A estas alturas, resulta evidente que el futuro a corto plazo, pasa por la implantación de las energías renovables.
Fruto de ello, se está generando un gran movimiento alrededor de las renovables térmicas y su instauración parece imparable hoy en día.
Profundizando en el sector de la edificación, y más en concreto, en cuanto a las instalaciones se refiere, se está generando un debate sobre la mejor energía a utilizar para la climatización del edificio.
¿Es más conveniente la geotermia o aerotermia?
En realidad, no existe una energía mejor que otra, sino que cada una tiene su mejor utilización.
Las energías renovables hay que emplearlas con criterio, debiendo seleccionar la más adecuada, en base a la aplicación a la que va destinada.
De la misma manera, ese mismo debate se centra entre la energía geotérmica y la aerotérmica.
Ambas se pueden considerar renovables dependiendo de su aplicación, pero alguna será mejor aplicable que otra, en función del caso.
Se pretende reflexionar en este post, sobre la afección de estas variables.
Funcionamiento de las renovables: Geotermia o aerotermia
Como bien es sabido, tanto la geotermia como la aerotermia necesitan la bomba de calor para mover la energía (el calor) desde un foco (el terreno en el caso de la geotermia y aire en el caso de la aerotermia) hasta otro.
En ambos casos normalmente el edificio.
En el caso de la geotermia el tipo de bomba de calor es «agua-agua» y la aerotermia es «aire-agua», donde la primera denominación del tipo, es el foco de dónde se extrae el calor y la segunda donde se entrega.
Para la geotermia es necesario la ejecución de una serie de perforaciones en el terreno a través de las cuales, se hace circular un fluido, que es el encargado de llevar el calor del terreno a la bomba de calor.
La aerotermia necesita de una unidad exterior que consiste básicamente en un intercambiador con un ventilador, que fuerza un flujo de aire través del mismo (aparato similar a los equipos exteriores de aire acondicionado).
Para la misma aplicación, el rendimiento medio estacional de la geotermia siempre es superior, debido a la temperatura y a la estabilidad térmica del terreno.
No obstante en aquellas zonas donde la temperatura exterior es más alta, la diferencia de rendimiento entre las bombas de calor aerotérmicas y geotérmicas, disminuye.
Mientras que los rendimientos de las bombas de calor de la geotermia son independientes de la media de temperatura exterior, una aerotermia tiene un rendimiento más alto en la costa, que en zona interior donde la media de temperatura exterior es menor.
Comparativa del rendimiento estacional de geotermia y aerotermia
Es bastante frecuente que los estudios energéticos no tengan en cuenta el rendimiento estacional o SPF de las bombas de calor (en condiciones reales de uso). Se basan en muchos casos, en los coeficientes de rendimiento o COP nominales, en unas condiciones determinadas (de laboratorio para entendernos).
Estos valores de rendimiento son solo válidos para esas condiciones de trabajo, pero cuando varían, los resultados pueden ser muy distintos.
Para evitar caer en subjetividades, vamos a determinar los rendimientos de estos sistemas teniendo en cuenta únicamente documentos reconocidos e imparciales.
El Ministerio de Industria, Energía y Turismo, publicó un documento en el 2014 a través de IDAE (Instituto para la Diversificación y ahorro de la Energía) titulado: «Prestaciones medias estacionales de las bombas de calor», que a su vez es una transposición de la Directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, del 23 de abril de 2009, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables.
Dichas directrices se establecieron mediante la Decisión de la Comisión del 1 de marzo de la Directiva Europea.
Para calcular el rendimiento estacional o «SPF» de nuestra instalación de aerotermia o geotermia tendremos en cuenta la zona climática (no es lo mismo una instalación en Bilbao o San Sebastián que en Vitoria) puesto que la climatología es diferente en todo Euskadi.
Por otro parte, para la comparativa haremos que el sistema de emisión sea el mismo.
En este ejemplo partiremos de los mismos rendimientos de laboratorio COP en las condiciones de trabajo normalmente usadas en España por los fabricantes de bombas de calor.
Datos de Partida:
- COP de la bomba de calor Geotérmica: 4,5 en condiciones 0ºC de temperatura de retorno a la captación y 35ºC de impulsión al suelo radiante según Norma EN14511. Sistema de captación cerrado vertical.
- COP de la bomba de calor Aerotérmica 4,5 en condiciones de trabajo de 7ºC de temperatura exterior y 35ºC de impulsión al suelo radiante según Norma EN14511.
- Zona climática de Vitoria según Código Técnico Edificación CTE es D1 y la zona de Bilbao, San Sebastián la C1.
El rendimiento medio estacional mide el rendimiento del sistema a lo largo de un determinado periodo, para la aplicación o uso seleccionado.
Su valor se obtiene de la siguiente expresión:
SPF= COP x FC x FP
Donde el COP es el rendimiento nominal de la bomba de calor (rendimiento laboratorio) en unas condiciones determinadas.
FP es un factor de ponderación que depende de la temperatura exterior.
Según la zona climática y la tecnología a emplear, se determina el valor de este factor de la tabla uno (1):
Tabla 1. Factor de ponderación (FP) para sistemas de Calefacción y/o Agua Caliente Sanitaria (ACS) con bombas de calor en función de las fuentes energéticas, según la zona climática.
FC es el factor de corrección y tiene relación con la temperatura de emisión.
Dado que la temperatura de producción del agua de calefacción necesaria, puede ser diferente a las condiciones de laboratorio.
Este valor se obtiene de la tabla 2, donde se toma la columna adecuada a la temperatura de producción de agua de calefacción, según la norma en la que está certificado el COP para ese equipo.
La «Temperatura de condensación» (Tª) es la temperatura a la que trabajará la bomba de calor, para dar calor al sistema de emisión en la instalación prevista. En el caso que analizamos siempre es 1.
De los valores de las tablas anteriores obtenemos los rendimientos medios estacionales:
| Rendimiento estacional | Geotermia | Aerotermia |
|---|---|---|
| Bilbao – San Sebastián (Zona C) | SPF= 4,5 x 1,18 x 1 5,31 | SPF = 4,5x 0,68 x 1 3,06 |
| Vitoria (Zona D) | SPF= 4,5 x 1,11 x 1 4,99 | SPF= 4,5 x 0,64 x 1 = 2,88 |
Del análisis de estos resultados se concluye que:
- La eficiencia de la geotermia es un 42% superior que la aerotermia en el caso de Vitoria.
- Un 36 % en Bilbao o San Sebastián.
Para ver de forma más clara la diferencia en la eficiencia de ambos sistemas en condiciones reales, comparemos los consumos de energía eléctrica para calefactar una vivienda tipo de 150 m2 en Vitoria, con una demanda de calefacción anual de 21.500 kW.h/año.
El consumo eléctrico anual para calentar esta vivienda en función de las tecnologías es:
- Consumo eléctrico anual con Geotermia: 21.500 [kW.h/año] / 4,99 = 4.304 [kW.h/año
- Consumo eléctrico anual con Aerotermia tipo split: 21.500 [kW.h/año] / 2,88 = 7.465 [kW.h/año]
Para la vivienda tipo considerada, si tenemos en cuenta un precio de kW/h de consumo eléctrico de 0,11 €, tendremos un coste anual en la Geotermia en calefacción de 430 €/año y de 821 €/año en el caso de la aerotermia.
Queda claro que, a pesar de que ambas tecnologías tienen unos rendimientos en laboratorio similares, las fluctuaciones en las condiciones de temperaturas exteriores en el caso de la aerotermia le afecta de forma muy significativa empeorando su rendimiento, con respecto a la estabilidad con la que cuenta la geotermia.
Diferencias entre las tecnologías de renovables
Por regla general las diferencias entre ambas se pueden resumir en los siguientes puntos:
- Como ya se ha comentado anteriormente el rendimiento medio estacional de la geotermia es superior al de la aerotermia, acercándose en las zonas más templadas.
- La inversión inicial es bastante mayor en la geotermia que en la aerotermia. No obstante, los programas de subvenciones acortan considerablemente la diferencia.
- La dificultad técnica del cálculo y ejecución de la geotermia es mayor, debido a que se deben realizar una serie de perforaciones en el terreno, que complican algo la instalación.
- Con relación al mantenimiento y vida de la instalación, se puede decir que la geotermia es más sencilla, puesto que ante una buena ejecución inicial, las tareas posteriores de mantenimiento son más sencillas.
- En zonas de alta humedad o neblinas, en la aerotermia se produce escarche en la zona de la unidad exterior y es necesario la realización de un desescarche para la descongelación.
Otros factores de influencia: Subvención y región
Se puede decir que en líneas generales, estas son las grandes diferencias, y con todos los parámetros (incluidas las subvenciones) ambas reportan periodos de retorno muy similares en Euskadi.
Si bien es cierto que la subvención juega un papel trascendental en las zonas más templadas.
Sin embargo en la mayoría de los casos, existen otros los factores que determinan la utilización de una u otra.
Renovables en vivienda unifamiliar o vivienda colectiva
Actualmente tanto la aerotermia como la geotermia, son opciones preferentes a la hora de buscar un sistema de calefacción de los edificios.
Pero a la hora de la decantarse por una u otra, la tipología de vivienda es clave en la decisión.
En la vivienda unifamiliar, la capacidad de decisión recae básicamente en una única persona, y en la medida que se profundiza más en el estudio de la vivienda, la geotermia coge más fuerza.
Los programas de subvenciones de renovables, son determinantes y con ello la inversión a acometer es muy similar, así que ante la diferencia de rendimiento, es fácil decantarse por la geotermia.
Cuando se trata de vivienda colectiva, la decisión no suele recaer en el usuario final, salvo en régimen de cooperativa, y los condicionantes de coste son importantes.
En este caso, la mayor influencia recae en si la instalación es centralizada o individual.
Instalación centralizada o individual
El componente más costoso de este tipo de instalaciones, es normalmente la bomba de calor.
Si además tenemos que considerar una perforación para cada una de las viviendas, el caso de la Geotermia suele resultar inviable cuando la instalación se considera individual.
Es decir, que si la instalación no es centralizada, la opción más adecuada es la aerotermia.
Pero si lo que se considera, es una instalación centralizada, la opción de la geotermia gana.
Esto es por la complejidad para encontrar un espacio adecuado para la centralización de la bomba de calor de la aerotermia. Sobre todo por factores como ruido, suficiente aireación de la unidad exterior para el buen intercambio térmico, etc.
Ubicación del edificio: Entorno urbano o rural en Euskadi
En entornos rurales no suele haber diferencia entre ellas para la toma de decisiones, pero en entornos urbanos, sí.
Los factores de decisión vienen ligados a la facilidad de ubicación de las unidades exteriores. En el caso de la aerotermia o de la ubicación de las perforaciones o proceso de ejecución de las mismas en el caso de la geotermia.
Se ha pretendido reflexionar sobre las ventajas e inconvenientes de cada una de las tecnologías y a pesar que la implantación de la aerotermia es mayor, cada caso contempla factores que influyen en la toma de la decisión más adecuada.
Si te queda alguna duda, de saber si es preferible la geotermia o aerotermia, estaremos encantados de ayudarte a decidir, cuál será la mejor energía renovable para tu hogar, en base a tus condiciones.