¿Qué es y cómo funciona la geotermia?

• ¿Qué es la energía geotérmica?
• Sistemas para aprovechar la geotermia
• ¿Qué es la geotermia y cómo funciona?
• Tipos de instalaciones de geotermia
• Energía geotérmica en España
• Preguntas frecuentes sobre geotermia

Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

La energía geotérmica es una energía renovable: no consume recursos extinguibles y la cantidad que extraemos o se pierde es pequeña en comparación con el calor interno de la Tierra. La geotermia se obtiene mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.

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La energía geotérmica contenida en estos yacimientos la podemos aprovechar de dos formas, por un lado, gracias al agua calentada en el interior de la tierra y por otro, por la propia temperatura de la tierra que hay en el subsuelo.

Una central geotérmica es una instalación de grandes dimensiones donde se genera electricidad utilizando las fuentes de energía geotérmica, es decir, las bolsas de agua muy caliente o vapor de agua. Estas centrales son muy parecidas a las centrales térmicas de carbón o de ciclo combinado.

La única y gran diferencia es que en una central geotérmica se aprovecha el calor interior de la tierra para llevar a ebullición el agua. Este es conducido a la turbina de un generador, que la hace girar produciendo electricidad. Posteriormente, el vapor de agua se enfría y es devuelto al subsuelo.

Fuente de la imagen: ©Shlomo Ben Dror – Google Maps (Central geotérmica de Nesjavellir – Islandia)

El otro sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica se basa en el funcionamiento de la bomba de calor. En este caso no interviene agua o vapor de agua en el proceso de trabajo, sino que es la propia temperatura del subsuelo la que se aprovecha para que la bomba geotérmica pueda captar la energía térmica y llevarla a donde nos interese.

La bomba de calor geotérmica es un equipo capaz de absorber la energía calorífica de un lugar y gracias a las propiedades de un gas refrigerante, llevar esa energía a otro lugar. En este caso, se aprovecha la gran estabilidad de la temperatura del subsuelo para hacer ese intercambio de calor, entre nuestra vivienda y la tierra que tenemos debajo.

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La geotermia es esa energía que contiene el interior de la tierra y que podemos aprovechar gracias a la bomba de calor geotérmica. Así, podemos aprovechar la geotermia en nuestro país a partir de una profundidad de 1,5 metros. Esto es posible, ya que la corriente de energía geotérmica en España se mantiene más o menos constante entre los 14 y los 19 °C. Esto permite disponer de unas condiciones perfectas para el intercambio de calor y frío de la bomba de calor.

El funcionamiento de la geotermia es bastante sencillo. Se basa en la capacidad de una bomba de calor de captar el calor del interior de la tierra y cederlo al agua que guardamos en un depósito, para la calefacción geotérmica en invierno. Durante el verano, se invierte el sentido de trabajo de la bomba de calor para darnos climatización geotérmica. De manera que recoge el calor del interior de nuestra vivienda y lo disipa en el subsuelo.

Para ello, se disponen de sondas o redes de tuberías en el interior de pozos o excavaciones a cierta profundidad. Por estas tuberías circula agua, que sirve para disipar o absorber el calor que la bomba de calor se ha cedido del gas frigorífico, que a su vez lo ha captado del interior de nuestra vivienda.

Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

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Aunque la base de funcionamiento es la misma y se puede utilizar una misma bomba de calor geotérmica, el tipo de instalación de las tuberías enterradas puede ser de dos modos diferentes. La elección de un tipo u otro depende de diferentes factores. Podemos vernos influenciados por el tipo de terreno, la cantidad de espacio disponible o por el aspecto económico.

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En nuestro país, la geotermia aún dispone de poca penetración en el parque de bombas de calor. Esto es así a pesar del gran potenciar que tiene para proporcionar climatización geotérmica a nuestras viviendas e industrias y para la generación eléctrica.

En los años 70 del siglo pasado, el Instituto Geológico y Minero de España elaboró un mapa con las zonas de gran potencial para aprovechar la energía geotérmica. En él se marcaron todas las zonas conocidas en tres categorías: geotermia de baja temperatura, de media y alta temperatura. Además, se catalogó la profundidad a la que están las bolsas de alta temperatura para su posible explotación.

Fuente de la imagen: Instituto Geológico y Minero de España

Sin embargo, y a pesar de que hay muchas zonas de España que no están marcadas como áreas de interés geotérmico, esto no indica que no sean apropiadas para la instalación de bombas geotérmicas. Simplemente, significa que o no se hizo un estudio en dichas zonas, o que el potencial calorífico no es apto para una explotación industrial para generación eléctrica o aprovechamiento intensivo.

Las islas Canarias son una zona privilegiada en cuanto al potencial geotérmico debido principalmente a la actividad volcánica que las originó y que periódicamente nos muestra su poder. A este respecto debemos añadir la información que difundió el IDEA (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía), por el cual la energía calorífica almacenada en 1 km³ de roca caliente a 250 °C, equivale a 40 millones de barriles de petróleo.

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• ¿Qué profundidad necesita la geotermia?
• ¿Qué es más eficiente la geotermia o la aerotermia?
• ¿Cuáles son las ventajas de la energía geotérmica?
• ¿Qué inconvenientes tiene la energía geotérmica?
• ¿Por qué combinar placas solares con geotermia?
• ¿Cuánto cuesta una instalación de geotermia?

La profundidad que necesita una instalación de climatización geotérmica depende de las necesidades de la vivienda o edificio y de la zona o condiciones del terreno. En el caso de un sistema de geotermia horizontal, las tuberías deberían estar a una profundidad entre 1,5 y 3 metros. Para una instalación de geotermia vertical, los pozos deben tener una profundidad entre los 40 y 150 metros.

Ante la duda de la eficiencia entre la geotermia y la aerotermia debemos observar la temperatura del elemento que interviene en cada una de ellas. En el caso de la aerotermia, captamos la energía calorífica del aire que nos rodea y este puede tener grandes variaciones. Por ejemplo, en un solo día puede oscilar entre los 5 °C a la madrugada y los 35 °C a medio día.

En cambio, en el subsuelo la temperatura es mucho más estable y homogénea, siendo las variaciones durante un día apenas imperceptibles, y a lo largo del año pueden oscilar entre los 14 y los 19 °C. Teniendo en cuenta que a mayor rango entre temperatura la bomba de calor tendrá mayor inestabilidad y su rendimiento será menor, concluimos que la geotermia puede aportar una mayor eficiencia que la aerotermia.

Esto se traduce en los datos del COP que tiene cada una de ellas. Así, una bomba de calor de aerotermia tiene un COP alrededor de 4. En cambio, una bomba de calor geotérmica dispone de un COP de 6.

* COP : Coefficient of performance o Coeficiente de rendimiento.

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- Inagotable: el núcleo interno de la Tierra está a más de 5.000 °C. Esta temperatura va reduciéndose conforme nos acercamos a la superficie. Aun así, la Tierra no deja de emitir ese calor y en tal proporción que esta energía es inagotable y podemos hacer uso de ella durante siglos.

- Ayuda a eliminar los combustibles fósiles de nuestras vidas: es una energía renovable y por ello no causa alteraciones en el ecosistema terrestre. No influye en el efecto invernadero como los combustibles fósiles que son muy perjudiciales para el entorno.

- Económico: aunque su instalación es relativamente cara, durante su explotación nos aporta de gran cantidad de energía de forma gratuita. Debemos tener en cuenta que, con un COP de 6, por cada 1 kW de electricidad que consume la bomba de calor, nos aporta hasta 6 kW de energía calorífica.

- Controlable: la ventaja de la energía geotérmica es que podemos saber con antelación la cantidad de energía que vamos a generar. Podemos cerrar o apagar el sistema cuando nos interese y volverlo a encender cuando necesitamos más energía. Algo que no es tan fácil con otras energías como la nuclear.

- Energía renovable: la energía geotérmica no extrae apenas gases a la atmósfera durante el proceso de extracción del vapor, por lo que está considerada como verde y limpia.

- Producción continua: al contrario que otras energías como la fotovoltaica, que depende de las horas de sol, o la eólica, que depende de la existencia de viento, la energía geotérmica está disponible 24 horas al día, 7 días a la semana.

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Los inconvenientes de la energía geotérmica son varios, aunque afectan más a las grandes centrales que a una instalación doméstica con una bomba de calor:

Una instalación geotérmica es por si muy eficiente, ya que el consumo de electricidad es reducido en comparación con la energía que nos aporta. Al contar con una instalación solar fotovoltaica podemos hacer que sea totalmente independiente, si dispone de baterías para suministrar la electricidad que necesite por la noche. Algo que no solo es útil para las viviendas aisladas que no están conectadas a la red, sino también para aquellas que quieren reducir drásticamente su factura de la luz.

El precio de una instalación para climatización geotérmica varía mucho en función de las necesidades de la vivienda o industria donde se monte. Así mismo de la necesidad de hacer pozos o podemos solucionarlo con una excavación. Sin olvidar el tipo de terreno, la sala de máquinas, etc.

Para hacernos una idea hemos preparado un ejemplo sobre una vivienda unifamiliar de unos 150 m². Esta casa tiene una demanda de calefacción de 10 kW y 2 kW de agua caliente sanitaria. Se estima una potencia para la bomba de calor geotérmica de 10 kW. El técnico ha evaluado el terreno y según los cálculos se necesitarán 2 pozos de 100 metros de profundidad cada uno, para captación vertical.

Además, se deben considerar los depósitos para acumulación de agua de calefacción y potable, tuberías, válvulas, sistema de regulación, la instalación de todos los elementos y la puesta en marcha. Toda la instalación ronda los 25.000 €.

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