Las bombas de calor facilitan la transición global hacia cero emisiones
En el esfuerzo global para reducir las emisiones de carbono, hay motivos para pensar que las bombas de calor se convertirán en el sistema de calefacción dominante. Para que esto pueda pasar, se necesitará financiación, voluntad política e innovación tecnológica.
La ventaja de esta tecnología está en que se puede extraer calor de un abanico de fuentes renovables, como la energía eólica, la hidroeléctrica, la geotérmica y el calor residual, sin producir emisiones locales directas. Las bombas de calor industriales y urbanas suelen aprovechar el calor residual derivado de procesos industriales en los sectores de alimentos y bebidas, papelero, químico y petroquímico, o también en las refinerías, plantas cementeras y fábricas de ladrillos, e incluso en los grandes centros de procesamiento de datos que requieren importantes instalaciones de refrigeración.
Por otra parte, eliminar los combustibles fósiles e implementar la generación eléctrica a partir de fuentes sostenibles favorece un aprovechamiento más eficiente de la energía térmica renovable y flexibiliza el consumo eléctrico, lo que a su vez ayuda a estabilizar las redes eléctricas.
Según las proyecciones, las bombas de calor serán la tecnología dominante para aplicaciones de calefacción tanto domésticas como industriales. La Agencia Internacional de la Energía prevé que hasta el 90 % de las necesidades mundiales de calefacción de edificios y calentamiento del agua podrían cubrirse con bombas de calor. En 2021, solo del 3 al 5 % de las necesidades mundiales se abastecían de bombas de calor y menos del 10 % del calor de proceso mundial procedía de fuentes renovables.
Ambiciones para las bombas de calor
De acuerdo con la estrategia de la UE para la integración del sistema energético, la Comisión Europea prevé que el 40 % de los edificios residenciales y el 65 % de los comerciales se calentarán con electricidad para 2030, para lo cual harán falta 50 millones de bombas de calor. El Reino Unido también ha fijado planes ambiciosos para las bombas de calor y propone instalar 600 000 bombas de calor al año en hogares, escuelas y hospitales hasta 2028.
Por lo tanto, la tecnología de las bombas de calor, impulsada por la transición global hacia la energía verde, está llamada a tener un auge espectacular. Entre 2021 y 2027, se prevé un crecimiento superior al 10 % del mercado de las bombas de calor industriales. En el caso de las bombas de calor utilizadas en la calefacción urbana, se espera una tasa de crecimiento anual compuesta del 7 % entre 2021 y 2026, desde una base de 450 millones de dólares (396 millones de euros) en 2020.
La inversión, un gran desafío
La ventaja de esta tecnología está en que se puede extraer calor de un abanico de fuentes renovables
La inversión es uno de los facilitadores clave del sector de las bombas de calor. Para que pueda cumplirse la ambición de la UE de alcanzar cero emisiones netas, se necesitaría una inversión mensual mínima de 200 millones de euros (más de 227 millones de dólares) a lo largo de varias décadas. A nivel global, generar calor suficiente para la industria desde fuentes renovables (solar térmica, geotérmica, biomasa y electrificación, incluidas las bombas de calor) supondrá una inversión acumulada de 3,7 billones de euros hasta 2050. De este total, el 65 % corresponde a la electrificación.
Por otra parte, el mayor costo de la electricidad, comparado con el petróleo y el gas en mercados como el de los Estados Unidos y con el carbón en mercados como el de China, está frenando su crecimiento, a pesar de los daños medioambientales provocados por estos.
Obstáculos técnicos
Además de los económicos, también hay que superar algunos obstáculos técnicos, sobre todo por el mayor tamaño de las instalaciones necesarias para los sistemas de calefacción industrial y urbana. Un ejemplo es el uso de amoníaco en las grandes bombas de calor urbanas: aunque se asocia a una eficiencia termodinámica muy alta, puede acortar la vida útil de los rodamientos.
Por otra parte, la industria trabaja con temperaturas superiores a las necesarias para la calefacción doméstica y, para alcanzar temperaturas superiores a 100 °C (por ejemplo, de 150 a 300 °C), deben superarse obstáculos tanto técnicos como comerciales.
Con temperaturas más altas, pueden aparecer problemas de lubricación y termodinámicos, y el coeficiente de rendimiento de estas bombas de calor es relativamente bajo. Además, requieren refrigerantes especiales que pueden ser más químicamente activos y más corrosivos, y las temperaturas de funcionamiento mucho más altas suponen una carga adicional para materiales, sellos y rodamientos.
Un futuro prometedor
Algunas empresas, como SKF, ya están trabajando en el desarrollo de ideas, tecnologías y estrategias que permitan potenciar el uso de las bombas de calor en la calefacción industrial. El Instituto de Procesos Industriales Bajos en Carbono del Centro Aeroespacial Alemán (DLR) ya ha desarrollado modelos prototipo capaces de suministrar calor a 500 °C.
La empresa Envola GmbH ha lanzado la primera bomba de calor con depósitos de almacenamiento integrados, una solución económica y ecológica. Otro avance importante es la incorporación de sistemas digitales para controlar todos los aspectos del funcionamiento. Así, la demanda puede equilibrarse con la carga, lo que permite optimizar el consumo eléctrico, los perfiles de carga y los costos operativos de los sistemas.
Las bombas de calor serán uno de los ejes de un futuro más sostenible para nuestro planeta. La velocidad a la que se produzca esta transformación vendrá determinada por la voluntad política, la disponibilidad de recursos financieros y el respaldo de la industria.
