Descubre los sorprendentes beneficios de las bombas de calor
Dado que el 15% de las emisiones del mundo provienen de la calefacción y refrigeración de hogares y edificios, las bombas de calor eléctricas pueden ayudar a desempeñar un papel importante en la reducción del uso de combustibles fósiles y la descarbonización del entorno construido.
Las bombas de calor están teniendo un momento álgido. Ante los crecientes llamamientos para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y acelerar el uso de tecnologías limpias, la bomba de calor eléctrica está recibiendo un impulso renovado en la cartera de tecnologías existentes con bajas emisiones de carbono. En 2022, los españoles instalaron un enorme número de bombas de calor , superando por primera vez a las calderas de gas alimentadas por combustibles fósiles. La Asociación Europea de Bombas de Calor informó de un aumento del 38 % en las ventas de bombas de calor en 2022 en comparación con el año anterior. Los sectores tecnológicos han presentado las bombas de calor como una alternativa eléctrica eficiente a los sistemas de combustibles fósiles. También ha dejado a mucha gente preguntándose por qué esta tecnología no se utiliza más ampliamente y qué hace que las bombas de calor sean una forma significativamente más eficiente de calentar y enfriar edificios.
Según la Agencia Internacional de Energía , en 2022 las bombas de calor eléctricas cubrieron solo el 10% de las necesidades de calefacción en los edificios a nivel mundial. Pero son capaces de suministrar más del 90% del calentamiento global de espacios y agua con un nivel de emisiones de CO2 más bajo en comparación con la tecnología de calderas de gas de condensación.
Si bien el perfil público de las bombas de calor puede estar recibiendo un interés renovado, la tecnología se ha utilizado desde la década de 1950, con importantes mejoras de rendimiento a lo largo del camino.
Mover y eliminar el calor de forma natural
No se deje engañar por el nombre: las bombas de calor en realidad no generan calor. Reciben su nombre del proceso de extraer e intercambiar el calor existente de un lugar a otro. Aquí tienes una explicación sencilla de cómo funcionan:
Cuando hace frío afuera y desea calentar su hogar, una bomba de calor eléctrica extrae el calor del aire exterior y lo transforma en gas donde se comprime y calienta a la temperatura interior deseada. Se utiliza un ventilador para dispersar el calor en su hogar.
Por el contrario, cuando hace calor afuera y desea enfriar su hogar, el proceso se invierte, extrayendo calor del interior y transfiriéndolo al exterior, bajando la temperatura de su hogar; en esencia, enfriándolo.
Más allá de los hogares, las bombas de calor se pueden utilizar en aplicaciones mucho más amplias, como espacios comerciales e industriales donde pueden calentar y enfriar el aire. Incluso los sistemas más avanzados también pueden calentar y enfriar agua para otros usos, como duchas de baño o procesos de fabricación que requieren refrigeración o agua caliente.
Si bien la mayoría de las bombas de calor transfieren calor del aire, como en el ejemplo anterior, existen bombas de calor geotérmicas que extraen calor del suelo y bombas de agua que extraen calor de fuentes de agua cercanas, incluidos procesos como la gestión de aguas residuales .
Una huella de carbono incorporada más baja
Hay múltiples razones por las que las bombas de calor son una alternativa con bajas emisiones de carbono a la calefacción y refrigeración tradicionales alimentadas por electricidad y gas. En primer lugar, las bombas de calor utilizan la energía térmica del aire, el agua o el suelo para transferir calor de un lugar a otro, en lugar de generar calor a través de la combustión de combustibles fósiles. Esto las convierte en una opción mucho más eficiente y sostenible desde el punto de vista energético y ambiental. Además, a diferencia de los sistemas tradicionales, las bombas de calor pueden funcionar tanto para calentar como para enfriar un espacio, lo que las hace aún más versátiles y eficientes. Por otro lado, al no requerir la quema de combustibles, las bombas de calor reducen significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes, contribuyendo a la mitigación del cambio climático.
Las bombas de calor funcionan con electricidad y energía recuperada.
Cualquier calor liberado al medio ambiente puede considerarse desperdiciado y, dado que se necesita energía para producir calor, el calor desperdiciado es energía desperdiciada. Debido a que las bombas de calor extraen calor latente, su capacidad para recuperar y reutilizar el calor las convierte en un recurso poderoso en el sector de la «energía libre».
Tomemos, por ejemplo, los centros de datos que alimentan Internet tal como lo conocemos. Estos grupos de servidores producen una gran cantidad de calor residual y requieren una refrigeración significativa. Un ejemplo de estudio fue en Alsameer Energy Hub, en los Países Bajos , se capturó el exceso de calor de un centro de datos local y se transfirió mediante agua caliente a tres ubicaciones vecinas, entre ellas una escuela y un gimnasio. El agua refrigerada de esas mismas instalaciones regresó al centro de datos, cumpliendo con los requisitos de refrigeración necesarios. Gracias a las bombas de calor combinadas con otras tecnologías de gestión térmica, esta transferencia de energía generó una temperatura base más baja en el centro de datos, ayudó a reducir significativamente la electricidad necesaria para crear una temperatura óptima dentro de las instalaciones y la energía necesaria para calentar el agua para la escuela y gimnasia.
Incluso en los casos en los que la fuente de energía directa de una bomba de calor es una red eléctrica que quema carbono, estimaciones conservadoras reducen la demanda de electricidad de una bomba de calor entre un 30 y un 40 por ciento. Cuando se combinan con fuentes de energía renovables, como la solar, las bombas de calor modernas tienen el potencial de convertirse en soluciones sin emisiones de carbono.
Las bombas de calor son extremadamente eficientes.
Históricamente, la calefacción y la refrigeración se abordaban por separado dada la tecnología disponible en ese momento.
La tecnología avanzada, como las bombas de calor, nos permite combinar sistemas independientes de calefacción y refrigeración, lo que da como resultado impresionantes mejoras en la eficiencia energética. En comparación con las tecnologías convencionales de calefacción y refrigeración, la eficiencia puede aumentar en más de un 300 %. En algunos casos, las bombas de calor de alta eficiencia pueden crear su propia energía interna, lo que requiere incluso menos unidades de energía de una fuente de energía directa.
Ampliación con bombas de calor
Todos los climas
Gracias a los avances tecnológicos que han mejorado el rendimiento de las bombas de calor eléctricas en geografías con temperaturas bajo cero sostenidas, un resurgimiento se está imponiendo con su adopción incluso en algunos de los climas más fríos del planeta, como Finlandia . De hecho, el 60% de los hogares en Noruega están equipados con bombas de calor. La característica clave que permite este rendimiento ultrafrío es un avance en la tecnología de compresores accionados por inversor de velocidad variable , que no estaba disponible en las principales ofertas residenciales hace apenas una década.
A finales del año pasado, Trane Technologies superó el desafío de bombas de calor para climas fríos (CCHP) del Departamento de Energía de EE. UU. en calefacción residencial de alta eficiencia en temperaturas bajo cero. Cuando se probó en el laboratorio del DOE, el prototipo CCHP de Trane funcionó en temperaturas tan bajas como 23 grados Fahrenheit negativos, superando el requisito obligatorio del DOE de 20 grados Fahrenheit negativos.
Cuando las temperaturas exteriores bajan mucho y la eficiencia desciende por debajo de los niveles deseados, las bombas de calor también se pueden combinar con otras fuentes para una disposición híbrida o de combustible dual que proporcione capacidad de respaldo.
Bueno tanto para edificios nuevos como antiguos.
En gran parte del mundo, reemplazar los sistemas antiguos implica modernizar los edificios con nueva tecnología. Dado que la construcción en entornos urbanos más antiguos y densos presenta un conjunto único de desafíos, los esquemas personalizados de calefacción urbana pueden ser una solución importante en el futuro de la calefacción y refrigeración urbanas.
En un ejemplo en Ginebra, Suiza, una importante solución de calefacción urbana utiliza una red térmica para calentar y enfriar edificios dentro y alrededor del centro de la ciudad con agua del lago, pasando de una huella inicial de 50 edificios en 2018 a un objetivo de expansión. a más de 350 edificios para 2035.
Presión para la transición
Existen desafíos para acelerar rápidamente el despliegue de bombas de calor. En muchos países europeos, las bombas de calor están altamente subvencionadas debido a un fuerte enfoque en la sostenibilidad ambiental. A través de su iniciativa REPowerEU , la Unión Europea quiere instalar 30 millones de nuevas bombas de calor para 2030, lo que podría ahorrarle a la UE 35 mil millones de metros cúbicos (bcm) en consumo de gas por año.
En Estados Unidos, la política climática ha sido menos consistente, aunque las regulaciones de electrificación de edificios están ganando terreno en cada vez más estados, desde California hasta Massachusetts, lo que ayudará a crecer los mercados de bombas de calor. Disposiciones climáticas adicionales, como las introducidas en la Ley de Reducción de la Inflación de 2022, ayudarán a acelerar el uso de tecnologías limpias como bombas de calor en infraestructuras y sistemas de uso intensivo de energía, al tiempo que fomentarán aún más la innovación.
Incluso a medida que ingresan al mercado más bombas de calor, desde aplicaciones residenciales hasta oportunidades mucho mayores en espacios comerciales, para aprovechar todo su potencial descarbonizador, las redes eléctricas deben volverse más ecológicas. Las plantas alimentadas con carbón todavía prevalecen en algunas de las economías desarrolladas y en desarrollo más grandes del mundo, incluidas China, Estados Unidos e India. Sin embargo, hay avances: 40 países se comprometieron a eliminar gradualmente sus centrales eléctricas de carbón en la cumbre COP26.
Mientras tanto, la bomba de calor finalmente está ganando reconocimiento como una solución lista para reducir los costos y el consumo de energía, reducir las emisiones de carbono y disminuir la dependencia de los combustibles fósiles.
Aqui os dejamos algunos otros Post del Blog de AerotermiasMadrid, que os podrían resultar interesantes.
