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 Estados Unidos entre un 50 y un 52 por ciento por debajo de los niveles de 2005 para 2030 . Alcanzar este objetivo requerirá convertir rápidamente en electricidad tantas actividades impulsadas por combustibles fósiles como sea posible, y luego generar esa electricidad a partir de fuentes bajas en carbono y libres de carbono, como la energía eólica, solar, hidroeléctrica y nuclear.
Los edificios en los que las personas viven y trabajan 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 al mover el calor dentro y fuera de los edificios, en lugar de quemar combustibles fósiles.
Como científico que se enfoca en energías renovables y limpias , 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 alimentar 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 utilizan 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 calefacción para la casa.
Así es como funciona: El fluido extremadamente frío circula a través de las bobinas de los tubos 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. Al comprimir cualquier gas, se 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 en reversa y toma energía de la habitación y mueve ese calor al aire libre, aunque hace más calor afuera, básicamente, funciona 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 bombas de calor pueden transferir tres o cuatro veces más energía térmica en forma de calor de la que consumen en energía eléctrica para realizar este trabajo, y que el propietario paga.
Por el contrario, la conversión de 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. Aproximadamente dos tercios de la energía utilizada para producir electricidad en una planta de energía se pierden en el proceso .
La modernización de residencias y edificios comerciales con bombas de calor aumenta la eficiencia de calefacción. Cuando se combina con un cambio de combustibles fósiles a 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 de operar 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 el 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 instalarlos implica excavar para enterrar la tubería 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 del edificio 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 en él.
Si necesita ayuda para averiguar 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 en términos de energía. Otras buenas fuentes incluyen el Departamento de Energía de EE. UU. Y el Consejo Estadounidense para una Economía de Eficiencia Energética . 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 ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Puedes encontrar el artículo original aquí .
Robert Brecha es profesor de sostenibilidad en la Universidad de Dayton.
