Bombas de calor geotérmicas: soluções de bomba de calor eficientes

O que são as bombas de calor geotérmicas e como funcionam?

O que é energia geotérmica?

A energia geotérmica é uma fonte de energia renovável proveniente do calor gerado e armazenado sob a superfície da Terra. Ao aproveitarem a energia térmica natural da Terra, estes sistemas oferecem uma solução eficiente a longo prazo para a climatização de espaços interiores, com um coeficiente de desempenho sazonal (SCOP) de 3 a 4 e potencial para reduzir as emissões de CO₂ em até 90% em comparação com o aquecimento a combustíveis fósseis.^[1]

As bombas de calor geotérmicas, frequentemente designadas por bombas de calor com captação no solo, utilizam a temperatura estável do subsolo para proporcionar aquecimento, arrefecimento e água quente a habitações e edifícios. Ao contrário dos sistemas AVAC tradicionais, que dependem das temperaturas variáveis do ar, as bombas de calor geotérmicas extraem calor do solo no inverno e transferem-no de volta para o solo no verão.

Como funcionam as bombas de calor geotérmicas?

O funcionamento das bombas de calor geotérmicas baseia-se na extração de calor do solo através de um conjunto de tubos subterrâneos que formam os chamados circuitos de captação no solo. Estes circuitos, cheios de água ou de uma solução anticongelante, absorvem calor do solo — cuja temperatura se mantém entre 5 °C e 15 °C durante todo o ano — e transferem-no para uma bomba de calor no interior do edifício. No inverno, o sistema absorve o calor do solo e move-o para o edifício. No verão, o processo inverte-se, retirando calor do edifício e dissipando-o para o solo.

Como as temperaturas do subsolo permanecem relativamente estáveis ao longo do ano, as bombas de calor geotérmicas mantêm um desempenho constante, mesmo durante invernos frios e vagas de calor.

Embora as bombas de calor aerotérmicas também sejam altamente eficientes e concebidas para funcionar em condições exteriores muito variadas, os sistemas geotérmicos beneficiam de uma menor exposição às flutuações sazonais de temperatura. Em comparação com os sistemas de aquecimento a combustíveis fósseis, ambas as tecnologias proporcionam conforto em casa com maior eficiência energética e menos emissões.

Benefícios dos sistemas de aquecimento geotérmicos

1. Eficiência energética e poupança de custos

Os sistemas de aquecimento geotérmico são conhecidos pela sua elevada eficiência energética. Em vez de gerarem calor por combustão, as bombas de calor geotérmicas transferem o calor existente no solo, reduzindo o consumo de energia e mantendo temperaturas interiores confortáveis ao longo de todo o ano.

As principais vantagens em termos de eficiência incluem:

• Elevado desempenho sazonal: As bombas de calor geotérmicas atingem normalmente um coeficiente de desempenho sazonal (SCOP) de 3 a 4. Isto significa que, para cada unidade de eletricidade consumida, o sistema fornece 3 a 4 unidades de energia de aquecimento ou arrefecimento.
• Elevado fator de desempenho sazonal (SPF): As bombas de calor geotérmicas mantêm um SPF mais elevado durante toda a época de aquecimento, garantindo um desempenho constante, mesmo em condições meteorológicas extremas.
• Faturas de energia mais baixas: Os proprietários podem reduzir os custos de aquecimento e arrefecimento entre 20% e 60% com sistemas de AVAC geotérmicos. Ao longo de uma vida útil de 15 a 20 anos, as poupanças nas faturas da eletricidade superam muito os custos iniciais de instalação mais elevados.

Embora os custos de instalação sejam geralmente superiores aos dos sistemas de aquecimento convencionais, os custos de funcionamento mais baixos podem ajudar a compensar o investimento inicial ao longo do tempo. Além disso, instalar um sistema de aquecimento renovável, como uma bomba de calor geotérmica, pode tornar um imóvel mais atrativo para futuros compradores, sobretudo à medida que a eficiência energética e a sustentabilidade se tornam fatores cada vez mais importantes.

2. Benefícios ambientais

Os sistemas geotérmicos são um elemento fundamental da tecnologia de aquecimento ecológica, contribuindo para a redução dos gases com efeito de estufa e para a transição para fontes de energia renováveis:

• Emissões reduzidas: As bombas de calor geotérmicas não produzem emissões diretas, reduzindo significativamente a pegada de carbono em comparação com os sistemas a combustíveis fósseis. Durante a fase de utilização, podem reduzir as emissões locais de CO₂ em até 90% em comparação com os sistemas de aquecimento a gás natural ou a gasóleo, com base no desempenho SCOP típico e no mix médio de produção de eletricidade da rede europeia.[1]
• Menor dependência de combustíveis fósseis: Ao aproveitarem o calor renovável do solo, os sistemas geotérmicos reduzem a dependência de fontes de energia não renováveis, promovendo a segurança energética e um fornecimento de energia com menores emissões de carbono.

3. Durabilidade e baixa manutenção

• Os componentes de um sistema de AVAC geotérmico foram concebidos para a longevidade:
• Os circuitos do solo podem durar mais de 50 anos.

4. Instalação silenciosa e discreta

Ao contrário das bombas de calor aerotérmicas, os sistemas geotérmicos não necessitam de uma unidade exterior visível, ajudando a preservar o espaço exterior e a reduzir o impacto visual.

Como a maior parte do sistema se encontra no subsolo e no interior do edifício, as bombas de calor geotérmicas funcionam de forma mais silenciosa do que muitos sistemas de aquecimento convencionais. A ausência de uma unidade exterior com ventilador pode ser particularmente vantajosa em locais sensíveis ao ruído ou em imóveis onde a estética é uma prioridade.

Tipos de sistemas geotérmicos

Os sistemas geotérmicos são adaptáveis a vários tipos de propriedades e condições geográficas. As configurações mais comuns incluem:

• Sistemas de circuito fechado:
  • As bombas de calor com captação no solo e circuito horizontal são instaladas em valas pouco profundas e são adequadas para propriedades com bastante espaço.
  • As bombas de calor com captação no solo e circuito vertical utilizam furos profundos no solo e são frequentemente a opção preferida para terrenos de menores dimensões.
• Sistemas de circuito aberto: estes sistemas usam as águas subterrâneas diretamente como fonte de calor ou dissipador, tornando-se altamente eficientes, mas dependentes da disponibilidade de água.
• Sistemas híbridos: combinam a tecnologia geotérmica com outras fontes de energia renováveis, como a solar, para otimizar a eficiência energética.

Processo e custos de instalação

A instalação de um sistema de aquecimento geotérmico envolve vários passos fundamentais:

1. Avaliação do local: avaliação detalhada dos requisitos de aquecimento e arrefecimento da propriedade, das condições do solo e do espaço disponível.
2. Design do sistema: determinar o tipo de sistema adequado (circuito fechado ou circuito aberto) e a configuração (horizontal ou vertical).
3. Perfuração e instalação do circuito: os circuitos de solo são instaladas no subsolo. Os sistemas verticais requerem uma perfuração profunda, enquanto os sistemas horizontais envolvem fossos.
4. Instalação da bomba de calor: a bomba de calor interior é ligada ao sistema de circuito de solo e às condutas do edifício.
5. Testes e colocação em funcionamento: assegurar que o sistema funciona de forma eficiente e satisfaz as necessidades de aquecimento e arrefecimento do edifício.

As bombas de calor geotérmicas podem ser instaladas tanto em habitações de nova construção como em projetos de renovação, embora os requisitos de instalação variem consoante o terreno disponível, as condições do solo e o sistema de aquecimento existente.

O custo inicial de um sistema geotérmico residencial varia entre 15 000 € e 30 000 €. Mais elevados do que para os sistemas AVAC tradicionais, os incentivos governamentais e as poupanças a longo prazo nas faturas da eletricidade podem compensar estes custos.

Desafios das bombas de calor geotérmicas

Embora os sistemas geotérmicos ofereçam inúmeros benefícios, também implicam desafios:

• Elevados custos iniciais: O investimento inicial pode dissuadir os proprietários, apesar de o sistema se pagar ao longo do tempo.
• Requisitos de espaço: Os sistemas de circuito horizontal requerem uma área de terreno significativa, que pode não estar disponível em todas as propriedades.
• Limitações do local: Fatores como solo rochoso ou acesso limitado a águas subterrâneas podem complicar a instalação.

Bombas de calor com captação no solo vs. bombas de calor ar-água

Ao contrário dos sistemas aerotérmicos, que dependem das temperaturas exteriores, os sistemas geotérmicos beneficiam da temperatura subterrânea constante da Terra, garantindo um desempenho constante durante todo o ano.

Gostaria de saber mais? Saiba como escolher entre uma bomba de calor ar-água e uma bomba de calor geotérmica ou descubra as nossas bombas de calor ar-água.

Como é que os sistemas geotérmicos podem reduzir as faturas da eletricidade?

Os sistemas geotérmicos reduzem drasticamente as faturas da eletricidade usando a extração de calor renovável do solo em vez de gerar calor através da combustão. De acordo com os estudos:

• Os custos de aquecimento e arrefecimento podem baixar entre 20% e 60% em comparação com sistemas que geram calor através da combustão.
• As famílias que mudam de sistemas tradicionais para sistemas geotérmicos podem poupar centenas de euros anualmente.

A combinação de elevada eficiência, baixos custos operacionais e durabilidade torna os sistemas geotérmicos de AVAC uma escolha económica para os proprietários.

Qual é o impacto ambiental da energia geotérmica?

Durante a fase de utilização, os sistemas geotérmicos geram no local emissões de gases com efeito de estufa significativamente inferiores às dos sistemas a combustíveis fósseis, ajudando a reduzir a pegada de carbono dos proprietários. Ao utilizarem o calor natural da Terra, também reduzem a dependência de fontes de energia finitas.

Além disso, os componentes subterrâneos dos sistemas geotérmicos minimizam o seu impacto na paisagem e no ecossistema.

Vale a pena investir numa bomba de calor geotérmica ou com captação no solo?

Antes de decidir investir numa bomba de calor geotérmica, é fundamental avaliar a adequação da propriedade, incluindo as condições do espaço e do solo. Importa explorar incentivos governamentais, como subsídios, para ajudar nos custos de instalação e ponderar as poupanças a longo prazo e os benefícios ambientais em relação aos custos iniciais.

Em última análise, a decisão de investir num sistema geotérmico depende de circunstâncias individuais:

• Para proprietários que pretendem reduzir a pegada de carbono da sua casa: Os sistemas AVAC geotérmicos podem reduzir as emissões de carbono em até 90% em comparação com as caldeiras a gás tradicionais, o que os torna uma excelente opção para quem está empenhado em reduzir o seu impacto ambiental.
• Para quem planeia a longo prazo: O custo inicial compensa ao longo do tempo através de faturas da eletricidade mais baixas e manutenção mínima.
• Para propriedades com espaço adequado: Casas com terreno suficiente para circuitos de solo são as candidatas ideais para sistemas geotérmicos.

O futuro dos sistemas de aquecimento geotérmicos

Os sistemas de aquecimento geotérmico representam um passo importante para reduzir a dependência de combustíveis fósseis no aquecimento doméstico. Ao oferecerem um SCOP de 3 a 4, poupanças de 20% a 60% nas faturas de energia e reduções de até 90% nas emissões de CO₂ em comparação com os sistemas a combustíveis fósseis, tornaram-se uma das principais tecnologias de aquecimento renovável. À medida que o mundo prossegue a transição para as energias renováveis, os sistemas geotérmicos desempenharão um papel importante na redução da pegada de carbono do aquecimento doméstico. Com o seu potencial para reduzir as faturas de energia e as emissões de gases com efeito de estufa, as bombas de calor geotérmicas são mais do que um investimento na sua casa: são um investimento num futuro com menos emissões de carbono.

Perguntas frequentes sobre bombas de calor geotérmicas:

1. Como funciona uma bomba de calor geotérmica?
Uma bomba de calor geotérmica é um sistema energeticamente eficiente que usa a temperatura estável do solo para aquecer e arrefecer os edifícios. Transfere calor de ou para o solo através de uma série de tubos enterrados (circuitos de solo) e um sistema de permutação de calor. Durante o inverno, extrai calor do solo para aquecer a sua habitação, e no verão, remove o calor da habitação e transfere-o para o solo.

2. Onde é que as bombas de calor geotérmicas podem ser usadas?
As bombas de calor geotérmicas podem ser usadas em praticamente qualquer lugar, uma vez que o solo mantém uma temperatura consistente durante todo o ano, independentemente do clima à superfície. São adequadas a aplicações residenciais, comerciais e industriais, podendo ser instaladas em locais urbanos, suburbanos ou rurais.

3. Até que ponto as bombas de calor geotérmicas são energeticamente eficientes?
As bombas de calor geotérmicas são extremamente eficientes em termos energéticos. As bombas de calor geotérmicas atingem normalmente um SCOP de 3 a 4, o que significa que, por cada unidade de eletricidade consumida, o sistema fornece 3 a 4 unidades de energia para aquecimento ou arrefecimento. Isto deve-se ao facto de moverem o calor em vez de o gerarem, tornando-as mais eficientes do que os sistemas tradicionais de aquecimento e arrefecimento.

4. Quais são os custos de instalação de uma bomba de calor geotérmica?
O custo de instalação inicial de uma bomba de calor geotérmica varia entre 15.000 e 30.000 €. No entanto, os incentivos governamentais, bem como as poupanças de energia a longo prazo podem torná-la um investimento económico ao longo do tempo.

5. Que manutenção exige uma bomba de calor geotérmica?
Uma bomba de calor geotérmica exige manutenção regular para garantir que funciona de forma eficiente e dura muito tempo. Isto inclui recorrer a um técnico qualificado para realizar a manutenção anual da bomba de calor, verificar os níveis de fluido frigorigéneo e inspecionar os componentes do sistema e os circuitos de captação no solo.

6. Uma bomba de calor geotérmica é o mesmo que uma bomba de calor com captação no solo?
Sim. As designações “bomba de calor geotérmica” e “bomba de calor com captação no solo” são frequentemente utilizadas como sinónimos. Ambos os sistemas utilizam a temperatura estável do subsolo para proporcionar aquecimento, arrefecimento e água quente de forma eficiente.

Conclusão: Vale a pena investir numa bomba de calor geotérmica?

As bombas de calor geotérmicas, também conhecidas como bombas de calor com captação no solo, aproveitam a temperatura estável do subsolo para proporcionar, com elevada eficiência e baixas emissões de carbono, aquecimento, arrefecimento e água quente. Proporcionam poupanças de energia significativas, reduzem as emissões de carbono até 90% e oferecem durabilidade a longo prazo, com circuitos de solo que duram mais de 50 anos.

Embora os custos de instalação sejam elevados e os requisitos de espaço possam constituir um desafio, os incentivos governamentais e os custos de funcionamento mais baixos tornam estas bombas de calor um investimento economicamente vantajoso ao longo do tempo. À medida que o mundo adota as energias renováveis, a tecnologia geotérmica destaca-se como solução essencial para habitações mais ecológicas e mais resistentes, assim como para um futuro sustentável.

Principais conclusões

• As bombas de calor geotérmicas utilizam a temperatura do subsolo para proporcionar aquecimento, arrefecimento e água quente a habitações e edifícios.
• Principais vantagens: eficiência energética, poupança nos custos, benefícios ambientais, durabilidade e reduzidas necessidades de manutenção.
• Principais desafios: custos iniciais elevados, requisitos de espaço e limitações do local.
• Três tipos principais de sistemas: sistemas de circuito fechado, sistemas de circuito aberto e sistemas híbridos.
• À medida que o mundo prossegue a transição para as energias renováveis, prevê-se que os sistemas geotérmicos desempenhem um papel importante num futuro mais sustentável.

Tudo a postos para ver se o aquecimento geotérmico é ideal para a sua casa?

^[1] Potencial das bombas de calor com captação no solo para reduzir as emissões de carbono e o consumo de energia primária no aquecimento de edifícios na Europa – resultados de um estudo de caso em Portugal, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015.