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Una ciudad china está aprovechando el agua acumulada en antiguas galerías mineras para mantener los hogares a unos 25 grados, reducir el consumo eléctrico y reutilizar infraestructuras que parecían condenadas al abandono

Durante décadas, las minas de carbón fueron uno de los principales motores energéticos e industriales de China. Ahora, algunas de esas instalaciones abandonadas podrían comenzar una segunda vida muy diferente: ayudar a climatizar edificios sin necesidad de quemar más combustible.

La ciudad de Xuzhou, situada en la provincia oriental de Jiangsu, ha puesto en marcha un proyecto piloto que utiliza el agua acumulada en una antigua mina de carbón para refrescar viviendas durante el verano.

En lugar de instalar grandes equipos de aire acondicionado en cada hogar, el sistema aprovecha la temperatura relativamente estable del subsuelo. El agua de las galerías permanece fresca durante todo el año y puede utilizarse como fuente de intercambio térmico.

El resultado es sorprendente: mientras la temperatura exterior supera los 35 grados, algunas viviendas participantes en el proyecto se mantienen alrededor de los 25 o 26 grados.

Una enorme reserva de agua bajo tierra

La instalación utiliza el agua almacenada en la antigua mina de carbón de Woniushan, situada bajo la ciudad de Xuzhou.

Tras el cierre de una explotación minera, las bombas que mantenían secas sus galerías suelen dejar de funcionar. Con el tiempo, el agua subterránea comienza a inundar túneles, pozos y cavidades.

Lo que inicialmente puede parecer un problema medioambiental y de mantenimiento también puede convertirse en un recurso energético. Al encontrarse protegida de las variaciones meteorológicas de la superficie, esta agua conserva una temperatura bastante estable.

En el caso de Woniushan, las informaciones publicadas sitúan la temperatura del agua aproximadamente entre los 15 y los 20 grados durante todo el año. Algunas mediciones concretas la sitúan alrededor de los 19 grados.

Esto permite utilizarla como fuente de frío durante los meses más calurosos y, mediante bombas de calor, como fuente térmica para calefacción durante el invierno.

¿Cómo puede enfriar una casa el agua de una mina?

El funcionamiento básico se parece al de un sistema de climatización geotérmica.

El agua de la mina se bombea hasta una estación de intercambio térmico. Allí no se introduce directamente en las tuberías de las viviendas, sino que transfiere su baja temperatura a un circuito independiente.

Este circuito hace circular agua a una temperatura aproximada de entre 20 y 25 grados por las tuberías instaladas bajo el suelo de los hogares. El suelo fresco absorbe progresivamente el calor de las habitaciones y reduce la temperatura interior.

El proceso puede resumirse en cinco pasos:

1. Se extrae agua fresca de las galerías de la mina abandonada.
2. El agua llega a una estación con intercambiadores de calor.
3. El frío se transfiere a un circuito limpio que abastece los edificios.
4. Las tuberías del suelo absorben el calor de las viviendas.
5. El agua de la mina regresa al subsuelo mediante un circuito cerrado.

Por tanto, el agua minera no entra en contacto con las personas ni se consume. Su función es transportar energía térmica.

Aunque el proyecto prescinde de los compresores habituales de los aparatos de aire acondicionado, sigue necesitando electricidad para accionar bombas, sistemas de circulación y dispositivos de control.

Las mismas tuberías sirven en invierno y en verano

Una de las principales ventajas del proyecto de Xuzhou es que la ciudad ya disponía de una red de calefacción centralizada.

Durante el invierno, las tuberías transportan agua caliente para calentar los edificios. En verano, el sentido energético del sistema cambia: por esas mismas conducciones circula agua fresca que extrae el calor de las viviendas.

No ha sido necesario construir una red urbana completamente nueva. Buena parte de la infraestructura ya estaba disponible y únicamente ha tenido que adaptarse para prestar ambos servicios.

Esta reutilización es importante porque el coste de las tuberías, las obras y las estaciones de intercambio puede ser uno de los mayores obstáculos para implantar sistemas centralizados de climatización.

Las minas, además, suelen encontrarse cerca de las ciudades y comunidades que crecieron alrededor de la actividad minera. Esta proximidad reduce la distancia que debe recorrer el agua y mejora la viabilidad económica del proyecto.

Cerca de cien hogares participan en la prueba

El programa piloto proporciona refrigeración a 96 viviendas de Xuzhou.

Durante una prueba realizada con una temperatura exterior cercana a los 36 grados, una de las viviendas mantenía su interior a unos 26 grados y una humedad relativa del 54 %, sin utilizar un aparato doméstico de aire acondicionado.

La refrigeración se distribuye de forma uniforme a través del suelo, por lo que no genera corrientes directas de aire frío. Tampoco produce el ruido característico de los ventiladores y las unidades exteriores.

Una residente con una vivienda de aproximadamente 100 metros cuadrados pagó 400 yuanes por toda la temporada de refrigeración, comprendida entre junio y finales de septiembre. Según explicó, esa cantidad era similar a lo que anteriormente gastaba en electricidad durante un solo mes de uso intensivo del aire acondicionado.

En el proyecto piloto se ha establecido una tarifa estacional de aproximadamente cuatro yuanes por metro cuadrado.

La condensación: un problema que había que resolver

Hacer circular agua fría por debajo del suelo no está exento de dificultades.

Si la superficie alcanza una temperatura inferior al punto de rocío, la humedad del aire puede condensarse sobre el suelo, las paredes o las tuberías. El resultado sería parecido al que se produce en el exterior de un vaso lleno de agua muy fría.

En una vivienda, esa condensación podría provocar suelos mojados, aparición de moho y deterioro de los materiales.

Para evitarlo, el proyecto incorpora equipos de deshumidificación y sistemas de control que regulan la temperatura del agua. El objetivo no es enfriar el suelo todo lo posible, sino mantenerlo suficientemente fresco para absorber calor sin alcanzar el punto en el que comienza a condensarse la humedad.

Esta es también la razón por la que el sistema mantiene las viviendas alrededor de los 25 o 26 grados, en lugar de intentar alcanzar temperaturas mucho más bajas.

La refrigeración radiante funciona especialmente bien cuando se busca una temperatura interior estable y confortable, pero puede responder más lentamente que un aire acondicionado convencional ante un aumento repentino del calor.

Menor consumo eléctrico y menos emisiones

Según los responsables del proyecto, el sistema puede consumir alrededor de un 50 % menos de energía que la climatización convencional.

Para un conjunto de aproximadamente cien viviendas, se calcula que podría evitar la emisión de unas 50 toneladas de dióxido de carbono al año.

Estas cifras proceden del equipo encargado de desarrollar el proyecto y deberán comprobarse durante periodos más largos de funcionamiento. El ahorro real dependerá de factores como la distancia hasta la mina, la profundidad del agua, la eficiencia de las bombas, el aislamiento de los edificios y la fuente utilizada para producir la electricidad.

Aun así, el planteamiento ofrece ventajas evidentes.

Al no depender de unidades exteriores individuales, se reduce el calor expulsado a las calles. Los aparatos convencionales extraen energía térmica del interior de las viviendas y la liberan en el exterior, contribuyendo localmente al efecto de isla de calor urbana.

El sistema de Xuzhou tampoco utiliza los refrigerantes fluorados presentes en muchos equipos de climatización. Algunos de estos gases tienen un potencial de calentamiento global muy superior al del dióxido de carbono cuando se producen fugas.

Xuzhou tiene espacio para ampliar el proyecto

La ciudad dispone de una importante herencia minera. Según los responsables locales, sus minas abandonadas contienen unos 303 millones de metros cúbicos de espacios subterráneos y capacidad para almacenar más de 75 millones de metros cúbicos de agua.

Esta enorme red de galerías podría funcionar como una especie de depósito térmico urbano.

Después de comprobar el rendimiento del proyecto piloto, las autoridades y empresas responsables estudian extender el sistema a más comunidades residenciales.

El potencial no se limita a la refrigeración. Durante el invierno pueden instalarse bombas de calor para extraer energía del agua subterránea y elevar su temperatura hasta el nivel necesario para calentar los edificios.

Las galerías también podrían utilizarse para almacenar temporalmente calor producido durante el verano y recuperarlo meses más tarde. Diferentes investigaciones están estudiando esta posibilidad como una forma de almacenamiento estacional de energía térmica.

Un estudio publicado en la revista Water confirma que las minas de carbón abandonadas de China ofrecen un considerable potencial para producir calefacción y refrigeración mediante el aprovechamiento geotérmico de sus aguas.

No todas las minas pueden convertirse en una fuente de climatización

La idea es prometedora, pero no puede aplicarse automáticamente en cualquier explotación abandonada.

Antes de construir una instalación deben estudiarse numerosos factores:

• La cantidad de agua disponible.
• Su temperatura durante las diferentes estaciones.
• La profundidad a la que se encuentra.
• La permeabilidad de las rocas.
• El estado estructural de las galerías.
• La distancia entre la mina y los edificios.
• La composición química del agua.
• La existencia de una red de distribución térmica.

El agua minera puede contener hierro, manganeso, sales, metales pesados y sustancias corrosivas. Por eso debe permanecer separada del circuito de los edificios y pasar por sistemas adecuados de control y tratamiento.

También existe el riesgo de alterar el equilibrio hidrogeológico si se extraen o reinyectan grandes cantidades de agua sin una planificación correcta. Un funcionamiento inadecuado podría provocar contaminación de acuíferos, corrosión de las instalaciones, precipitaciones minerales o cambios en la estabilidad del terreno.

Por esta razón, cada antigua mina necesita una evaluación técnica y medioambiental específica.

Una solución útil, pero no universal

El proyecto de Xuzhou no significa que todas las ciudades puedan sustituir sus aparatos de aire acondicionado por agua procedente de minas.

El profesor Lin Boqiang, especialista en política energética de la Universidad de Xiamen, advierte de que se trata de una solución dependiente de condiciones geológicas e infraestructuras muy concretas.

Su implantación tiene más sentido en antiguas regiones mineras que cuenten con grandes cantidades de agua subterránea, edificios relativamente próximos y redes existentes de calefacción o climatización.

Tampoco todos los sistemas centralizados son necesariamente más eficientes que los equipos individuales. Si las conducciones son demasiado largas, los edificios están dispersos o las bombas consumen demasiada electricidad, parte de las ventajas puede desaparecer.

La clave está en aprovechar un recurso local allí donde las condiciones resulten favorables.

De símbolo de contaminación a recurso energético

El aspecto más interesante de la iniciativa china no es solamente el ahorro energético. También representa una forma de afrontar la transformación de las regiones que dependieron del carbón.

Cuando una mina cierra, deja trabajadores sin empleo, instalaciones inutilizadas, grandes cavidades subterráneas y, con frecuencia, problemas relacionados con el agua y la contaminación.

Reutilizar esas galerías para climatizar edificios no elimina automáticamente todo ese legado, pero permite recuperar parte de la infraestructura y crear nuevas actividades vinculadas a la ingeniería, el mantenimiento y las energías de baja emisión.

La mina que durante años proporcionó carbón para producir calor puede terminar ofreciendo calefacción y refrigeración sin necesidad de extraer más combustible.

Es una buena muestra de economía circular aplicada a gran escala: convertir un residuo del pasado industrial en una herramienta para afrontar uno de los grandes problemas del futuro, el aumento de las temperaturas y de la demanda mundial de refrigeración.

Fuentes consultadas

• Artículo de referencia publicado por Xataka
• Xinhua: minas abandonadas como solución ante el calor del verano
• China Daily: refrigeración de viviendas mediante agua de una mina abandonada
• Global Times: resultados y limitaciones del proyecto piloto
• Estudio científico sobre bombas de calor y agua de minas de carbón abandonadas