Almacenamiento subterráneo de energía térmica en acuíferos, un sistema de eficiencia energética aplicable al sector residencial, industrial y agrícola

Siendo este el objetivo, el sistema bombea el agua subterránea en invierno desde uno o más pozos calientes para que, a continuación, el calor almacenado en ese líquido subterráneo sea utilizado para proporcionar calefacción y agua caliente sanitaria (acs). Posteriormente, una vez el agua se ha enfriado, se retorna al acuífero mediante los pozos fríos. En verano el proceso se produce en sentido inverso: el agua subterránea fría se bombea desde los pozos fríos y es usada para refrigerar, y es seguidamente que el agua, ya templada, se inyecta de nuevo en los pozos calientes.

 

Existen numerosos proyectos enmarcados en el ámbito del almacenamiento subterráneo de energía térmica en acuíferos, sobre todo en el norte de Europa, que además de estar funcionando a pleno rendimiento, proporcionan ahorros interesantes en todo tipo de entornos, especialmente en zonas urbanas construidas, puesto que contemplan desde edificios de oficinas hasta hospitales, pasando por centros comerciales y también áreas residenciales.  Este tipo de soluciones favorecen una fuerte reducción del consumo de combustibles fósiles para usos de climatización, llegando a permitir economizar – por ejemplo, en un edificio de oficinas - entre un 70 y un 80% del consumo de electricidad para la producción de frío, y entre un 20 y 40% en el consumo de gas o petróleo para la generación de calor. Asimismo, la climatización de edificios con intercambiadores de calor a través del suelo o del agua subterránea posibilita una reducción importante de las emisiones de CO₂, debido al aprovechamiento de las temperaturas casi constantes del subsuelo a partir de una cierta profundidad. 

 

Se considera que el almacenamiento de energía térmica en el subsuelo constituye una tecnología prometedora para reducir el consumo de combustibles fósiles de cara a la producción de calor, en gran medida si se tiene en cuenta que poco menos del 50% de la energía consumida en Europa se emplea para generación de calor en el ámbito doméstico e industrial, y que proviene en su gran mayoría de combustibles fósiles. En este sentido, se prevé que el almacenamiento de energía térmica será clave para contribuir al aprovechamiento de calor residual de centrales eléctricas y tecnologías renovables de producción de frío o calor. 

 

 

Para que sea posible alcanzar las eficiencias más optimistas en esta materia se deben cumplir principalmente dos condiciones: por un lado, el acuífero debe ser adecuado para el almacenamiento de energía y, por otro lado, el proyecto debe ser de una escala suficiente. Y para ello no todos los acuíferos resultan apropiados, ya que éstos pueden ser una capa de arena, pero también pueden estar constituidos por capas de arenisca o caliza. Con el fin de lograr el almacenamiento de frío y calor de baja temperatura, esas capas deberían tener un espesor suficiente (espesor > 10 metros), y deberían precisar de una transmisividad suficiente (transmisividad > 100 m²/d), pero es que, al mismo tiempo, necesitan un flujo natural del agua subterránea limitado (flujo subterráneo < 50 metros por año, para proyectos grandes < 100 metros por año). En el caso de que el flujo subterráneo fuese alto, una parte importante del calor y frío almacenado se perdería durante la época del propio almacenamiento y, asimismo, unos elevados valores de transmisividad, debido a que la pérdida de calor a través de flujos de convección libre se incrementaría, no serían tampoco recomendables. 

 

Según los expertos, cuando el almacenamiento se prevé utilizar para aportar calefacción y refrigeración combinada a un edificio, una eficiencia energética favorable se alcanza cuando ese almacenamiento subterráneo de energía térmica en acuíferos presenta más de 200 a 300 kW de capacidad de refrigeración. Pero, sobre todo, este sistema resulta económicamente atractivo cuando se trata de capacidades de refrigeración mayores de entre 800 o 1000 kW. 

 

Finalmente, dado que en determinadas circunstancias el agua subterránea puede ser corrosiva, contener hierro o gases disueltos, y arrastrar pequeñas partículas procedentes del acuífero, es preciso apostar por un buen diseño y una correcta ejecución de la solución, incidiendo especialmente en la selección de los materiales, y en la limpieza y estimulación de los pozos