La geotermia representa uno de los ahorros más significativos en energía doméstica, permitiendo reducir hasta un 75% los costes de calefacción en comparación con la electricidad tradicional. De hecho, esta fuente de energía renovable mantiene una temperatura constante de aproximadamente 15ºC durante todo el año en España, comenzando desde tan solo 1,5 metros bajo tierra.
Mientras que la energía geotérmica ha demostrado ser una alternativa eficiente a los combustibles fósiles, actualmente solo se aprovecha el 15% de las reservas geotérmicas conocidas en el mundo. Además, su capacidad de recuperar la inversión inicial en un plazo de 3 a 5 años la convierte en una opción cada vez más atractiva para los propietarios que buscan soluciones energéticas sostenibles.
En esta guía, exploraremos qué es la geotermia, cómo funciona este sistema de energía renovable y analizaremos sus diferentes aplicaciones prácticas para el hogar.
¿Qué es la energía geotérmica?
El término geotermia proviene del griego geo (tierra) y thermós (calor), definiendo así la energía almacenada en forma de calor bajo la superficie terrestre. Esta fuente de energía renovable aprovecha el calor natural contenido en rocas, suelos y aguas subterráneas, independientemente de su temperatura, profundidad o procedencia.
La geotermia es una opción muy atractiva para viviendas unifamiliares con jardín y para edificios
El calor de la tierra como recurso
La Tierra está compuesta por diferentes estratos, comenzando con un núcleo interno sólido de hierro de aproximadamente 1.500 kilómetros de diámetro. Posteriormente, encontramos un núcleo externo de roca fundida caliente del mismo grosor, seguido por un manto de magma y roca de 1.800 kilómetros. Ciertamente, la temperatura del núcleo interno alcanza los 10.800 grados Fahrenheit, comparable con la superficie del sol.
Durante el proceso natural, el agua de lluvia se filtra a través de la corteza terrestre, formando mantos y corrientes de aguas profundas. Al entrar en contacto con las altas temperaturas del subsuelo, se genera un reservorio geotérmico compuesto por agua y vapor a elevadas temperaturas.
Tipos de energía geotérmica
Según su nivel térmico, la energía geotérmica se clasifica en cuatro categorías principales:
- Alta temperatura: Se encuentra en zonas activas de la corteza terrestre, superando los 150°C. Se utiliza principalmente para generar electricidad mediante turbinas.
- Media temperatura: Alcanza entre 100°C y 150°C, permitiendo tanto la producción eléctrica como aplicaciones térmicas directas en sistemas de calefacción urbanos.
- Baja temperatura: Con rangos entre 30°C y 100°C, se aprovecha en sistemas de climatización, procesos industriales y balnearios.
- Muy baja temperatura: Se localiza a escasos metros bajo la superficie (aproximadamente 2 metros), con temperaturas inferiores a 30°C. Se utiliza principalmente mediante bombas de calor para climatización.
Además, los sistemas de aprovechamiento geotérmico se dividen en dos tipologías fundamentales: sistemas abiertos, que captan agua directamente de acuíferos, y sistemas cerrados, que emplean intercambiadores enterrados por donde circula un fluido termoportador.
Esta energía renovable ofrece una producción continua durante todo el año, sin depender de factores climáticos como el viento o el sol. Asimismo, las instalaciones geotérmicas destacan por su bajo impacto visual y su capacidad para operar sin generar emisiones contaminantes.
Funcionamiento básico de la geotermia
Los sistemas geotérmicos aprovechan el calor natural del subsuelo mediante un proceso sofisticado de captación y distribución. Para comprender su funcionamiento, analizaremos cada componente esencial del sistema.
Captación del calor terrestre
El proceso comienza con la extracción del calor mediante dos tipos principales de sistemas. En primer lugar, los sistemas abiertos extraen agua directamente de acuíferos subterráneos a través de dos pozos: uno para extraer y otro para reinyectar el agua. Por otro lado, los sistemas cerrados utilizan intercambiadores enterrados por donde circula un fluido termoportador.
Los sistemas cerrados se dividen en dos configuraciones principales:
- Captación horizontal: Se instalan tuberías a una profundidad promedio de 1,5 metros, requiriendo una superficie amplia de terreno
- Captación vertical: Implica perforaciones de 80 a 200 metros de profundidad con diámetros entre 10 y 15 centímetros
Sistema de bombas de calor
El corazón del sistema es la bomba de calor geotérmica, que funciona mediante cuatro componentes principales: evaporador, condensador, compresor y válvula de expansión. Este equipo logra un rendimiento (COP) entre 3,5 y 4,5 en sistemas cerrados, mientras que en sistemas abiertos puede alcanzar valores de hasta 6.
Proceso de intercambio térmico
El intercambio de calor ocurre en un ciclo continuo. Inicialmente, el fluido refrigerante en estado líquido y a baja temperatura absorbe el calor del terreno en el evaporador. Posteriormente, el compresor eleva la presión y temperatura del gas refrigerante hasta alcanzar entre 80° y 90°.
En el condensador, este calor se transfiere al sistema de calefacción de la vivienda. Finalmente, la válvula de expansión reduce la temperatura y presión del refrigerante, permitiéndole regresar al evaporador para reiniciar el ciclo. Durante el verano, este proceso se invierte para proporcionar refrigeración, extrayendo el calor del edificio y transfiriéndolo al subsuelo.
Además, los sistemas modernos operan en circuito cerrado, sin emisiones a la atmósfera. Cuando el fluido se enfría, retorna al subsuelo donde capta nuevamente el calor, manteniendo así un ciclo eficiente y sostenible.
Los sistemas geotérmicos aprovechan el calor natural del subsuelo
Aplicaciones prácticas en edificios
Los sistemas geotérmicos ofrecen múltiples aplicaciones prácticas en edificios, destacando principalmente por su versatilidad y eficiencia energética. Ciertamente, estos sistemas pueden reducir el consumo energético hasta en un 80% en comparación con los métodos tradicionales.
Calefacción y refrigeración
La geotermia proporciona climatización mediante un sistema que mantiene temperaturas constantes entre 10 y 15 grados en el subsuelo. Durante el invierno, el sistema extrae el calor del terreno para calentar los espacios interiores, mientras que en verano invierte el proceso para refrigerar. Además, el suelo radiante/refrescante resulta especialmente eficiente, ya que permite trabajar con temperaturas cercanas a las de confort.
Agua caliente sanitaria
La temperatura constante de la geotermia de baja temperatura, que oscila entre 30 y 100 grados centígrados, resulta ideal para calentar el agua de uso sanitario. Este sistema reduce significativamente los costes operativos, puesto que por cada kilovatio hora de energía eléctrica consumida, se obtienen 5 kilovatios hora de energía térmica.
Climatización de piscinas
La climatización geotérmica de piscinas representa una solución eficiente tanto para instalaciones interiores como exteriores. Para piscinas cubiertas, el sistema mantiene temperaturas óptimas entre 24°C y 27°C de manera económica. En el caso de piscinas exteriores, aunque la climatización durante todo el año resulta menos rentable, el sistema permite extender la temporada de uso, ganando aproximadamente un mes adicional tanto en primavera como en otoño.
Un ejemplo notable se encuentra en Murillo el Fruto, Navarra, donde una instalación con bomba de calor de 22 kW y cuatro pozos de 100 metros proporciona climatización integral mediante una triple operación: calefacción del ambiente con suelo radiante, calentamiento del agua mediante bomba geotérmica y deshumidificación del recinto.
La eficiencia del sistema se maximiza cuando se combina con elementos complementarios como mantas térmicas para piscinas exteriores, que ayudan a mantener la temperatura y reducir las pérdidas de calor. Asimismo, la vida útil prolongada de estos sistemas, que puede alcanzar entre 25 y 50 años, los convierte en una inversión altamente rentable a largo plazo.
Comparativa: Aerotermia o Geotermia
Al comparar los sistemas de aerotermia y geotermia, ambas tecnologías destacan por su capacidad para proporcionar calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. Sin embargo, presentan diferencias significativas en varios aspectos fundamentales.
Diferencias principales
La distinción más notable radica en la fuente de energía que utilizan. Mientras la geotermia aprovecha la temperatura constante del subsuelo, la aerotermia extrae energía del aire exterior. Esta diferencia resulta crucial, puesto que la temperatura del subsuelo se mantiene estable durante todo el año, mientras que el rendimiento de la aerotermia fluctúa según las condiciones climáticas exteriores.
Además, la geotermia no requiere unidad exterior, eliminando así el impacto visual y la contaminación acústica. Por otro lado, la aerotermia necesita una unidad exterior que puede afectar la estética de la fachada.
Costes de instalación
En términos económicos, una instalación de geotermia para una vivienda unifamiliar oscila entre 17.000€ y 45.000€, mientras que la aerotermia requiere una inversión entre 10.000€ y 32.000€. Esta diferencia se debe principalmente a la necesidad de realizar perforaciones en el terreno para los sistemas geotérmicos.
Eficiencia energética
La eficiencia de estos sistemas se mide mediante el coeficiente de rendimiento (COP). La geotermia puede alcanzar una eficiencia del 600%, generando hasta 6 kW de calor por cada kilovatio de electricidad consumido, mientras que la aerotermia logra un 400%, produciendo 4 kW por kilovatio.
Para ilustrar esta diferencia, consideremos una vivienda en Granada con necesidad de 22.000 kWh anuales para calefacción. Con un precio de electricidad de 0,20 €/kWh, los costes anuales serían:
- Geotermia: 978€ (4.889 kWh × 0,20 €/kWh)
- Aerotermia: 1.528€ (7.639 kWh × 0,20 €/kWh)
En cuanto al tiempo de amortización, la aerotermia recupera la inversión en aproximadamente 2,7 años, mientras que la geotermia requiere 10,1 años. No obstante, la geotermia ofrece una vida útil más prolongada, alcanzando los 24 años frente a los 14 años de la aerotermia.
Conclusión
La geotermia representa, sin duda, una de las alternativas más prometedoras en el campo de las energías renovables. Sus múltiples aplicaciones, desde la climatización hasta el agua caliente sanitaria, demuestran su versatilidad y eficiencia en entornos domésticos.
Ciertamente, aunque la inversión inicial puede ser mayor que otras opciones como la aerotermia, los beneficios a largo plazo son significativos. La estabilidad térmica del subsuelo garantiza un rendimiento constante durante todo el año, permitiendo ahorros de hasta el 75% en costes energéticos.
Por tanto, considerando su vida útil superior a 24 años, su eficiencia energética del 600% y su contribución a la reducción de emisiones contaminantes, la energía geotérmica se posiciona como una solución ideal para propietarios que buscan alternativas sostenibles y económicamente viables a largo plazo.
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