¿Qué pasaría si pudiéramos aprovechar las aguas residuales y pluviales de los sistemas de alcantarillado para generar energía y así climatizar los edificios urbanos? Esa es la pregunta que ha motivado a un equipo de investigadores de la Escuela Técnica Superior de Edificación (ETSEM) de la Universidad Politécnica de Madrid a examinar este potencial hasta ahora desaprovechado.

Para abordar esta cuestión, los investigadores utilizaron como referencia un edificio de oficinas con un diseño de baja energía ubicado en Madrid, evaluando la viabilidad de utilizar las aguas residuales como fuente de energía para su climatización. "El objetivo principal de esta investigación es estimar el potencial de las aguas residuales para cubrir la demanda térmica anual de calefacción y refrigeración. El objetivo secundario es determinar el impacto que tienen las aguas subterráneas y pluviales en la eficiencia térmica de un intercambiador de calor de aguas residuales para garantizar el confort térmico en el interior del edificio", explicó Inmaculada Martínez, investigadora de la ETSEM y coautora del estudio.

Se examinaron diversos factores que podrían afectar los resultados del estudio, como la estacionalidad óptima para usar esta energía, el impacto de las aguas pluviales en el sistema de alcantarillado, y cómo influyen en la eficacia de las bombas de calor respecto a la temperatura de la fuente, la demanda del edificio y la ubicación del intercambiador de calor dentro del sistema de alcantarillado. Además, se analizó la eficiencia teórica del intercambio térmico de las aguas residuales en base a mediciones reales de temperatura y flujo.

El estudio reveló que las aguas residuales con un caudal superior a 5 l/s pueden proporcionar suficiente energía térmica para cubrir las necesidades energéticas de un edificio de oficinas con una demanda de 45 kW (60 W/m2). Los resultados sugieren que este enfoque es más efectivo para calefactar que para refrigerar, con mejoras significativas en comparación con los sistemas geotérmicos.

Los autores explican que “la contribución energética de las aguas residuales del alcantarillado es más favorable en los escenarios de calefacción que en los de refrigeración, mejorando el rendimiento del sistema en más de un 22% en comparación con el sistema geotérmico. Por su parte, el agua de lluvia mejora el rendimiento en refrigeración en más de un 14% en comparación con los sistemas geotérmicos”.

El estudio encontró que el caudal es el factor que más influye en el cálculo de la potencia máxima disponible en la red de alcantarillado, suponiendo un salto térmico constante de 2 °C. La red de alcantarillado urbano asegura caudales adecuados y una renovación continua del agua durante todo el año, lo que hace que un intercambiador de calor instalado en esta red, correctamente dimensionado, sea más rentable que otros sistemas geotérmicos. Además, la temperatura constante de las aguas residuales en el sistema de alcantarillado, entre 15 °C y 25 °C durante todo el año, las convierte en una fuente de energía viable.

Este estudio, recientemente publicado en la revista Buildings, proporciona datos valiosos para la colocación y dimensionamiento de los intercambiadores de calor en los sistemas de alcantarillado, así como para la toma de decisiones sobre la ubicación de estos intercambiadores en función de la demanda energética del edificio y otros factores urbanos y climáticos.

Según los investigadores, este trabajo contribuye a cambiar la percepción de las aguas residuales como un mero residuo, reconociéndolas como un recurso valioso con gran potencial energético. La recuperación y uso de estos recursos energéticos representa una acción eficiente y circular que este estudio contribuye a identificar, gestionar y aprovechar.