Cosas malas de las bombas de calor geotérmicas

Las bombas de calor geotérmicas son una de las tecnologías ecológicas capaces de solucionar el problema del calentamiento global reduciendo las emisiones de carbono. Pero como la mayoría de las otras energías renovables, esta fuente de energía tiene sus propios problemas. Las personas que deseen utilizar esta tecnología deben tener un buen conocimiento de la misma para evitar costos innecesarios y ayudar a prevenir cualquier impacto ambiental negativo.

Bombas de calor geotermales

Las bombas de calor geotérmicas (BPH), también llamadas geointercambio, funcionan intercambiando calor con el suelo a profundidades inferiores a unos pocos pies, donde las temperaturas son aproximadamente constantes durante todo el año.

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Problemas genéricos

Si bien hay varias ventajas de las bombas de calor geotérmicas, también hay muchas desventajas. Algunos son genéricos y otros son problemas específicos del sistema.

Costo inicial

Todos están de acuerdo en que el costo de instalación inicial de un GHP es alto y difícil de calcular , ya que depende del tamaño de la casa / edificio, la bomba, el suelo, el clima y el campo del circuito. Un contratista experimentado es importante para garantizar una instalación exitosa.

Estimaciones de la empresa privada Casas de energía para una casa de 2500 pies cuadrados, muestre que un sistema de bucle vertical de 6 toneladas cuesta $ 34,000, un bucle horizontal de 5 toneladas para calefacción y enfriamiento radiante cuesta $ 29,500 y un bucle horizontal de 5 toneladas combinado con calefacción solar cuesta $ 47,500.

Casas de energía analiza el problema de los costos , diciendo: 'Esto es aproximadamente el doble del costo de un sistema convencional de calefacción, refrigeración y agua caliente, pero los sistemas de calefacción / refrigeración geotérmicos pueden reducir las facturas de servicios públicos entre un 40% y un 60%'.

Falta de profesionales calificados

La tecnología BPH es compleja y requiere el conocimiento de varios aspectos. La Unión de científicos preocupados señala que muchos instaladores de calefacción y refrigeración 'no están familiarizados con la tecnología', lo que a su vez dificulta su difusión y mantenimiento. También es difícil encontrar contratistas calificados capaces de instalar sistemas GHP en ciertas regiones del país, lo que aumenta aún más el costo de un sistema de calefacción geotérmica.

No es un proyecto de bricolaje

El Departamento de Energía de EE. UU. Desalienta el manejo de GHP como un proyecto de bricolaje. Esta tecnología requiere conocimientos especializados en muchas áreas. Para decidir el sistema más adecuado para un hogar o negocio, es necesario un examen exhaustivo de factores como la geología, la hidrología, la disponibilidad del terreno, los requisitos de calefacción y refrigeración y otros dispositivos importantes de ahorro de energía en la casa. No es posible para todos calcular el tamaño óptimo del campo de circuito o de la bomba necesaria para aprovechar al máximo este sistema.

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Uso de electricidad

La electricidad es necesaria para hacer funcionar el compresor de calor en sistemas de circuito cerrado y para bombear agua durante todo el año en sistemas de circuito abierto, por lo que una BPH es no completamente neutro en carbono.

Problemas del sistema de circuito cerrado

Los sistemas de circuito cerrado comparten desventajas comunes como el impacto de los suelos en la eficiencia y la presencia de anticongelante. Problemas de bucle relacionados con la orientación horizontal o vertical también están presentes, al igual que las preocupaciones con los sistemas de intercambio de calor directo y los sistemas de estanques.

Tipos de suelo

Calor almacenamiento y transferencia es mejor en suelos pesados como arcilla o roca. Los suelos arenosos no pueden almacenar ni transferir mucho calor, por lo que son necesarios campos de bucle más grandes. La disminución de la humedad del suelo por debajo del '12 .5% tiene un impacto devastador en el rendimiento de los estados de las bombas de calor ' un estudio de 2014 publicado en Energies (pág. 3), mientras que el aumento de la humedad del suelo por encima del 25% mejora la transferencia de calor. Por lo tanto, los suelos secos no son adecuados especialmente en sistemas de intercambio de calor directo.

Anticongelante

Los sistemas de circuito cerrado utilizan agua con un anticongelante para el intercambio de calor. Modelos más antiguos usados metanol que se evapora rápidamente y es tóxico para las personas y los animales, por lo que ahora está prohibido en muchas partes de los EE. UU. El etanol no es tan tóxico como el metanol, pero es caro. Preocupaciones de que Etilenglicol podría tener fugas y contaminar las fuentes de agua subterránea ha llevado a que este tipo de anticongelante también esté prohibido para su uso en sistemas geotérmicos en muchos estados. Salmuera (cloruro de calcio) Es una buena opción, sin embargo es corrosiva, por lo que necesita tubos de cuproníquel. El propilenglicol no tiene efectos adversos en las personas ni en el medio ambiente.

Mientras el agua mezclada con el anticongelante esté circulando en los circuitos cerrados, no hay influencia ambiental. Sin embargo, incluso las fugas pequeñas pueden ser peligrosas, por lo que es mejor utilizar anticongelantes de tipo salmuera o propilenglicol.

Sistema horizontal

La Boletín de noticias técnicas encuentra que el sistema horizontal requiere 1,500-3,000 pies cuadrados de terreno por cada tonelada de calefacción o refrigeración.

Se necesita una gran superficie - Este terreno es más tarde apto solo para jardinería, pero no para ninguna ampliación de viviendas u otras construcciones. Estos sistemas no son adecuados para la modernización, ya que es posible que no haya suficiente espacio disponible.
Diferencias de temperatura - A poca profundidad de 3 a 6 pies puede haber diferencias de temperatura debido a la temporada, la profundidad del entierro y la lluvia que afectan la eficiencia, aunque limitar la profundidad reduce el costo de excavación del suelo, que es la parte más costosa de instalar un circuito cerrado. sistema.
Problemas de suelo - Los suelos rocosos o poco profundos no son adecuados para estos sistemas, en cuyo caso son necesarios los sistemas verticales.

Sistema vertical

Este es el sistema más eficiente ya que los bucles en forma de U penetran entre 150 y 450 pies de profundidad en el suelo, señala el Technical News Bulletin. Otros problemas incluyen:

Gastos - Los bucles en forma de U y su profundidad los convierten en los más caros de todos los sistemas GHS.
Se necesitan instalaciones y equipos especializados - Además, la perforación a estas profundidades requiere perforadores calificados y equipos especiales que no están disponibles en todas partes.

Sistema de intercambio de calor directo (DX)

El DX utiliza tubos de cobre llenos de refrigerantes enterrados de 4 a 6 pies bajo tierra. Este sistema es el más antiguo de todos los modelos de BPH y tiene el mayor impacto ambiental.

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La corrosión de las tuberías de cobre es común en suelos ácidos, por lo que DX no es adecuado para estos suelos, explica un miembro de Foro de intercambio geográfico . Para evitar esto, las muestras de suelo deben recolectarse a la profundidad a la que se instalarán para verificar altas concentraciones de ácidos, cloruros, sulfuros de hidrógeno, sulfatos o amoníaco, lo que encarece la etapa de planificación. Se utiliza cobre en lugar de PVC, ya que es un mejor conductor del calor.
Los refrigerantes son el principal problema ambiental con DX. Incluso pequeñas grietas podrían liberarlos y provocar el calentamiento global. Los modelos anteriores utilizaban clorofluorocarbonos (CFC) e hidroclorofluorones (HCFC). La Protocolo Montreal ha prohibido su uso ya que dañan la capa de ozono. Sus sustitutos, los fluorocarbonos (FC) y los hidrofluorocarbonos (HFC) pueden provocar el calentamiento global y están prohibidos por la Convención del Protocolo de Kyoto sobre el Cambio Climático. En 2016, el Agencia de Protección Ambiental (EPA) emitió recomendaciones destinadas a eliminar gradualmente estos productos químicos y los enumeró como inaceptables. La EPA tampoco recomienda el R410A. el último refrigerante popular, ya que también causa emisiones de efecto invernadero.
Los expertos en construcción ecológica afirman que es ilegal derramar refrigerantes contaminantes, ya sea de forma intencionada o accidental.

En 2001, científicos de la Universidad de Oregon (pág. 2) declaró que los sistemas DX son un riesgo para el medio ambiente y no los recomienda. Está prohibido en algunas partes de los EE. UU. Debido a restricciones ambientales locales, según Energy.gov.

Sistemas de circuito cerrado para estanques

Los sistemas de circuito cerrado también pueden utilizar cuerpos de agua para intercambiar calor. Sin embargo, estos también tienen algunos problemas.

Las aguas poco profundas muestran variaciones en las temperaturas y hay posibilidades de que las tuberías se dañen en las fuentes públicas de agua, según el Technical News Bulletin.
Según Energy.gov, solo son útiles los estanques que tienen una profundidad y una cantidad de agua mínimas requeridas. Deberá encontrar un lugar de construcción con las condiciones adecuadas para utilizar esta opción.

Preocupaciones del sistema de circuito abierto

Los sistemas abiertos extraen agua de un pozo o de aguas poco profundas como lagos y estanques. Como se señaló, no se usan con tanta frecuencia en los EE. UU., Pero las personas aún deben ser conscientes de sus posibles desventajas.

Puede ocurrir un flujo de agua inadecuado si el pozo excavado para el circuito no es lo suficientemente profundo, o debido a extracciones excesivas del acuífero, según un Programa de energía de la Universidad Estatal de Washington estudio (p. 5). La sedimentación obstruye los filtros en ausencia de suficiente agua. Un Idaho geotermal El informe señaló que la demanda estacional para usos alternativos como rociadores en verano puede afectar las cantidades de agua disponibles para la bomba de calor.
Calidad del agua no es igual en todas partes y durante todo el año. Los escombros en los lagos son un problema. Las incrustaciones debidas a los depósitos de cal del agua pesada necesitan un tratamiento con productos químicos para su eliminación.
El crecimiento biológico, en particular las bacterias, es difícil de eliminar una vez establecido sin el uso de productos químicos, según el Programa de Energía de la Universidad del Estado de Washington (p. 5).
El Informe geotérmico de Idaho aconseja encontrar un sitio adecuado para la descarga antes de instalar el sistema de agua subterránea de circuito abierto. Los suelos arenosos pueden absorber fácilmente la descarga, pero si el suelo es duro, una perforación adicional para la descarga puede duplicar el costo de la perforación, haciéndolo tan caro como un sistema de circuito cerrado. Cuando se extrae agua de los lagos, la descarga se retroalimenta.
Todas las restricciones locales con respecto a la descarga también deben cumplirse de acuerdo con Energy.gov.
Los costos operativos son altos, según el estudio del Programa de Energía de la Universidad Estatal de Washington (p. 5), ya que las bombas tienen que funcionar todo el año para que el agua entre y salga del sistema. Su mantenimiento también es un problema importante.
En el caso de los pozos, se deben considerar las restricciones ambientales y de agua locales, ya que el agua disponible puede ser limitada de acuerdo con el Boletín Técnico de Noticias.
Los pozos de columna permanente que bombean agua de un acuífero pueden bajar el nivel freático.

¿Hay un lado bueno?

Si bien puede parecer que las bombas de calor geotérmicas son difíciles y costosas, el sistema tiene muchas ventajas. Gobiernos y organizaciones ambientales sin fines de lucro como Greenpeace y Union of Concerned Scientists promueven la energía geotérmica. Dado que el rendimiento de las bombas de calor geotérmicas está relacionado con muchos factores ambientales, no se trata de una tecnología plug and play. Al considerar un sistema geotérmico, analizar los detalles individuales de los edificios y el área para elegir el sistema correcto, junto con la planificación e instalación adecuadas, son pasos necesarios para disfrutar lo mejor de esta tecnología.