Para ajudar a conter a mudança climática, o presidente Biden estabeleceu uma meta de reduzir as emissões de gases de efeito estufa dos EUA 50-52 por cento abaixo dos níveis de 2005 até 2030 . Para atingir essa meta, será necessário converter rapidamente o máximo possível de atividades movidas a combustíveis fósseis em eletricidade e, em seguida, gerar essa eletricidade a partir de fontes de baixo carbono e sem carbono, como eólica, solar, hidrelétrica e nuclear.
Os edifícios onde as pessoas vivem e trabalham consomem quantidades substanciais de energia. Em 2019, edifícios comerciais e residenciais foram responsáveis por mais de um sétimo das emissões de gases de efeito estufa dos Estados Unidos. Novas estratégias de aquecimento e resfriamento são uma peça importante do quebra-cabeça.
Felizmente, existe uma tecnologia que pode fazer isso: bombas de calor elétricas que são três a quatro vezes mais eficientes do que os fornos. Esses dispositivos aquecem as casas no inverno e as resfriam no verão, movendo o calor para dentro e para fora dos edifícios, em vez da queima de combustível fóssil.
Como cientista com foco em energia renovável e limpa , estudo o uso de energia em moradias e o que significa desacelerar as mudanças climáticas para os países industrializados e em desenvolvimento . Vejo prédios com eletricidade limpa e renovável como uma estratégia essencial que também economizará o dinheiro dos consumidores.
As bombas de calor funcionam movendo o calor, não o ar
A maioria dos sistemas de aquecimento nos Estados Unidos usa fornalhas de ar forçado que funcionam com gás natural ou eletricidade ou, em alguns casos, óleo para aquecimento . Para aquecer o edifício, os sistemas queimam combustível ou usam eletricidade para aquecer o ar e, em seguida, sopram o ar quente pelos dutos em quartos individuais.
Uma bomba de calor funciona mais como uma geladeira , que extrai energia do ar dentro da geladeira e a despeja no ambiente, deixando o interior mais frio. Para aquecer um edifício, uma bomba de calor extrai energia do ar exterior ou do solo e a converte em calor para a casa.
Funciona assim: um fluido extremamente frio circula através de bobinas de tubos na unidade externa da bomba de calor. Esse fluido absorve energia na forma de calor do ar circundante, que é mais quente que o fluido. O fluido vaporiza e então circula em um compressor. A compressão de qualquer gás o aquece , portanto, esse processo gera calor. Em seguida, o vapor se move através de bobinas de tubos na unidade interna da bomba de calor, aquecendo o edifício.
No verão, a bomba de calor funciona ao contrário e tira energia da sala e move esse calor para fora, embora esteja mais quente lá fora - basicamente, funcionando como uma versão maior de uma geladeira.
Mais eficiente que fornos
As bombas de calor requerem alguma eletricidade para funcionar, mas é uma quantidade relativamente pequena. Os modernos sistemas de bomba de calor podem transferir três ou quatro vezes mais energia térmica na forma de calor do que consomem em energia elétrica para fazer esse trabalho - e isso o proprietário paga.
Em contraste, converter energia de uma forma para outra, como fazem os sistemas de aquecimento convencionais, sempre desperdiça parte dela . Isso é verdade para queimar óleo ou gás para aquecer o ar em uma fornalha, ou usar aquecedores elétricos para aquecer o ar - embora, nesse caso, o desperdício ocorra quando a eletricidade é gerada. Cerca de dois terços da energia usada para produzir eletricidade em uma usina de energia são perdidos no processo .
A reforma de residências e edifícios comerciais com bombas de calor aumenta a eficiência do aquecimento. Quando combinado com uma mudança de combustíveis fósseis para renováveis, reduz ainda mais o uso de energia e as emissões de carbono.
Ficando Elétrico
As crescentes restrições ao uso de combustíveis fósseis e políticas proativas estão impulsionando as vendas de bombas de calor nos Estados Unidos e internacionalmente. As bombas de calor são usadas atualmente em 5% dos sistemas de aquecimento em todo o mundo, uma parcela que precisará aumentar para um terço até 2030 e muito mais para atingir as emissões líquidas zero até 2050 .
Em áreas mais quentes com demandas de aquecimento relativamente baixas, as bombas de calor são mais baratas para operar do que os fornos. Créditos fiscais, descontos de serviços públicos ou outros subsídios também podem fornecer incentivos para ajudar com os custos iniciais, incluindo incentivos federais restabelecidos pela administração Biden .
Em climas extremamente frios, esses sistemas têm um aquecedor interno extra para ajudar. Esta unidade não é tão eficiente e pode aumentar significativamente as contas de luz. As pessoas que vivem em locais frios podem querer considerar as bombas de calor geotérmicas como uma alternativa.
Esses sistemas aproveitam o fato de que a temperatura do solo é mais quente do que o ar no inverno. Os sistemas geotérmicos coletam o calor da terra e usam o mesmo fluido e tecnologia de compressor que as bombas de calor de fonte de ar para transferir calor para os edifícios. Eles custam mais, já que instalá-los envolve escavação para enterrar a tubulação abaixo do solo, mas também reduzem o uso de eletricidade .
Os novos sistemas de bomba de calor " mini-split" menores funcionam bem em todos os climas, exceto nos mais frios. Em vez de exigir dutos para mover o ar através dos edifícios, esses sistemas se conectam a unidades montadas na parede que aquecem ou resfriam salas individuais. Eles são fáceis de instalar e podem ser usados seletivamente em apartamentos individuais, o que facilita a reforma de grandes edifícios.
Mesmo com os melhores sistemas de aquecimento e resfriamento, a instalação de isolamento adequado e vedação de vazamentos em edifícios são essenciais para reduzir o uso de energia. Você também pode fazer experiências com seu termostato para ver quão pouco consegue aquecer ou resfriar sua casa, mantendo todos confortáveis.
Para obter ajuda para descobrir se uma bomba de calor pode funcionar para você, uma boa fonte de informação é o seu fornecedor de eletricidade. Muitos serviços públicos oferecem auditorias de energia doméstica que podem identificar maneiras econômicas de tornar sua casa mais eficiente em termos de energia. Outras boas fontes incluem o Departamento de Energia dos Estados Unidos e o Conselho Americano para uma Economia com Eficiência Energética . À medida que o impulso para eletrificar a sociedade ganha velocidade, as bombas de calor estão prontas para desempenhar um papel central.
Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Você pode encontrar o artigo original aqui .
Robert Brecha é professor de sustentabilidade na University of Dayton.
