Sistemas Geotérmicos Mejorados para alcanzar la neutralidad climática
Más de 400 ciudades europeas se calientan gracias a la geotermia. En total, esta fuente de energía renovable proporciona calefacción y refrigeración a unos 20 millones de personas, y suministra electricidad a 11 millones de hogares en Europa. Estos son algunos de los datos que se extraen del último informe del Consejo Europeo de la Energía Geotérmica (EGEC), publicado en julio de 2024.
La energía geotérmica se almacena en forma de calor bajo la superficie de la tierra sólida, por tanto, engloba el calor almacenado en rocas, suelos y aguas subterráneas, cualquiera que sea su temperatura, profundidad y procedencia. Esta fuente energética tiene múltiples aplicaciones, entre las que destacan la generación de electricidad, la calefacción o refrigeración en los edificios, o el suministro de agua caliente sanitaria (ACS).
La geotermia emite muy poco dióxido de carbono u otros gases de efecto invernadero, pero, para aprovechar este fluido portador de calor cerca de la superficie terrestre, es necesario aumentar su temperatura mediante bombas de calor, generalmente intercambiadores de calor subterráneos.
Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS)
El uso de la geotermia para la producción de electricidad se ha limitado históricamente a lugares específicos, ya que para aprovechar esta fuente de energía de forma convencional es necesario encontrar una zona de la corteza terrestre con ciertas características naturales: una gran fuente de calor a una profundidad técnica y económicamente viable, un reservorio permeable, suficiente suministro de fluido geotérmico (agua o vapor), una capa sello superior (roca permeable) y un mecanismo de recarga confiable.
Las zonas que cumplen estas condiciones se denominan yacimientos geotérmicos. Sin embargo, en la actualidad, no es necesario que se cumplan todos los requisitos mencionados para el aprovechamiento energético del calor. La necesidad de una temperatura elevada puede solucionarse con una mayor profundidad de perforación. Por otro lado, la ausencia de agua circulante en el reservorio puede compensarse con su inyección desde la superficie.
Esto es posible gracias a los Sistemas Geotérmicos Mejorados (EGS). Cuando no hay agua subterránea natural, mediante la estimulación hidráulica, química o térmica de los pozos, estos sistemas permiten reactivar las fracturas naturales, inicialmente poco permeables, para convertirlas en yacimientos geotérmicos accesibles. Posteriormente, el agua producida se utiliza en la superficie para la generación de energía o la aplicación de calor.
Las principales etapas de desarrollo de los EGS son cinco. En primer lugar, se perfora el pozo de inyección de baja permeabilidad para, a continuación, inyectar agua con suficiente presión como para asegurar una nueva fractura o la apertura de fracturas existentes. Se continúa el bombeo de agua al interior del reservorio para expandir las fracturas. Tras esto, un pozo de producción es perforado para extraer el calor del yacimiento estimulado. Por último, se perforan pozos de producción adicionales para extraer grandes volúmenes de calor y utilizar este recurso para generar electricidad.
El proyecto europeo GEOFIT
GEOFIT es una iniciativa europea destinada al despliegue de Sistemas Geotérmicos Mejorados y rentables para la rehabilitación energética de edificios. Este proyecto plantea un enfoque novedoso para la modernización geotérmica, competitivo en costos, fácil de instalar y capaz de proporcionar calefacción y refrigeración de forma eficiente a baja temperatura mediante el uso de métodos innovadores.
Entre los principales resultados del proyecto se encuentra el desarrollo de técnicas novedosas para la inspección y evaluación de riesgos. Para ello, se ha planteado el mapeo 3D en tiempo real de los servicios subterráneos, que permita obtener una gran cantidad de datos con elevada precisión, y la creación de nuevas herramientas de inspección para conocer la salud y seguridad estructural de los edificios y su comportamiento dinámico.
GEOFIT también propone nuevas técnicas computacionales con el objetivo de modelar el proceso de perforación y excavación. Para facilitar la implementación de sistemas geotérmicos en obras de rehabilitación, la iniciativa introduce intercambiadores de calor para espacios limitados. Su uso permite reducir costes e instalar sistemas geotérmicos en lugares donde la perforación profunda no es viable.
Por otro lado, este proyecto plantea la integración de bombas de calor geotérmicas con un sistema modular de calefacción a baja temperatura (LTH) y refrigeración a alta temperatura (HTC) de alto rendimiento. Ambas tecnologías son fáciles de instalar, optimizan la eficiencia del suministro y la distribución de calor, y mejoran el confort térmico en la vivienda.
Otra de las herramientas desarrolladas por GEOFIT, la plataforma GEOBIM, permite comprender mejor cómo interactúan los activos geotérmicos (pozos, intercambiadores de calor geotérmicos y sistemas de distribución de calor) y la envolvente del edificio dentro del contexto geográfico, basándose en sistemas TIC avanzados y en la metodología BIM.
Energía geotérmica en la Escuela Pins del Vallès
El proyecto GEOFIT se ha implementado con éxito en cinco lugares de cuatro países europeos: España, Irlanda, Italia y Francia. Los sitios de demostración son estudios de caso abiertos que representan varios climas europeos, con diferentes tipos de edificios y diversas condiciones de suelo: una escuela primaria en Sant Cugat (España); un edificio residencial en las Islas Aran (Irlanda); un edificio histórico en Perugia (Italia); un laboratorio de estudiantes en Burdeos (Francia); y un centro deportivo en Galway (Irlanda).
La instalación geotérmica en la Escuela Pins del Vallès en Sant Cugat (Barcelona) cuenta con un campo de captación de 12 pozos de 120 metros de profundidad y un pozo horizontal de 100 metros de longitud, una bomba de calor con una potencia de 40 kW de calor y 5 kW de frío, y un sistema de acumulación de 2.055 litros.
Gracias a la prueba piloto de GEOFIT, en el primer año y medio, la reducción del consumo de energía de la escuela se ha estimado en un 60%. La instalación geotérmica también ha permitido utilizar energía ambiental gratuita, mejorar la eficiencia energética del edificio y reducir las emisiones de C02.
Los resultados del proyecto GEOFIT se encuentran alineados con la hoja de ruta aprobada recientemente por las instituciones europeas, con la que se prevé alcanzar la neutralidad climática del sector de la construcción en 2050. La apuesta por un nuevo modelo basado en las energías renovables, como la geotermia, es una de las principales medidas planteadas en el acuerdo para alcanzar la huella cero de carbono.
