Bombas de calor para lograr cero emisiones netas

A medida que el cambio climático vaya provocando temperaturas y patrones climáticos más extremos, las personas dependerán cada vez más de sistemas de control de la temperatura para mantenerse confortables y productivas. Así, la descarbonización mediante el uso de energías renovables y tecnologías más eficientes se vuelve todavía más urgente.

El sector de la calefacción y la refrigeración se está quedando atrás en la transición hacia la eliminación de los combustibles fósiles.

Actualmente, el sector representa aproximadamente la mitad del consumo final de energía globalhttps://www.irena.org/Innovation-landscape-for-smart-electrification/Power-to-heat-and-cooling/Statusy el 15 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero,https://www.weforum.org/stories/2022/02/heating-up-and-cooling-down-climate-innovation/ depende en gran medida del carbón, el petróleo y el gas natural. En parte, esto se debe a las fluctuaciones en la demanda debidas a los cambios en las temperaturas diarias y estacionales. El problema se ve agravado por el hecho de que las personas y las empresas son reacias a pagar más por sistemas de calefacción y refrigeración más sostenibles. A diferencia de lo atractivo que resulta un coche eléctrico nuevo y brillante, hay poco incentivo social para invertir en una caldera nueva.

«En general, la aceptación de fuentes de electricidad renovables ha sido positiva, pero la aceptación de las renovables en el sector de la calefacción y la refrigeración se ha estancado, una circunstancia preocupante, ya que este sector es una pieza clave de la transición», afirma Aurelie Beauvais, directora general de Euroheat & Power, una asociación europea que promueve soluciones sostenibles de calefacción y refrigeración urbanas.

Calefacción urbana con bombas de calor

La combinación de dos tecnologías cruciales puede ayudar a descarbonizar este sector. Los sistemas de calefacción urbana desempeñan un papel de primer orden en el control de la temperatura en muchos países, incluidos Dinamarca, Finlandia y Suecia.

Estos sistemas se basan en infraestructuras colectivas, en las que el calor o el aire frío se generan en una fuente de energía centralizada y, a continuación, se distribuyen a los residentes e industrias de una zona determinada. Desde el punto de vista energético, los sistemas colectivos son sustancialmente más eficientes que los individuales; los sistemas district energy pueden consumir hasta un 50 % menos de energía para calefacción y refrigeración que los estándar. Los mayores beneficios en términos de eficiencia provienen de los sistemas conectados a fuentes de energía renovables a gran escala, como los parques eólicos.

Otra ventaja de estos sistemas es la recuperación del exceso de calor, al utilizar el calor emitido por otros procesos y reutilizarlo como energía.

«Los procesos de refrigeración en entornos urbanos, como centros de refrigeración, supermercados y centros de datos, emiten mucho calor, que puede aprovecharse como fuente de calor», explica Beauvais. «El atractivo de este método reside en que utiliza un recurso que, de otro modo, se desperdiciaría, algo que resulta muy eficaz para la circularidad».

Esto nos lleva a la segunda tecnología crucial: las bombas de calor. Desarrolladas por primera vez en el siglo 19, estos dispositivos redistribuyen el calor generado en una ubicación, como el sistema de ventilación de un centro de datos, para concentrarlo en otra, como el radiador de un hogar. Las bombas también pueden realizar el proceso en sentido inverso, es decir, para enfriar.

«Es la tecnología de calefacción más eficiente y abundante que se haya inventado jamás», afirma Jan Rosenow, presidente y director del Programa Europeo del Proyecto de Asistencia Regulatoria, una organización no gubernamental cuyo objetivo es impulsar políticas innovadoras en el sector energético. «Cuando se quema combustible, siempre se pierde algo de energía, por lo que es imposible alcanzar una eficiencia superior al 100 %, pero las bombas de calor mueven y comprimen el calor que ya está en el aire, el suelo o el agua, y lo transportan a donde sea necesario».

Al eliminar el calor del entorno, las bombas de calor pueden producir tres veces más energía que la necesaria para su funcionamiento, con una eficiencia del 300 %.

Las bombas de calor de gran tamaño pueden servir como fuente de energía para una red de calefacción urbana; de igual modo, las bombas de calor individuales pueden colocarse en hogares o empresas sin conexión a la infraestructura comunitaria, como las de las zonas rurales. En Escandinavia, las bombas de calor son ya el sistema de calefacción estándar de aquellos hogares que no están conectados a redes de calefacción urbana, según Rosenow. 

Un futuro electrizante para las ciudades inteligentes

La política está empezando a acelerar esa transición. En Europa, el paquete legislativo Objetivo 55, cuyo fin es cumplir los objetivos climáticos de aquí a 2030, incluye una directiva para aumentar la eficiencia energética en un 11,7 % a finales de esta década. Las ciudades de más de 45 000 habitantes tendrá que crear un plan de calefacción y refrigeración con arreglo a esta Directiva de eficiencia energética. Ese proceso de planificación es una oportunidad para que las ciudades se replanteen sus sistemas energéticos e identifiquen los recursos locales, como un almacén que genera residuos térmicos, que se pueden aprovechar para descarbonizar la calefacción y la refrigeración. En Gante (Bélgica), se descubrió que una fábrica de jabón cercana al centro de la ciudad emitía valiosas cantidades de calor residual a través de sus aguas residuales; ese calor ha sido recuperado para suministrar energía a un distrito cercano.

«El análisis de los planes de calefacción y refrigeración permitirá a muchas ciudades obtener información sobre dónde pueden aumentar la eficiencia energética», afirma Beauvais. «Pero como las ciudades tienen un poder y presupuestos limitados, lo ideal es disponer de un marco nacional que proporcione incentivos adicionales».

Para ello, el plan europeo también incluye el Fondo Social para el Clima, que ofrece apoyo a los hogares y las empresas a medida que hacen la transición a energías renovables, siguiendo los planes climáticos nacionales. Francia ha desarrollado un fondo nacional de calor renovable para ayudar a las ciudades y a las autoridades locales a financiar sus proyectos de calefacción urbana.

En países que llevan más tiempo ofreciendo incentivos a la energía limpia, como Finlandia, la mayoría de los edificios de nueva construcción cuentan con bombas de calor y calefacción urbana. «Es bastante fácil establecer la obligatoriedad en edificios nuevos», afirma Rosenow. «Cuando se trata de actualizar edificios antiguos, es necesario anunciar un plan con mucha antelación, ponerse en comunicación con las personas responsables de su implementación y ofrecer apoyo financiero y exenciones cuando sea necesario».

Incluso en Estados Unidos, donde no existe un plan nacional similar, Nueva York cuenta con una de las mayores redes de calefacción urbana del mundo, y las ventas de bombas de calor superaron a las de calderas de gas por primera vez en 2022, lo que apunta a un cambio cultural lento, pero cada vez más acelerado.

Las empresas también están tomando nota. Mientras que el mercado de las bombas de calor tradicionalmente estaba dominado por pequeñas empresas, en el Reino Unido, empresas más grandes como Octopus ofrecen descuentos en bombas de calor. Thermondo, una empresa alemana de instalación de equipos de calefacción, ha desarrollado una opción de alquiler de bombas de calor para aquellas personas que quieren sustituir sus calderas pero se ven desmotivadas por el coste.

«Los costes aún tienen que bajar en algunos de los mercados menos maduros, pero existe un elevado dinamismo en cuanto a la innovación, la trayectoria del consumidor y la eficiencia, y esto probablemente significa que los precios bajarán en un futuro cercano», indica Rosenow.