Se define como energía geotérmica a la energía almacenada en forma de calor por debajo de la superficie sólida de la Tierra.

Las aplicaciones que podemos realizar aprovechando los recursos geotérmicos dependerán de las condiciones que se requieran. Por esto se establecen cuatro categorías en función de la temperatura del fluido geotérmico: Alta temperatura para más de 150 ºC, Media temperatura entre 90 y 150 ºC, Baja Temperatura entre 30 y 90 ºC y Muy Baja Temperatura con menos de 30 ºC. Es este último caso donde puede ser utilizada para calefacción y climatización, necesitando emplear bombas de calor. Esta energía se utiliza para satisfacer necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.

En el sector residencial las necesidades térmicas requeridas a lo largo del año son  proporcionar calor durante los meses de invierno, frío durante los meses de verano y agua caliente durante todos los meses del año. Ello suelo realizarse mediante equipos de calderas con combustibles fósiles y bombas de calor aire-aire para la generación de calor y frío. En una instalación geotérmica estos equipos se sustituyen por una bomba de calor geotérmica agua-agua (BCG). Las ventajas de las BCG son múltiples, ya que se conjugan el concepto de ahorro y eficiencia energética (entre el 40% y el 80% de coste energético que se utiliza en climatización, según el sistema que se compare), el hecho de ser una fuente de energía renovable y múltiples ventajas en cuanto a integración arquitectónica, facilidad de mantenimiento y escasez de ruido. Adicionalmente, son sistemas basados en tecnologías bien conocidas y por consiguiente sus equipos se basan en elementos conocidos y disponibles en el mercado. Finalmente, la instalación de geotermia con BCG es considerado como energía renovable lo que le permite complementar o sustituir a otros sistemas renovables como la instalación de paneles solares térmicos.

Por su principio de funcionamiento la BCG es simplemente una bomba de calor que transfiere calor hacia (calefacción) o desde (refrigeración) la aplicación (edificio) al terreno. Ello posibilita una menor demanda energética primaria por parte del compresor (eléctrico o gas) debido a que, en muchos momentos, el suelo posee condiciones de temperatura más favorables que el aire.

Así, si tomamos como ejemplo el caso de Albacete, el terreno, a partir de unos 20 metros de profundidad se halla a temperatura estable de 17 ºC a lo largo del año. Sin embargo, en momentos de gran consumo energético, las unidades que se basan en el intercambio térmico con el aire ambiente pueden percibir, en verano, temperaturas superiores a 35 ºC, y en invierno de -10 ºC o inferiores.

El mejor rendimiento de este tipo de bombas se basa por consiguiente, no tanto en una diferencia tecnológica o componentes, sino en el aprovechamiento de un sencillo principio de la termodinámica mediante la gestión energética sostenible y eficiente del terreno como foco térmico.

 

Evolución de la temperatura con la profundidad

La superficie del suelo intercambia calor con la atmósfera y sufre las variaciones diarias de temperatura hasta una profundidad de 0,5 m. A pocos metros de profundidad, la temperatura permanece relativamente estable, entre 7 y 13 ºC, si se la compara con la temperatura ambiente en superficie. Ello es debido al calor recibido del Sol, que calienta la corteza terrestre especialmente en verano, y a la gran inercia térmica de suelos y rocas.

Las variaciones estacionales de temperatura son perceptibles en el terreno hasta una profundidad de alrededor de 10 m. A partir de 10 m de profundidad y con poca circulación de agua subterránea el subsuelo es capaz de almacenar el calor que recibe y mantenerlo incluso estacionalmente, de forma que el terreno permanece a una temperatura prácticamente constante durante todo el año.

A una profundidad de 15 m se considera que el terreno está a temperatura constante todo el año con un valor ligeramente superior a la temperatura media anual de la superficie. Dicho valor depende del clima, de la vegetación, de la cobertura del suelo, de su pendiente, de la cantidad de nieve y de las propiedades generales del suelo.

A partir de 15 m de profundidad la temperatura de las rocas, que reciben el calor terrestre que remonta de las profundidades, no depende de las variaciones estacionales de temperatura, ni del clima, sólo de las condiciones geológicas y geotérmicas.

Por debajo de 20 m de profundidad, la temperatura aumenta a razón de unos 3 ºC cada 100 m como consecuencia del gradiente geotérmico. En la mayor parte de las regiones del planeta, las rocas se encuentran a una temperatura de 25 – 30 ºC a 500 m de profundidad.