La importancia de la energía geotérmica somera en las zonas urbanas
Alejandro García Gil. Investigador titular de OPIs Hidrogeología Aplicada y Geotermia Somera del Centro Nacional Instituto Geológico y Minero de España (IGME-CSIC)
Los primeros 400 m de profundidad bajo la superficie del suelo constituye un reservorio térmico único para la transferencia y almacenamiento de energía térmica. Toda la energía térmica susceptible de ser transferida como calor en este reservorio térmico, bien sea por disipación o absorción de calor, se denomina energía geotérmica somera. El subsuelo más superficial, junto con las masas de agua superficial y la atmósfera, configuran los principales reservorios térmicos de la energía térmica ambiental.
El conjunto de procesos industriales destinados a optimizar la transferencia de calor con estos reservorios ambientales recibe los nombres de geotermia (somera), hidrotermia y aerotermia, respectivamente (Figura 1).
Figura 1. Energía Térmica ambiental.
Dado que las propiedades térmicas del terreno tienen un rango de variación limitado se puede afirmar que todos los terrenos tienen el potencial de ser utilizados como reservorio térmico-geotérmico, es un recurso ubicuo y por lo tanto inmenso. Estos reservorios térmicos son muy superiores a la atmosfera pues su temperatura es estable todo el año y en equilibrio con la temperatura media anual de la zona. La limitación de esta tecnología, la razón de que no se vuelva mainstream, es el coste de construir los intercambiadores de calor geotérmicos (Figura 2). Una inversión inicial que, aunque se rentabiliza en pocos años gracias a los grandes ahorros que proporciona, disuade a los usuarios convencionales. Esta miopía financiera no afecta a grandes empresas (centros comerciales, hipermercados, etc.) y la administración (ayuntamientos, hospitales, etc.), conscientes de las grandes ventajas económicas y ambientales de la geotermia somera apuestan de forma masiva en todo el territorio nacional. La energía geotermia somera lleva asociada una tecnología emergente con un potencial inmenso para la descarbonización y electrificación del sector térmico (>50% del consumo total de energía en Europa) y para la reducción de la dependencia de recursos fósiles de países no amigos. Con la entrada masiva en España de la energía renovable en el mix eléctrico, la generación de calor con los reservorios térmicos más eficientes supone una reducción de la demanda y un impulso para la transición energética de Europa.
Figura 2. Instalaciones geotérmicas someras provistas de intercambiadores geotérmicos en circuito abierto (izq.) y cerrado (dch.).
En el proyecto europeo GeoERA MUSE (Managing Urban Shallow geothermal Energy, 2018 - 2021) tiene como objetivo la difusión de las ventajas intrínsecas a esta energía renovable y abordar novedosos enfoques de gestión de la energía geotérmica somera en zonas urbanas. Para ello se han expuesto y desarrollado los conceptos y criterios necesarios para el establecimiento de procedimientos de gestión integral consensuados por un consorcio de 16 servicios geológicos (nacionales y regionales) de 15 países europeos (Figura 3).
Figura 3. Diagrama del concepto de gestión adaptativa de doble ciclo para la gestión de recursos geotérmicos someros de García-Gil et al. (https://doi.org/10.1016/j.enpol.2020.111283)
En el proyecto MUSE se ha investigado la interrelación entre los recursos geotérmicos de baja entalpía y otros usos del subsuelo urbano para la identificación de limitaciones y oportunidades en el marco de las estrategias de gestión y los requisitos administrativos. Las principales conclusiones obtenidas se han resumido en catálogos y directrices metodológicas, que están disponibles públicamente en el la web del proyecto (https://geoera.eu/projects/muse3/). Además, se ha desarrollado un prototipo de bases de datos-web a escala urbana dentro de la Infraestructura Europea de Geodatos (EGDI) de EuroGeoSurveys (https://www.europe-geology.eu/). Los conceptos de gestión planteados fueron aplicados en 14 ciudades piloto (Figura 4) en toda Europa cubriendo diferentes entornos climáticos, hidrogeológicos y socioeconómicos, en los que se han probado y evaluado los enfoques armonizados y desarrollados de cartografía y modelización de recursos.
Figura 4. Las 14 ciudades piloto del proyecto MUSE en toda Europa.
El uso de la energía geotérmica para la calefacción, la refrigeración y el almacenamiento de calor estacional crece continuamente en las zonas urbanas europeas. Algunas ciudades, como Zúrich (Suiza) o Estocolmo (Suecia), ya muestran efectos de sobreexplotación cuando se trata de interferir con las instalaciones contiguas. Además, hay nuevas tendencias hacia las instalaciones de geotermia somera a gran escala para el suministro de edificios comerciales o de redes de distrito de calefacción y refrigeración de ultrabaja (<30 °C) temperatura (Redes DHC de quinta generación). Dentro del mercado europeo global de la calefacción y la refrigeración, la energía geotérmica somera sigue cubriendo un nicho de alrededor del 2% de la producción total de calor. Se espera que las políticas europeas actuales, especialmente a la luz de la crisis geopolítica en curso, ejerzan presión sobre la descarbonización del sector de la calefacción y la refrigeración y, por tanto, podrían dar lugar a un mayor interés por la geotermia somera en las zonas urbanas, que actualmente albergan a alrededor del 75% de la población europea. Una alta densidad de población conlleva una elevada demanda de calefacción y refrigeración, así como un gran número de instalaciones subterráneas, todo lo cual aumenta la presión sobre el recurso del subsuelo.
Para garantizar un uso sostenible y eficiente del subsuelo, es necesaria la gestión del mismo. El nivel de concienciación entre los responsables políticos y las autoridades sobre el posible papel futuro de los SGE es todavía bastante bajo en muchos países europeos. Por lo tanto, el marco legal actual, así como los procedimientos de gestión, siguen en su mayoría el principio de “el primero en llegar, primero en servirse”. Esto podría dar lugar a deficiencias en cuanto a la eficiencia y la sostenibilidad del uso de los recursos geotérmicos en lugares específicos de zonas urbanas. En consecuencia, es necesario identificar y aplicar enfoques alternativos para garantizar procedimientos de gestión integradores y adaptativos.
Como conclusiones generales del proyecto MUSE se han propuesto medidas para mejorar y gestionar el uso sostenible y eficiente de los recursos geotérmicos someros en las zonas urbanas europeas con el fin de promover el uso de esta energía verde disponible en todas nuestras ciudades. El enfoque de gestión adaptativa propuesto muestra un gran potencial para apoyar el trabajo tanto de las autoridades locales y los planificadores energéticos municipales, como de otras administraciones nacionales o regionales.
Las actividades realizadas en las zonas piloto mostraron que son necesarios métodos de diferente densidad de datos para estimar los recursos geotérmicos someros en Europa, estando algunos países en un punto de partida inicial y otros más avanzados hacia la creación de amplias bases de datos. MUSE proporciona una amplia variedad de conceptos que pueden transferirse a otras regiones para establecer planes de gestión y estimar los recursos disponibles en las zonas urbanas. La plataforma de información basada en la web dentro de EGDI, desarrollada en MUSE sirve como prototipo para una plataforma de información geográfica de información relacionada con la geotermia somera. La división de la plataforma MUSE en visores específicos para cada área piloto ha demostrado ser una solución adecuada, en comparación con una visualización paneuropea.
Por lo tanto, se puede recomendar la visualización local o regional para los recursos de SGE y las posibles limitaciones de uso.
La gestión del uso de los recursos geotérmicos someros urbanos está todavía en sus inicios en Europa, pero los resultados de MUSE establecen un importante punto de partida para integrar mejor este importante tema en la cartera de los servicios geológicos, lo que podría conducir a nuevas competencias y responsabilidades en sus funciones.
"Todos los terrenos tienen el potencial de ser utilizados como reservorio térmico-geotérmico, es un recurso ubicuo y por lo tanto inmenso"
"El uso de la energía geotérmica para la calefacción, la refrigeración y el almacenamiento de calor estacional crece continuamente en las zonas urbanas europeas"
“Son necesarios métodos de diferente densidad de datos para estimar los recursos geotérmicos someros en Europa, estando algunos países en un punto de partida inicial y otros más avanzados”
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