El blog de las Energías Renovables

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La Universidad australiana RMIT está involucrada en un proyecto basado en el desarrollo de una nueva tecnología geotérmica que pretende conseguir electricidad limpia y agua potable a través de fuentes de energía renovable.

Australia quiere con este proyecto ser pionera en uno de los mayores desafíos a los que se enfrenta el planeta: producir agua potable al mismo tiempo que se genera electricidad ecológica

La electricidad ecológica es aquella que emite una mínima emisión de gases contaminantes a la atmosfera, tiene una mínima producción de residuos sólidos, un escaso impacto en el paisaje y la biodiversidad y sus riesgos humanos y medioambientales son prácticamente nulos.

Y aunque parece un proyecto a muy largo plazo, los investigadores australianos afirman que su puesta en marcha será en breve y han recibido 1,2 millones de dólares, la financiación que necesitaban para transformar agua salada en potable, y de paso sacar electricidad de ella.

El ministro australiano de Energías y Recursos, Peter Batchelor apuesta por investigadores y “mentes brillantes” para avanzar en el terreno de las energías renovables y combatir el cambio climático. De ahí que el gobierno australiano esté apoyando el proyecto desde el principio.

Al frente del proyecto está el investigador Aliakbar Akbarzadeh y ha explicado que la investigación se centra en el desarrollo de un sistema geotérmico dual que puede desalar aguas hidrotermales, mientras genera energía renovable.

Australia cuenta para el desarrollo del proyecto con una característica fundamental ya que a pesar de que sus niveles de presas son bajos, cuenta con miles de millones de litros de agua salada caliente almacenada en reservorios geotérmicos de 2 a 4 kilómetros bajo tierra.

Proyectos como este nos hacen ver el futuro con esperanza y aumentan nuestra confianza en la comunidad científica para frenar lo que el ser humano está causando al medioambiente.

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En algunas regiones de Europa, las plantas de generación de energía que aprovechan las propiedades geotérmicas de la tierra ya contribuyen de forma sustancial al medio ambiente y al suministro de energía sostenible. Dichas plantas utilizan las tecnologías existentes para la explotación de depósitos de vapor y agua caliente subterráneos, varias capas por debajo de la superficie terrestre.

Esto se realiza principalmente en países como Italia, las Azores y otras islas de origen volcánico en Europa. En el sudeste de Europa, Grecia, Turquía y la región del Cáucaso enormes reservas aún no explotadas, puede contribuir a un uso sostenible para el suministro de energía.

Por otro lado, existen plantas de energía con tecnologías más innovadoras que permiten la producción de electricidad a partir de las bajas temperaturas del agua termal en el orden de 100 ° C.

Una ventaja importante de la energía geotérmica es la disponibilidad de los recursos durante todo el día y la noche, y durante todo el año, es decir, un servicio al 100% del tiempo. Países como Austria y Alemania también están produciendo actualmente electricidad gracias a fuentes de calor de baja temperatura de origen geotérmico.

Los desarrollos tecnológicos de los últimos años han abierto nuevas formas de utilizar el calor del interior de nuestro planeta. Tras varias investigaciones se han obtenido resultados que muestran que se puede producir energía eléctrica a partir de energía geotérmica en toda Europa económicamente y con condiciones ecológicamente aceptables, y no sólo en las regiones conocidas por tierras altas temperaturas.

El suministro de calor a partir de energía geotérmica en Europa se consigue usando agua caliente de los acuíferos profundos para la calefacción de distritos o de otro tipo usos directos, o a través de un gran número de pequeñas y medianas canalizaciones para permitir la entrega de calefacción y refrigeración por varios puntos de consumo, e incluso puede ser utilizados para el almacenamiento de energía térmica.

Dentro del sector de la energía geotérmica, las principales expectativas que hay son:

• Desarrollar tecnologías de apoyo para la explotación de la energía geotérmica y sus recursos: las tecnologías innovadoras de perforación, los recursos evaluación, la utilización de los recursos de menor temperatura, la explotación de las zonas supercríticas, etc
• Proliferación de la EGS (Enhanced geotérmica Systems, tecnología de los Sistemas Geotérmicos Mejorados) para otros sitios y regiones.
• Aumento de la eficiencia global de la producción combinada de calor geotérmica y electricidad (CHP).
• Mejora de los métodos de exploración, tecnologías de instalación, y los componentes del sistema (bombas, tuberías, turbinas, etc).

Como se puede ver, aún es una tecnología por explotar pero que sin duda cuenta con grandes posibilidades para el futuro.

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Según la disposición de los intercambiadores enterrados podemos realizar varios tipos de configuraciones, dependiendo de las características concretas de cada instalación:
• Intercambiador horizontal, permite una buena relación coste-prestaciones, su instalación es sencilla, ya que las profundidades no superan los 5 metros, y se utiliza en edificios con disponibilidad de una superficie terreno suficiente.
• Configuración horizontal Slinky, la variante con la anterior es que la tubería está enrollada en forma de espiral, esto permite intercambiar más energía en menos espacio.
• Configuración vertical, recomendable cuando se tiene poca disponibilidad de espacio, los pozos se suelen hacer típicamente de entre 50 y 150 m de profundidad, con material de relleno, y tienen una menor longitud de tubería.
• Configuración en bucle abierto es la que tiene una relación coste eficiencia más alta, se utilizan en aquellas zonas donde existe aguas subterráneas y es la instalación más sencilla existente. Con estos sistemas puede explotarse una gran fuente de calor con un coste muy bajo.
• Configuración de intercambiadores sumergidos, esta opción es aplicable en aquellos casos donde exista masa de agua, ya sean pozos sumergidos, lagos. Es una de las opciones más eficientes.

Los sistemas de bombas de calor geotérmicas tienen las siguientes ventajas en comparación con los sistemas tradicionales:
• Ahorro energético significativo:

1. 40-60% comparado con sistema de bomba de calor agua-agua ó aire-agua.
2. 75% comparado con sistema de radiadores eléctricos.
3. 60% comparado con sistema de Gas Natural.
4. 70% comparado con sistemas que usen otros combustibles

• Maximizan la vida útil de la instalación.
• Reducen coste de mantenimiento, operación y potencia contratada.
• Mayor fiabilidad y comodidad.
• Flexibilidad de ampliación o modificación cuando las necesidades del edificio cambian.
• Flexibilidad en la ubicación.
• Disminución de las emisiones de CO2.
• Disminuyen el ruido.
• Elimina el riesgo de legionela.

El coste inicial de este tipo de instalaciones es mayor debido a los costes de perforación, pero debido al gran ahorro energético es amortizable en un plazo de tiempo razonable, de 4 a 8 años.

Además de las ventajas económicas y energéticas que ya hemos comentado, se pueden resumir en las siguientes:
• Sanitarias: ya que estos sistemas no necesitan torres de refrigeración para realizar la condensación, en consecuencia eliminamos las bacterias que se producen en las torres, la legionela.
• Estéticas: Se eliminan todos los elementos exteriores de la fachada ya que el sistema de bomba de calor se ubica en un recinto cerrado ya sea un cuarto de máquinas, un sótano, etc.
• Durabilidad: La durabilidad de estos sistemas está entre 25 y 50 años; esto viene reforzado debido a que la vida de la bomba de calor es uno de los elementos más caros de la instalación y no se encuentra a la intemperie afectada por la climatología, ni por los robos.
• Acústicas: Al no existir compresores y ventiladores externos se elimina el ruido generado por éstos.
• Medioambientales: Las emisiones de CO2 se pueden disminuir hasta 60% frente a sistemas convencionales.

Como hemos podido observar este tipo de tecnología nos ofrece una gran variedad de ventajas tanto económicas como medioambientales que la hacen muy atractiva frente a sistemas tradicionales basados en combustibles fósiles o eléctricos. Lógicamente antes de aventurarse con un sistema de este tipo es necesario realizar un estudio profundo para asegurar la viabilidad y la sostenibilidad del mismo.

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En este artículo vamos a intentar explicar cuáles son las características principales, y en qué principios de funcionamiento se basan las denominadas calefacciones geotérmicas, también denominadas con las siglas BCG (bombas de calor geotérmicas).

El principio de funcionamiento en el cual están basados estos sistemas de baja temperatura es la característica intrínseca que la tierra tiene para mantener una temperatura más constante que el aire exterior; además, a mayor profundidad, menos variaciones se producirán en la temperatura. Gracias a la diferencia de temperaturas que hay entre el ambiente y el terreno, ya que en invierno el suelo está más caliente que el ambiente y en verano a la inversa, es decir, más frío que el ambiente, podemos climatizar utilizando un sistema BCG un edificio con una eficiencia superior a la de los sistemas actuales de calefacción.

Los intercambiadores de calor enterrados, están constituidos por tuberías, normalmente de polietileno de alta resistencia y gran duración, las cuales se entierran debajo de la superficie del suelo a una cierta profundidad. El líquido calefactor circula a través de la tubería, normalmente en circuito cerrado, transportando el calor absorbido a la bomba de calor en invierno y al suelo en verano, provocando así un intercambio de energía térmica entre el líquido que circula por las tuberías enterradas y el suelo, de forma que pueden acondicionarse recintos con una enorme eficiencia y ahorro energético.

El calor se extrae del suelo por medio de un captador, horizontal o vertical, con forma de tubo de plástico (polietileno reticulado o PER), dentro del cual fluye una mezcla de agua con anticongelante. El calor útil se transmite a la vivienda mediante un circuito de distribución hidráulica: suelo radiante, red de radiadores, etc; pero también existen sistemas que funcionan con circuitos frigoríficos (suelo/suelo), o incluso de forma mixta (suelo/agua).

Las características del sistema Suelo-Suelo o de expansión directa son:

• El calor se extrae del suelo mediante un captador con forma de tubo de cobre, dentro del cual fluye el fluido caloportador.
• El captador, con forma de serpentín, se coloca a 60 cm. bajo tierra y debe abarcar una superficie equivalente a la que hay que calentar o superior (de 100 a 120%).
• El calor útil pasa a través del fluido caloportador que funciona en circuito cerrado. La condensación del fluido libera la energía que calienta la vivienda. El suelo radiante consiste en un tubo de cobre con funda de polietileno.

Las características del sistema Suelo-Agua o Tecnología Mixta son:

• El calor se extrae del suelo por medio de un captador con forma de tubo de cobre, dentro del cual fluye el fluido caloportador.
• El captador, con forma de serpentín, se coloca a 60 cm bajo tierra y debe abarcar una superficie equivalente a la que hay que calentar o superior (de 100 a 120%).
• El calor útil se transmite a la vivienda mediante un circuito de distribución hidráulica: suelo radiante, red de radiadores (temperatura máxima del agua caliente: 47º C) o cualquier otro tipo de sistema que utiliza el agua caliente como vector de calefacción.

Hoy en día con la energía geotérmica, usada mediante la tecnología adecuada, podemos conseguir que una misma máquina termodinámica nos pueda ofrecer además de la calefacción para la vivienda, todo un seguido de posibilidades:

• Climatización: En verano es muy fácil invertir el sentido de circulación del fluido. El grupo termodinámico capta el calor ambiente de la vivienda o de la red hidráulica de ésta y la refresca mediante un sistema de suelo refrescante o de ventiloconvectores. El calor extraído de la casa se expulsa al exterior mediante los captadores.
• Agua Caliente Sanitaria: Solamente hace falta un acumulador de agua caliente en donde pueda ser disipada la energía que capta el generador termodinámico.
• Calefacción de piscina: El grupo termodinámico también permite calentar el agua de una piscina. En este caso, se aísla el suelo radiante, produciendo calor mediante un intercambiador de calor.

Gracias a un sistema de autorregulación en los mismos generadores, es posible calentar la vivienda, el agua caliente sanitaria y la piscina al mismo tiempo, dando preferencia normalmente a la calefacción de la vivienda, al ACS y por último a la piscina.

En el siguiente artículo continuaremos comentando algunas de las características de este tipo de tecnología basada en la energía geotérmica propia de la tierra.

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Aunque Italia fue la pionera en la utilización de éste tipo de energía, Islandia es un ejemplo muy claro del aprovechamiento de los yacimientos geotérmicos, quizás por su ubicación, justo en la cordillera que separa la placa americana, la europea y la africana, en mitad del océano atlántico, motivo de la existencia de su actividad volcánica. En 1928 se fundó la primera estación de bombeo, y fue en los años 60 cuando se comenzó la distribución de dicha energía a todos los hogares lo cual supuso un gran ahorro energético para el país y todas las familias islandesas, reduciendo así su dependencia de otras fuentes como el carbón o el petróleo. Los manantiales de Reykjavík son de baja temperatura, alrededor de 100ºC y se bombea directamente a la red de distribución proporcionando calefacción y agua caliente a través de una red subterránea de casi 2000Km de longitud. En 1975 el 95% de los hogares utilizaban ésta fuente de energía convirtiéndose así en un ejemplo mundial de aprovechamiento geotérmico; anecdóticamente las casas islandesas construidas en los últimos 60 años no disponen de chimeneas. Una vez utilizada dicha agua en los hogares, es reutilizada para su uso en invernaderos, calentamiento de las calles para evitar la formación de hielo a través de una red subterránea, o para disfrute en balnearios y termas.

Islandia también dispone de yacimientos de más de 300ºC los cuales son utilizados para la generación eléctrica. No se puede dudar que la inversión realizada para semejantes infraestructuras ha sido enorme, pero también lo es el ahorro que se está obteniendo, el cual en Islandia está estimado en más de 500.000 barriles de petróleo al año; con su respectivo ahorro de emisiones de CO2. Con todo esto sólo queda añadir que Reykjavík está considerada la capital más limpia y saludable del mundo por su bajo impacto ambiental y niveles de CO2 en la atmósfera.

Para más información acerca de dicha central, podéis visitar la página:

http://www.redes-cepalcala.org/ciencias1/geologia/islandia/geologia.islandia_nesjavellir.htm

Como hemos podido comprobar, las ventajas de ésta fuente de energía son muchas, entre ellas:

• Ahorro considerable de otras fuentes energéticas tales como el carbón, nuclear, petróleo, etc.
• Gran ahorro económico una vez realizada la instalación.
• Mínimo impacto ambiental en la zona.
• 0% de emisiones a la atmósfera.
• Flujo constante de energía.

Por el contrario la única desventaja es el impacto visual de la central en sí misma dentro del paisaje. En ocasiones puede leerse que estas centrales emiten ácidos y gases a la atmósfera, pero esto no es cierto, ya que anteriormente ya hemos comentado que el agua del yacimiento no tiene contacto con el exterior, ya que antes de su utilización es circulada por un intercambiador de calor que cede su aporte calorífico a otro fluido sin contaminantes.

Esto no es más que una muestra del potencial de esta fuente de energía, y otra vez es un ejemplo de que existen multitud de alternativas a las energías convencionales fuente de la mayor generación de CO2 a la atmósfera.

Actualmente en nuestro país se están llevando a cabo estudios y proyectos para la utilización de dichos yacimientos, por ejemplo en Almería, Lanzarote o la isla de La Palma.

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