Desarrollan un método que aumenta la eficiencia de las bombas de calor geotérmicas y ahorra hasta el 70% de energía

  • Investigadores de la Universitat de València (UV) y de la Universitat Politècnica de València (UPV) han propuesto un método para conocer la conductividad térmica de las capas geológicas del subsuelo, localizando las más eficientes en la cesión o absorción de calor.

La aplicación del trabajo en el diseño de intercambiadores para bombas de calor, utilizadas en climatización y agua caliente sanitaria, puede ahorrar hasta el 70 por ciento de energía consumida respecto a bombas convencionales, según ha informado la UPV en un comunicado.

La novedosa metodología para localizar las capas geológicas con gran capacidad de absorción o cesión de calor se ha realizado a partir de pruebas experimentales estándar (TRT), ampliadas con mediciones de temperatura a diferentes profundidades, realizadas por un procedimiento sencillo y en localizaciones conocidas.

Hasta ahora, los métodos estándar de medida de la capacidad de extraer o inyectar calor al subsuelo únicamente permitían obtener un valor promedio del entorno en el que realizaba la transferencia de calor, no pudiendo identificar las zonas más eficientes.

"Este conocimiento detallado es muy importante en el diseño de intercambiadores de calor geotérmicos o acoplados al terreno, ya que la utilización de estos datos en su diseño puede lograr que se reduzcan los costes de instalación, al aprovechar mejor las zonas con más capacidad de intercambio, reduciendo los tiempos de retorno de la inversión y maximizando los ahorros económicos y energéticos", ha destacado el investigador del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universitat de València, Nordin Aranzabal.

"Los intercambiadores de calor geotérmicos se utilizan junto con bombas de calor para climatización, habiendo demostrado ahorros que pueden llegar al 70 por ciento de la energía eléctrica respecto de bombas de calor convencionales", ha apuntado Aranzabal, quien ha añadido que "aproximadamente el 40 por ciento de la energía que se consume en edificios se dedica a climatización".

Los investigadores, pertenecientes a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ETSE) de la Universitat de València, citan, además, otras ventajas de la aplicación de este método, como la disminución del impacto sobre los edificios al no necesitarse intercambiadores de calor con el aire ni torres de refrigeración; la minorización de riesgos para la salud por legionela y la reducción de huella de carbono.

El trabajo en el que han participado cinco investigadores de la Universitat de València del Departamento de Ingeniería Electrónica, y dos investigadores de la Universitat Politècnica de València, ha sido publicado en Applied Thermal Engineering recientemente.

Este tipo de instalaciones, que son habituales en países fríos de Europa y América debido a sus condiciones climáticas más rigurosas, son muy importantes para un uso sostenible de la energía y, gracias a trabajos como el desarrollado, cada vez se está extendiendo más su uso a regiones con climas más templados.

Además, estos sistemas presentan índices de eficiencia muy elevados, y por ello reciben la consideración de energía renovable. La construcción del intercambiador queda restringida en áreas climáticas menos rigurosas, como el Mediterráneo, en la que otras tecnologías pueden resultar más económicas.

La constatación de la carencia de datos detallados sobre el proceso de intercambio de calor a lo largo de los tubos enterrados en el subsuelo y, por tanto, la imposibilidad de aprovechamiento de capas con alto contenido en humedad y flujos de agua, es el factor que llevó a los investigadores a desarrollar instrumentos para la obtención de medidas adicionales para caracterizar mejor los intercambios de calor en la perforación.

INTERCAMBIADOR EXPERIMENTAL

De la aplicación de estos procedimientos de medida sobre un intercambiador geotérmico experimental se obtuvieron los datos -perfiles de temperatura en un tubo observador auxiliar- que han permitido ajustar las características térmicas del subsuelo en un modelo de simulación que reproduce el comportamiento de la instalación.

Las simulaciones han utilizado un modelo tridimensional del intercambiador, que mediante la técnica de elementos finitos, ha reproducido el comportamiento de los datos medidos durante lo que se conoce como Test de Respuesta Térmica o TRT, ajustando para ello la capacidad de intercambio de calor con la profundidad del terreno circundante.

Mostrar comentarios

Códigos Descuento