El desarrollo

La utilización de hidrógeno verde en el whisky escocés es uno de los proyectos más destacados. Esta bebida, típica de Escocia y muy conocida a nivel mundial, precisa de un proceso de destilación en el que se necesita calentar agua para lo que es habitual tener que emplear combustibles fósiles. También se usan para el preso de enfriamiento.

El sector de forma generalizada comenzó ya hace unos años, en 2009, un proceso de descarbonización para evitar este consumo de combustibles fósiles. El proyecto puesto en marcha es ambicioso porque se ha planteado en Escocia usar electrolizadores alimentados con energía verde procedente de parques eólicos en la costa de Cromarty Firth. A esto se suma el hidrógeno verde que se empleará como productor de vapor, que se precisa para llevar a cabo toda la destilación de esta bebida.

De momento, ya se han subastado 27 GW procedentes de la eólica marina que espera aumentar con el Programa de Hidrógeno del Norte de Escocia para lo que se cuenta con un centro de vanguardia en el fiordo de Cromarty.

También se está acometiendo otro proyecto para identificar instalaciones que podrían ser alimentadas con hidrógeno verde en la zona del puerto de Nigg. En este caso concreto, el hidrógeno verde se empleará para la alimentación de las instalaciones, maquinaria pesada y vehículos utilizados en las operaciones del emplazamiento. Igualmente, se destinará en los procesos de alta temperatura y gran consumo energético.

Se calcula así que desplazará las actuales fuentes de combustible fósil y permitirá suministrar hidrógeno verde a los procesos de calefacción de las destilerías. No se descartan otras aplicaciones en manufacturas locales, producción de alimentos y calefacción industrial.

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Innovación

El nuevo reactor puede capturar el dióxido de carbono de los procesos industriales y también del aire, proceso este último que realiza directamente. Una vez recogidos, los transforma en combustibles limpios y sostenibles con tan solo utilizar la energía del sol.

Este desarrollo permite así convertir tanto el CO2 capturado como los deshechos plásticos en combustibles sostenibles y productos químicos valiosos. En concreto, durante los ensayos, se realizaron pruebas con CO2 de fuentes como vertidos industriales y del mismo aire.

En ambos casos, se logró convertirlo en combustible sostenible, lo que supone un importante avance para producir combustibles limpios e impulsar la economía sin tener que extraer petróleo y gas, evitando o minimizando así los daños medioambientales.

Para ello, se dispone de un sistema integrado con un fotocátodo y un fotoánodo. Además, el reactor consta de dos compartimentos. En un lado, se captura la solución de CO2 para convertirla en gas de síntesis, un combustible simple. En el otro, los plásticos se convierten en productos químicos de utilidad solo con la luz solar.

Este desarrollo es especialmente importante porque, hasta ahora, los experimentos realizados se habían hecho con CO2 puro y concentrado de un cilindro, pero para tener un uso práctico era preciso capturar el dióxido de carbono de procesos industriales activamente o bien de forma directa del aire.

Próximos pasos

No obstante, el reto ahora es seguir introduciendo mejoras en este reactor, ya que necesita optimización antes de que la tecnología pueda emplearse a escala industrial.

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Estudios

Esta línea de producción de biocombustibles en el medio rural se va a explorar por parte del CSIC y CEPSA. El objetivo es que ambas trabajen para poder ensayar con este tipo de carburantes que tienen la ventaja de poder llegar a reducir alrededor del 90% de las emisiones de CO2, según diversas investigaciones.

La línea de colaboración entre CSIC y CEPSA se centrará en estudiar la posibilidad de plantar cultivos energéticos de cobertura en zonas rurales de España. Esta producción se destinaría a biocombustibles de segunda generación.

El primer paso consistirá en llevar a cabo un estudio técnico-económico de las distintas áreas de España para determinar las zonas de cultivo que serían más idóneas para lo que se tendrán en cuenta factores como la viabilidad de la plantación y el análisis de los cultivos mas adecuados en cada área.

También se valorará la capacidad de absorción de CO2. No hay que olvidqr que los cultivos de cobertura son como una barrera protectora del suelo frente a la erosión en los períodos de siembra. Además, contribuyen al incremento de la fertilidad del suelo, aparte de aumentar la capacidad de retención del agua de lluvia o una mayor absorción de CO2.

Descarbonización

Con esta alianza, se pretende así contribuir a la descarbonización y, en concreto, de determinados sectores de actividad en los que la electrificación es compleja como sucede con el transporte pesado por carretera, el marítimo o el aéreo.

No obstante, de poderse implementar, habrá otros beneficios: el medio rural dispondrá de cultivos viables y de más opciones de producción. Igualmente, se optimizaría la rentabilidad de los terrenos, entre otras ventajas apuntadas por ambas entidades.

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Nueva fuente

Hasta ahora la nieve nunca se ha empleado como fuente de energía. La razón no es otra más que es un recurso que no está disponible en todo el mundo o en las cantidades que podrían ser necesarias. Sin embargo, su uso bien podría contribuir al mix energético.

Y esta es la dirección de un proyecto liderado por investigadores de la Universidad de Electro-Comunicaciones de Tokio (UEC) y la empresa emergente TI Forte que están tratando de transformar la nieve en energía. Para ello, se han fijado en Aomori, una de las ciudades con más nieve de todo el planeta y en la que viven alrededor de 300.000 habitantes. La media anual que registra es de unos ocho metros de grosor durante todo el año.

Esto ha hecho que se pensase qué se puede hacer y reducir costes porque se han tenido que destinar alrededor de 42 millones de euros en el último año tan solo para retirar la nieve. Además, con el aprovechamiento, se evitaría el cierre de varios tramos de la carretera nacional que no vuelven a abrirse hasta la primavera.

En este contexto, surge la idea de aprovecharlo. El estudio se está centrando en emplear una antigua piscina abandonada en esta ciudad para almacenar la nieve y crear un nuevo sistema de generación eléctrica.

Lo que se pretende es emplear grandes cantidades de nieve fría, en contraste con el aire exterior, para impulsar una turbina que genere electricidad. De este modo, se produciría energía por el contraste de temperaturas. Así, a más diferencia, más eficiencia en la generación eléctrica.

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Funcionamiento de las baterías fotovoltaicas

Empresas como Svea Solar se encargan de instalar baterías para paneles solares con el objetivo de que puedas aprovechar al máximo la energía solar. Un proceso de reducción – oxidación hace posible que las baterías sean tan eficaces, ya que están formadas por un polo positivo y otro negativo, además de electrolitos que permiten el flujo eléctrico al exterior de la batería.

¿En qué debo fijarme para saber cuál es la capacidad de generar corriente eléctrica y acumular energía de las baterías para paneles solares? Básicamente en dos características:

– Velocidad de carga/descarga: Nos indica con qué velocidad se puede cargar y descargar el acumulador. Cuanto mayor cantidad de ciclos de descarga, menos vida útil podemos esperar de la batería.

– Profundidad de carga: Lo que nos indica es la cantidad de energía eléctrica que se introduce en la batería solar con cada carga. Cuanto mayor sea la profundidad, menor será la vida útil del acumulador. Es por este motivo que lo ideal es no llevar a cabo una descarga superior a un 50%.

Capacidad de una batería solar

Si lo que queremos medir es la capacidad de una batería solar, el valor que obtendremos es la cantidad de energía que es capaz de almacenar el acumulador medida en Amperios-hora (Ah). Hay que calcularlo multiplicando el amperaje de los acumuladores por el voltaje, aunque hay que decir que la energía suministrada también dependerá de la velocidad de descarga. Por ello, podemos decir que existen tres factores que determinan la capacidad de las baterías:

– Voltaje: Es la fuerza o diferencia de potencial a la que circula la corriente que proporciona la batería.

– Amperaje: Caudal o intensidad de corriente eléctrica brindada por la batería solar.

– Velocidad de descarga de la batería: Cuanto mayor es la velocidad de descarga, menor es la potencia que es capaz de suministrar la batería.

Tipos de baterías solares en el mercado

A día de hoy es posible encontrar varios tipos de baterías para paneles solares, todas ellas adaptadas para un fin concreto. La tecnología de fabricación de las mismas suele ser el factor que marca la diferencia:

– Baterías fotovoltaicas Monoblock: Están pensadas para instalaciones de uso esporádico o de bajo consumo y tienen una vida útil de entre 4 y 5 años.

– Baterías solares AGM: Destacan por su versatilidad y por ser ideales para pequeñas instalaciones, contando con una vida útil que oscila entre los 5 y los 10 años.

– Batería de litio para placas solares: Destacan por sus rápidos tiempos de carga, además de por ser ligeras y compactas. Se utilizan en cualquier instalación y lo mejor de todo es que no requieren mantenimiento. El único inconveniente es el precio del acumulador, que es más elevado.

– Baterías solares estacionarias: Son una gran opción por su fantástica relación calidad-precio. Están pensadas para viviendas.

El estudio

El grupo de investigadores ha logrado generar electricidad verde con los microorganismos del suelo. De este modo, se ha conseguido hacer unas pilas de combustible microbianas, cuya principal función es la de filtrar agua contaminada para hacerla potable. Una tecnología que, además, los científicos creen que se podría aplicar para descontaminar suelos.

El sistema desarrollado consta de una matriz de pilas o celdas de combustible microbiano del suelo que alimenta un reactor electroquímico para tratar el agua. Las pilas tienen dos electrodos a base de carbono colocados a cuatro centímetros de distancia y conectados a un circuito externo.

Además, se caracterizan por su geometría plana, con el ánodo enterrado en el suelo, mientras que el cátodo queda expuesto al aire. En este sistema, probado con éxito en Brasil, actúa como separador de electrodos, aparte de hacer las veces de fuente tanto de bacterias electroactivas como de materia orgánica.

De acuerdo con los datos de los investigadores, cada pila genera una potencia de 0,4 milivatios, que se incrementa hasta 12,2 milivatios al conectar eléctricamente 16 pilas en paralelo. El rendimiento es estable durante 140 días de funcionamiento.

Sistema mejorado

Tras este avance, los investigadores han seguido mejorando el sistema. De este modo, ha pasado a tener 64 celdas y a alcanzar una capacidad de tratamiento de hasta tres litros de agua por día cuando se integra con el reactor electroquímico.

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La investigación

Estos posibles usos se están investigando en la Universidad Pablo de Olavide (UPO) en el marco del proyecto europeo de investigación Valzeo en el que participa. El objetivo es diseñar y desarrollar un método sostenible para usar las cenizas de la cáscara de arroz como materia para la elaboración de otros materiales que, por ejemplo, sirven para tratar aguas contaminadas y para la producción de biodiésel.

Los investigadores de la UPO, en coordinación con la Universidad Autónoma de Barcelona, trabajan sobre el alto contenido de silicio de estas cenizas con características interesantes para obtener sílice, chips de silicio, producir neumáticos o aditivos para materiales aislantes y de construcción.

Pero, además, se quiere desarrollar fotocatalizadores y adsorbentes zeolíticos aumentando su estabilidad y propiedades de confinamiento para ganar en eficiencia en el uso de la luz solar en la lucha contra la contaminación del agua originada por compuestos recalcitrantes como, por ejemplo, los productos farmacéuticos, pesticidas y colorantes, entre otros.

En el marco del proyecto, igualmente, se quieren desarrollar catalizadores heterogéneos zeolíticos de bajo coste para la producción de biodiésel empleando aceite de cocina usado. Estos combustibles se estima que tendrían una emisión neta cero de CO2.

Solución a un residuo

Esta investigación es especialmente importante porque tan solo en la Unión Europea se produce una media anual de 3,1 millones de toneladas de arroz con cáscara, cifra de la que el 80% se focaliza en Italia y España. Cada tonelada puede llegar a producir unos 200 kilos de cascarilla de arroz, obteniendo unos 40 kilos de CCA (ceniza de cáscara de arroz).

Las cifras aún son mayores a nivel mundial. En este caso, son hasta 37 millones de toneladas y estima una tasa de crecimiento anual del 5% durante el período 2022-2030. Unos volúmenes que se han convertido en un auténtico problema para los vertederos en los que es habitual que se deposite el residuo, lo que genera problemas de contaminación y efectos nocivos en el sistema respiratorio de personas y animales.

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Para que puedas salir de dudas y elijas la tarifa de luz que más te convenga, te animo a echar un vistazo a lo que te contamos en este artículo, ya que te hablamos de las tarifas de luz que se pueden contratar a día de hoy. ¿Te apetece conocerlas?

Tarifas reguladas

Las tarifas reguladas, que antes eran conocidas como Tarifa de Último Recurso (TUR), son las que hoy en día se conocen como Precio Voluntario para el Consumidor (PVPC). El Ministerio de Industria, Energía y Turismo fija un precio máximo y un precio mínimo para toda España al que el consumidor puede acogerse siempre y cuando la potencia contratada no sea superior a 10 kW.

Se trata de un tipo de tarifa que nos permite ahorrar en el precio y que nos da la tranquilidad de contar con unas condiciones que están reguladas, por lo que nunca hay sorpresas. Además, la factura es muy sencilla y se puede cambiar de comercializadora sin problemas.

Tarifas de libre mercado

En este tipo de tarifas no existe un máximo o un mínimo. Las comercializadoras pueden fijar el precio que consideren oportuno, incluyendo en algunos casos cláusulas y servicios adicionales. En este tipo de tarifas es posible acceder a lo que se conoce como discriminación horaria, algo que hace que el precio a pagar por kWh varíe en función de la hora a la que se consume electricidad.

Tarifa eléctrica 2.0

La Tarifa eléctrica 2.0 es la que afecta a hogares y negocios con una potencia contratada inferior o igual a 15 kW. Desde el 1 de junio de 2021 el conjunto de Tarifas de Acceso con una potencia igual o inferior a 15kW pasaron a formar parte de una única tarifa llamada 2.0TD. Lo más importante es que ahora hay tres periodos horarios distintos: punta, valle y llano.

Tarifa eléctrica 3.0

La Tarifa eléctrica 3.0 también entró en vigor el 1 de junio de 2021 y afecta a hogares y negocios con una potencia contratada superior a 15 kW. Hay que decir que distingue zonas geográficas de residencia con franjas horarias que tiene precios distintos. Las zonas son Canarias, Baleares, Ceuta, Melilla y la Península. En cada una de estas zonas hay temporadas distintas que influyen en el precio: alta, media alta, media y baja.

El aerogenerador

Horst Bendix es el artífice de este nuevo modelo de aerogenerador que es hasta tres veces más eficiente que las turbinas eólicas actuales. Su principal novedad es que este aerogenerador actúa en las alturas, es decir, a más de 200 metros.

De este modo, se consigue un mayor rendimiento energético, puesto que los vientos a gran altura son más fuertes y constantes y, en consecuencia, se logra más producción.

El prototipo de este nuevo aerogenerador se diferencia de los modelos convencionales en varios aspectos. Uno de ellos es que la habitual torre de una sola pieza de las turbinas actuales se sustituye por una construcción de tres patas con una columna vertical y dos columnas de soporte. Además, se incluyen varios generadores funcionando en la parte inferior de la turbina.

Esta estructura permite hacer frente a los efectos de las fuerzas de flexión. Es decir, e viento actúa sobre el rotor con gran fuerza, lo que hace que la torre se doble y tenga que soportar esta flexión. Esto a su vez deriva en un aumento del riesgo de inestabilidad y daño de la estructura.

Para evitarlo, el prototipo de este nuevo aerogenerador apuesta por esa estructura de trípode, con las tres columnas. Además, el generador ya no queda ubicado en la góndola, sino que se colocan debajo, en la zona del pie del sistema. De este modo, la energía eólica se dirige de arriba abajo con un sistema de correas.

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La innovación

El origen de esta célula solar está en el centro alemán Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), especializado en nuevos materiales. El equipo de trabajo ha logrado superar la eficiencia actual de las células solares, lo que va a permitir un mayor grado de aprovechamiento de la luz solar que hasta ahora era impensable.

El avance se centra en una placa en tándem de perovskita y silicio. Una combinación con la que se ha hecho posible alcanzar el 32,5% de eficiencia. En la actualidad, las células solares presentan un 15% de conversión de radiación solar en electricidad, siendo el máximo de eficiencia alcanzado el 23%.

Esta mayor eficiencia es posible por las propiedades de la perovskita con la interfaz modificada. La clave está en ensamblar dos células diferentes, situando una encima de otra, de manera que la perovskita quede enima. Con unas finas capas entre ambas, se logra maximizar el aprovechamiento de la luz y minimizar las pérdidas eléctricas.

El logro de HZB ha sido certificado por el European Solar Test Installation (ESTI), con sede en Italia, que fue el encargado de medir la eficiencia de esta célula fotovoltaica.

Un nuevo hito

Este avance supone un paso más para la energía fotovoltaica. El propio HZB supera incluso su hito, ya que hace un año aproximadamente consiguió una eficiencia del 29,8% con el empleo de nanotexturas periódicas. Posteriormente, en ese mismo año, la Escuela Politécnica Federal de Lausanna, en Suiza, logró un 31,3% con otra célula tándem.

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El desarrollo

El caso de éxito se localiza en la granja de cerdos Porgaporcs en Vila-sana, en Lérida. El objetivo ha sido tratar los purines para producir gas renovable, avanzando así en una transformación verde y en la reducción de la huella de carbono.

El proceso en esta granja se ha centrado en transformar el biogás producido con purines procedentes de porcino en biometano, equiparable al gas natural. Esto tiene una ventaja importante porque se puede inyectar directamente a la red. Además, también el proceso es más sostenible.

Con digestión anaeróbica se logra producir biogás. Este proceso se centra en que los microoganismos descomponen la materia orgánica en ausencia de oxígeno. De este modo, se obtienen productos finales como el metano, que se emplea como combustible, y el dióxido de carbono, que tiene diferentes utilidades como, por ejemplo, la carbonización de bebidas.

Esta planta funciona desde el año 2006 con purín de porcino y ecosustratos procedentes de residuos de la industria agroalimentaria, ha logrado este avance en el que continúa progresando. De hecho, el próximo año, se prevé que la instalación inyecte 11,8 GWh/año de biometano en la red de distribución de gas. Esto equivale a alrededor del consumo anual de 3.150 hogares.

Impacto positivo

El efecto de esta iniciativa es positivo. Los datos facilitados apuntan a que la generación y consumo de este gas renovable evitará emitir a la atmósfera más de 2.450 toneladas de CO2/año. Una cifra que equivale a plantar más de 4.900 árboles.

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El ensayo

Este prueba ha sido realizada por un equipo de empresas, lideradas por el grupo Wärtsilä, en colaboración con WEC Energy Group, EPRI y Burns & McDonnell. En ella, se ha logrado completar el ensayo con hidrógeno mezclado en la central eléctrica AJ Mihm en el estado de Michigan.

En esta central, de 55 MW de WEB Energy Group, se han llevado a cabo con éxito las pruebas, ya que se ha logrado que los motores funcionen con una mezcla compuesta en un 70% por amoniaco y en un 30% por hidrógeno.

Este combustible está desprovisto de carbono completamente, lo que propició que el motor funcionara a pleno rendimiento a pesar de no haber sufrido modificación alguna. El motor Wärtsilä 50 SG de 18 MW con el que se hizo la prueba pudo suministrar energía a la red con normalidad. De este modo, se convirtió en el motor de combustión interna de mayor tamaño que ha funcionado de forma continua con una mezcla de hidrógeno.

Próximos pasos

Tras este ensayo con éxito, ahora el siguiente paso es conseguir que los motores de las centrales eléctricas funcionen con hidrógeno puro. Un objetivo que se espera alcanzar en 2025. De momento, ya se está trabajando en una tecnología que posibilite este uso y que estaría totalmente lista en ese horizonte.

De conseguir este objetivo, supondría un importante avance, sobre todo, en una situación de emergencia climática como la que se vive en la actualidad. No obstante, la empresa está centrada en más tecnologías avanzadas en materia de energía sostenible con las que se podrían alcanzar también importantes hitos en materia energética y descarbonización.

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La propuesta

De acuerdo con la propuesta de la Comisión Europea, el objetivo es que a partir del año 2027 todos los edificios de la Administración estén libres de emisiones. Además, en 2030, se plantea que esta obligación se extienda a todos los edificios y viviendas de nueva construcción.

La medida se articulará a través de la actualización y revisión de la Directiva de Rendimiento Energético de los Oficios (EPBD) y también deja la puerta abierta a que se hagan adaptaciones en edificios ya existentes.

De este modo, desde la Comisión Europea se pretende que todos los edificios de la Unión Europea sean energéticamente neutros hacia el año 2050. Una medida que se introducirá de forma progresiva con la que se contribuiría a evitar la subida global de temperaturas por encima de 1,5 grados centígrados en relación a la época preindustrial en 2100.

Aplicación

La propuesta europea establece que cada nuevo edificio gubernamental o edificio de oficinas privadas de más de 250 metros cuadrados esté equipado con paneles fotovoltaicos a partir del 31 de diciembre de 2026.

En 2028, se obligará a renovar los edificios de oficinas ya existentes con una superficie de más de 400 metros cuadrados para que instalen los paneles fotovoltaicos. Finalmente, en 2030, estas placas solares serán obligatorias en cada nueva vivienda que se construya.

La medida permitirá que el 15% de los edificios comerciales con peor calificación energética se renueven de cara a 2030. Este porcentaje se tiene que elevar hasta el 25% en el caso del año 2034. En esta conversión se primarán aquellos en los que pueda producirse más ahorro de energía y más reducción de emisiones de CO2.

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El desarrollo

Agile es un dispositivo de lentes que recoge eficazmente la luz desde todos los ángulos para concentrarla en una posición de salida fija. De este modo, puede recoger y concentrar la luz que incide sobre él de forma eficaz y con independencia del ángulo y frecuencia de esa luz.

Este concentrador tiene aún más ventajas porque funciona con un sistema pasivo. Y es que no necesita energía para rastrear la fuente ni tiene piezas móviles. Además, sin foco óptico dependiente de unas posiciones concretas, es más fácil concentrar la luz.

El dispositivo tiene forma de pirámide invertida, pero con la punta cortada. Así, la luz entra en la parte superior, cuadrada y en forma de baldosa, desde cualquier ángulo. Esto permite que se canalice hacia abajo para crear un punto más brillante en la salida.

Este sistema se puede instalar en los paneles, sobre las células solares, de manera que se ganaría en eficiencia en las matrices solares y se capturaría la luz solar directa y la luz difusa que hay dispersa en la atmósfera terrestre.

Su colocación permitiría a su vez reemplazar el encapsulado actual que protege las matrices solares, aparte de eliminar la necesidad de seguir el sol y reducir la cantidad de superficie de células solares precisa para producir energía y, en consecuencia, reducir los costes.

Resultados

Las pruebas realizadas por los investigadores han permitido capturar más del 90% de la luz que incidía en la superficie y crear puntos de salida tres veces más brillantes que la luz entrante.

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Cómo funciona

Los pozos canadienses siguen los principios de la climatización geotérmica. De este modo, el sistema se basa en tuberías instaladas debajo de las viviendas y conectadas a ellas para ajustar la temperatura que hay en su interior. En estas tuberías circula aire, que adquiere la temperatura del terreno, que se introduce en el hogar.

Este sistema no consume ningún tipo de energía eléctrica porque la temperatura que hay bajo la tierra es más estable que la de la superficie. Así es posible canalizar el aire desde el subsuelo hacia el interior de una vivienda para conseguir una mayor refrigeración en verano y calefacción en invierno.

Este efecto se produce porque el aire acumulado en las tuberías subterráneas es más frío que el aire de la casa durante el verano. Por el contrario, en invierno, el aire soterrado es más caliente que el del hogar.

En concreto, la temperatura de la superficie tiene una diferencia con la del ambiente, que se acentúa y se mantiene estable a una profundidad de dos metros o tres. En esta zona, la temperatura se suele estabilizar entre los 18 y 24 grados centígrados.

Menos gasto

Esto permite a su vez reducir de forma considerable el gasto en energía, aparte de ser una opción bastante más económica, puesto que solo se asume el coste de la instalación. Otro factor a tener en cuenta es que es una opción que está considerada por los expertos como ecológica.

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