La utilización de bombas de calor se ha convertido en una solución concreta para acelerar la descarbonización de la calefacción y reducir nuestra huella de CO₂

Lo mismo se aplica al HVAC: Siempre que la temperatura exterior sea lo suficientemente baja para enfriar el espacio o el fluido del proceso sin la intervención de la enfriadora (refrigeración mecánica), podemos adoptar una solución de enfriamiento gratuito. En función del sistema, puede tratarse de un dry-cooler para un circuito de agua enfriada o del economizador de una unidad rooftop o de tratamiento de aire. La ventaja es evidente: El consumo eléctrico del compresor se minimiza o se elimina y nosotros obtenemos la refrigeración de forma casi gratuita (ya que las bombas y los ventiladores siguen siendo necesarios). El enfriamiento gratuito es sin duda la forma más económica y ecológica de proporcionar refrigeración.

Algo menos obvio, pero pese a todo eficaz, puede ocurrir también con la carga calorífica. Por analogía, podemos denominarlo 'calentamiento gratuito' y, en este caso, el dispositivo que debe añadirse al sistema es una bomba de calor. Una bomba de calor es un equipo termodinámico que incrementa el grado de calor (es decir, la temperatura), bombeándolo de una fuente fría a un disipador de calor. Generalmente, la fuente fría es una fuente renovable, como el aire ambiente, el terreno, un lago, fluidos o gases de escape. Al instalar una bomba de calor, sustraemos 300 kW de esas fuentes renovables, gastamos 100 kW de electricidad para hacer funcionar el ciclo termodinámico y producimos alrededor de 400 kW de calor útil (COP = 4, en función del equipo, las temperaturas, etc.). En comparación, una caldera utilizaría 400 kW (o más) de combustible fósil para generar el mismo calor: 400 kW. Al utilizar una bomba de calor, producimos, aproximadamente, el 75% del calor procedente de fuentes renovables.

El 25% restante es el siguiente objetivo que debemos eliminar antes de poder hablar de 'calentamiento gratuito' y definirlo como la 'forma más económica y ecológica de proporcionar calefacción', como indicamos para el enfriamiento gratuito.

Existen, al menos, dos ejemplos excelentes de cómo lograrlo.

1. Generación de calor con la recuperación de la refrigeración.

Tomemos como ejemplo un hospital durante el verano. Tradicionalmente, tiene en funcionamiento un sistema de refrigeración de 3 MW, pero todavía necesita 400 kW más para satisfacer las necesidades de agua caliente mediante una caldera de gas. Por tanto, la base de referencia es: 3 MW de refrigeración y 400 kW de calefacción con un consumo de 1 MW de electricidad (para las enfriadoras) y 400 kW de gas. Imagine que sustituimos la caldera con una bomba de calor de agua a agua (W/W), siendo la fuente fría el circuito de refrigeración del hospital. La bomba de calor generará 400 kW de calor, consumiendo 100 kW de electricidad y proporcionando, al mismo tiempo, 300 kW de refrigeración. Esto significa que, ahora, las enfriadoras deberán producir tan solo 2,7 MW de refrigeración para satisfacer la demanda original correspondiente a 3 MW. El nuevo escenario es el siguiente: 3 MW de refrigeración (2,7 MW procedentes de las enfriadoras y 300 kW procedentes de la bomba de calor) y 400 kW de calor con un consumo de 1 MW de electricidad (900 kW para las enfriadoras y 100 kW para la bomba de calor). Punto. El hospital dispone de 400 kW de calor totalmente gratuito, ya que el consumo de gas de 400 kW ha desaparecido.

2. Generación de calor con energía eléctrica renovable.

Consideremos el caso habitual de una pequeña fábrica de montaje italiana, con una planta fotovoltaica instalada en el tejado del almacén. La fábrica hizo esta inversión para reducir sus facturas eléctricas durante el verano, cuando es necesario poner en funcionamiento las enfriadoras para el aire acondicionado. Sin embargo, en invierno sigue utilizando las calderas para la calefacción, mientras que la planta fotovoltaica está sobreproduciendo y exportando la energía a la red eléctrica, con un bajo beneficio económico, ya que la ganancia máxima se produce cuando la electricidad se utiliza para el autoconsumo. Al sustituir la caldera con una bomba de calor de aire a agua (A/W), ahora puede hacer funcionar la bomba con una energía renovable totalmente gratuita, aprovechando su inversión fotovoltaica también durante el invierno y acelerando así su tiempo de amortización.

Instalación con 'calentamiento gratuito' en un hospital en verano.

Estos son tan solo dos casos simplificados en los que las bombas de calor pueden utilizarse de forma eficiente para generar 'calentamiento gratuito'. En los casos reales, es necesario un análisis más profundo para crear la base de referencia, comenzando por una buena comprensión de los perfiles de carga y la demanda de calefacción.

Al analizar las barreras para la implementación de las bombas de calor y el 'calentamiento gratuito', hoy en día es posible eliminar las dos más importantes.

• La temperatura del agua caliente: Los productos más recientes, basados en refrigerantes HFO como el R1234ze, son capaces de alcanzar temperaturas máximas similares a las de las calderas, de hasta 85 °C. De este modo, se encuentran cubiertas la mayoría de las aplicaciones, incluida cualquier forma de calefacción de los espacios o agua caliente doméstica, así como la prevención de la legionela.
• El coste inicial: Una bomba de calor es sin duda más costosa que una caldera, pero sus costes operativos son inferiores. Si la inversión típica con un tiempo de amortización no resulta lo suficientemente atractiva o si existe un problema de efectivo, hay soluciones de alquiler a corto o largo plazo que permiten pagar una tarifa mensual y obtener la bomba de calor bajo la fórmula 'equipo como servicio”. La ventaja adicional de este tipo de contratos es la total cobertura del equipo, desde el punto de vista del mantenimiento y la garantía, con una minimización del riesgo para el usuario final.

En conclusión, el 'calentamiento gratuito' obtenido con la utilización de bombas de calor se ha convertido en una solución concreta para acelerar la descarbonización de la calefacción y reducir nuestra huella de CO₂ gracias a:

• La cantidad significativa (50% o más) de energía renovable reutilizada directamente como calor útil.
• La posibilidad de utilizar no solo el calor, sino también el efecto de enfriamiento.
• La posibilidad de utilizar electricidad renovable.
• La alta temperatura del agua lograda utilizando los nuevos refrigerantes con un potencial de calentamiento atmosférico (PCA) nulo, como el R1234ze.
• El modelo empresarial del 'equipo como servicio'.