El camp de captació convencional on s’implementen els intercanviadors de calor amb el subsol pot ser de tipologies diverses:
- Sistema d’intercanvi tancat (Closed Loop System – CLS). En els sistemes de bescanvi de calor tancats, o borehole heat exchangers (BHEs), el terra actua com a font de calor a l’hivern i com a dissipador de calor a l’estiu gràcies a que la seva temperatura a partir de 10-15 m de profunditat es manté gairebé constant. La calor es bescanvia amb el terra mitjançant un flux de salmorra (principalment aigua o aigua glicolada) que circula a través d’un circuit tancat construït amb sondes de polietilè (PE) en forma de U. En el cas d’intercanviadors verticals (esquema A de la figura anterior) les sondes són introduïdes en perforacions verticals d'entre 50 i 150 m de longitud, mentre que en el cas d’intercanviadors horitzontals el circuit de sondes s’instal.la en els primers metres de subsol (esquema B). L’energia extreta del terreny s’intercanvia amb la bomba de calor geotèrmica (BCG) permetent el seu aprofitament efectiu en forma de climatització i producció d’aigua calenta sanitària (ACS).
- Sistema d’intercanvi vertical obert (Open Loop System – CLS). En els sistemes de bescanvi de calor oberts, o groundwater heat exchangers (GWHEs), l’aigua és extreta d’un aqüífer (esquema C). Aquesta es fa circular a través d’una bomba de calor geotèrmica (BCG) amb l’objectiu de bescanviar-ne el calor mitjançant un intercanviador de plaques generant un salt de temperatura d’entre 2 i 6ºC. L’aigua subterrània es retorna a l’aqüífer mitjançant la seva re-injecció. Depenent de la temperatura no pertorbada de l’aigua subterrània, és possible generar refrigeració de manera passiva, és a dir sense utilitzar el compressor de la BCG, concepte també anomenat free-cooling.
Quan un mateix sistema o combinació de sistemes d’intercanvi de calor s’utilitza per donar servei a diverses edificacions amb necessitats tèrmiques diferents es parla de xarxes de climatització urbanes de fred i calor (District Heating and Cooling o DHC). Dins d’aquest grup destaquen les de 5a generació (xarxes 5GDHC). Les xarxes 5GDHC són aquelles on el fluid portador de calor és aigua a una temperatura ambient (propera a la del subsol a través del qual es transporta, és a dir, entre 10 i 25 ºC) i es “delega” en cada un dels edificis connectats a la xarxa la tasca d’elevar la temperatura al sistema de distribució (terra radiant, ventilo-convectors o radiadors de baixa temperatura) a través dels seus propis equips de bomba de calor aigua-aigua. Els canvis respecte a esquemes anteriors són notables. Els edificis tenen la possibilitat de subministrar energia (calor propi dissipat) a més de consumir-ne. Són els anomenats “prosumidors” o “prosumers”.
Esquemes conceptuals de les diverses possibilitats d’implementació de la geotèrmia superficial en zones urbanes (font: adaptació a català del Fact-Sheet -00 del projecte MUSE)
La hibridació de la tecnologia de la bomba de calor geotèrmica amb energia fotovoltaica
La bomba de calor geotèrmica és la tecnologia més eficient que actualment existeix, amb coeficients de rendiment entorn estacionals (Seasonal Performance Factor o SPF) de 5 o 6. Això significa que per cada kWh elèctric consumit per l’accionament del compressor de la bomba, el sistema genera 5 o 6 kWh d’energia tèrmica. Per reduir o fins i tot eliminar el consum elèctric, els sistemes es poden acoblar (o hibriditzar) fàcilment amb solar fotovoltaica amb o sense sistemes d’emmagatzematge amb bateries. D’aquesta forma es pot aconseguir una reducció del consum d’energia per la climatització molt significatiu o fins i tot eliminar-lo (nearZero). Aquest concepte és pot observar en el següent fulletó (‘sistemes híbrids’).
Esquemes conceptuals de les diverses possibilitats d’implementació de la geotèrmia superficial (a l’esquerra en zones urbanes i a la dreta fora d’àmbits urbans).
Catàleg de fitxes particulars de conceptes d'aplicació en àrees urbanes
En el marc del Projecte MUSE es van identificar i caracteritzar un conjunt de solucions tècniques que el mercat ja té provades i altres en ple desenvolupament per al subministrament de calefacció i refrigeració, inclòs l'emmagatzematge de calor al subsol basat en energia geotèrmica superficial. El resultat s’ha publicat en vuit fulls informatius individuals (Fact-Sheets) que presenten les diferents tecnologies analitzades
Els fullets informatius (en anglès) són part del lliurable D.2.2: Catalogue of factsheets of evaluated and characterized shallow geothermal energy concepts of use in urban areas, i es poden consultar en aquest enllaç.
Catàleg de fitxes particulars de conceptes d'aplicació en àrees urbanes (Projecte GeoERA MUSE)
Referències d’interès relacionades
Contacte
