En anteriores artículos hemos hablado de la calefacción geotérmica. En ella, mencionamos que uno de los componentes necesarios para usar este tipo de calefacción es la bomba de calor geotérmica, cuyo funcionamiento es similar al de la bomba de calor común. Sin embargo, la diferencia clave es que emplea la energía calorífica extraída del suelo para su funcionamiento.
¿Te gustaría conocer en detalle cómo funciona una bomba de calor geotérmica y cuáles son sus características? Esta información será muy útil si estás considerando instalar este tipo de sistema en tu hogar.
Bomba de calor geotérmica
Para entender en detalle qué es la bomba de calor geotérmica, es indispensable recordar primero qué es la calefacción geotérmica. Esta tecnología utiliza el calor extraído del subsuelo, ya sea de las rocas o del agua subterránea, para calentar un edificio. El calor se transporta mediante agua caliente que circula a través de un sistema de tuberías subterráneas especialmente instaladas.
La bomba de calor geotérmica es un elemento clave dentro de este sistema. De hecho, su uso se ha extendido al punto de que el mercado de bombas de calor ha crecido un 20% anual en los últimos años. Si alguna vez has notado el calor que emiten los tubos traseros de un refrigerador, ya tienes una idea general de cómo funciona: el refrigerador expulsa el calor del interior hacia el exterior. La bomba de calor geotérmica hace algo similar, pero en dirección opuesta; es decir, toma el calor del exterior (subsuelo) y lo transfiere al interior de la vivienda.
Funcionamiento de la bomba de calor geotérmica
El principio de funcionamiento de la bomba de calor geotérmica es similar al de cualquier sistema de refrigeración, como una nevera o un aire acondicionado. La clave en ambos sistemas es el uso de un fluido refrigerante que circula a través de un sistema de tubos. Este fluido tiene la propiedad de calentarse cuando se comprime y enfriarse cuando se expande.
Durante el invierno, el fluido refrigerante, que ha sido comprimido y calentado, circula a través de un intercambiador de calor que transfiere esa energía al sistema de calefacción de la vivienda. Luego, el fluido se enfría y se expande, proceso en el que entra nuevamente en contacto con la fuente geotérmica (el calor del subsuelo) para recargarse de energía térmica. Este ciclo se repite continuamente para mantener el hogar a una temperatura confortable.
Aunque la bomba de calor utiliza electricidad para mover el fluido a través del sistema, su eficiencia es notablemente alta. Los sistemas modernos de bomba de calor geotérmica pueden generar hasta 4 kW de calor por cada kW de electricidad consumido. Esta eficiencia es posible porque no es necesario generar calor, sino simplemente extraerlo de la tierra, donde las temperaturas son siempre más estables que en la superficie.
Además, existen bombas reversibles, que también pueden enfriar la vivienda durante el verano. Estas bombas funcionan de manera inversa, expulsando el calor del interior de la casa al subsuelo. Esto se consigue a través de una válvula que controla la dirección del flujo de calor.
Formas de extraer la energía geotérmica
Existen diversas formas de aprovechar la energía geotérmica con las bombas de calor. Usualmente, los usuarios están familiarizados con el uso del aire exterior para calefacción, pero en el caso de las bombas geotérmicas, la fuente de energía es el calor almacenado en el subsuelo. Este tipo de energía es considerado renovable y prácticamente infinita, lo que proporciona calefacción a lo largo de todo el año de forma eficiente y sostenible.
Este tipo de sistema tiene una clara ventaja sobre otros métodos de calefacción que dependen del clima exterior, como la aerotermia. Mientras que una bomba de calor convencional disminuye su efectividad cuando la temperatura exterior es demasiado fría, la bomba geotérmica nunca pierde eficiencia, ya que el subsuelo mantiene una temperatura estable, independientemente de las condiciones climáticas en la superficie.
Tipos de bombas de calor geotérmica: vertical y horizontal
Existen dos tipos principales de bombas de calor geotérmicas, que se diferencian por la forma en que se instalan los tubos que extraen el calor del subsuelo:
- Bombas de calor geotérmicas verticales: Son las más populares y se instalan a profundidades entre 150 y 200 pies por debajo de la superficie. En esta configuración, se insertan unos tubos en perforaciones verticales en el suelo, a través de los cuales circula un fluido anticongelante que eleva el calor hacia el fluido refrigerante del sistema.
- Bombas de calor geotérmicas horizontales: En este caso, los tubos se colocan más cerca de la superficie, a unas 6 pies de profundidad, distribuidos horizontalmente. Este tipo de instalación requiere más espacio, por lo que es ideal para terrenos amplios. Aunque es menos costosa que la bomba vertical, también puede ser menos eficiente en términos de transferencia de calor.
En ambos sistemas, las sondas de intercambio se pueden instalar en terrenos próximos a cuerpos de agua, como ríos, lagos o lagunas, sin que esto afecte la eficiencia del sistema.
Captación geotérmica en agua
Una variante interesante de los sistemas geotérmicos es la captación geotérmica en agua, donde se introducen las tuberías directamente en un cuerpo acuoso, como lagos o ríos. Este sistema es más sencillo y económico en términos de instalación y proporciona una gran eficiencia siempre que el recurso acuático esté disponible.
Inversión inicial y retorno económico
Una de las barreras principales a las que se enfrentan quienes consideran instalar una bomba de calor geotérmica es su coste inicial. Los sistemas geotérmicos requieren de una inversión significativa al comienzo, ya que es necesario realizar estudios previos del terreno, perforaciones y adquirir equipos especializados.
En una vivienda familiar, por ejemplo, la instalación de un sistema geotérmico puede costar entre 6.000 y 13.000 euros. Sin embargo, es importante destacar que, aunque la inversión inicial sea elevada, los sistemas de bomba de calor geotérmica permiten obtener ahorros significativos a largo plazo. Se estima que los usuarios pueden reducir el consumo de energía en la calefacción entre un 30% y un 70%, y en el caso de la refrigeración, entre un 20% y un 50%. Dependiendo del uso, estos ahorros permiten amortizar la inversión inicial en un plazo que varía entre los 5 y los 10 años.
El uso de esta tecnología no solo beneficia al propietario del sistema, sino también al medioambiente, dado que el consumo de fuentes de energía no renovables se reduce drásticamente, y con ello las emisiones de gases de efecto invernadero.
Las bombas de calor geotérmicas son una opción ideal para quienes buscan minimizar su impacto ambiental a largo plazo y al mismo tiempo asegurarse un sistema de calefacción y refrigeración eficiente y económico.