La bomba de calor se está convirtiendo en el sistema elegido para el confort sostenible, ya que ayuda a las instalaciones residenciales, municipales y comerciales de todo el mundo a calefaccionar y refrigerar los ambientes, además de reducir los costos de energía, el consumo de energía y las huellas de carbono, lo que, finalmente, ayuda a reducir el impacto global de los gases de efecto invernadero.
Una bomba de calor es un sistema que calefacciona su hogar o inmueble, similar a un horno o caldera, pero sin quemar combustible. Las bombas de calor funcionan por medio del mismo proceso de transferencia de calor y, en gran medida, utilizan el mismo equipo que el de los aires acondicionados. Los aires acondicionados utilizan un sistema de refrigerante de lazo cerrado para quitar el calor de un espacio interno y liberarlo hacia el exterior de un inmueble. Las bombas de calor simplemente invierten el flujo de refrigerante al quitar el calor del exterior y al liberarlo dentro de un inmueble.
Incluso en condiciones ambientales más bajas, las bombas de calor aún pueden capturar el calor e introducirlo en un espacio interno. La mayoría de las bombas de calor también son reversibles, por lo que pueden refrigerar o calefaccionar en función de las necesidades estacionales. Esto puede ser parte de una solución de calefacción y refrigeración muy eficiente que transfiere hasta tres veces más energía de la que consume.
Los beneficios ambientales son claros, y los consumidores se están empezando a dar cuenta de esto. Cuando el mundo adopte una mentalidad más sostenible, ¿qué se necesitará para crear un uso más extendido de esta tecnología que ya ha pagado dividendos en todo el mundo?
La adopción de bombas de calor está creciendo rápidamente en todos los principales mercados de calefacción, incluido América del Norte, y esto ha sido, durante décadas, lo esencial en Europa y Asia. Tradicionalmente, la tecnología se ha aplicado en climas más templados, donde la temperatura no cae por debajo del punto de congelación durante mucho tiempo.
Gestionar tanto la temperatura como el confort es un desafío al que se enfrenta cualquier sistema de calefacción y refrigeración. Pero es un desafío que las bombas de calor pueden manejar respecto de los climas de todo el mundo, a medida que la tecnología de las bombas de calor evoluciona. Observe lo que sucede en Florida, donde las temperaturas son altas y hay mucha humedad durante el verano, pero, durante el invierno, las temperaturas son más frías.
De acuerdo con la Administración de Información Energética (EIA) de los EE. UU., la demanda de electricidad residencial per cápita de Florida se encuentra entre los más altos del país, en parte, debido al uso elevado de aire acondicionado durante el verano y al hecho de que prácticamente en el 90 % de los hogares de Florida se utiliza la electricidad para calefaccionar. Cada vez más propietarios de Florida recurren a los sistemas de bombas de calor, debido a su capacidad de ofrecer hasta un 40 % de ahorro en las facturas de energía sin tener que dejar de lado el confort. De hecho, casi el 40 % de las nuevas instalaciones de sistemas en Florida son bombas de calor. Y, además, según los contratistas líderes, esas bombas de calor son tanto fáciles de vender como fáciles de instalar.
Además de la calefacción del espacio, las bombas de calor también se utilizan para calentar agua en inmuebles comerciales y residenciales. Los productos y soluciones de Emerson colaboraron con el inicio de un nuevo capítulo en ahorro de energía para el Instituto Tecnológico Veermata Jijabai (VJTI) en Mumbai, India. Como parte de un proyecto piloto, VJTI instaló bombas de calor en albergues estudiantiles para generar 5000 litros de agua caliente por día, mientras proporcionaba hasta un 72 % de ahorro de energía en comparación con los sistemas de calefacción de agua tradicionales.
Si bien la tecnología de las bombas de calor no es nueva, en los últimos 20 años se han registrado avances que permitieron su uso en climas más fríos y aumentaron su eficiencia energética general. Además, más consumidores y empresas están considerando formas ecológicamente responsables para calefaccionar y refrigerar hogares y otros inmuebles, por medio del uso de bombas de calor que surgen como un camino de crecimiento sólido dado los últimos avances tecnológicos.
El avance principal se registra en el compresor. La parte vital de las bombas de calor y de los aires acondicionados son los compresores, los cuales impulsan el ciclo de refrigerante y consumen la mayor cantidad de energía dentro del sistema de la bomba de calor. Emerson es líder en tecnología de compresión y cuenta con tecnologías avanzadas de calefacción y refrigeración con compresores diseñados para ayudar a las bombas de calor a ofrecer el máximo rendimiento para el confort en el hogar.
Antes de estas innovaciones en la compresión, los compresores de una única velocidad restringían las aplicaciones de bombas de calor a regiones en donde las necesidades de calefacción y refrigeración eran cercanas a las equivalentes; climas más templados sin grandes oscilaciones de temperatura. Pero ahora, gracias al uso de tecnología modulada, tales como los compresores de dos etapas y de velocidad variable, las bombas de calor funcionan de manera más eficiente y se pueden instalar en una variedad más amplia de áreas geográficas.
Al mantener el rendimiento a bajas temperaturas ambientales, los sistemas equipados con compresores Copeland de velocidad variable o de dos etapas de Emerson ofrecen aire de suministro más caliente, un beneficio clave de confort para las bombas de calor. Además, con compresores de dos etapas o de velocidad variable, el control de la humedad durante el verano mejora de forma significativa, y los propietarios se benefician de una reducción en la humedad casi inmediata del 20 % al 25 %. Los compresores Copeland también proporcionan capacidades de diagnóstico y protección para mejorar la facilidad de servicio y la confiabilidad del sistema. Se han instalado más de 200 millones de compresores Copeland Scroll en todo el mundo, muchos de ellos utilizados en bombas de calor; más que cualquier otra marca de compresores Scroll.
A medida que el mundo se centra en reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, las bombas de calor se ven como las soluciones disponibles para ayudar a satisfacer la demanda de calefacción de agua y de espacios más sostenibles. Incluso Bill Gates se refirió a la tecnología en su libro de 2021 Cómo evitar un desastre climático, en el que expresa su creencia acerca de que las bombas de calor y otras tecnologías actuales se deben utilizar con mayor rapidez e inteligencia para hacer una contribución significativa a la descarbonización.
La buena noticia es que ya hemos empezado a adoptar la tecnología de bombas de calor. En 2020, se utilizaron casi 180 millones de bombas de calor para calefaccionar, ya que las reservas globales aumentaron casi un 10 % anual en los últimos cinco años. Solo se espera que esa cifra crezca a medida que los gobiernos de todo el mundo presionen para alcanzar los objetivos de reducción de gases de efecto invernadero.
Pasar de dispositivos generadores de calor de combustibles fósiles, tales como hornos y calderas, a una bomba de calor eléctrica eficiente puede ser un paso hacia un sistema de carbono cero.
La nueva legislación, los incentivos y las deducciones fiscales, desde actualizaciones de redes de servicios públicos incluidas en el marco del plan Build Back Better de los Estados Unidos, pasando por donaciones de bombas de calor para propietarios en el Reino Unido y hasta una promesa de donación en Alemania, donde cada nuevo sistema de calefacción en el hogar debe funcionar con energía renovable al 65 % para el año 2025— influirán en gran medida en la selección de una tecnología para obtener soluciones con niveles bajos de carbono, como bombas de calor sobre calderas y hornos de combustibles fósiles.
La obtención de un mejor confort, de ahorro de energía y de mejores costos, y un deseo de responsabilidad ambiental están impulsando a más consumidores y empresas a que también instalen bombas de calor. Estas decisiones individuales pueden tener un gran impacto. Tome los edificios comerciales a modo de ejemplo. La calefacción y refrigeración representa el 30 % de las emisiones de CO2 en los entornos comerciales; ese número aumenta hasta un 38 % en el caso de las viviendas. La calefacción de agua es otra fuente de emisiones importante, la cual representa el 15 % de las emisiones de CO2 en el sector residencial, de acuerdo con las previsiones anuales de energía de la EIA para el año 2018.
Cambiar a una bomba de calor puede ser una alternativa energéticamente eficiente a los hornos de combustibles fósiles y calentadores de agua que utilizan gas natural y aceite de calefacción, los cuales emiten directamente CO2. Las bombas de calor también son más eficientes que el calor de resistencia eléctrica. Pasar de dispositivos generadores de calor de combustibles fósiles, tales como hornos y calderas, a una bomba de calor eléctrica eficiente puede ser un paso hacia un sistema de carbono cero.
Un segundo paso más impactante es cuando los países construyen redes de generación eléctrica totalmente renovables para alimentar bombas de calor y otros dispositivos eléctricos residenciales. La transición del calor basado en combustibles fósiles a las bombas de calor eléctricas también reduce las emisiones indirectas de carbono si la energía generada proviene de una fuente más limpia como la eólica, la solar, la hidroeléctrica o la nuclear.
En todo el mundo y en todo Estados Unidos, la demanda de bombas de calor está creciendo a medida que se desarrollan tecnologías más innovadoras de bombas de calor para ofrecer una eficiencia energética mayor y una capacidad de calefacción adicional para climas más fríos y septentrionales. Estas innovaciones, junto con el interés del consumidor y las iniciativas de descarbonización del gobierno, apuntan a alcanzar un crecimiento continuo del mercado de bombas de calor en los próximos años.
