Sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica renovable.

En el sistema hay una instalación geotérmica (1) que incluye un circuito exterior de agua o fluido caloportador que intercambia energía calorífica con un terreno (3) para aplicarse en al menos una vivienda (2) mediante su conexión con una bomba de calor (5) que a su vez conecta con un equipo o circuito de distribución interior (6). El referido circuito exterior se ubica enterrado en una zona geotérmica renovable (4) del terreno (3) y se constituye en un circuito cerrado o semicerrado que conecta con la bomba de calor (5) a través de una tubería de impulsión (7) y una tubería de retorno (11); disponiéndose en este circuito exterior un canal especial (8) en el que se efectúa el intercambio energético, de manera que el agua o fluido caloportador se regenera térmicamente a su paso por este canal (8) para volver a emplearse en el sistema

Sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica renovable.

Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica renovable cuyas finalidades esenciales consisten en eliminar los inconvenientes derivados de la limitación o carencia de manantiales de agua, realizar un aprovechamiento renovable del terreno, así como en reducir los costes de instalación de un sistema geotérmico, en comparación con sistemas no renovables que necesitan de realización de importantes perforaciones. Para ello, el circuito de la invención cuenta con un circuito exterior que se entierra en una zona geotérmica renovable y que cuenta con un canal especial en el que, en circuito cerrado o semicerrado, se efectúa un intercambio energético para que el agua o fluido caloportador se regenere térmicamente a su paso por dicho canal y vuelva a emplearse en el sistema.

La invención se enmarca en el sector de las energías renovables, concretamente en el aprovechamiento de la energía interna del terreno para su posterior aplicación en instalaciones de climatización, calefacción o cualquier otro sistema que necesite aporte o liberación de calor o energía. Con la invención se desarrolla un sistema de intercambio de energía entre fluido y terreno que elimina problemas de pérdidas de agua en el proceso de intercambio energético geotérmico, con lo que el agua, determinante del fluido caloportador, deja de ser un factor limitante y el coste de realización de la correspondiente instalación disminuye respecto a sistemas convencionales, al no ser necesario en el presente sistema la realización de un elevado número de perforaciones en el terreno, ni que las mismas sean de mucha profundidad. Mediante la invención se obtiene un sistema geotérmico renovable y sostenible, donde ni el terreno ni el agua como fluido caloportador son factores limitantes de la instalación y donde dicha instalación tiene unos costes menores que los de los sistemas de aprovechamiento de energía geotérmica convencionales.

Antecedentes de la invención

Son conocidas las instalaciones geotérmicas que aprovechan la inercia térmica de la tierra a profundidades que van de unos pocos metros hasta varios kilómetros de profundidad para obtener agua a una temperatura adecuada para su empleo y aprovechamiento en instalaciones de calefacción, climatización o similares.

En una instalación geotérmica el terreno sirve como medio para captación de calor en los meses de invierno, mientras que en las épocas estivales sirve como medio de liberación del calor generado y que se desea disipar.

Básicamente, una instalación geotérmica convencional está compuesta por los siguientes elementos:

El sistema geotérmico puede actuar en lazo abierto en el caso de que se disponga en el terreno de una fuente de agua de un pozo, río, embalse, acequia o lago, de manera que una tubería colectora extrae el agua y la envía al intercambiador de calor de la bomba de calor, liberando o captando calor y retornando posteriormente, sin contaminarse del proceso.

Otra variante de sistema geotérmico es mediante lazo cerrado, en el cual una red de tuberías enterradas en el subsuelo, horizontales, verticales o sumergidas en volúmenes considerables de agua, forma el circuito exterior de agua, de manera que por su interior circula agua impulsada mediante un grupo de circulación. Esta red de tuberías actúa como intercambiador de calor en el que el agua circulante toma calor en los meses invernales, liberándolo al terreno en los meses de verano.

En el estado de la técnica que conocemos se aprecian diversos tipos de instalaciones. Así, en el documento de Patente con número de publicación ES 2005556, se describe un sistema de aprovechamiento geotérmico, donde el agua que alimenta al circuito exterior es tomada de capas freáticas calientes del terreno, presentando la problemática de tener un recurso natural limitado en el tiempo.

En otras instalaciones, tales como las que se indican en el documento de Patente con número de publicación ES 2019734, se emplean zonas de rocas para realizar sondeos de considerable profundidad, disponiendo en el interior del sondeo un circuito de circulación de agua que intercambia energía con el terreno. En este tipo de instalaciones, para evitar el agotamiento del terreno, puesto que las rocas transmiten muy mal el calor, se deben realizar varios sondeos en distintos puntos del terreno, para alternar su uso, dejando así reposar al terreno para que se cargue de energía, lo que representa inconvenientes relativos a un gran coste de instalación.

Existen variantes de instalaciones geotérmicas en las que se instalan paneles o colectores geotérmicos, en los cuales el fluido circula por unos paneles con tubos en su interior, dispuestos en el terreno, según lo indicado en el documento de Patente con número de publicación ES 2279702.

La gran mayoría de las instalaciones actuales que emplean la energía geotérmica realizan sondeos en el terreno de cierta profundidad, asociados o no a un pozo, por los que circula agua que será la encargada de captar o ceder la energía, como por ejemplo los documentos de Patente nos. 2132658 y 2246476.

El documento de Patente con número de publicación US 6250371, describe una instalación geotérmica en la que se regula su funcionamiento en función de las temperaturas de entrada y salida del agua. Como instalación exterior de intercambio de calor, describe la construcción de pozos rellenos de un material térmico conductor para favorecer el intercambio entre fluido caloportador y suelo. De igual manera, el documento de Patente con número de publicación DE202004014113U desarrolla una instalación geotérmica en la que es necesaria la ejecución de un sondeo vertical, en donde se debe disponer de un tubo corrugado, relleno de bentonita, por cuyo interior circulan los conductos que sirven como medio de intercambio entre terreno y fluido caloportador. Finalmente, mencionar el documento de Patente con número de publicación US 526151, en donde el sistema de intercambio terreno-fluido caloportador consiste en una serie de tubos enterrados horizontalmente.

Los sistemas a los que se refieren todos estos documentos presentan inconvenientes relativos a que necesitan de la realización de un gran número de sondeos, tanto verticales (los cuales se prolongan a una profundidad considerable) como horizontales.

Los sistemas actuales de captación geotérmica pueden ser superficiales, aprovechando la energía renovable del suelo hasta una profundidad de 20 metros, o bien profundos, obteniéndose energía a partir de los 20 metros de profundidad. De todos ellos, los que funcionan mediante extracción de agua (acuíferos, manantiales u otras fuentes de agua), a más o menos temperatura, son los más comunes.

De lo que se ha expuesto, se pueden apreciar dos inconvenientes principales en las instalaciones geotérmicas actuales:

1. Sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica renovable, donde hay una instalación geotérmica que incluye un circuito exterior de agua o fluido caloportador que intercambia energía calorífica con un terreno (3) para aplicarse en al menos una vivienda (2) mediante su conexión con una bomba de calor (5) que a su vez conecta con un equipo o circuito de distribución interior (6); caracterizado porque el referido circuito exterior se ubica enterrado en una zona geotérmica renovable (4) del terreno (3) y se constituye en un circuito cerrado o semicerrado que conecta con la bomba de calor (5) a través de una tubería de impulsión (7) y una tubería de retorno (11); disponiéndose en este circuito exterior un canal especial (8) en el que se efectúa el intercambio energético, de manera que el agua o fluido caloportador se regenera térmicamente a su paso por este canal (8) para volver a emplearse en el sistema.

2. Sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica renovable, según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicho circuito exterior se dispone un depósito o pozo (10) de determinada profundidad (h) que conecta con el canal especial (8) y con la tubería de retorno (11).

3. Sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica renovable, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el canal especial (8) presenta un dimensionado, geometría, composición y ubicación variables en función de la aplicación concreta del sistema; dotándosele en su interior de un lecho realizado con un material especial (9) que facilita el intercambio energético; y construido a base de hormigón, preferentemente, entre otros materiales de posible utilización.

4. Sistema de aprovechamiento de la energía geotérmica renovable, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tubería de retorno (11) cuenta con una bomba circuladora (12), u otro sistema de circulación.