Cortesía de Miriam SOLANA, HVAC/R Technical Knowledge Specialist en CAREL Industries
Las bombas de calor se consideran una tecnología clave en la descarbonización ya que no emiten dióxido de carbono (CO2) al generar calor o frío a partir de fuentes renovables y, al mismo tiempo, contribuyen a aumentar la eficiencia energética de los edificios. Se trata de un sistema que proporciona calefacción y refrigeración de alto rendimiento mediante el uso de electricidad, evitando así las emisiones de las calderas de gas, petróleo y carbón. En concreto, las bombas de calor tienen el potencial de reducir las emisiones globales de CO2 en al menos 500 millones de toneladas de aquí a 2030, el equivalente a las emisiones anuales de CO2 de todos los coches que circulan actualmente en Europa1.
El alto rendimiento de las bombas de calor se debe a que proporcionan una potencia térmica superior al consumo eléctrico requerido. Los avances han llevado a un gran aumento de la producción térmica con el tiempo. Por ejemplo, la eficiencia de las bombas de calor aire-agua ha aumentado en más de un 70% desde principios de los años 19902, lo que significa que las emisiones de CO2 se han reducido aún más.
Claramente, la reducción de las emisiones de CO2 de las bombas de calor en comparación con las calderas de gas es más pronunciada a medida que aumenta la proporción de energías renovables en la matriz energética. Para dar una idea aproximada, actualmente las energías renovables representan alrededor del 22% del mix energético en Europa3. Las políticas clave anunciadas recientemente, como REPowerEU en la Unión Europea (UE), la Ley de Reducción de la Inflación en los Estados Unidos (EE.UU.) y el 14º Plan Quinquenal de Energía Renovable de China, darán un impulso adicional al despliegue de la electricidad renovable en los próximos años. Por otro lado, las bombas de calor se consideran una herramienta crucial para lograr la independencia de las fuentes extranjeras de combustibles fósiles.
Refrigerantes: un desafío clave para las bombas de calor
En el caso de las bombas de calor alimentadas por energía renovable, el refrigerante se convierte en la única fuente de emisiones de CO2 durante su vida operativa. El refrigerante más común en las bombas de calor en la actualidad, el R-410A, tiene un Potencial de Calentamiento Global (PCA) de 2088, lo que significa que su impacto sobre el efecto invernadero es 2088 veces mayor que el impacto del CO2. Un refrigerante alternativo muy utilizado en las nuevas bombas de calor, el R-32, tiene un PCA inferior: 675. El uso de refrigerantes naturales, como el R-290 (propano) o el R-744 (CO2), reduce drásticamente las emisiones de CO2 ya que tienen un PCA insignificante. Otras alternativas con un PCA muy bajo, como el R-1234yf o el R-1234ze(E), también ayudan a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, pero podrían estar sujetas a posibles restricciones de PFAS en el futuro.
En circunstancias ideales, una bomba de calor alimentada únicamente con energía procedente de fuentes renovables y utilizando un refrigerante natural sería una tecnología con emisiones cercanas a cero durante su vida operativa. A medida que las regulaciones mundiales sobre refrigerantes reducen gradualmente el uso de refrigerantes fluorados, de acuerdo con la Enmienda de Kigali al Protocolo de Montreal, los avances tecnológicos están haciendo posible el uso de refrigerantes naturales en bombas de calor, extendiendo su uso rápidamente. Es esencial que las políticas de refrigerantes y los desarrollos tecnológicos vayan de la mano para que las regulaciones no se conviertan en una barrera al crecimiento del mercado de las bombas de calor.
¿Por qué son esenciales las actuaciones sobre las bombas de calor?
Independientemente del refrigerante utilizado, la transición hacia un uso más amplio de las bombas de calor aún tiene un largo camino por recorrer. A nivel mundial, las bombas de calor todavía satisfacen solo alrededor del 10% de las necesidades globales de calefacción de los edificios1. Sin embargo, el suministro de bombas de calor tendría que casi triplicarse de aquí a 2030 para cubrir al menos el 20% de las necesidades mundiales de calefacción y cumplir el objetivo de cero emisiones netas para 20501, lo que será indispensable para alcanzar los objetivos del Acuerdo de París: limitar el calentamiento global a menos de 2°C e intentar mantenerlo en 1,5°C.
Las acciones para reducir las emisiones de los sistemas de calefacción y refrigeración son esenciales, dada su enorme contribución al uso total de electricidad. Por ejemplo, alrededor del 50% de toda la energía consumida en la UE se utiliza para calefacción y refrigeración4. Esto no es sorprendente si se considera la división de energía en nuestras casas: se estima que alrededor del 80% del consumo final de energía del sector residencial se utiliza para calentar la vivienda y el agua sanitaria.
Muchas políticas e incentivos promueven directa o indirectamente el uso de bombas de calor en diferentes países. Estas estrategias, junto con otros factores, como el uso cada vez mayor de fuentes renovables para la electricidad, han contribuido a la expansión del mercado de bombas de calor. Las ventas mundiales de bombas de calor aumentaron un 11% en 2022, con un crecimiento récord en Europa y Estados Unidos1.
En la UE se instalaron tres millones de bombas de calor en 2022, alcanzando un total de alrededor de 20 millones de unidades, como destaca la Asociación Europea de Bombas de Calor (EHPA) en su último informe anual. Curiosamente, el número de bombas de calor creció en promedio un 11% anual entre 2011 y 2020, pero las ventas se dispararon durante 2022, registrando un aumento del 39%. El mayor crecimiento relativo en 2022 se logró en Bélgica, Polonia y la República Checa. Los sistemas reversibles aire-agua y aire-agua contribuyeron en mayor medida al crecimiento general.
En EE.UU., las bombas de calor superaron los envíos de calderas de gas por primera vez en 2020 y la tendencia se mantuvo en 2022, alcanzando el 53%. El mercado está dominado por las bombas de calor aerotérmicas, mientras que los calentadores de agua con bomba de calor, las bombas de calor de circuito de agua y las bombas de calor geotérmicas representaron un poco más del 7% de las ventas de bombas de calor en 2022.
Conclusión
La popularidad de las bombas de calor ha crecido en los últimos años, ya que son la aplicación que permite la electrificación de sistemas de calentamiento de agua y espacios, evitando así las emisiones de CO2 derivadas de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, habrá que superar una serie de desafíos si se quiere lograr con éxito una transición oportuna de las calderas de combustibles fósiles a las bombas de calor como fuente de calefacción. Las políticas e incentivos para promover el uso de bombas de calor, junto con el desarrollo tecnológico, son esenciales para lograr los resultados necesarios.
Referencias:
1. https://www.iea.org/energy-system/buildings/heat-pumps
2. Toleikyte, A., Roca Reina, J. C., Volt, J., Carlsson, J., Lyons, L., Gasparella, A., Koolen, D., De Felice, M., Tarvydas, D., Czako, V., Koukoufikis, G., Kuokkanen, A., Letout, S, The Heat Pump Wave: Opportunities and Challenges, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2023, doi:10.2760/27877, JRC134045
3. https://www.iea.org/reports/the-future-of-heat-pumps
4. https://ec.europa.eu/eurostat/web/products-eurostat-news/w/DDN-20230203-1
