Las innovaciones en sistemas geotérmicos benefician a edificios grandes y pequeños
Comparada con los combustibles fósiles, la energía geotérmica emite muy poco dióxido de carbono u otros gases de efecto invernadero, pero, para aprovechar este fluido portador de calor cerca de la superficie de la Tierra, su temperatura debe aumentarse empleando bombas de calor (generalmente intercambiadores de calor subterráneos). Con todo, las tecnologías de perforación convencionales presentan una serie de limitaciones que pueden mitigarse como, por ejemplo, equipamiento caro, equipos especializados, ruido del compresor, peligros del aire presurizado (12-20 bar), posible inestabilidad del pozo, cantidades significativas de agua potable necesaria y malas condiciones de trabajo. El proyecto financiado con fondos europeos GEOTeCH diseñó, construyó y probó un equipo de perforación que ya ha sido comercializado por Conrad (un socio del proyecto) con un barreno de vástago hueco para intercambiadores de calor subterráneos superficiales. El equipo puede perforar rápidamente en suelos sueltos (arena, grava, arcillas), con un uso mínimo de agua. El coste de estas unidades, diseñadas para edificios a pequeña escala, es un 70 % inferior que el de un equipo de perforación rotatoria a pozo abierto con lodo, lo que reduce las barreras de entrada para los recién llegados al mercado geotérmico. El proyecto también desarrolló un intercambiador de calor de cimentación para su uso en edificios más grandes, donde se puede integrar con los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado existentes, lo que reduce los costes totales.
Una tecnología geotérmica para edificios pequeños y grandes
Se desarrolló una tecnología de intercambiadores de calor subterráneos «Plug and Play» para edificios más pequeños basada en un intercambiador de calor en espiral coaxial, que puede aprovechar la energía a una profundidad menor que la habitual. Aunque este diseño lleva varios años disponible, el prototipo del proyecto lo actualizó con una de láminas y películas coextrusión del tubo interno en espiral. Esta innovación permitió un rendimiento más rentable a profundidades de 20-50 m, en comparación con los intercambiadores de calor convencionales con tubos en U. GEOTeCH desarrolló asimismo un intercambiador de calor de cimentación para edificios terciarios más grandes, en los que un tubo se incrusta en las estructuras de cimentación, por ejemplo, las paredes. Este enfoque evita la perforación, la instalación de tuberías y la lechada necesarias para los intercambiadores de calor subterráneos. Las pruebas de la tecnología de perforación y de los intercambiadores de calor se realizaron en cuatro edificios de Europa. El sistema de intercambiadores de calor subterráneos se probó en edificios pequeños de oficinas de Ámsterdam, Leicester y Padua, mientras que la tecnología de intercambiador de calor de cimentación se evaluó en un edificio grande de oficinas de Barcelona, donde también se integró con el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
Una tecnología ajustable
La demostración de Barcelona reveló que GEOTeCH podría ser especialmente útil en edificios nuevos más grandes a fin de reducir significativamente su consumo de energía. «Nuestros intercambiadores de calor de cimentación tienen la misma capacidad de intercambio de calor que los intercambiadores de calor subterráneos, pero los costes de puesta en práctica son un 82 % más bajos», comenta Dery Torres, coordinador del proyecto. Para hacer funcionar el sistema completo en edificios más grandes, lo que implica emplear una bomba de calor geotérmica para la calefacción y la refrigeración donde pueden estar disponibles otros recursos de energía térmica, se desarrollaron dos sistemas de gestión de la energía basados en técnicas de aprendizaje automático. Ambos utilizaron interfaces de código abierto para trabajar con los sistemas de gestión de edificios existentes y sus funcionalidades fueron validadas en dos edificios: el edificio del Museo BTEK, en Derio (España), y el edificio del campus de Hollandsch Huys, en Hasselt (Bélgica). Para comercializar la tecnología, el equipo trabaja a fin de mejorar el rendimiento de los intercambiadores de calor subterráneos y de cimentación, optimizando el contenido de fluido, la velocidad de flujo, los materiales y el paso en espiral del intercambiador de calor subterráneo.
Palabras clave
GEOTeCH, geotérmica, intercambiadores de calor, sistemas de gestión de energía, calefacción, ventilación y aire acondicionado, calefacción, refrigeración, perforación, equipo de perforación, subterráneo
