Autor: Dr. Osvaldo Rubio López
Catedrático investigador
FIME, UAdeC
La demanda de energía a nivel mundial sigue cada día en aumento, lo que exige una transición de los combustibles fósiles hacia las fuentes de energía renovables. La energía geotérmica, es inherentemente al subsuelo, es una fuente renovable e inagotable, ya que depende del calor interno de la Tierra, que se repone continuamente. La energía geotérmica ofrece la oportunidad de proporcionar una alternativa sostenible y fiable. A diferencia de las fuentes de energía intermitentes como la eólica y la solar, la energía geotérmica ofrece una generación de energía continua con un impacto mínimo hacia el medio ambiente.
La estabilidad de la producción de energía geotérmica en los ultimas decadas la convierte en una solución atractiva para la generación de electricidad y en aplicaciones de climatización y refrigeración, asegurando un suministro energético constante e indefinido. Además, la energía geotérmica no está sujeta a fluctuaciones estacionales a lo largo del año, a diferencia de la energía eólica y solar que se ven afectadas por los cambios estacionales, lo que la convierte en una fuente de energía fiable para diversas aplicaciones, incluyendo el uso de climatización residencial, industrial y comercial.
A pesar de su potencial, la energía geotérmica en México y en el resto del mundo sigue estando infrautilizada e infravalorada en comparación con otras energías renovables. Barreras como los elevados costes de producción e inversión inicial alta, las limitaciones tecnológicas para su desarrollo y el escaso conocimiento de su manejo dificultan su adopción hoy en día. Muchas regiones en México presentan un potencial geotérmico elevado, pero carecen de la infraestructura y las fuentes de financiamiento necesarias para desarrollar y ejecutar proyectos. Adicionalmente, las diferentes fases de exploración y perforación para la producción de este tipo de nergía conllevan riesgos que engloban diferentes parametros.
México: Sus altas y bajas temperaturas
En México aproximadamente el 64% del territorio se presentan climas muy cálidos o extremos, abarcando en la parte norte del país grandes regiones áridas y semiáridas, desencadenando en temperaturas extremas en verano y en invierno. El comportamiento de las temperaturas extremas en México varía drásticamente según la región y la temporada del año. En verano, en algunos estados que se localizan en el noroeste y norte del país registran temperaturas máximas superiores a los 45 °C, mientras que, en invierno, en algunas zonas altas pueden descender por debajo de los -8 °C. Por otro lado, en la parte sur del país, se llegan a presentar temperaturas superiores a los 44 °C con grandes cantidades de humedad.
Adicionalmente, México al ser un país con diversos y variados ecosistemas, se hace posible que en algunas regiones se presenten climas que favorecen a grandes fluctuaciones en las temperaturas, generando que en verano se mantengan temperaturas altas constantes, mientras que en invierno la temperatura descienda drásticamente.
La energía geotérmica y la climatización residencial en México
La climatización residencial por energía geotérmica utiliza la temperatura constante del subsuelo para calentar en los meses de invierno, refrigerar en los meses de verano. La climatización por energía geotérmica utiliza dispositivos denominados Bombas de Calor Geotérmicas y tuberías o mangueras enterradas. El sistema geotérmico BCG + Tuberías extrae o disipa calor de la tierra, logrando ahorros energéticos de superiores al 45 % frente a los sistemas de aires acondicionados convencionales utilizados hoy en día.
¿Cómo funciona la climatización por energía geotérmica?
A pocos metros de profundidad, la tierra mantiene una temperatura constante durante todo el año. El sistema de climatización por energía geotérmica opera en dos ciclos principales utilizando un fluido refrigerante o agua.
En invierno (calefacción): El sistema geotérmico extrae el calor natural del subsuelo y, mediante la bomba de calor, lo eleva y transfiere al interior de la casa o local.
En verano (refrigeración): El proceso térmico se invierte. El sistema geotérmico absorbe el calor de la casa y lo transfiere al subsuelo, disipándolo y devolviendo aire fresco.
¿Cómo se extrae la energía geotérmica que se utiliza en climatización?
Existen actualmente dos formas principales de extraer el calor del subsuelo, estas modalidades de extracción de calor se realizan mediante un intercambiador de calor geotérmico. Un intercambiador de calor geotérmico es una configuración geométrica o arreglo de tuberías o mangueras conectadas e instaladas en el subsuelo. Una característica principal de la extracción geotérmica es que, dependiendo del espacio de terreno y profundidad, se puede conseguir mayor extracción de energía geotérmica.
Intercambiador de calor geotérmico horizontal: Las tuberías o mangueras de este intercambiador se entierran a una profundidad que oscila entre 1.5 y 2 metros. Requiere una extensión de terreno amplia, pero tiene un costo económico de instalación menor.
Intercambiador de calor geotérmico vertical: Se realizan perforaciones en el subsuelo con profundidades que oscilan entre los 50 y 150 metros en donde se insertan las mangueras o tuberías. Este intercambiador es el ideal si se cuenta con un espacio reducido de superficie, aunque la inversión económica inicial es elevada.
Ventajas clave de la climatización por energía geotérmica
Alta eficiencia energética: Se pueden conseguir ahorros energéticos casi del 50 % dependiendo de la región y estación del año en comparación a los sistemas de climatización convencionales.
Bajo impacto visual y acústico: El sistema de climatización por energía geotérmica al no requerir unidades exteriores (como los aires acondicionados convencionales), es estéticamente limpio y silencioso a la vista y al oído.
Larga vida útil de operación: Los intercambiadores de calor geotérmicos que se instalan en el subsuelo pueden tener una vida útil de operación de más de 50 años.
Funcionamiento continuo: La climatización por energía geotérmica no depende del sol o del viento, estando disponible las 24 horas del día, los 365 días del año en forma continua.
Energía 100% limpia y verde: Los sistemas de climatización por energía geotérmica no generan combustión local ni emiten gases de efecto invernadero directos en la vivienda o al exterior, produciendo así, entre un 75 % y un 85 % menos contaminantes que otros dispositivos de climatización convencionales.
