¿Son las bombas de calor la clave para acelerar la transición energética?

de Trang Chu Minh | Sep. 24, 2022

Las bombas de calor se han anunciado durante mucho tiempo como una solución vital para la electrificación, pero solo representan menos del 10 por ciento de la demanda global de calefacción de edificios, según la Agencia Internacional de Energía (AIE).

El escenario de emisiones netas cero para 2050 de la AIE requeriría la instalación de 600 millones de bombas de calor en todo el mundo para 2030, frente a los 177,3 millones de 2020.

Además, dado que la seguridad energética es una prioridad en respuesta a las crecientes tensiones geopolíticas y las continuas interrupciones de la cadena de suministro, la AIE también destacó el despliegue de bombas de calor como parte de su plan de 10 puntos para reducir la dependencia del gas natural ruso.

Las bombas de calor funcionan de manera similar a los sistemas de refrigeración como los acondicionadores de aire (AC), con la única diferencia de que producen agua y/o aire caliente en lugar de frío, y ofrecen opciones de calefacción y refrigeración.

Durante los meses de invierno, las bombas de calor transfieren el calor del frío exterior para calentar su hogar, mientras que durante el verano extraen el calor del aire interior y empujan el aire frío hacia atrás. Debido a que transfieren el calor del aire, el agua o la tierra en lugar de generarlo quemando petróleo o gas, como calderas u hornos, las bombas de calor consumen mucha menos energía y son al menos tres veces más eficientes energéticamente en comparación con los sistemas convencionales de calefacción y aire acondicionado. . Como las bombas de calor funcionan con electricidad, si esa electricidad proviene de energía renovable, pueden contribuir sustancialmente a la descarbonización de los edificios.

A pesar de sus beneficios comprobados en términos de mayor eficiencia energética y reducción de las emisiones de carbono, las bombas de calor aún no han visto el mismo crecimiento de mercado que la solar, la eólica o las baterías, debido a los desafíos relacionados con los costos, la escasez de instaladores calificados y la fabricación y el apoyo político insuficientes.

Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés) suelen durar de 15 a 20 años, por lo que, de manera realista, los hogares solo considerarían reemplazarlos cada una o dos décadas si el equipo existente se descompone. En tales casos de emergencia, las familias optarán por el equipo más barato que esté fácilmente disponible en los estantes, y las bombas de calor a menudo no son la opción más accesible o asequible.

"Se deben alinear algunas cosas para asegurarse de que las personas obtengan una bomba de calor en esas condiciones. Los contratistas deben estar familiarizados con la tecnología, por lo que la recomendarán. Las bombas de calor deben estar en stock en el distribuidor local, para que la gente no "No es necesario esperar demasiado. El precio debe ser lo suficientemente bajo, para que las familias puedan pagar el costo inicial. Y cualquier programa de subsidio debe ser lo suficientemente simple para navegar, para que las personas realmente puedan obtener el dinero", dijo Alexander Gard-Murray. , economista político del Laboratorio de Soluciones Climáticas de la Universidad de Brown.

Todos los sistemas HVAC, no solo las bombas de calor, son costosos de instalar, y aunque las bombas de calor ofrecen ahorros en las facturas de servicios públicos a largo plazo, cambiar a ellas puede requerir costos iniciales más altos, incluidas las mejoras en el hogar además de la instalación en sí.

El costo promedio de una bomba de calor varía de un país a otro y dependerá de los costos de mano de obra, el clima local, el tamaño de su edificio, la complejidad de la instalación y el tipo de equipo. En el Reino Unido, por ejemplo, una bomba de calor costaría alrededor de $ 12,000 en comparación con aproximadamente $ 8,500 en Polonia, según Jan Rosenow, Director de Programas Europeos en Regulatory Assistance Project (RAP), una organización sin fines de lucro de energía.

En los EE. UU., la plataforma de investigación climática Carbon Switch estima que los costos de instalación oscilan entre $ 3500 y $ 20 000, con un costo promedio de aproximadamente $ 14 000 después de los reembolsos. La instalación de una bomba de calor de gama alta que sea más adecuada para climas más fríos podría costar entre $18,000 y $25,000, según Nate Adams, director ejecutivo de HVAC 2.0, que se enfoca en construir viviendas más económicas y energéticamente eficientes. Un sistema HVAC básico cuesta entre $9,000 y $12,000.

Sin embargo, una vez instalados, los hogares podrían ahorrar entre un 12 y un 55 por ciento en sus facturas anuales de electricidad, según un estudio de CLASP, una organización sin fines de lucro que aboga por electrodomésticos más sostenibles y energéticamente eficientes. La cantidad exacta de ahorro dependería nuevamente de los mismos factores que determinan los costos de la bomba de calor además de su sistema actual de calefacción y aislamiento.

Los costos operativos varían según el clima y los costos de energía, pero a medida que los precios del gas natural se disparan y la producción de energía renovable aumenta, "es muy probable que las bombas de calor sean la fuente de calor más barata en todos los climas, excepto en los más fríos", dijo Adams, quien tiene como objetivo hacer accesible la electrificación. a todos los propietarios de viviendas a través de soluciones prácticas como "El curso Electrify Everything".

Es importante destacar que Carbon Switch ha demostrado que cambiar a bombas de calor podría ayudar a los hogares a reducir las emisiones de carbono hasta en 228 toneladas, más que volverse vegano, lo que reduciría su huella de carbono en aproximadamente 1 tonelada al año y 10 veces más en comparación con la instalación de iluminación LED. .

La creación de los mecanismos de apoyo financiero adecuados, que podrían reducir los costos iniciales de instalación de bombas de calor, y los cambios de política que alentarían un aumento en la fabricación de bombas de calor son vitales para impulsar una mayor adopción, dicen los expertos.

La reforma de los impuestos a la energía podría ser una palanca política para reducir los costos de funcionamiento de las bombas de calor en comparación con la calefacción con petróleo o gas, comparte Rosenow. Algunos países también han anunciado una prohibición gradual de los sistemas de calefacción de combustibles fósiles, incluida Alemania, que estableció el objetivo de instalar sistemas de calefacción que utilicen un mínimo del 65 % de energía renovable para 2025. En el marco de su Plan de mejora de calderas, el Reino Unido ofrece subvenciones para reducir el costo de instalar bombas de calor aerotérmicas o geotérmicas.

En los EE. UU., la Ley de Reducción de la Inflación (IRA, por sus siglas en inglés) implementó una serie de incentivos, incluido un crédito fiscal del 30 por ciento de hasta $ 2,000, pero solo se aplica a las bombas de calor que alcanzaron el nivel más alto del Consorcio para la Eficiencia Energética (CEE). nivel de eficiencia, aclara Adams. El proyecto de ley también introdujo reembolsos adicionales para hogares de ingresos bajos y moderados, pero estos serán administrados por estados individuales que tienen hasta dos años para implementar el programa.

"Aún existe el riesgo de que, a pesar de los generosos subsidios, aún pueda haber una brecha entre el dinero que recibe una familia de bajos ingresos y el costo de una nueva bomba de calor de alta eficiencia", dijo Gard-Murray.

Adams también advirtió que se esperan nuevos refrigerantes y requisitos de mayor eficiencia el próximo año, lo que encarecería las bombas de calor y probablemente compensaría los incentivos.

En lugar de centrarse solo en los consumidores, Adams y Gard-Murray, junto con CLASP, publicaron el año pasado una propuesta de Hybrid Heat Homes (3H), un programa de incentivos que estaría dirigido a fabricantes y distribuidores. Se ofrecería un incentivo de $ 400 a $ 500 a aquellos que hagan un cambio completo de producir y vender AC de una vía a bombas de calor de dos vías.

Según Adams, dado que el proceso de fabricación e instalación de los aires acondicionados y las bombas de calor es casi el mismo, la actualización de un aire acondicionado a una bomba de calor del mismo modelo solo costaría $300-600 adicionales en términos de costos mayoristas.

"Fundamentalmente, los aires acondicionados y las bombas de calor son idénticos, piense en dos autos idénticos, pero uno tiene una marcha atrás y el otro no", dijo Adams.

Los autores estiman que por alrededor de $10 mil millones en incentivos, el programa ahorraría a los consumidores $27 mil millones en facturas de servicios públicos durante un período de 10 años, además de $80 mil millones o más en beneficios sociales adicionales gracias a la reducción de la contaminación del aire y la mejora de la salud.

Desde entonces, partes de la propuesta de 3H se han incluido en la Ley de desgravación fiscal por eficiencia y asequibilidad de la calefacción (HEATR, por sus siglas en inglés), aunque también propone subsidios que no están condicionados al cambio de aire acondicionado a bombas de calor. HEATR se ha presentado en el Senado, pero aún no se ha aprobado.

De manera similar, el Reino Unido está preparando una cuota que exigiría a los fabricantes vender una parte cada vez mayor de bombas de calor con el tiempo.

Las bombas de calor también se pueden aplicar en una serie de procesos industriales, como el secado, la ebullición, la destilación, el precalentamiento o la pasteurización en las industrias alimentaria, papelera o química, desde el refinado del azúcar hasta la reutilización del calor residual en energía útil.

Aunque la solución aún se encuentra en las primeras etapas, las bombas de calor también podrían ayudar a abordar los problemas de intermitencia asociados con la energía eólica y solar al almacenar energía y convertir las casas en baterías gigantes.

"Las bombas de calor tienen un perfil de carga que se adapta bien a la generación eólica, como muestra una investigación anterior. La combinación de energía solar in situ con bombas de calor puede reducir los costos de funcionamiento de las bombas de calor y reducir la cantidad de electricidad importada a la red", dijo Rosenow.

Según la AIE, las bombas de calor junto con el almacenamiento de energía podrían permitir que el 40 por ciento de la electricidad sea producida por energía solar fotovoltaica y eólica para 2030.

La mayoría de las instalaciones de bombas de calor se concentran en países desarrollados y China, mientras que el resto de las naciones en desarrollo representan solo el 4,3 por ciento de la adopción total de bombas de calor a nivel mundial. Impulsar una mayor adopción de bombas de calor en los países en desarrollo, que continúan dependiendo en gran medida de los combustibles fósiles para satisfacer sus necesidades energéticas, será igualmente fundamental para los esfuerzos globales de descarbonización.

A medida que aumenta la demanda de aire acondicionado, la introducción de una política que asegure que las nuevas unidades de aire acondicionado sean bombas de calor bidireccionales podría ser una forma de aumentar la implementación, aconseja Adams.

Mejorar los estándares de etiquetado para educar a los consumidores sobre cuánto pueden ahorrar con una bomba de calor y ayudar a los países en desarrollo a construir más infraestructura de energía limpia a través de la ayuda y la transferencia de tecnología también será clave para garantizar que la electricidad sea lo suficientemente barata para impulsar la transición de la bomba de calor, agrega Gard-Murray.

Como dijo Rosenow, “no todos los edificios tendrán una bomba de calor y otras tecnologías como la calefacción urbana y la energía solar térmica también jugarán un papel importante. Sin embargo, la mayoría de los análisis identifican las bombas de calor como la tecnología de calefacción más importante para cumplir con los objetivos climáticos. ."

Trang Chu Minh escribió anteriormente sobre la conservación del tigre.

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