la temperaturas de entrada y salida de la perforación, la potencia suministrada y por supuesto el tiempo serán medidos y los datos serán almacenados en ordenador y empleados para realizar la simulación con software especializado que nos permitirá determinar la distancia de las perforaciones, configuración de los sondeos geotérmicos, metro lineales de perforación necesarios, etc.
El Test de Respuesta Térmica es altamente recomendado para instalaciones que superen los 30 kW de potencia ya que garantizan el correcto funcionamiento de la instalación y los rendimientos esperados, al igual que ahorro en metros lineales de perforación de entorno al 20% en la mayoría de los casos
• Propiedades físicas del terreno
• Caudal y velocidad de flujo del agua subterránea
• Propiedades de los intercambiadores geotérmicos
• Condiciones climatológicas
Uno de los parámetros más relevantes en una medición geotérmica es la conductividad térmica, que determina la cantidad de energía que pasa por unidad de tiempo y por una superficie de 1 m2 a una distancia de un metro para crear un aumento de temperatura de 1 K. Sus unidades en el S.I. λ [W/(m.K)]. Es también un patrón para el conocimiento de la velocidad con la que se va a realizar tanto la extracción como disipación energética en el terreno a través del intercambiador geotérmico (sonda geotérmica).
Existen 2 métodos para conocer la conductividad térmica que presenta el terreno a perforar. Hay que tener presente que en una perforación lo habitual es que nos encontremos con diferentes tipos de materiales (arenas, arcillas, rocas, etc) y con diferentes cantidades de agua. Por tanto un primer método para conocer el valor de es, en el momento de la perforación, ir tomando muestras de los diferentes estratos o materiales que nos vamos encontrando y medir su conductividad térmica en laboratorio. Como es lógico, este método se antoja bastante laborioso, complicado y caro y que además no nos va a proporcionar información de la influencia del agua subterránea presente en la zona y el segundo método reconocido como Test de Respuesta Térmica es el más sencillo y nos permite tener en cuenta factores como son la presencia de agua, conductividad del material de relleno, tipo de sonda empleada, etc.
El Test de Respuesta Térmica se realiza normalmente sobre el primer sondeo geotérmico de un campo de captación geotérmica que deberá tener idénticas características a los demás sondeos. Consiste en aplicar una cantidad constante de calor en el subsuelo mediante resistencia eléctrica y a través del fluido caloportador a emplear durante 48-72 horas. Durante todo ese tiempo, la temperaturas de entrada y salida de la perforación, la potencia suministrada y por supuesto el tiempo serán medidos y los datos serán almacenados en ordenador y empleados para realizar la simulación con software especializado que nos permitirá determinar la distancia de las perforaciones, configuración de los sondeos geotérmicos, metro lineales de perforación necesarios, etc.
El Test de Respuesta Térmica es altamente recomendado para instalaciones que superen los 30 kW de potencia ya que garantizan el correcto funcionamiento de la instalación y los rendimientos esperados, al igual que ahorro en metros lineales de perforación de entorno al 20% en la mayoría de los casos
Diferentes tipos de BdC Geotérmicas
Tipo de Instalación y los componentes
¿Cuanto calor puedo sacar del terreno?
Una pregunta clave del uso de la geotermia mediante bomba de calor geotérmica es ¿Cuanto calor se puede extraer o disipar en el terreno?
La forma más general y más fiable es hacer una simulación con programas especializados como EED o EWS o bien programas generales de simulación térmica como TRNSYS.
Para ellos hace falta conocer las características térmicas del terreno (conductividad térmica y capacidad calorífica) y las cantidades de calor que se tienen que extraer o disipar en el terreno. Las características del terreno se pueden determinar mediante un test de respuesta térmica.
Para casos en donde no se justifica hacer un estudio exhaustivo (normalmente se dice que a partir de 30kW se justifica) nos podemos guiar con la norma española y europea UNE EN 15450 "Sistemas de calefacción en edificios - Diseño de los sistemas de calefacción con bomba de calor". En la norma hay tablas para estimar la necesidad de perforaciones o de terreno horizontal para alimentar una bomba de calor geotérmica. Para el caso de pozos verticales dice:
Fuente: UNE EN 15450
Para el caso de captación horizontal dice
Fuente: UNE EN 15450
Desafortunadamente, la norma EN 15450 no dice nada sobre cuánta captación se requiere para disipar calor en caso de dar refrigeración en verano. Para unifamiliares con captación vertical no suele haber problemas con el refrescamiento. La captación horizontal sólo se recomienda para extraer calor, no para disipar.
La forma más general y más fiable es hacer una simulación con programas especializados como EED o EWS o bien programas generales de simulación térmica como TRNSYS.
Para ellos hace falta conocer las características térmicas del terreno (conductividad térmica y capacidad calorífica) y las cantidades de calor que se tienen que extraer o disipar en el terreno. Las características del terreno se pueden determinar mediante un test de respuesta térmica.
Para casos en donde no se justifica hacer un estudio exhaustivo (normalmente se dice que a partir de 30kW se justifica) nos podemos guiar con la norma española y europea UNE EN 15450 "Sistemas de calefacción en edificios - Diseño de los sistemas de calefacción con bomba de calor". En la norma hay tablas para estimar la necesidad de perforaciones o de terreno horizontal para alimentar una bomba de calor geotérmica. Para el caso de pozos verticales dice:
| Valores indicaticvos generales | funcionando 1800h/año | funcionando 2400h/año |
|---|---|---|
| Suelo pobre, sedimento seco, λ<1,5W/(mK) | 25 W/m | 20 W/m |
| Suelo normal y sedimento saturado de agua (sedimento seco, 1,5 <λ<3W/(mK) | 60 W/m | 50 W/m |
| roca consolidada con conductividad térmica alta, λ>3W/(mK | 84 W/m | 70 W/m |
Para el caso de captación horizontal dice
| Calidad del suelo | funcionando 1800h/año | funcionando 2400h/año |
|---|---|---|
| seco, suelo no cohesivo | 10 W/m² | 8 W/m² |
| húmedo, suelo cohesivo | 20 a 30 W/m² | 16 a 24 W/m² |
| grava o arena saturada de agua | 40 W/m² | 32 W/m² |
Desafortunadamente, la norma EN 15450 no dice nada sobre cuánta captación se requiere para disipar calor en caso de dar refrigeración en verano. Para unifamiliares con captación vertical no suele haber problemas con el refrescamiento. La captación horizontal sólo se recomienda para extraer calor, no para disipar.
Test de Respuesta Térmica para diseñar el intercambiador Geotérmico
2 factores importantes a tener en cuenta en aplicaciones para el aprovechamiento de la Geotermia Solar mediante Bomba de Calor Geotérmica (BdC) son: Conocer la demanda de energía del edificio a climatizar y el comportamiento térmico del subsuelo. El cálculo de la demanda térmica del edificio real, no es algo complicado de determinar pero la conductividad térmica del terreno es hasta ahora complicada debido a diferentes factores dentro de los que destaca:
• Propiedades físicas del terreno
• Caudal y velocidad de flujo del agua subterránea
• Propiedades de los intercambiadores geotérmicos
• Condiciones climatológicas
Uno de los parámetros más relevantes en una medición geotérmica es la conductividad térmica, que determina la cantidad de energía que pasa por unidad de tiempo y por una superficie de 1 m2 a una distancia de un metro para crear un aumento de temperatura de 1 K. Sus unidades en el S.I. λ [W/(m.K)]. Es también un patrón para el conocimiento de la velocidad con la que se va a realizar tanto la extracción como disipación energética en el terreno a través del intercambiador geotérmico (sonda geotérmica).
Existen 2 métodos para conocer la conductividad térmica que presenta el terreno a perforar. Hay que tener presente que en una perforación lo habitual es que nos encontremos con diferentes tipos de materiales (arenas, arcillas, rocas, etc) y con diferentes cantidades de agua. Por tanto un primer método para conocer el valor de es, en el momento de la perforación, ir tomando muestras de los diferentes estratos o materiales que nos vamos encontrando y medir su conductividad térmica en laboratorio. Como es lógico, este método se antoja bastante laborioso, complicado y caro y que además no nos va a proporcionar información de la influencia del agua subterránea presente en la zona y el segundo método reconocido como Test de Respuesta Térmica es el más sencillo y nos permite tener en cuenta factores como son la presencia de agua, conductividad del material de relleno, tipo de sonda empleada, etc.
El Test de Respuesta Térmica se realiza normalmente sobre el primer sondeo geotérmico de un campo de captación geotérmica que deberá tener idénticas características a los demás sondeos. Consiste en aplicar una cantidad constante de calor en el subsuelo mediante resistencia eléctrica y a través del fluido caloportador a emplear durante 48-72 horas. Durante todo ese tiempo, la temperaturas de entrada y salida de la perforación, la potencia suministrada y por supuesto el tiempo serán medidos y los datos serán almacenados en ordenador y empleados para realizar la simulación con software especializado que nos permitirá determinar la distancia de las perforaciones, configuración de los sondeos geotérmicos, metro lineales de perforación necesarios, etc.
El Test de Respuesta Térmica es altamente recomendado para instalaciones que superen los 30 kW de potencia ya que garantizan el correcto funcionamiento de la instalación y los rendimientos esperados, al igual que ahorro en metros lineales de perforación de entorno al 20% en la mayoría de los casos
• Propiedades físicas del terreno
• Caudal y velocidad de flujo del agua subterránea
• Propiedades de los intercambiadores geotérmicos
• Condiciones climatológicas
Uno de los parámetros más relevantes en una medición geotérmica es la conductividad térmica, que determina la cantidad de energía que pasa por unidad de tiempo y por una superficie de 1 m2 a una distancia de un metro para crear un aumento de temperatura de 1 K. Sus unidades en el S.I. λ [W/(m.K)]. Es también un patrón para el conocimiento de la velocidad con la que se va a realizar tanto la extracción como disipación energética en el terreno a través del intercambiador geotérmico (sonda geotérmica).
Existen 2 métodos para conocer la conductividad térmica que presenta el terreno a perforar. Hay que tener presente que en una perforación lo habitual es que nos encontremos con diferentes tipos de materiales (arenas, arcillas, rocas, etc) y con diferentes cantidades de agua. Por tanto un primer método para conocer el valor de es, en el momento de la perforación, ir tomando muestras de los diferentes estratos o materiales que nos vamos encontrando y medir su conductividad térmica en laboratorio. Como es lógico, este método se antoja bastante laborioso, complicado y caro y que además no nos va a proporcionar información de la influencia del agua subterránea presente en la zona y el segundo método reconocido como Test de Respuesta Térmica es el más sencillo y nos permite tener en cuenta factores como son la presencia de agua, conductividad del material de relleno, tipo de sonda empleada, etc.
El Test de Respuesta Térmica se realiza normalmente sobre el primer sondeo geotérmico de un campo de captación geotérmica que deberá tener idénticas características a los demás sondeos. Consiste en aplicar una cantidad constante de calor en el subsuelo mediante resistencia eléctrica y a través del fluido caloportador a emplear durante 48-72 horas. Durante todo ese tiempo, la temperaturas de entrada y salida de la perforación, la potencia suministrada y por supuesto el tiempo serán medidos y los datos serán almacenados en ordenador y empleados para realizar la simulación con software especializado que nos permitirá determinar la distancia de las perforaciones, configuración de los sondeos geotérmicos, metro lineales de perforación necesarios, etc.
El Test de Respuesta Térmica es altamente recomendado para instalaciones que superen los 30 kW de potencia ya que garantizan el correcto funcionamiento de la instalación y los rendimientos esperados, al igual que ahorro en metros lineales de perforación de entorno al 20% en la mayoría de los casos
Energía Geotérmica_Aplicaciones
Aquí les dejo un video nuevo. Donde explica de una manera simple la Geotermia de baja/alta entalpía y sus aplicaciones. De los sistemas renovables que puede cubrir el total de las necesidades de climatización y Agua Caliente (baja entalpia) mediante bomba de calor Geotérmica y producción de electricidad con el aprovechamiento directo(geotermia de alta entalpia)
Captación Geotérmica Vertical
Si la superficie en horizontal disponible no es suficiente o lo que es lo mismo, si la demanda energética es mayor de la que puede proporcionar la captación geotérmica horizontal, se puede emplear la captación geotérmica vertical.
La Captación Geotérmica Vertical consiste en la ejecución de una o varias perforaciones que van desde los 50 hasta los 200 mts, con diámetros de 13 -17 cm aprox. La captación de energía se realiza a través de sondas de 32 - 40 mm de diámetro, la mayoría de veces de polietileno de alta densidad pero pudiéndose emplear sondas de cobre o acero inoxidable, por el cual circula un fluido termo-conductor (glicol-agua), el cual intercambia energía con el terreno.
Una vez se introduce la sonda, se rellena el espacio entre esta y el terreno con material termoconductivo, que puede ser el mismo ditritus del terreno, cemento-bentonita, arena silícea o grava silícea, todo depende de las características del terreno, siempre es mejor emplear el ditritus del terreno pero no siempre se puede realizar el relleno con este, dada la dificultad de inyección. Entre perforaciones se debe tomar coo base, una distancia mínima de 6 mts, sin embargo esto depende de la conductividad del terreno, disponibilidad del mismo, número de perforaciones y envergadura del proyecto.
Una vez se introduce la sonda, se rellena el espacio entre esta y el terreno con material termoconductivo, que puede ser el mismo ditritus del terreno, cemento-bentonita, arena silícea o grava silícea, todo depende de las características del terreno, siempre es mejor emplear el ditritus del terreno pero no siempre se puede realizar el relleno con este, dada la dificultad de inyección. Entre perforaciones se debe tomar coo base, una distancia mínima de 6 mts, sin embargo esto depende de la conductividad del terreno, disponibilidad del mismo, número de perforaciones y envergadura del proyecto.
Captación geotérmica horizontal
Por estas tuberías circula agua glicolada que intercambia calor con el terreno. La capacidad de intercambio de calor depende del tipo de terreno y su temperatura, de la longitud del intercambiador, de su aplicación (frío/calor) y el tipo de material de relleno que se coloque entre las tuberías del intercambiador y el suelo, así como de la separación entre las tuberías. Conociendo la cantidad de calor/frío (carga térmica) a disipar o absorber para climatizar una vivienda se puede llegar a un diseño óptimo para cada aplicación.
Existen distintas configuraciones de intercambiador enterrado y su elección depende de las características específicas de cada instalación.
Captación Geotérmica Horizontal: Entramado de tubos de polietileno de 25 a 40 mm de diámetro dispuestos en horizontal y enterrados a 0,8 a 1,2 mts de profundidad por los circula agua glicolada que captan la energía del sol, bien sea por conducción de la radiación solar directa o por la que transporta el agua lluvia que se filtra. La ventaja que ofrece este tipo de captación, es el bajo coste pero con la desventaja de penalizar una superficie amplia en la que no se puede edificar para permitir una renovación del terreno.
En el caso de una vivienda unifamiliar de nueva construcción, es necesario disponer de una superficie 1,5 veces la superficie útil a calefactar de la vivienda y hasta 3 veces para las casas antiguas con malos aislamientos térmicos. Debido a la escasa profundidad en la que se encuentra la captación geotérmica horizontal, el rendimiento de la Bomba de Calor Geotérmica se ve afectado en mayor medida por la fluctuación ambiental.
Beneficios y ahorros que se obtienen de la Geotermia Solar
* Comparado con una BdC Aire-Agua, se obtiene un ahorro del 40%-60%.
* Comparado con radiadores eléctricos se logra un ahorro del 75%.
* Comparado con un sistema de Gas Natural nos permite un ahorro del 60%.
* Comparado con otros sistemas que empleen otro tipo de combustibles, como lo es el Gas Oíl ahorros del 70%.
Las bombas de calor geotérmicas tienen una vida útil de 20 a 30 años frente a los sistemas convencionales como calderas de gas o gas oíl que tienen una vida útil de 10 a 15 años. Los costes de mantenimiento, operación y potencia contratada son reducidos, permite una climatización integral de los edificios gracias a la polivalencia del sistemas, colabora con la disminución de las emisiones de CO2, disminuye el impacto auditivo, impacto visual y elimina el riesgo de legionela.
Subvenciones para la Geotermia Solar en Extremadura_2010
ACTUACIONES SUBVENCIONABLES.
Hasta un 30% del coste de referencia.
Se tomará como coste de referencia, en relación con los objetivos energéticos, las
siguientes inversiones máximas por unidad de potencia de origen geotérmico:
— Para instalaciones de circuito abierto: 500 €/kW.
— Para instalaciones en circuito cerrado con intercambio enterrado horizontal: 1.100 €/kW.
— Para instalaciones en circuito cerrado con intercambio vertical con sondeos: 1.400 €/kW.
— Para instalaciones de redes de distrito geotérmicas: 1.500 €/kW.
En el caso de instalaciones híbridas, geotermia + biomasa térmica, geotermia +
solar térmica, que empleen calderas automáticas para uso doméstico o en instalaciones
municipales, la intensidad de la ayuda de la parte de geotermia podrá llegar
hasta el 50% de los costes elegibles.
De las actuaciones contempladas en el Anexo I del Decreto 263/2008, de 29 de diciembre, y de conformidad con el nuevo apartado añadido al mismo por el Decreto 242/2009, de 20 de noviembre, son objeto de subvención por la presente Orden de convocatoria de ayudas, las siguientes:
a) Solar térmica de baja temperatura.
b) Biomasa térmica.
c) Instalaciones híbridas biomasa + solar térmica.
d) Solar fotovoltaica aislada. Mixta eólica-fotovoltaica.
e) Surtidores para biocarburantes.
f) Equipos de aprovechamiento de la energía existente en el subsuelo. Geotermia
Cuantía máxima de la subvención:
Hasta un 30% del coste de referencia.
Se tomará como coste de referencia, en relación con los objetivos energéticos, las
siguientes inversiones máximas por unidad de potencia de origen geotérmico:
— Para instalaciones de circuito abierto: 500 €/kW.
— Para instalaciones en circuito cerrado con intercambio enterrado horizontal: 1.100 €/kW.
— Para instalaciones en circuito cerrado con intercambio vertical con sondeos: 1.400 €/kW.
— Para instalaciones de redes de distrito geotérmicas: 1.500 €/kW.
En el caso de instalaciones híbridas, geotermia + biomasa térmica, geotermia +
solar térmica, que empleen calderas automáticas para uso doméstico o en instalaciones
municipales, la intensidad de la ayuda de la parte de geotermia podrá llegar
hasta el 50% de los costes elegibles.
La partida presupuestaria para la geotermia es de 50.000€, un importe ridículo teniendo en cuenta que este tipo de instalaciones requieren de una inversión inicial alta pero con mayor rentabilidad además de la polivalencia que ofrece este tipo de sistemas pudiendo entregar calor y frío en una única máquina, ca diferencia de los sistemas actuales de energías renovables como la Biomasa y la solar térmica.
Toda la información aquí
Subvenciones para Geotermia en Castilla y León
Objeto:
Las subvenciones reguladas en esta convocatoria tienen por objeto las actuaciones que se lleven a cabo en materia de energías renovables excepto solar.Beneficiarios:
- a) Entidades Locales.
- b) Comunidades de Propietarios
- c) Asociaciones o Entidades sin Ánimo de lucro
- d) Personas Físicas
- e) Empresas, incluidas PYMES y empresas de Servicios Energéticos (ESE)
- f) Trabajadores por cuenta propio agrarios
- g) Asociaciones de Empresa
Conceptos Subvencionables:
-Energía eólica, Bioenergía-Geotermia: Instalaciones para aprovechar y utilizar aguas termales, cualquiera que sea su uso, procedentes de yacimientos geotérmicos que acrediten declaraciones de termalidad.
-Geotermia. Instalaciones de producción de energía térmica (frío/calor), para climatización utilizando bombas de calor que intercambien con el terreno, ya sea circuito abierto o cerrado.
Plazo de presentación:
a) Los interesados que reúnan los requisitos establecidos en la presente orden, y NO tengan la condición de empresa, podrán presentar las solicitudes dirigidas al Director General de Energía y Minas, en los plazos siguientes:Solicitudes tipo B: Entre las nueve horas del tercer lunes y las veinte horas del quinto viernes posterior a la fecha de publicación de esta convocatoria. Del 18 al 29 de Enero
Solicitudes tipo A: Entre las nueve horas del sexto lunes y las veinte horas del noveno viernes posterior a la fecha de publicación de esta convocatoria. Del 8 al 26 de Febrero.
b) En el caso de las empresas, el plazo será el comprendido entre las nueve horas del tercer lunes y las veinte horas del noveno viernes posterior a la fecha de publicación de esta convocatoria. Del 18 de Enero al 26 de Febrero.
La información completa incluido los documentos a rellenar en la web del EREN
EcoArquitectura: Hotel Orgánico con sistema de Geotermia Solar
Esto si es un Hotel moderno. Datos del Hotel:
Nombre: North Slope Ski Hotel. Hotel de lujo
Arquitecto y diseñador: Michael Jantzen
Habitaciones: 95
Dispone de pista de esquí de 120 metros de longitud y Gimnasio-Spa
Sistemas para la mejora de la eficiencia energética y prestaciones de este hotel:
* Eólica: Cuenta con 8 turbinas verticales eólicas para la producción de electricidad en lo alto del edificio.
* Solar Fotovoltaica: Cuenta con un gran generador fotovoltaico en la parte inferior orientada al sur.(zona negra de la foto) para la producción de electricidad.
* El diseño del edificio y los sistemas pasivos aprovechan al máximo las riquezas locales y permite ahorrar en consumo, ya que reduce las perdidas de calor en el edificio.
* Dispone de una Bomba de Calor (BdC) geotérmica para la climatización de los espacios y probablemente la producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS).
* Cada una de las 95 habitaciones del hotel están perfectamente controladas en cuanto a luz, calor y ventilación.
* El agua de la pista de esquí, es recogida y canalizada hasta unos contenedores enterrados el la ladera de la colina donde está situado el hotel.
* El gimnasio-spa, las máquinas utilizadas para el ejercicio contribuyen en la generación de energía eléctrica.
La bomba de calor geotérmica y el factor de energía primaria
La geotermia normalmente se cita como una fuente de energía renovable. Dicho así es cierto, porque definitivamente, si saco algo de calor del suelo este se enfría y tarde o temprano vuelve a la misma temperatura, así que la energía se ha renovado.
Entonces la pregunta crucial no es, si la geotermia es renovable o no, sino si el aprovechamiento de la geotermia mediante bombas de calor es más ecológico que otras formas de producir calor para calefacción.
Para explicar el problema voy a empezar con un ejemplo a lo mejor un poco tonto, pero después se explica qué tiene que ver con las bombas de calor geotérmicas:
Imaginemos que estamos en el desierto de Arabia y queremos calentar nuestra casa porque hace frío en la noche. Justo frente de casa tenemos un pozo de petroleo, pero como nos creemos ecológicos preferimos calentar la casa con biomasa, que es una energía renovable. Pero como no hay bosque en el desierto vamos en 4x4 a buscar leña a 1000km de la casa. Con eso gastamos 100l de gasolina con lo que hubiéramos podido calentar la casa durante mucho más tiempo que el que nos dura la leña que hemos traído.
Ahora, ¿qué tiene que ver con la bomba de calor geotérmica? Muy fácil: en el caso de la bomba de calor geotérmica también hay que vigilar si no gastamos más energía convencional para aprovechar la renovable.
Entonces comparemos energéticamente una bomba de calor geotérmica con una caldera de gas:
En ambos casos queremos entregar 100kWh de calor a una casa.
Empezamos con el caso de la caldera de gas, que es el más simple: La caldera de gas tiene un rendimiento de 90% aproximadamente, es decir 90% de la energía que contiene el gas nos va ser útil para calentar la casa, mientras 10% de la energía la perdemos principalmente a través de la chimenea. El total de energía primaria para producir 100kWh de calor mediante caldera de gas es entonces: 100kWh / 90% = 111kWh.
Ahora miramos el caso de una bomba de calor geotérmica: la bomba de calor tiene un COP de 4, es decir por cada kWh de electricidad que consume entrega 4 de calor. Por lo tanta, para producir 100kWh de calor necesitamos 25kWh de electricidad.
Pero ahora tenemos que ver cómo llegó la electricidad hasta nuestra casa. La electricidad se produce ne una central eléctrica que en la mayoría de los casos consume gas. El rendimiento para producir electricidad a partir de gas el de 40% aproximadamente. Entonces, para producir los 25kWh de electricidad que necesitamos para calentar la casa se tienen que quemar 25kwh/40% = 63 kWh
Entonces, en este ejemplo vemos que con la bomba de calor geotérmica hemos ahorrado casi la mitad del gas comparado con una caldera. La bomba de calor sale más beneficiada si tiene un COP mayor y si la electricidad se produce con un buen rendimiento.
Entonces la pregunta crucial no es, si la geotermia es renovable o no, sino si el aprovechamiento de la geotermia mediante bombas de calor es más ecológico que otras formas de producir calor para calefacción.
Para explicar el problema voy a empezar con un ejemplo a lo mejor un poco tonto, pero después se explica qué tiene que ver con las bombas de calor geotérmicas:
Imaginemos que estamos en el desierto de Arabia y queremos calentar nuestra casa porque hace frío en la noche. Justo frente de casa tenemos un pozo de petroleo, pero como nos creemos ecológicos preferimos calentar la casa con biomasa, que es una energía renovable. Pero como no hay bosque en el desierto vamos en 4x4 a buscar leña a 1000km de la casa. Con eso gastamos 100l de gasolina con lo que hubiéramos podido calentar la casa durante mucho más tiempo que el que nos dura la leña que hemos traído.
Ahora, ¿qué tiene que ver con la bomba de calor geotérmica? Muy fácil: en el caso de la bomba de calor geotérmica también hay que vigilar si no gastamos más energía convencional para aprovechar la renovable.
Entonces comparemos energéticamente una bomba de calor geotérmica con una caldera de gas:
En ambos casos queremos entregar 100kWh de calor a una casa.
Empezamos con el caso de la caldera de gas, que es el más simple: La caldera de gas tiene un rendimiento de 90% aproximadamente, es decir 90% de la energía que contiene el gas nos va ser útil para calentar la casa, mientras 10% de la energía la perdemos principalmente a través de la chimenea. El total de energía primaria para producir 100kWh de calor mediante caldera de gas es entonces: 100kWh / 90% = 111kWh.
Ahora miramos el caso de una bomba de calor geotérmica: la bomba de calor tiene un COP de 4, es decir por cada kWh de electricidad que consume entrega 4 de calor. Por lo tanta, para producir 100kWh de calor necesitamos 25kWh de electricidad.
Pero ahora tenemos que ver cómo llegó la electricidad hasta nuestra casa. La electricidad se produce ne una central eléctrica que en la mayoría de los casos consume gas. El rendimiento para producir electricidad a partir de gas el de 40% aproximadamente. Entonces, para producir los 25kWh de electricidad que necesitamos para calentar la casa se tienen que quemar 25kwh/40% = 63 kWh
Entonces, en este ejemplo vemos que con la bomba de calor geotérmica hemos ahorrado casi la mitad del gas comparado con una caldera. La bomba de calor sale más beneficiada si tiene un COP mayor y si la electricidad se produce con un buen rendimiento.
Ayudas para la Geotermia Solar en País Vasco
Description
Instalaciones de intercambio geotérmico de hasta 200 kW térmicos útiles en calefacción y/o ACS.
Sistemas de aprovechamiento de la energía térmica, calor y/o frío existente en el subsuelo, para su consumo en el sector doméstico, industrial o de servicios, mediante sistemas electromecánicos o termodinámicos:
• Aprovechamiento de energía geotérmica para redes de distrito.
• Aprovechamiento de la energía geotérmica para climatización utilizando bombas de calor que intercambien con el terreno, ya sean de circuito abierto o cerrado, tanto para instalaciones existentes que se reformen, como para instalaciones nuevas.
En el caso de redes de distrito, se consideran elegibles ampliaciones a nuevos usuarios, aunque permanezca inalterada la potencia de generación geotérmica.
Sistemas de aprovechamiento de la energía térmica, calor y/o frío existente en el subsuelo, para su consumo en el sector doméstico, industrial o de servicios, mediante sistemas electromecánicos o termodinámicos:
• Aprovechamiento de energía geotérmica para redes de distrito.
• Aprovechamiento de la energía geotérmica para climatización utilizando bombas de calor que intercambien con el terreno, ya sean de circuito abierto o cerrado, tanto para instalaciones existentes que se reformen, como para instalaciones nuevas.
En el caso de redes de distrito, se consideran elegibles ampliaciones a nuevos usuarios, aunque permanezca inalterada la potencia de generación geotérmica.
Beneficiarios
Podrán ser beneficiarios de las ayudas establecidas en la presente convocatoria las personas físicas con capacidad de obrar, personas jurídicas, instituciones sin ánimo de lucro, corporaciones locales, comunidades de propietarios y cualquiera otra asimilable a las anteriores, radicadas en la Comunidad Autónoma de Euskadi o que desarrollen su actividad en esta Comunidad.
La cuantía de las ayudas podrá alcanzar hasta un máximo de 100.000 € para un mismo beneficiario en una o varias instalaciones. Dos sociedades serán consideradas como un mismo beneficiario bien cuando estén participadas en una cantidad igual o superior al 25% del capital por una misma persona físico o jurídico, bien cuando una participe en la otra en una cantidad igual o superior al 25% del capital.
Se considera coste elegible toda aquella inversión en inmovilizado material y mano de obra directamente atribuible a la instalación de aprovechamiento de energías renovables, necesaria para el funcionamiento de la misma y no justificable por el empleo de otras tecnologías no renovables; quedan excluidos gastos en obra civil (salvo en redes de calefacción de distrito por biomasa), gastos financieros, tasas, permisos, gastos de gestión u otros de similar naturaleza; siendo en todo caso el criterio del EVE el que prevalecerá en caso de controversia.
La cuantía de las ayudas podrá alcanzar hasta un máximo de 100.000 € para un mismo beneficiario en una o varias instalaciones. Dos sociedades serán consideradas como un mismo beneficiario bien cuando estén participadas en una cantidad igual o superior al 25% del capital por una misma persona físico o jurídico, bien cuando una participe en la otra en una cantidad igual o superior al 25% del capital.
Se considera coste elegible toda aquella inversión en inmovilizado material y mano de obra directamente atribuible a la instalación de aprovechamiento de energías renovables, necesaria para el funcionamiento de la misma y no justificable por el empleo de otras tecnologías no renovables; quedan excluidos gastos en obra civil (salvo en redes de calefacción de distrito por biomasa), gastos financieros, tasas, permisos, gastos de gestión u otros de similar naturaleza; siendo en todo caso el criterio del EVE el que prevalecerá en caso de controversia.
Cuantía de la Ayuda
Intensidad de ayuda: como máximo el 30% del coste de referencia.
Coste de referencia: Se tomará como coste de referencia, en relación con los objetivos energéticos, las siguientes inversiones máximas por unidad de potencia de origen geotérmico.
• 450 €/kW para instalaciones en circuito abierto.
• 1.000 €/kW para instalaciones en circuito cerrado con intercambio enterrado horizontal.
• 1.250 €/kW para instalaciones en circuito cerrado con intercambio vertical con sondeos
• 1.350 €/kW para instalaciones de redes de distrito geotérmicas.
En el caso de bombas de calor con coeficiente de eficiencia, COP, menor de 3’75 (0º/35º) el coste de referencia será disminuido en un factor 2/3.
Coste de referencia: Se tomará como coste de referencia, en relación con los objetivos energéticos, las siguientes inversiones máximas por unidad de potencia de origen geotérmico.
• 450 €/kW para instalaciones en circuito abierto.
• 1.000 €/kW para instalaciones en circuito cerrado con intercambio enterrado horizontal.
• 1.250 €/kW para instalaciones en circuito cerrado con intercambio vertical con sondeos
• 1.350 €/kW para instalaciones de redes de distrito geotérmicas.
En el caso de bombas de calor con coeficiente de eficiencia, COP, menor de 3’75 (0º/35º) el coste de referencia será disminuido en un factor 2/3.
El nombre que mejor describe esta aplicación renovable es: Aerotermia Pasiva
Para la construcción pasiva europea, el prerrequisito es un requerimiento anual de calentamiento menor que 15 kWh/(m2/año) fijo como parámetro estándar. Más aun, el consumo de energía primario combinado del área de una vivienda pasiva europea no puede exceder de 120 kWh/(m2/año) para calefacción, agua caliente y electricidad. Para obtener esto, el edificio tiene que usar fuentes de energía natural y una arquitectura bioclimática especial a fin de minimizar el uso de energía.
Una de las aplicaciones renovables que se emplean en esta vivienda es la aero-termia pasiva o más comúnmente conocido Pozo Canadiense, consiste en:
Aprovechar la temperatura del subsuelo a 2 mts de profundidad, constante durante todo el año entre 12 y 15 ºC para calefactar o refrescar en invierno o verano en una vivienda pasiva que demanda una potencia muy de calefacción o para un pre-tratamiento del aire que se quiere o debe renovar en el edificio con el fin de obtener una parte de la potencia necesaria para tener la temperatura de confort en el recinto.
En este tipo de instalaciones, el aire penetra por una toma de aire debidamente protegida y circula por una red de tuberías en PVP u hormigón bajo la vivienda, hay fabricantes con materiales específicos para este tipo de aplicaciones que evitan la proliferación de hongos y bacterias. A partir de ahí se suministra aire renovado al edificio que ya ha sido pre-calentado/enfriado, una mejora es poder recuperar el calor que se encuentra en el aire viciado que se quiere renovar por medio de intercambiadores de calor
El Nuevo Plan 2011-2020 de Energías Renovables incluye la Geotermia
El Nuevo Plan de Energía renovables (PER) 2011-2020 compromete a España cubrir el 20% de la energía consumida a partir de fuentes renovables. La Nueva directiva Europea considera la geotermia como una energía renovable al igual que la hidrotérmica, aerotérmica capturada mediante bombas de calor (BdC) es por esta razón que el nuevo Plan a parte de profundizar en el desarrollo de áreas maduras y consolidadas, incorporará sistemas renovables pero hasta ahora poco aprovechados en España como la Geotermia, con objetivos especificos y medidas concretas para el 2020.
En la actualidad en España, las renovables representan el 7,6% del total de consumo en energía primaria del cual solo el 0,01% del balace energético corresoponde a la geotermia.El IDAE quiere potenciar el aprovechamiento de la Geotermia Solar como fuente renovable para calefacción y climatización de edificios.
Fuente: IDAE
Otro ejemplo de energía renovable: La geotérmica.
Actualmente el volumen total de calor consumido por los edificios en Alemania asciende a 1.000 teravatios/hora. Sus instalaciones geotérmicas apenas producen sólo 1,6 teravatios/hora. En el 2006 se instalaron en Alemania 24 mil sistemas geotérmicos en casas privadas, en edificios públicos y parques industriales lo que representa un incremento del 50 por ciento frente al año anterior y el mayor crecimiento registrado por esta rama en toda su historia.
Actualmente el 6% de las nuevas edificaciones en Alemania cuentan con calefacciones geotérmicas. Toda la noticia
¿Es renovable la geotérmia de baja entalpía?
Una duda sobre el uso del calor del a superficie de la tierra mediante bombas de calor geotérmicas es, si ese calor realmente es renovable, es decir, si se agota cuando lo usamos durante mucho tiempo. En Suiza, donde ya hace muchos años se utilizan las bombas de calor geotérmicas para calefacción (y la mayoría de los edificios nuevos utiliza esa tecnología) se hizo un estudio sobre este tema, encargado por la oficina federal de energía (http://www.hetag.ch/huber/download/geotherm.pdf).
El flujo de calor desde el interior de la tierra (la geotermia clásica) es de aproximadamente 0,57kWh/m^2 y año. Una vivienda unifamiliar típica requiere 8000kWh/año de calor geotérmico; para satisfacer esta demanda con calor desde el interior de la tierra, se necesitaría una superficie de captación de 14 000 m^2, lo que obviamente no es realista.
En mediciones de una sonda geotérmica se ha podido mostrar que durante los primeros 4 años de funcionamiento, sólo el 8% del calor extraído proviene del flujo de calor geotérmico y el 68% es calor almacenado en la roca. ¿Entonces no es renovable?
Mediante modelos, se ha calculado que para una sonda geotérmica existe un tiempo característico después del cual se llega a un estado estacionario, es decir que a lo largo del año, toda la energía que se extrae de la roca está remplazada por flujos de calor dentro de la tierra. En este estado, 15% del calor proviene del interior de la tierra y 85% proviene de la superficie, del sol que calienta el suelo.
Para que se establezca este equilibrio, la temperatura de la tierra alrededor de la sonda ha de bajar en comparación a la temperatura inicial (antes de que existiera la sonda). La cantidad del descenso de temperatura depende del tamaño de la sonda, la conductividad de la roca y la cantidad de calor que se extrae. En un ejemplo que se ha calculado en el estudio, la temperatura baja de 11,5ºC a 7,68ºC después de 32 años y a 7,35ºC después de 234 años, cuando ya se ha llegado al estado estacionario.
En el cálculo también se puede ver que una segunda sonda a una distancia de 30 m de la primera reduce la temperatura a 7,45ºC después de 32años y a 7,18ºC después de 234 años. Si esta segunda sonda solamente tiene una distancia de 5 m, entonces la temperatura se reduce a 6,58ºC después de 32 años y a 6,33ºC después de 234 años.
También hay que tener en cuenta que cada sonda adicional cerca de la primera reduce la temperatura más. Si por ejemplo una sonda a 5 m de distancia reduce la temperatura en 1ºC adicional, dos sondas en una distancia de 5 m la reducen en 2ºC. Si pensamos en campos de sondas con muchos sondas este efecto puede bajar mucho la temperatura, siempre que no se utiliza las sondas también para disipar calor en verano.
Como conclusión, se puede ver que la energía que se extrae de la superficie de la tierra se renueva de forma natural. Teniendo en cuenta que en España, las sondas geotérmicas en muchas ocasiones también se utilizan para disipar calor en verano, menos riesgo hay que a lo largo del tiempo se "acabe" el calor que extraemos.
El flujo de calor desde el interior de la tierra (la geotermia clásica) es de aproximadamente 0,57kWh/m^2 y año. Una vivienda unifamiliar típica requiere 8000kWh/año de calor geotérmico; para satisfacer esta demanda con calor desde el interior de la tierra, se necesitaría una superficie de captación de 14 000 m^2, lo que obviamente no es realista.
En mediciones de una sonda geotérmica se ha podido mostrar que durante los primeros 4 años de funcionamiento, sólo el 8% del calor extraído proviene del flujo de calor geotérmico y el 68% es calor almacenado en la roca. ¿Entonces no es renovable?
Mediante modelos, se ha calculado que para una sonda geotérmica existe un tiempo característico después del cual se llega a un estado estacionario, es decir que a lo largo del año, toda la energía que se extrae de la roca está remplazada por flujos de calor dentro de la tierra. En este estado, 15% del calor proviene del interior de la tierra y 85% proviene de la superficie, del sol que calienta el suelo.
Para que se establezca este equilibrio, la temperatura de la tierra alrededor de la sonda ha de bajar en comparación a la temperatura inicial (antes de que existiera la sonda). La cantidad del descenso de temperatura depende del tamaño de la sonda, la conductividad de la roca y la cantidad de calor que se extrae. En un ejemplo que se ha calculado en el estudio, la temperatura baja de 11,5ºC a 7,68ºC después de 32 años y a 7,35ºC después de 234 años, cuando ya se ha llegado al estado estacionario.
En el cálculo también se puede ver que una segunda sonda a una distancia de 30 m de la primera reduce la temperatura a 7,45ºC después de 32años y a 7,18ºC después de 234 años. Si esta segunda sonda solamente tiene una distancia de 5 m, entonces la temperatura se reduce a 6,58ºC después de 32 años y a 6,33ºC después de 234 años.
También hay que tener en cuenta que cada sonda adicional cerca de la primera reduce la temperatura más. Si por ejemplo una sonda a 5 m de distancia reduce la temperatura en 1ºC adicional, dos sondas en una distancia de 5 m la reducen en 2ºC. Si pensamos en campos de sondas con muchos sondas este efecto puede bajar mucho la temperatura, siempre que no se utiliza las sondas también para disipar calor en verano.
Como conclusión, se puede ver que la energía que se extrae de la superficie de la tierra se renueva de forma natural. Teniendo en cuenta que en España, las sondas geotérmicas en muchas ocasiones también se utilizan para disipar calor en verano, menos riesgo hay que a lo largo del tiempo se "acabe" el calor que extraemos.
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