En lugar de gas de Rusia: cómo llegar a casa sin energía bajo el suelo

Hay muchos procesos que producen calor, testimonio de volcanes y géiseres. Pero no es necesario cavar en ellos para obtener energía térmica, porque el suelo ordinario en sí mismo está bien calentado y conserva una temperatura estable independientemente del clima o la temporada. Las bombas de calor usan energía geotérmica de baja temperatura almacenada bajo tierra para calefacción y enfriamiento de edificios.

Los dispositivos son similares a las bombas de calor de aire más utilizadas que funcionan como aire acondicionado usando ventiladores y compresores para eliminar el calor de los edificios de verano. A diferencia de los aires acondicionados, las bombas de calor también funcionan en el principio inverso, lo que ofrece calor en el edificio para su calefacción en invierno.

Necesitan electricidad para trabajar, pero pueden recibirla de plantas de energía solar o eólica y no depender de la red central. Cuando la temperatura del aire exterior aumenta bruscamente en verano o cae bruscamente en invierno, las bombas de calor de aire deberían funcionar más intensas, lo que los hace menos efectivos.

Sin embargo, las bombas de calor del suelo generalmente reciben calor junto con una solución basada en agua de pozos subterráneos, perforados a una profundidad de varias decenas de metros o tuberías especiales enterradas justo debajo de la superficie de la Tierra, donde la temperatura es de aproximadamente 55 grados Fahrenheit (13 grados Celsius) todo el año.

En el verano,, por el contrario, enfrían la habitación, eliminando el calor bajo tierra, calentando aún más el suelo y el almacenamiento de energía para el invierno. Esto los convierte en una fuente altamente efectiva de calefacción y enfriamiento durante todo el año.

La temperatura de 13 grados Celsius no es tan alta que las personas se sientan cómodas en el edificio, pero las bombas pasan una solución líquida que conduce al calor en un tanque especial donde intercambia energía térmica con refrigerante líquido. Luego, este refrigerante se convierte en vapor y se comprime, como resultado, su temperatura aumenta.

Tan pronto como esta pareja se pone lo suficientemente caliente, ingresa al intercambiador de calor, donde el aire se calienta y luego se alimenta a las habitaciones a través del sistema de conductos de aire estándar. Según el Informe del Departamento de Energía de los Estados Unidos, para 2035, las bombas de calor geotérmica podrán calentar y enfriar alrededor de 7 millones de hogares en el país, mientras que hoy esta cifra es de poco más de 1 millón.

La introducción generalizada de la tecnología reducirá la demanda máxima de 12 GW en verano y 40 GW en invierno, dicen los expertos estadounidenses. Esto es equivalente al cierre de docenas de centrales eléctricas de carbón o gas durante períodos de alto consumo.

"De hecho, ofrecen una solución de calefacción y enfriamiento efectivo de costos, y la razón por la cual es importante es que gran parte del consumo de energía en los Estados Unidos y en todo el mundo se calentará y enfriará las instalaciones", dijo Laure Boyde - - - - - - - - Dicho jefe del Departamento de Tecnologías Geotérmicas del Ministerio de Energía.

La rápida introducción de tecnologías para la extracción de energía geotérmica interfiere con los altos costos asociados con la perforación y la colocación de tuberías bajo tierra. Además, es posible que deba instalar nuevos conductos de aire u otros equipos. Actualmente, en los EE. UU.

, El costo de instalar un sistema típico para un edificio de apartamentos es de $ 19,000 después de la deducción de beneficios fiscales, aunque el alto costo está ocupado con el tiempo debido a su alta eficiencia. El Ministerio de Energía está convencido de que para reducir los costos es necesario crear redes de energía térmica, en las que varios edificios juntos usan el sistema de calefacción y enfriamiento.

Docenas de universidades en todo el país ya han instalado tales redes con bombas de calor del suelo. Según el fabricante de Dandelion, muchos sistemas geotérmicos son similares, pero existen diferencias entre ellos. Algunos usan un sistema cerrado o abierto, un estanque de conexión a tierra o contornos con una bobina flexible. Hay pros y contras de diferentes configuraciones de contorno para el calentamiento geotérmico de edificios.

Los ingenieros de Dandelion usan sistemas cerrados cuando las tuberías en forma de U se colocan solo debajo de una casa y no están conectadas a ninguna red externa. Los consideran la opción más efectiva y segura para los hogares. La bomba de calor le permite ajustar la temperatura según sea necesario.

En lugar de usar grandes plantas de perforación, similar a la perforación de pozos artesianos, el diente de león utiliza pequeñas tormentas de perforación que perforan uno o dos pozos profundos con unas pocas pulgadas de ancho, donde las tuberías se hierven. Este sistema ocupa menos espacio y está montado en unos días en lugar de semanas, ahorrando dinero y tiempo. Otra cosa es que muchos edificios se pueden combinar en una sola red.

En 2024, Eversource Energy puso en funcionamiento la primera área geotérmica en los Estados Unidos, administrada por el servicio de servicios públicos, en Framingham, Massachusetts, informa Grist. Las tuberías se colocaron en pozos con una profundidad de 600-700 pies (aproximadamente 180-215 metros), donde la temperatura del suelo es constantemente 13 grados centígrados.

La mezcla de agua y propilenglicol (porción de suplementos de alimentos) rueda a través de las tuberías y absorbe energía geotérmica, calienta y luego ingresa a 31 edificios residenciales y cinco comerciales, donde se usan bombas de calor completamente eléctricas para calentar o enfriar. Este sistema geotérmico es extremadamente efectivo. Tiene una "relación de productividad" igual a 6, es decir, cada unidad de energía consumió seis unidades de calor.

A modo de comparación, las estufas de gas tienen un coeficiente inferior a 1. Después de instalar el sistema, la casa podrá recibir calor de la solución bombeado por debajo de la base, en lugar de calentarse con gas natural barato. El mismo equipo e incluso las mismas tuberías que para las tuberías de gas se utilizan para desplegar la red geotérmica: simplemente bombean fluido en lugar de gas.

Las redes no requieren geología especial, por lo que se pueden instalar en casi cualquier lugar y conectar gradualmente el área en el área. Esta es una tecnología relativamente nueva, por lo que los costos de instalación aún son altos. Eversource afirma que su presupuesto para el proyecto fue de aproximadamente $ 18 millones. La transición de las conexiones de gas al calentamiento geotérmico de red puede reducir los costos de electricidad en un 15-20%, estimado por Eversource Energy.