¿Qué es la Geotermia?
La energía geotérmica se encuentra almacenada en forma de calor bajo la superficie de la tierra.
El Instituto Geológico y Minero de España (IGME) la define como: «FUENTE DE ENERGÍA RENOVABLE ABUNDANTE, DE EXPLOTACIÓN VIABLE TÉCNICA Y ECONÓMICAMENTE, QUE EVITA EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO Y CUYA EXISTENCIA EN NUESTRO SUBSUELO ESTÁ PROBADA».
Este calor tiene su origen en distintos fenómenos. Por un lado procede del calor residual generado durante la formación del planeta y que todavía está llegando a la superficie desde el núcleo, otra parte se debe a la radiación solar y climática en general que es absorbida y acumulada por la tierra, y finalmente otra parte tiene su origen en la desintegración radiactiva que se produce de forma constante en el interior de la Tierra.
El gradiente geotérmico es el cociente que define la variación de la temperatura con la profundidad. En general la temperatura aumenta 3°C por cada 100 metros de profundidad. Este valor varía principalmente según las características físicas y el grosor de la placa litosférica.
La tierra recibe energía del sol, que calienta los primeros metros de la corteza. Pero a partir de los 10 metros la temperatura es estable, sin estacionalidad ni dependencias climáticas.
Tipos de Geotermia
Temperatura estable todo el año
Azul: En invierno, a medida que profundizamos, la temperatura va aumentando hasta alcanzar un valor próximo a 10 ºC.
Roja: En verano ocurre lo contrario; a medida que profundizamos la temperatura desciende hasta los 10 ºC.
Verde y amarilla: En primavera y otoño las variaciones son menores, llegandose a alcanzar, en profundidad, el mismo valor de 10 ºC.
Este hecho es sumamente importante porque quiere decir que a partir de una determinada profundidad, la temperatura del subsuelo es constante, e independiente de la estación anual en la que nos encontremos y por supuesto, independiente de la hora del día o de la noche. Disponemos por ello, a unos pocos metros de nosotros, de una fuente de energía constante a lo largo de todo el año y accesible en todos los lugares.
En España la temperatura media del subsuelo puede estar en torno a los 15-17 ºC.
En el subsuelo tenemos abundante energía a una temperatura que no es útil para climatizar pero sí es útil para una bomba de calor geotérmica, la cual, transforma la energía de baja temperatura en energía de alta temperatura apta para climatizar
Este aprovechamiento es mediante perforaciones verticales en circuito cerrado, circuitos abiertos (aprovechamiento de aguas subterráneas como las aguas de mina) o sistemas horizontales.
La bomba de calor
Su funcionamiento es similar al de un frigorífico pero a la inversa.
El evaporador: un fluido frigorífico a muy baja temperatura absorbe la temperatura de la tierra o del agua de mina calentándose y pasando a estado gaseoso. Siguiendo con el símil del frigorífico, éste sería el interior del frigorífico, la placa fría colocada al fondo.
El compresor: es el encargado de comprimir ese gas elevando su temperatura
El condensador: una vez disponemos del gas calentado según nuestro propósito, intercambiamos este calor al circuito del emisor (calefacción, refrigeración, etc.). En este intercambio, nuestro gas vuelve a perder el calor que tenía enfriándose.
Vávula de expansión: una vez tenemos el gas otra vez frío, la expandimos lo necesario para enfriarlo lo suficiente como para poder absorber el calor de nuevo. En nuestro frigorífico estaría en la zona del motor y no lo apreciamos.
Cuando la temperatura del subsuelo está comprendida entre los 25 ºC y los 100 ºC. Esto sucede cuando existe una anomalía térmica y la temperatura estable del terrenos está por encima de la temperatura normal. Su aprovechamiento suele ser directo como por ejemplo en balnearios.
Cuando la temperatura del subsuelo está comprendida entre los 100 ºC y los 150 ºC, el agua del terreno se encuentra en estado vapor (a presión normal). Por tanto se puede aprovechar para la producción de electricidad mediante ciclos binarios. Este tipo de plantas emplean un segundo fluido de trabajo, con un punto de ebullición (a presión atmosférica) inferior al del agua, tales como isopentano, freón, isobutano, etc., los cuales se evaporizan y se usan para accionar la turbina.
Yacimientos de alta entalpía en los que se cumplen las condiciones clásicas de existencia de un yacimiento y el foco de calor permite que el fluido se encuentre en condiciones de presión y alta temperatura (superior al menos a los 150°C). Las características termodinámicas del fluido permiten su aprovechamiento para producción de electricidad.¿Por qué la geotermia?
- Es una energía inagotable.
- Respetuosa con el medio ambiente.
- Es una energía limpia sin emisiones directas de C02 ni otro tipo de residuos.
- Posibilidad de ampliación y combinación con otras energías renovables.
- No hay que almacenar combustible alguno, eliminando el espacio necesario para ello y malos olores.
- No se necesitan unidades condensadoras exteriores con lo que se evitan ruidos y vibraciones.
- Compatible con instalaciones existentes de radiadores y fancoils.
- No necesita un espacio acondicionado especialmente, ni chimeneas, protecciones ni ventilaciones.
- Inexistente impacto visual exterior.
- Equipos compactos y fáciles de colocar.
- Sistema plenamente experimentado en el centro y norte de Europa.
- Periodo corto de amortización.
- La vida útil de una bomba de calor es de 20 años aproximadamente, dos veces mayor que una caldera convencional; y la del intercambiador con el suelo radiante es de unos 50 años.
- Mantiene una potencia constante a lo largo de todo el año.
- Revalorización del inmueble en el que se instala.
- Sistema subvencionado por parte de las Administraciones.
- Todo en uno: calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria (ACS) y climatización de piscinas.
Minería y Geotermia
La actividad minera
Durante la fase inicial de la minería la actividad se desarrolló mediante explotaciones de montaña (el acceso a la capa de carbón se realizaba desde la superficie mediante la construcción de bocaminas a diferentes cotas) Posteriormente se desarrolló la minería mediante pozos verticales que permitían el acceso a nuevos campos de explotación a través de un único punto: el pozo. Estos pozos en algunas ocasiones llegaron a conectarse entre sí dando lugar a una compleja red de galerías bajo la superficie de la cuenca.
En el caso del pozo Barredo y sus diferentes conexiones ¡Si conectáramos todas esas galerías en línea recta, cerca de 400 km, llegaríamos a Ávila!
Un gran embalse subterraneo
Una vez ha cesado la actividad minera todas aquellas zonas que anteriormente se desaguaban para poder desarrollar la actividad, pasan a inundarse de forma natural, convirtiéndose este laberinto de galerías y zonas colapsadas (Correspondientes a los huecos que quedan una vez se ha explotado la capa de carbón) en un gran embalse subterráneo.
Las condiciones físicas, como la profundidad (recordemos que la temperatura aumenta con la profundidad, la estanqueidad o el aislamiento proporcionan una determinada cantidad de calor al agua acumulada Esta elevada temperatura así como el volumen de agua que se maneja hace que el agua de las minas sea idónea para su aprovechamiento geotérmico.
Minería de montaña
Esquema de galerías correspondientes a los pozos Barredo y Figaredo
Caudales medios evacuados entre los diferentes pozos conectados
La energía geotérmica: Pozo Barredo
En 1844 se funda la Sociedad Fábrica de Mieres, que explotará el carbón de la cuenca del rio Turón y que funda el Pozo Barredo en 1937. La actividad productiva del pozo cesa definitivamente en 1994, continuando con las labores de desagüe. En el 2008 se organiza la evacuación de las aguas subterráneas: inundación controlada e instalación de bombas sumergibles.
En el caso del Pozo Barredo, como consecuencia del gradiente geotérmico el agua almacenada en su interior alcanza temperaturas próximas a 25º Esta temperatura permanece constante a lo largo del año no experimentando variaciones Invierno-Verano.
Es esta energía, almacenada en el agua en forma de calor la que se emplea para climatizar (obtención de frío y/o calor) y obtener agua caliente.
Caudal de agua disponible
Para la estimación del potencial térmico total se ha utilizado el dato de 36,8 Hm3/año.
Capacidad de regulación
Los diferentes trabajos de digitalización e interpretación de las labores mineras han permitido constatar que se dispone de un hueco total superior a 87,12 Mm3. Este enorme depósito de inercia permitirá una correcta gestión del almacén, que puede asumir caudales variables a lo largo de cada temporada
Calidad de las aguas
Se trata de aguas bicarbonatado-sódicas, que en ningún caso bajan de pH 7 y no provocan problemas de corrosión en tuberías. El problema principal que afecta a las aguas es su elevada dureza, que en algunos casos llega a superar los 100º franceses y que impide la utilización directa de las aguas de mina como fuente fría de la bomba de calor. Para solventar este problema se colocan intercambiadores de calor intermedios.
Proyectos existentes
El Edificio de Investigación del Campus de Mieres es un moderno edificio que acoge importantes organizaciones de investigación ligadas a la Universidad de Oviedo, la residencia de estudiantes dispone de 112 plazas y ofrece otros servicios como biblioteca, sala de informática, salones de uso común, restaurante autoservicio y cafetería.
Presta servicios a 67.000 habitantes, fundamentalmente de la cuenca del Caudal: Mieres, Aller y Lena, que son atendidos por una plantilla de más de 680 profesionales. Las instalaciones cuentan con una superficie construida de 28.000m2 y disponen de 120 habitaciones.
El futuro
A la vista de los estudios preliminares llevados a cabo, se puede establecer que el conjunto de labores mineras situadas en la zona central de Asturias dispone de un caudal mínimo anual de agua de 36Hm3, que podría ser empleado en fines de aprovechamiento directo para distintos usos o bien de forma indirecta, como fuente de energía térmica.
Los caudales actuales de desagüe, y las temperaturas medias de las aguas de mina, permiten afirmar que el Grupo HUNOSA tiene una capacidad anual para suministrar a esta zona central 267 GWht, aprovechando la energía térmica de baja entalpía del desagüe de las labores mineras, mediante el uso de bombas de calor y su distribución a través de una infraestructura de redes calóricas.
Cabe señalar, además, que el uso de esta fuente de calor disminuye, de forma importante, las emisiones de CO2 con respecto a cualquier otro sistema, ya que, por ejemplo, dichas emisiones se incrementarían, respectivamente, en un 65% o un 54%, en el caso de usar gasóleo o gas natural, en lugar de la bomba de calor.
La energía contenida en el agua de mina del grupo Hunosa es el equivalente al consumido en calefacción por:
21.900 viviendas
87.600 habitantes
Enlaces
Información sobre geotermia y/o Bombas de calor
- Geoexchange.org
The Geothermal Exchange Organization (GEO) is The Voice of the Geothermal Heat Pump Industry in the United States. - GEOPLAT
Plataforma Tecnológica española de geotermia - IDAE GEOTERMIA
El Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, IDAE, es una Entidad Pública Empresarial, adscrita al Ministerio de Industria, Energía y Turismo, a través de la Secretaría de Estado de Energía, de quien depende orgánicamente.