“Climatizamos edificios aprovechando la temperatura estable de la tierra”

Pertenece al área térmica, ¿en qué proyectos participa?

Uno de los más relevantes es Ground-Med, un proyecto europeo financiado por el Séptimo Programa Marco que trata de hacer investigación puntera y demostración de sistemas de climatización de edificios basados en la geotermia. Desde el Instituto de Ingeniería Energética hemos liderado el diseño de siete instalaciones construidas en diferentes países europeos. Además, hemos aprovechado para mejorar el sistema que gestionamos aquí en la Universidad, situado en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Hemos conseguido ahorrar energía optimizando ciertas partes del sistema y lo hemos automatizado.

¿Cómo funcionan estos sistemas?

La explotación de la energía geotérmica se realiza desde tiempos remotos. En este caso, nos referimos a la producción de energía eléctrica y térmica empleando los recursos naturales, como zonas volcánicas, donde hay salida de vapor y agua a altas temperaturas. Nosotros, en cambio, abordamos de la geotermia llamada superficial o de baja entalpía, que no implica la sustracción de flujo geotérmico porque es demasiado bajo sino que se basa en utilizar el terreno para intercambiar calor. Funciona de la siguiente manera. El terreno mantiene una temperatura estable a lo largo del año, en nuestro caso sobre los 18 grados. De modo que nuestras bombas de calor geotérmicas durante el verano extraen calor del edificio y lo inyectan en el terreno, mientras que en invierno introducen calor del terreno en el edificio. Esto permite producir la climatización con eficiencias mucho mayores que intercambiando el calor con el aire exterior. Obviamente, debemos diseñar el intercambiador correctamente para equilibrar el proceso con el fin de minimizar el impacto y evitar el sobrecalentamiento.

¿Está extendido el uso de este segundo tipo de energía geotérmica en Europa?

Fundamentalmente se ha utilizado en los países del norte y solo para calefacción. Los países de Europa del sur, en cambio, necesitamos tanto calefacción en invierno como refrigeración en verano por lo que era necesario adaptar la tecnología existente a nuestra climatología. El proyecto, en el que han colaborado tanto las empresas más importantes del sector como centros punteros de investigación, ha sido muy fructífero: hemos diseñado y construido bombas de calor –que producen tanto frío como calor– optimizados para diferentes tipos de aplicación y climatología. Ahora hemos solicitado a la Comisión Europea un año de prórroga para finalizar la instalación de la instrumentación y proceder a su monitorización a lo largo de al menos un período completo de verano y de invierno.

¿Qué otro proyecto destacaría en la climatización de edificios?

Recientemente, hemos iniciado otro proyecto muy interesante, NxtHPG, de la última convocatoria del programa Energía del Séptimo Programa Marco donde se pedían nuevas ideas para bombas de calor. En este proyecto de cuatro años hemos logrado unir la industria y los mejores centros de investigación europeos para plantear el desarrollo de maquinaria óptima y más eficiente que el convencional empleando refrigerantes naturales. Nosotros llevamos años trabajando en equipos frigoríficos de bomba de calor que funcionen con refrigerantes basados en fluidos naturales. Cuando hablamos de fluidos naturales, nos referimos al dióxido de carbono, por ejemplo, o a los hidrocarburos.

No somos partidarios de desarrollar un fluido sintético porque, aunque sus propiedades sean ventajosas, siempre está la incertidumbre sobre su efecto sobre el medio ambiente. Además, el potencial de calentamiento global de algunos de estos fluidos es 2500 veces el del dióxido de carbono. Por ello, el Protocolo de Kioto establecía la eliminación gradual de este tipo de fluidos y el control en grandes instalaciones para evitar fugas.

¿Trabaja también en sistemas de climatización para vehículos?

Participamos, por ejemplo, en el proyecto europeo ICE (2010-2014), dedicado a desarrollar tecnología innovadora para un sistema de aire acondicionado para vehículos eléctricos. La gran ventaja del motor térmico en invierno es que al quemar gasolina o gasóleo produce gran cantidad de energía térmica que se aprovecha para el sistema de calefacción. En un motor eléctrico, en cambio, esto no existe y producir calor implica un alto consumo energético: puede acortar la autonomía en un 20%. Considerando que se trabaja para que la batería tenga una autonomía de 100 – 140 km, un 20% es un valor muy importante. Por ello, las empresas se embarcan en proyectos para desarrollar equipos de calefacción eficientes.

En el marco de ICE, hemos diseñado un equipo de bomba de calor similar al que utilizamos en los edificios de forma que utilice el mínimo consumo de energía. Además intentamos recuperar el calor de donde hay disipación. Estamos también desarrollando una bomba de calor utilizando la refrigeración magnética, una de las tecnologías emergentes en los últimos años, para ver si fuera aplicable a uno de estos vehículos. Para ello colaboramos con una de las dos empresas que a nivel mundial producen estos equipos, la francesa Cooltech.

¿Cómo se aprovecha la refrigeración magnética?

Desde hace tiempo se conocen ciertos materiales que cuando se introducen o sacan de un campo magnético se calientan o se enfrían. Sin embargo, cambiaban a temperaturas que no eran interesantes. Recientemente se han descubierto otros, como el gadolinio, que cambia cerca de la temperatura ambiente e intentamos utilizarlos para diseñar un equipo frigorífico. Nos encontramos todavía en una fase temprana pero hemos demostrado que funciona a pequeña escala. Se trata, por tanto, de un proyecto muy ambicioso y, para ello, contamos con socios como el Centro de Investigación de FIAT y ALTRA del grupo IVECO.

¿Qué hace falta para dar el empujón definitivo al vehículo eléctrico?

Nuestro Instituto ha investigado temas clave como la carga y descarga, es decir, cómo adaptar las líneas de distribución para dar servicio a la red de vehículos. Lo cierto es que el vehículo eléctrico encaja con el actual sistema eléctrico por el exceso de producción de energía eólica durante la noche, momento en el que disminuye la demanda y que se podría aprovechar para realizar la carga de las baterías. La barrera evidente sigue siendo el elevado coste de la tecnología, pese a la apuesta de fabricantes como Renault para comercializar este tipo de vehículos. La eliminación de subvenciones públicas por la crisis económica podría perjudicar al sector. Es una lástima porque para ciudad es una solución excelente. Al mismo tiempo, creo que a la sociedad le falta información sobre las ventajas como el funcionamiento y durabilidad del vehículo eléctrico así como comprobar la satisfacción de los usuarios.

¿Asesoran a empresas sobre la forma de reducir su factura energética?

En este ámbito, nuestro Instituto ha realizado, por ejemplo, el análisis energético, auditoría y propuesta de mejora de todas las fábricas del grupo Campofrío. Por tanto, no se trata de realizar una auditoría convencional, de eso ya se encargan las empresas, sino de un análisis global. Quisiéramos convencer a la industria de que es preferible consultarnos antes de redactar un proyecto porque las empresas privadas no suelen disponer de tiempo para analizar soluciones novedosas, estudiar la combinación óptima de energías convencionales y renovables, analizar los consumos, etc. Nosotros estaríamos encantados de realizar el previo estudio de concepto, las empresas de ingeniería se encargarían del proyecto y de la dirección de la ejecución del mismo, y posteriormente también podríamos aportar bastante en la optimización de la operación de los sistemas.

Por ejemplo, visitamos recientemente las instalaciones del Hospital Universitari i Politècnic La Fe, en el marco del convenio de colaboración con la UPV, y descubrimos grandes posibilidades de optimización del sistema de producción de agua caliente sanitaria. Un análisis energético previo consigue ahorros importantes que, dependiendo del tipo de instalación, se sitúan entre el 30 y el 50%. Asimismo, hemos creado el primer software de España que gestiona la demanda de recursos energéticos y se ha implantado a modo de prueba piloto en todos los edificios del Campus de Vera consiguiendo unos resultados espectaculares. Comercializa el sistema la empresa spin-off Demanda Activa de Energía.

¿Cuál es la función del Laboratorio LabDER?

Se encarga del estudio de sistemas híbridos renovables. Acoplar las características y horarios de las energías renovables con las particularidades de la demanda es complejo. En el Instituto desarrollamos los modelos de simulación de las diferentes situaciones para buscar la combinación óptima y después en el Labder la ensayamos experimentalmente. Estamos montando una miniturbina eólica y disponemos ya de una pila de combustible de hidrógeno, un electrolizador que produce hidrógeno, una caldera de biomasa y un gasificador. Nos gustaría que sirviera para formar a profesionales y para que las empresas nos encargaran estudios de gestión de la generación y almacenamiento de los diversos tipos de renovables.

ACCIONA, por ejemplo, nos encargó simulaciones para estudiar el aprovisionamiento de los servicios de agua caliente y fría, agua potable y electricidad para pequeñas poblaciones o grupos de edificios de viviendas. También hemos colaborado con ayuntamientos en estudios de producción de biomasa a partir de residuos agrícolas, forestales y ganaderos.

¿Qué aporta su Instituto en el ámbito de la formación?

Impartimos el Master Universitario en Tecnología Energética para Desarrollo Sostenible, el Programa de Doctorado en Energía e impulsamos la creación del primer Grado en Ingeniería de la Energía de la Comunitat Valenciana. Lo empezamos a ofertar hace tres años porque tanto profesionales como empresas e instituciones coincidieron en que había un mercado importante y una posibilidad de empleo en el ámbito de la gestión de la energía. Lo cierto es que el coste de la energía ha ido en aumento en comparación con los demás gastos corrientes. En este sentido, hay mucho más por hacer en cuanto a la racionalización en el uso y eficiencia de la energía que en desarrollar tecnologías nuevas y, para eso, es clave tener especialistas formados. Hasta la fecha nunca se le había dado la importancia como para tener una titulación específica pero yo creo que tiene mucho sentido en la sociedad actual.