La nova metodologia impulsada pels investigadors de l’Escola Superior d’Enginyeria Tècnica (ETSE) de la Universitat de València i de la Universitat Politècnica de València serviria per a conèixer la conductivitat tèrmica de les capes geològiques del subsòl, i localitzar així les més eficients en la cessió o absorció de calor. El disseny d’intercanviadors per a bombes de calor podria fer-se de forma molt més eficient, ja que aquesta tècnica pot estalviar fins el 70% d’energia consumida respecte a bombes convencionals.

S’ha dut a terme a partir de proves experimentals estàndard (TRT), ampliades amb mesures de temperatura a diferents profunditats, realitzades per un procediment senzill i en localitzacions conegudes. Fins ara, els mètodes estàndard de mesura de la capacitat d’extraure o injectar calor al subsòl únicament permetien obtenir un valor mitjà de l’entorn en què realitzava la transferència de calor. No obstant, no es podien identificar les zones més eficients.

Per què és important estudiar una per una les capes geològiques del subsòl?

Segons Nordin Aranzabal, investigador del Departament d’Enginyeria Electrònica de la Universitat de València “aquest coneixement detallat és molt important en el disseny d’intercanviadors de calor geotèrmics o acoblats al terreny, ja que la utilització d’aquestes dades en el seu disseny pot aconseguir que es redueixen els costos d’instal·lació per aprofitar millor les zones amb més capacitat d’intercanvi, reduir els temps de retorn de la inversió i maximitzar els estalvis econòmics i energètics”.

“Aproximadament el 40% de l’energia que es consumeix en edificis es dedica a la climatització”, apunta Aranzabal. Per això és un gran avanç el fet que els intercanviadors de calor geotèrmics, utilitzats juntament amb bombes de calor per a climatització, demostren estalvis que poden arribar al 70% de l’energia elèctrica respecte a bombes de calor convencionals.

Els avantatges d’aquesta aplicació no acaben ací. Els investigadors de l’ETSE citen, a més, la disminució de l’impacte sobre els edificis-ja que no són necessaris intercanviadors de calor amb l’aire ni torres de refrigeració-, l’alleujament de riscos per a la nostra salut per legionel·la, així com la reducció de la petjada de carboni.

Aquest tipus d’instal·lacions són molt importants per a un ús sostenible de l’energia perquè, gràcies a l’eficiència que presenten, reben la consideració d’energia renovable. Ja s’usen de forma habitual en països freds d’Europa i Amèrica a causa de les seues condicions climàtiques. Gràcies a treballs com el desenvolupat per aquests investigadors, cada vegada s’està estenent més el seu ús a regions amb climes més temperats. La construcció de l’intercanviador, però, queda restringida en àrees climàtiques menys rigoroses, com el Mediterrani, on altres tecnologies poden resultar més econòmiques.

La constatació de la carència de dades detallades sobre el procés d’intercanvi de calor al llarg dels tubs soterrats al subsòl, i la impossibilitat d’aprofitament de capes amb alt contingut en humitat i fluxos d’aigua, és el factor que va portar els investigadors a desenvolupar instruments per a l’obtenció de mesures addicionals per a caracteritzar millor els intercanvis de calor en la perforació.

De l’aplicació d’aquests procediments de mesura sobre un intercanviador geotèrmic experimental es van obtenir les dades –perfils de temperatura en un tub observador auxiliar- que han permès ajustar les característiques tèrmiques del subsòl en un model de simulació que reprodueix el comportament de la instal·lació.

Les simulacions han utilitzat un model tridimensional de l’intercanviador que, mitjançant la tècnica d’elements finits, ha reproduït el comportament de les dades mesurades durant el que es coneix com a Test de Resposta Tèrmica o TRT, i han ajustat, per aquest motiu, la capacitat d’intercanvi de calor amb la profunditat del terreny circumdant.

Grup de Disseny de Sistemes Digitals i de Comunicacions (DSDC)

El Grup d’investigació de Disseny de Sistemes Digitals i de Comunicació (DSDC) de la Universitat de València està especialitzat en el disseny i desenvolupament de sistemes electrònics, des de la definició de les especificacions fins al prototipatge precomercial.  Creat el 1996, inicialment va desplegar sistemes electrònics d’altes prestacions per a la generació i processament de dades provinents dels grans detectors del Centre Europeu per a la Investigació Nuclear (CERN) de Ginebra.

Actualment, les seues capacitats es desenvolupen en medicina nuclear, domòtica i llar digital, eficiència energètica, intel·ligència ambiental i detectors de radiació. Treballa en sistemes digitals integrats; tecnologies de comunicacions sense fils; disseny digital d’alta velocitat, o desenvolupaments electrònics digitals basats en microcontroladors. El DSDC està compost per 4 professors a temps complet i 4 estudiants de doctorat. Les instal·lacions del grup a l’ETSE  inclouen dos laboratoris.

En aquesta investigació, publicada recentment en Applied Thermal Engineering, han participat set membres. Cinc investigadors de la Universitat de València del Departament d’Enginyeria Electrònica, i dos investigadors de la Universitat Politècnica de València. Es pot llegir l’article complet ací.