Movilizar el calor bajo nuestros pies para dotar de energía a los edificios históricos
Los sistemas geotérmicos superficiales de calefacción y refrigeración empiezan a resultar cada vez más atractivos para modernizar el envejecido parque inmobiliario europeo. Las iniciativas de la Unión Europea, entre ellas la oleada de renovación, y las medidas políticas, como la revisión de la Directiva relativa a la eficiencia energética de los edificios, encabezan este cambio. Sin embargo, los edificios históricos tienen sus propias restricciones que les impiden utilizar esta fuente de energía completamente renovable. El equipo del proyecto GEO4CIVHIC, financiado con fondos europeos, ha desarrollado y modificado las tecnologías actuales para acelerar la instalación de calefacción y refrigeración geotérmicas superficiales en este tipo de edificios situados en zonas urbanizadas. «De media, un sistema geotérmico puede suministrar 4 kW de energía térmica al edificio utilizando 1 kW de energía eléctrica y extrayendo 3 kW de energía libre del subsuelo», señala Adriana Bernardi, coordinadora del proyecto, física, directora de investigación y jefa del Instituto de Ciencias Atmosféricas y del Clima del Consejo Nacional de Investigación de Padua (Italia).
Perforar y operar en un espacio restringido
Un intercambiador geotérmico vertical acoplado a una bomba de calor extrae el calor inagotable de la Tierra y suministra esta energía a las unidades de emisión o radiadores. Los intercambiadores de calor extraen energía del suelo a una temperatura de hasta 8 °C, y la bomba de calor «eleva» esta energía a temperaturas de hasta 60 y 70 °C para alimentar el sistema de calefacción. En verano, la bomba de calor se invierte y extrae calor del edificio para recargar el suelo. «Los métodos radicalmente nuevos para los sondeos geotécnicos aumentan la eficacia de la bomba de calor a altas temperaturas, y se necesitan nuevos tipos de refrigerantes», explica Bernardi. La histórica ciudad belga de Malinas cuenta con unos trescientos edificios protegidos. En GEO4CIVHIC se desarrolló un equipo de perforación compacto y ligero, el cual ocupaba muy poco espacio y podía elevarse hasta los jardines mediante una grúa alrededor de estas pintorescas y estrechas calles. GEO4CIVHIC optimizó e instaló varios intercambiadores de calor de acero coaxiales con tasas de extracción de energía hasta un 20 y 30 % superiores, lo que redujo la longitud total de los intercambiadores de calor necesarios. Estos intercambiadores de calor se patentaron en el proyecto Cheap-GSHPs de Horizonte 2020.
Variaciones entre los centros de demostración de toda Europa
Tres emplazamientos piloto y cuatro de demostración ponen de manifiesto el éxito de GEO4CIVHIC en una amplia gama de rocas de la corteza terrestre y diferentes diseños de edificios. Se han desarrollado tres bombas de calor que utilizan CO2, a modo de refrigerante más respetuoso con el medio ambiente, en sistemas de emisiones a alta temperatura. En Ferrara (Italia), Greystones (Irlanda) y Malinas (Bélgica), han demostrado coeficientes de rendimiento de hasta 3,3 a temperaturas de entre 60 y 70 °C. Se ha instalado una bomba de calor de doble fuente (aire y suelo) en un emplazamiento histórico de Malta destinado a usos en climas cálidos. Además, se integraron cuatro bombas de calor compactas de enchufar y usar en las instalaciones de prueba de la Universidad de Padua (Italia) y el centro de investigación y desarrollo tecnológico Tecnalia en Bilbao (España) para desarrollar aplicaciones de gestión de la energía y estudiar nuevos refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global. Bernardi señala: «Estos avances incluyen el uso de nuevos refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global para responder a la https://ec.europa.eu/clima/eu-action/fluorinated-greenhouse-gases/eu-legislation-control-f-gases_es (próxima legislación)». Para perforar en rocas duras, GEO4CIVHIC ha desarrollado un cabezal de perforación rotovibratorio compacto y potente. En Irlanda, el caso de demostración de Greystones se realiza en roca compactada, con lo que el equipo utilizó aire comprimido como fluido de perforación. El consumo de aire comprimido y el desgaste de la broca fueron sustancialmente menores en comparación con el método de perforación convencional. En las rocas más blandas de Malta, en el Jardín Histórico del Bastión de Msida, se utilizó agua como fluido de perforación y la perforación fue muy rápida, aunque a velocidades inferiores a un metro por minuto.
El futuro de la energía geotérmica
Los exhaustivos mapas de perforabilidad del proyecto GEO4CIVHIC caracterizarán los yacimientos en función de sus propiedades geológicas, junto con las tasas y costes de perforación. «Para la integración de plantas geotérmicas con otras fuentes renovables, desarrollamos un sistema de apoyo a la toma de decisiones. Eso ayudará a los usuarios a mejorar la eficiencia energética global y acelerar el retorno de la inversión», subraya Bernardi. La idea de Bernardi para el parque inmobiliario histórico de Europa consiste en «demostrar a todas las partes interesadas la rentabilidad económica a largo plazo de la calefacción y refrigeración geotérmicas superficiales, ya que las actividades que planeamos en materia de formación, directrices y talleres contribuirán a aumentar la sensibilización y la confianza en esta tecnología entre las partes interesadas».
Palabras clave
GEO4CIVHIC, bomba de calor, edificio histórico, refrigerante, energía geotérmica superficial, calefacción y refrigeración, perforación, sondeo geotécnico, fuentes renovables
