Estimación de la energía geotérmica aprovechable mediante bomba de calor en un relleno sanitario colombiano (2021)
Se buscó cuantificar la energía geotérmica contenida en un relleno sanitario colombiano de referencia, a extraer por medio de un sistema GSHP. Se seleccionó el caso del relleno Doña Juana de la ciudad de Bogotá, con una disposición aproximada de 6500 ton/día de residuos sólidos municipales y un 75% correspondiente a materia orgánica (Secretaría Distrital de Ambiente, 2018). Se consolidó un modelo en COMSOL Multiphysics a partir de modificaciones al realizado por Cárdenas-Rodríguez (2019). Este corresponde a una sección 3D que considera la disposición de residuos anualmente, por lo que la geometría cuenta con ocho capas donde cada una representa los residuos vertidos en un año (las celdas operativas del relleno cuentan con esta capacidad máxima). Se incluyó el módulo de transferencia de calor en medios porosos con el fenómeno de conducción para los flujos de energía, modelados en el medio sólido. La simulación fue dividida en dos etapas: constructiva y postclausura. Para la generación de calor, se aplicó la función desarrollada por Hanson et al. (2008) y se le realizaron adaptaciones para tener en cuenta las condiciones del relleno de Bogotá, como profundidad anual de disposición, temperatura media anual, densidad de compactación, entre otros. Los resultados muestran un máximo de 51°C de temperatura al finalizar el año 15 de simulación y dicho valor se ubica en capas medias del modelo (5, 6 y 7). Con esto, se procedió a diseñar un sistema GSHP representativo para estimar la energía aprovechable por este mecanismo. Se encontró un flujo máximo de energía de 1400 kW, comparable con el rango de operación de una Pequeña Central Hidroeléctrica, que se ubica entre 500-200000kW. Se espera que la metodología desarrollada sea refinada con la inclusión de parámetros medidos en campo y que tenga el potencial de ser replicada en diversos rellenos sanitarios, dado que la energía geotérmica presenta grandes beneficios al ser una fuente de energía renovable no convencional.