Bombas de calor eléctricas: tecnología existente para un futuro energéticamente eficiente

Bombas de calor eléctricas: tecnología existente para un futuro energéticamente eficiente

Para ayudar a frenar el cambio climático, el presidente Biden se ha fijado el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de EE. UU. en un 50-52 por ciento por debajo de los niveles de 2005 para 2030. Cumplir este objetivo requerirá convertir rápidamente en electricidad tantas actividades impulsadas por combustibles fósiles como sea posible, y luego generar esa electricidad de fuentes bajas en carbono y libres de carbono, como la energía eólica, solar, hidroeléctrica y nuclear.

Los edificios en los que vive y trabaja la gente consumen cantidades sustanciales de energía. En 2019, los edificios comerciales y residenciales representaron más de una séptima parte de las emisiones de gases de efecto invernadero de EE. UU. Las nuevas estrategias de calefacción y refrigeración son una pieza importante del rompecabezas.

Afortunadamente, existe una tecnología que puede hacer esto: bombas de calor eléctricas que son de tres a cuatro veces más eficientes que los hornos. Estos dispositivos calientan las casas en invierno y las enfrían en verano moviendo el calor dentro y fuera de los edificios, en lugar de quemar combustibles fósiles.

Como científico centrado en energías limpias y renovables, estudio el uso de energía en la vivienda y lo que significa la desaceleración del cambio climático para los países industrializados y en desarrollo. Veo la alimentación de edificios con electricidad limpia y renovable como una estrategia esencial que también ahorrará dinero a los consumidores.

Las bombas de calor funcionan moviendo calor, no aire

La mayoría de los sistemas de calefacción en los EE. UU. utilizan hornos de aire forzado que funcionan con gas natural o electricidad, o en algunos casos con combustible para calefacción. Para calentar el edificio, los sistemas queman combustible o usan electricidad para calentar el aire y luego soplan el aire caliente a través de conductos hacia las habitaciones individuales.

Una bomba de calor funciona más como un refrigerador, que extrae energía del aire dentro del refrigerador y vierte esa energía en la habitación, dejando el interior más fresco. Para calentar un edificio, una bomba de calor extrae energía del aire exterior o del suelo y la convierte en calor para la casa.

Así es como funciona: El fluido extremadamente frío circula a través de rollos de tubería en la unidad exterior de la bomba de calor. Ese fluido absorbe energía en forma de calor del aire circundante, que es más cálido que el fluido. El fluido se vaporiza y luego circula hacia un compresor. Comprimir cualquier gas lo calienta, por lo que este proceso genera calor. Luego, el vapor se mueve a través de bobinas de tubería en la unidad interior de la bomba de calor, calentando el edificio.

En verano, la bomba de calor funciona a la inversa y toma energía de la habitación y mueve ese calor al exterior, aunque hace más calor afuera, básicamente, funcionando como una versión más grande de un refrigerador.

Más eficiente que los hornos

Las bombas de calor requieren algo de electricidad para funcionar, pero es una cantidad relativamente pequeña. Los sistemas modernos de bomba de calor pueden transferir tres o cuatro veces más energía térmica en forma de calor de lo que consumen en energía eléctrica para hacer este trabajo, y eso lo paga el propietario.

Por el contrario, convertir la energía de una forma a otra, como hacen los sistemas de calefacción convencionales, siempre desperdicia parte de ella. Eso es cierto para quemar petróleo o gas para calentar el aire en un horno, o usar calentadores eléctricos para calentar el aire, aunque en ese caso, el desperdicio ocurre cuando se genera la electricidad. Alrededor de dos tercios de la energía utilizada para producir electricidad en una central eléctrica se pierde en el proceso.

La modernización de residencias y edificios comerciales con bombas de calor aumenta la eficiencia de la calefacción. Cuando se combina con un cambio de combustibles fósiles a energías renovables, reduce aún más el uso de energía y las emisiones de carbono.

Volviéndose eléctrico

Las crecientes restricciones sobre el uso de combustibles fósiles y las políticas proactivas están impulsando las ventas de bombas de calor en los EE. UU. e internacionalmente. Las bombas de calor se utilizan actualmente en el 5 por ciento de los sistemas de calefacción en todo el mundo, una proporción que deberá aumentar a un tercio para 2030 y mucho más después para alcanzar emisiones netas cero para 2050.

En áreas más cálidas con demandas de calefacción relativamente bajas, las bombas de calor son más baratas que los hornos. Los créditos fiscales, los reembolsos de servicios públicos u otros subsidios también pueden brindar incentivos para ayudar con los costos iniciales, incluidos los incentivos federales restablecidos por la administración de Biden.

En climas extremadamente fríos, estos sistemas tienen un calentador interno adicional para ayudar. Esta unidad no es tan eficiente y puede aumentar significativamente las facturas de electricidad. Las personas que viven en lugares fríos pueden querer considerar las bombas de calor geotérmicas como una alternativa.

Estos sistemas aprovechan el hecho de que la temperatura del suelo es más cálida que la del aire en invierno. Los sistemas geotérmicos recogen el calor de la tierra y utilizan la misma tecnología de fluidos y compresores que las bombas de calor de fuente de aire para transferir calor a los edificios. Cuestan más, ya que su instalación implica la excavación para enterrar las tuberías bajo tierra, pero también reducen el uso de electricidad.

Los nuevos sistemas de bomba de calor «mini-split» más pequeños funcionan bien en todos los climas excepto en los más fríos. En lugar de requerir conductos para mover el aire a través de los edificios, estos sistemas se conectan a unidades montadas en la pared que calientan o enfrían habitaciones individuales. Son fáciles de instalar y se pueden utilizar de forma selectiva en apartamentos individuales, lo que facilita la remodelación de grandes edificios.

Incluso con los mejores sistemas de calefacción y refrigeración, instalar un aislamiento adecuado y sellar las fugas en los edificios es clave para reducir el uso de energía. También puede experimentar con su termostato para ver qué tan poco puede calentar o enfriar su hogar mientras mantiene a todos cómodos.

Si necesita ayuda para determinar si una bomba de calor puede funcionar para usted, una buena fuente de información es su proveedor de electricidad. Muchas empresas de servicios públicos ofrecen auditorías de energía en el hogar que pueden identificar formas rentables de hacer que su hogar sea más eficiente energéticamente. Otras buenas fuentes incluyen el Departamento de Energía de EE. UU. y el Consejo Estadounidense para una Economía Eficiente en Energía. A medida que el impulso para electrificar la sociedad gana velocidad, las bombas de calor están listas para desempeñar un papel central.

Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Puedes encontrar el articulo original aqui.

Roberto Brecha es profesor de sustentabilidad en la Universidad de Dayton.

Comentarios

Aún no hay comentarios. ¿Por qué no comienzas el debate?

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.