Los problemas de la contaminación ocasionada por los sistemas energéticos, debido a su impacto en el calentamiento global, son diversos y de gran importancia. Entre las opciones disponibles para disminuir el impacto de este fenómeno climático destaca la energía renovable, por los beneficios que ofrece como opción energética. La geotermia, una de las variantes de las energías renovables, es una alternativa energética que tiene muchas aplicaciones, entre ellas, la refrigeración y la calefacción. Esta alternativa de climatización emplea un sistema de Bomba de Calor Geotérmica (BCG) para aprovechar el calor del subsuelo, lo cual permite ahorrar energía y mitigar la contaminación de CO₂. La climatización geotérmica se puede utilizar en la calefacción y/o refrigeración de diferentes entornos cotidianos, por ejemplo: escuelas, clínicas, laboratorios, hoteles, viviendas y oficinas.

Cuando nos referimos a energía geotérmica, suele relacionarse con una gran fuente de calor, pero existe otra forma de aprovechar las propiedades del calor del subsuelo en las que las altas temperaturas no están presentes, o al menos no es el objetivo a alcanzar. Numerosos estudios han demostrado que la temperatura del suelo a cierta profundidad se mantiene casi en un valor constante durante todo el año, esto es cierto para zonas en las que no existen manifestaciones geotérmicas. El valor de la temperatura semiconstante del subsuelo varía un poco, dependiendo del lugar donde se mida y de las propiedades del subsuelo. Además, a medida que se profundiza en el subsuelo, esta temperatura es cada vez más constante y, en contraste, mientras más superficial es la capa, la temperatura interior se ve más afectada por las condiciones del clima y la radiación solar. Algunas mediciones señalan que en ciertos lugares la temperatura semiconstante que se alcanza a cuatro metros de profundidad está comprendida entre los 18 y 22 °C. Estas características de la temperatura del subsuelo son idóneas para fines de climatización. Para lugares donde el clima es frío, esta temperatura se puede usar para calefacción, ingresando el aire caliente a una edificación. En el caso opuesto, en los climas cálidos esta temperatura se puede usar para enfriar aire e introducirlo a una edificación para propósitos de refrigeración. Lo anterior se puede lograr mediante el diseño de un sistema de tuberías que conecten bidireccionalmente la edificación con el subsuelo. Como se observa en la figura 1.

Figura 1. El sistema de climatización geotérmica sirve tanto para calefacción en invierno, como para refrigeración durante el verano. El sistema requiere de una temperatura promedio anual de 18 °C y funciona con un pequeño ventilador que succiona el aire exterior, lo hace circular por la tubería debajo del suelo y lo devuelve al interior de la vivienda a través de una rejilla. Imagen tomada de:
http://m.unciencia.unc.edu.ar/2016/agosto/geotermia/usan-la-tierra-como-fuente-de-calor.

La geotermia es la energía proveniente del interior de la tierra, como resultado de diferentes procesos naturales en los que interviene la transferencia de calor; tiene un gran potencial energético y desde hace mucho tiempo se ha utilizado de diferentes maneras. Es claro que la producción de energía eléctrica es el objetivo principal de esta y de todas las energías renovables, por lo que se han desarrollado diversas tecnologías y dispositivos para ese fin. En el caso de la geotermia, esta producción de electricidad se realiza mediante el aprovechamiento del vapor geotérmico en turbogeneradores, pero también puede tener aplicaciones diferentes a la generación de electricidad, por ejemplo, puede usarse en la climatización de edificaciones. Es importante mencionar que, si bien los principales usos de la energía geotérmica están relacionados con el concepto de calor de altas temperaturas, también puede usarse como una fuente de baja temperatura y en ese sentido también sirve para procesos energéticos que requieren los sistemas de calefacción y/o refrigeración.

El enfriamiento de un espacio o un cuerpo puede llevarse a cabo mediante la aplicación de un ciclo termodinámico de refrigeración. Todos los ciclos de refrigeración trabajan con un fluido llamado refrigerante, el cual se encarga de extraer el calor de aquello que se intenta enfriar para después transferir el calor absorbido a un medio. Para que esto pueda suceder, el refrigerante debe pasar por diferentes etapas dentro del ciclo, en las que sus propiedades termodinámicas cambian con la ayuda de algunos dispositivos.

Debido a su potencial energético, a lo largo de los años se han pensado y diseñado nuevas formas de hacer uso directo de la geotermia, entre las más estudiadas se encuentra la refrigeración. El ciclo de refrigeración es muy conocido en la industria y como su nombre lo dice sirve para bajar la temperatura de un espacio o de un cuerpo.

A este ciclo, con una pequeña modificación, se le puede introducir una fuente de calor para mejorar su rendimiento, en este caso, esa fuente puede ser la geotermia. Esta es una manera muy innovadora de aprovechar el calor del subsuelo en una aplicación directa, que, además, es un ciclo muy presente en algunas industrias de licuado de gases, producción de hielo, o para mantener algún componente a baja temperatura, que, en conjunto con su uso en los refrigeradores de nuestros hogares, demandan grandes cantidades de energía eléctrica.

El uso del calor del subsuelo en los ciclos de refrigeración modificados ayudaría a disminuir el consumo de electricidad en estos procesos. Esta aplicación se ha venido desarrollando durante un tiempo, pero es importante seguir mejorándolo, e incluso, pensar en nuevas formas de aprovechar la geotermia en los procesos mencionados, tanto como sea posible, con la finalidad de disminuir la demanda energética.

La geotermia tiene un amplio rango de posibilidades en los usos directos que aún no se han explotado suficientemente, la climatización con geotermia es una alternativa tecnológica con mucho potencial; es conveniente para ahorrar energía y para mitigar las emisiones de CO₂. Asimismo, es una opción energética real para atender necesidades de calefacción y/o refrigeración de comunidades de diversos entornos y geografías. Esta alternativa es idónea para aquellas comunidades que no tienen los recursos tecnológicos ni financieros para contar con sistemas de calefacción y refrigeración tradicionales.

Por:
Samuel Salinas Trujillo, samyst_1998@hotmail.com