La geotermia en la construcción

La geotermia en la construcción aprovecha que la temperatura del subsuelo se estabiliza a partir de 10-15 m de profundidad, manteniéndose prácticamente constante durante todo el año. En la Península Ibérica, la temperatura del terreno a 15 m de profundidad oscila entre 12 °C (meseta norte) y 18 °C (costa mediterránea y sur), con variaciones anuales inferiores a ±1 °C. Esta estabilidad permite que la bomba de calor geotérmica (GSHP) trabaje con diferencias de temperatura moderadas entre el foco frío (terreno) y el foco caliente (edificio), maximizando su eficiencia.

El gradiente geotérmico normal es de 25-30 °C por kilómetro de profundidad. Para aplicaciones en edificación se trabaja en la franja de geotermia somera (0-400 m de profundidad), donde la temperatura del terreno está dominada por la radiación solar y la climatología superficial, no por el flujo de calor terrestre profundo. La conductividad térmica del terreno varía según la geología: 1,0-1,5 W/m·K en arcillas, 2,0-3,5 W/m·K en granito y gneis, y 1,5-2,5 W/m·K en calizas, según el Atlas Geotérmico del IGME (Instituto Geológico y Minero de España).

Los captadores horizontales consisten en circuitos de tubería de polietileno PE 100 enterrados a 1,2-1,8 m de profundidad. Requieren una superficie de terreno de 1,5-2,5 veces la superficie calefactada del edificio y extraen 15-40 W/m² según tipo de suelo y clima (EN 15450). Su coste de instalación es de 20-40 €/m² de superficie de terreno, pero están limitados a parcelas con suficiente espacio libre.

Los sondeos geotérmicos verticales (BHE) son la solución predominante en edificación urbana. Consisten en perforaciones de 80-200 m de profundidad con sondas en U simple o doble por las que circula una mezcla de agua y propilenglicol. La capacidad de extracción térmica por metro lineal de sondeo depende del terreno: 30-40 W/m en sedimentos, 50-60 W/m en rocas cristalinas, según la norma VDI 4640 (parte 2). Para una vivienda de 150 m² en Madrid con demanda de calefacción de 50 kWh/m²·año, se requieren típicamente 2 sondeos de 100 m. El coste de perforación oscila entre 40 y 80 €/metro lineal, según la geología.

La bomba de calor geotérmica extrae calor del fluido geotérmico (a 8-15 °C) y lo eleva a la temperatura de distribución interior. Con suelo radiante (35-40 °C de impulsión), el SCOP alcanza 4,5-5,5, mientras que con radiadores convencionales (55-65 °C) desciende a 3,0-3,5. En modo refrigeración pasiva (free cooling), el fluido geotérmico a 12-15 °C circula directamente por el suelo radiante sin activar el compresor, con un consumo eléctrico limitado a las bombas de circulación (COP equivalente de 15-30).

El Reglamento (UE) 813/2013 de Ecodiseño clasifica las bombas de calor geotérmicas con SCOP de 4,5 como clase A++ y de 5,0 como A+++. La vida útil de la bomba de calor es de 20-25 años, mientras que los sondeos geotérmicos tienen una vida útil de más de 50 años (GeoTrainet, 2014). El test de respuesta térmica (TRT), conforme a la norma ASHRAE 1118-RP, mide in situ la conductividad térmica del terreno y la resistencia térmica del sondeo, datos esenciales para el dimensionado preciso del campo de sondeos.

El coste de una instalación geotérmica completa para una vivienda unifamiliar de 150 m² en España (2 sondeos de 100 m + bomba de calor + suelo radiante) oscila entre 18.000 y 30.000 €, frente a 3.000-6.000 € de una caldera de gas con radiadores. Sin embargo, el coste operativo anual es un 50-70% inferior: aproximadamente 400-700 €/año (geotermia con suelo radiante) frente a 1.200-1.800 €/año (caldera de gas), con precios de energía de 2024.

El período de retorno simple se sitúa en 10-15 años sin ayudas y en 6-10 años con las subvenciones del Programa de Incentivos a la Rehabilitación Energética de Edificios (PREE) y los fondos Next Generation EU, que cubren entre el 40% y el 70% de la inversión según tipo de actuación y nivel de renta. A lo largo de 25 años, el ahorro acumulado de una instalación geotérmica respecto a gas natural supera los 15.000-25.000 €, considerando la escalada del precio del gas y la eliminación de emisiones directas de CO₂ (un hogar con caldera de gas emite 2,5-4,0 tCO₂/año, mientras que la geotermia con electricidad renovable emite cero).

La geotermia a escala de distrito multiplica la eficiencia al equilibrar las cargas térmicas entre edificios con diferentes perfiles de demanda. El proyecto Ecoenergies Barcelona suministra calor y frío a 70 ha del distrito 22@ mediante pozos de agua freática y bombas de calor centralizadas, con un COP estacional de 5,2 y una reducción del 60% de emisiones respecto al sistema convencional. El Drake Landing Solar Community (Okotoks, Canadá) combina 800 m² de colectores solares térmicos con 144 sondeos geotérmicos de 35 m para almacenamiento estacional, cubriendo el 97% de la demanda de calefacción de 52 viviendas.

En España, el IGME ha publicado el Atlas Geotérmico de España con mapas de conductividad térmica del terreno a escalas 1:200.000 y 1:1.000.000, facilitando los estudios de viabilidad. Las comunidades autónomas de Castilla y León, Madrid y País Vasco concentran la mayor densidad de instalaciones geotérmicas en edificación. La Plataforma Tecnológica Española de Geotermia (GEOPLAT) estima un potencial de mercado de 50.000 nuevas instalaciones geotérmicas en edificación para 2030, frente a las aproximadamente 15.000 existentes en 2023.