Cómo funciona la geotermia y qué condiciones necesito para su instalación

La geotermia es una fuente de energía renovable que aprovecha el calor del subsuelo para calefacción, agua caliente sanitaria (ACS) y refrigeración. Se trata de una solución eficiente y sostenible que permite reducir el consumo de energía en los hogares, con una menor huella de carbono.

¿Cómo funciona la energía geotérmica?

La energía geotérmica se basa en el aprovechamiento del calor natural del subsuelo, el cual se mantiene a una temperatura constante durante todo el año. Esto permite utilizar el sistema geotérmico para calefacción, agua caliente sanitaria (ACS) y refrigeración. El funcionamiento del sistema se logra mediante sondas geotérmicas y una bomba de calor, que trabajan juntas para transferir el calor hacia o desde la vivienda.

Proceso de funcionamiento de la geotermia para calefacción y refrigeración

• Invierno. Durante los meses fríos, el sistema geotérmico aprovecha el calor del suelo. Las sondas geotérmicas, enterradas en el terreno, capturan el calor del subsuelo, donde la temperatura es naturalmente mayor que en la superficie. La bomba de calor geotérmica se encarga de elevar esta temperatura para luego distribuirla por la vivienda a través de sistemas de calefacción, como radiadores o suelo radiante, y el ACS.
• Verano. En épocas cálidas, el sistema puede invertir su ciclo. En lugar de captar calor del subsuelo, la bomba de calor extrae el calor de la vivienda y lo transfiere al suelo. De este modo, el sistema actúa como un refrigerador natural, permitiendo que el ambiente interior se mantenga fresco al disipar el calor en el subsuelo.

Este mecanismo no solo proporciona una climatización eficiente, sino que también reduce el consumo energético y las emisiones de carbono, pues aprovecha el calor gratuito y constante de la tierra.

Componentes principales de un sistema geotérmico

1. Bomba de calor geotérmica. Es el núcleo del sistema, ya que se encarga de tomar el calor extraído del subsuelo y convertirlo en energía útil para calefacción o refrigeración.
2. Sondas geotérmicas. Tal y como se ha mencionado previamente, son tuberías enterradas en el terreno que capturan el calor de la tierra. Pueden ser verticales, en terrenos con limitaciones de espacio, o horizontales, en terrenos más amplios. La elección del tipo de sonda dependerá de las características del suelo y el espacio disponible.
3. Vaso de expansión y depósito de inercia. Estos elementos regulan la presión dentro del sistema y actúan como almacenes temporales de la energía térmica para distribuirla de manera uniforme y continua por la vivienda.
4. Colector. Este componente distribuye el calor hacia los sistemas internos de la vivienda, como los radiadores o el suelo radiante. También puede conectarse al depósito de ACS para proporcionar agua caliente sanitaria.
5. Depósito acumulador de ACS. Almacena el agua caliente para su uso en la vivienda, asegurando que esté disponible cuando se necesite.
6. Sistemas de distribución. Incluyen radiadores y suelo radiante, que permiten la distribución del calor en las habitaciones. Los radiadores de baja temperatura o el suelo radiante funcionan de forma eficiente con geotermia, ya que requieren menos energía para mantener una temperatura agradable.

Este sistema es altamente eficiente porque utiliza electricidad solo para hacer funcionar la bomba de calor, mientras que la mayor parte de la energía proviene del calor almacenado en el subsuelo.

Requisitos para la instalación de un sistema de geotermia

Para que la instalación de un sistema geotérmico sea viable y eficiente, se deben considerar una serie de factores:

Espacio exterior disponible

El tipo de sonda a instalar dependerá del terreno disponible:

Espacio exterior disponible. La disponibilidad de espacio en el terreno es un factor crucial para decidir el tipo de sonda a instalar:

• Sondas verticales. Este tipo de sonda es adecuado para terrenos donde el espacio en la superficie es limitado. Se instalan a través de perforaciones profundas en el suelo, que pueden llegar hasta los 100 metros. Aunque el coste de la perforación es elevado, este tipo de sonda es altamente eficiente y es ideal para zonas urbanas o terrenos pequeños.
• Sondas horizontales. Requieren una mayor superficie de terreno, ya que se instalan a menor profundidad (entre 1 y 2 metros bajo la superficie). Generalmente, estos sistemas requieren más de 200 m2 de espacio disponible. Son más económicas que las verticales, pero necesitan un terreno amplio y sin construcciones sobre la zona de instalación.

Tipo de terreno

La composición y la conductividad térmica del suelo son determinantes para el rendimiento del sistema geotérmico:

• Terrenos de alta conductividad térmica. Suelos como la arcilla o la roca tienen una alta capacidad de transferencia de calor, lo que permite que el sistema geotérmico funcione de manera más eficiente. En este tipo de suelos, las sondas pueden captar y transferir el calor del suelo con mayor facilidad.
• Terrenos de baja conductividad térmica. En suelos como la arena, la transferencia de calor es menos eficiente, lo que podría requerir instalaciones más extensas o un mayor número de sondas para alcanzar los niveles de eficiencia deseados. En estos casos, el estudio previo es fundamental para determinar la viabilidad y el tipo de instalación adecuado.

Estudios previos

Para garantizar que el sistema geotérmico funcionará de manera óptima, es necesario realizar un estudio geotécnico del terreno antes de la instalación. Este estudio evalúa la viabilidad del sistema geotérmico y se enfoca en:

• Conductividad térmica del suelo. Determina la capacidad del terreno para transferir calor y permite calcular el tamaño y la profundidad de las sondas necesarias.
• Condiciones de perforación. El estudio identifica posibles dificultades durante la perforación, como la presencia de rocas o acuíferos subterráneos, que pueden requerir ajustes en el diseño de la instalación.

¿Puedo utilizar suelo radiante o radiadores con un sistema de geotermia?

La respuesta es sí. El sistema geotérmico es compatible con ambas opciones.

• Suelo radiante. Funciona a temperaturas más bajas (35-40°C) y es altamente eficiente cuando se combina con geotermia.
• Radiadores de baja temperatura. También son compatibles, aunque no son tan eficientes como el suelo radiante en términos de optimización energética.

¿Qué equipos se necesitan para tener energía geotérmica?

Para que un sistema geotérmico opere eficazmente, se requiere una serie de equipos que trabajan en conjunto para extraer, transferir y distribuir el calor de la tierra hacia la vivienda. Los componentes fundamentales:

1. Bomba de calor geotérmica. Este equipo es esencial en el sistema. Extrae el calor del subsuelo y lo convierte en energía térmica para su uso en calefacción, ACS y refrigeración. La bomba de calor es el único componente que consume electricidad en este sistema, y su eficiencia es alta en comparación con otros métodos de climatización.
2. Sondas geotérmicas. Estas tuberías, enterradas en el terreno, se encargan de captar el calor del suelo. Recapitulando, existen dos tipos:
   • Sondas verticales. Llegan hasta 100 metros de profundidad y son ideales para terrenos con espacio limitado.
   • Sondas horizontales. Se colocan a menor profundidad (1-2 metros) y requieren una superficie de terreno mayor. Son más económicas, aunque menos eficientes en terrenos pequeños.
3. Sistema de distribución interna. Este sistema incluye tuberías y bombas que permiten la circulación del fluido térmico entre el suelo y la vivienda. A través de este circuito cerrado, el calor se distribuye de manera eficiente en toda la casa, adaptándose a las necesidades de calefacción y refrigeración.
4. Depósito acumulador de ACS. Almacena el agua caliente para el uso doméstico. Gracias a este depósito, la vivienda cuenta con agua caliente sanitaria, independientemente del ciclo de calefacción.
5. Controladores de temperatura. Son dispositivos que permiten regular la temperatura en la vivienda, garantizando que el sistema proporcione la climatización necesaria en cada época del año. Los controladores ajustan el funcionamiento de la bomba de calor y distribuyen el calor de manera uniforme.
6. Inversor para refrigeración. Este equipo permite que el sistema geotérmico cambie de modo en verano, invirtiendo el ciclo de calefacción para extraer el calor de la vivienda y transferirlo al suelo, manteniendo el interior fresco durante los meses cálidos.

¿Tipos de instalaciones de geotermia?

Existen tres tipos principales de instalaciones.

1. Instalación vertical. Sondas que se instalan a gran profundidad mediante perforaciones, ideales para terrenos con poco espacio superficial.
2. Instalación horizontal. Sondas que se instalan en el subsuelo a poca profundidad, pero requieren más espacio.
3. Instalación en bucle cerrado. Un sistema en el que el fluido circula de manera constante dentro de un circuito cerrado, eficiente en terrenos con buena conductividad térmica.

Coste de instalación

El coste de la instalación geotérmica varía según el tipo de sistema, el tamaño de la vivienda y las condiciones del terreno:

• Sondas verticales. Son más costosas debido a la perforación profunda, pero requieren menos espacio.
• Sondas horizontales. Más económicas, pero requieren una mayor extensión de terreno.

El rango típico de coste para una vivienda unifamiliar oscila entre 15.000 € y 30.000 €. A pesar de la inversión inicial, el ahorro en facturas energéticas puede alcanzar entre el 60% y el 70% comparado con sistemas convencionales, lo que convierte a la geotermia en una opción rentable a largo plazo.

Beneficios y sostenibilidad a largo plazo

Los sistemas geotérmicos ofrecen múltiples beneficios tanto económicos como ambientales:

1. Reducción de emisiones de CO2. Al utilizar el calor del subsuelo, la geotermia puede disminuir las emisiones hasta en un 70% comparado con sistemas convencionales de gas o electricidad.
2. Alta eficiencia energética. Por cada unidad de electricidad consumida, el sistema genera hasta 4 unidades de energía térmica, lo que permite ahorrar entre un 60-70% en facturas de calefacción y refrigeración.
3. Bajo consumo de electricidad. La bomba de calor es la única parte que consume energía, lo que reduce el impacto en la red eléctrica.
4. Durabilidad y bajo mantenimiento. Las sondas tienen una vida útil de más de 50 años, y la bomba de calor puede durar hasta 25 años con un mantenimiento mínimo.
5. Independencia energética. Los sistemas geotérmicos reducen la dependencia de fuentes energéticas externas y de la volatilidad de los precios de la energía.
6. Sostenibilidad. Al ser una fuente de energía renovable, la geotermia apoya la reducción de emisiones y contribuye a un futuro energético más sostenible.
7. Retorno de inversión. Aunque la inversión inicial es elevada, los ahorros energéticos permiten recuperar el coste en 5-10 años.