[EN] The transition towards more sustainable energy systems requires efficient and renewable solutions, particularly in urban environments where space heating and cooling represent a significant share of total energy consumption. In this context, low-enthalpy geothermal energy emerges as a strategic alternative for supplying District Heating (DH) systems, enabling the reduction of both fossil fuel dependency and greenhouse gas (GHG) emissions.
This Doctoral Thesis aims to analyse and optimise geothermal-based DH systems by evaluating the key variables that influence their development, design, and overall feasibility. Three main lines of research have been addressed: I) the economic viability assessment compared to fossil conventional technologies, II) the development of accessible methodologies for system sizing and network planning, and III) the evaluation of the impact of specific improvements on critical system components.
The research is structured around four scientific articles, which present replicable tools such as thermal and economic calculation models, Geographic Information Systems (GIS)-based methodologies for optimal site selection, comparative analyses of demand estimation techniques, and redesign proposals for the distribution network using coaxial pipe configurations. The results show that, through accessible tools and without the need for complex technological developments, it is possible to achieve technical and economic performance levels comparable to traditional systems, reinforcing geothermal energy as a viable solution for the decarbonisation of urban heating.
Moreover, the findings of this Thesis reinforce the role of geothermal energy as a key energy vector in meeting European climate neutrality goals, as outlined in initiatives such as the REPowerEU Plan and the recent European Parliament Resolution on geothermal energy. The proposed methodological contributions provide a solid foundation for strategic decision-making and promote the transfer of knowledge into real-world urban and energy planning contexts.
[ES] La transición hacia sistemas energéticos más sostenibles demanda soluciones eficientes y renovables, especialmente en el ámbito urbano donde la climatización representa una parte significativa del consumo energético. En este contexto, la energía geotérmica de baja entalpía se presenta como una alternativa estratégica para alimentar sistemas de calefacción de distrito (District Heating, DH), permitiendo reducir tanto la dependencia de combustibles fósiles como las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI).
La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo general analizar y optimizar los sistemas de calefacción de distrito geotérmicos mediante la evaluación de las variables que condicionan su desarrollo, diseño y viabilidad. Para ello, se han abordado tres líneas principales: I) el análisis de la viabilidad económica de estos sistemas frente a las tecnologías fósiles convencionales, II) el desarrollo de metodologías accesibles para el dimensionamiento y planificación de redes de calefacción de distrito, y III) la evaluación del impacto de mejoras específicas en elementos críticos del sistema.
La investigación se ha estructurado en torno a cuatro artículos científicos, en los que se presentan herramientas replicables como modelos de cálculo térmico y económico, metodologías basadas en Sistemas de Información Geográfica (SIG) para la selección de emplazamientos óptimos, comparativas entre técnicas de estimación de demanda, así como propuestas de rediseño del sistema de distribución mediante tuberías coaxiales. Los resultados obtenidos demuestran que, mediante herramientas accesibles y sin necesidad de desarrollos tecnológicos complejos, es posible alcanzar niveles de rendimiento técnico y económico comparables a los sistemas tradicionales, contribuyendo a consolidar la geotermia como una solución viable para la descarbonización térmica del entorno urbano.
Además, los hallazgos de esta Tesis Doctoral refuerzan el papel de la energía geotérmica como vector energético clave en el cumplimiento de los objetivos europeos de neutralidad climática, tal como se recoge en iniciativas como el Plan REPowerEU y la reciente Resolución del Parlamento Europeo sobre la energía geotérmica. Las propuestas metodológicas desarrolladas proporcionan una base sólida para la toma de decisiones estratégicas y fomentan la transferencia del conocimiento hacia contextos reales de planificación urbana y energética.
[ES] La transición hacia sistemas energéticos más sostenibles demanda soluciones eficientes y renovables, especialmente en el ámbito urbano donde la climatización representa una parte significativa del consumo energético. En este contexto, la energía geotérmica de baja entalpía se presenta como una alternativa estratégica para alimentar sistemas de calefacción de distrito (District Heating, DH), permitiendo reducir tanto la dependencia de combustibles fósiles como las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI).
La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo general analizar y optimizar los sistemas de calefacción de distrito geotérmicos mediante la evaluación de las variables que condicionan su desarrollo, diseño y viabilidad. Para ello, se han abordado tres líneas principales: I) el análisis de la viabilidad económica de estos sistemas frente a las tecnologías fósiles convencionales, II) el desarrollo de metodologías accesibles para el dimensionamiento y planificación de redes de calefacción de distrito, y III) la evaluación del impacto de mejoras específicas en elementos críticos del sistema.
La investigación se ha estructurado en torno a cuatro artículos científicos, en los que se presentan herramientas replicables como modelos de cálculo térmico y económico, metodologías basadas en Sistemas de Información Geográfica (SIG) para la selección de emplazamientos óptimos, comparativas entre técnicas de estimación de demanda, así como propuestas de rediseño del sistema de distribución mediante tuberías coaxiales. Los resultados obtenidos demuestran que, mediante herramientas accesibles y sin necesidad de desarrollos tecnológicos complejos, es posible alcanzar niveles de rendimiento técnico y económico comparables a los sistemas tradicionales, contribuyendo a consolidar la geotermia como una solución viable para la descarbonización térmica del entorno urbano.
Además, los hallazgos de esta Tesis Doctoral refuerzan el papel de la energía geotérmica como vector energético clave en el cumplimiento de los objetivos europeos de neutralidad climática, tal como se recoge en iniciativas como el Plan REPowerEU y la reciente Resolución del Parlamento Europeo sobre la energía geotérmica. Las propuestas metodológicas desarrolladas proporcionan una base sólida para la toma de decisiones estratégicas y fomentan la transferencia del conocimiento hacia contextos reales de planificación urbana y energética.
