Con porcentajes de ahorro promedio que rondan el 70%, su adopción generalizada en el país supondría una gran aportación a las metas de disminución de emisiones y una reducción significativa a la demanda eléctrica para climatización de espacios
Por Dulce Negrete
La organización World Wildlife Fund (WWF) señala que más del 80% de la energía del mundo actual proviene de los combustibles fósiles, como el petróleo, el gas y el carbón. En el caso de México, esta proporción es de 91%.
The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), reconoció que el sector energético global es responsable del 60% de las emisiones de gases de efecto invernadero, un porcentaje en aumento. Asimismo, estimó que la producción de las reservas conocidas de gas y petróleo caerán de 40% a 60% para el año 2030.
En este sentido, la Agencia Internacional de Energía (AIE), en su informe Emisiones metas cero para 2050, estima que la mayor reducción de emisiones por electrificación será debido al uso de autos eléctricos, así como a la instalación de bombas de calor.
Las bombas de calor se pueden utilizar para numerosas aplicaciones residenciales, comerciales e industriales, como manufactura, química y petróleo, alimentos y bebidas, servicios públicos, textiles y cuero, productos de madera, metal y otras.
El ingeniero Carlos Alberto Estrada, director de cuentas de zona norte de Mayre, ingeniero mecánico y posgraduado en Producción y Calidad por la Universidad Autónoma de Nuevo León, comenta en entrevista con Especificar que las bombas de calor se consideran una buena forma de reducir las emisiones.
“Los modelos actuales de esta tecnología eléctrica de calefacción y refrigeración son entre tres y cinco veces más eficientes que las calderas de gas; tienen costos iniciales relativamente bajos y un periodo de amortización corto. Actualmente, representan alrededor de 10% de la demanda mundial de calefacción en edificios, y sus ventas han crecido a un ritmo de dos dígitos en los últimos ocho años”.
La AIE calcula que las bombas de calor tienen potencial para reducir las emisiones mundiales de CO2 en al menos 500 millones de toneladas hacia 2030, esto equivale a las emisiones anuales de CO2 de todos los automóviles que circulan hoy en día por Europa.
Las ventajas derivadas del uso de la bomba de calor, así como sus bondades, se relacionan directamente con la eficiencia energética, el uso de energías renovables y su contribución a la reducción de emisiones de CO2 mediante el uso de refrigerantes de bajo PCG.
“El beneficio de la bomba de calor reside en su capacidad de suministrar más energía útil (en forma de calor), de la que utiliza para su funcionamiento (energía eléctrica); pueden ahorrar 70% respecto a un sistema de calentamiento tradicional que funciona a gas o gasóleo. Se ha considerado que una bomba de calor con acumulador de 80 litros permite reducir 480 kg/año de CO2 vinculado a la producción de energía eléctrica”, añade Estrada.
Aunque la mayor parte de la electricidad sigue procediendo de la combustión, tanto en América como en Europa, Estrada estima que “los países están realizando una (lenta) transición hacia las energías renovables, como la hidráulica, la eólica y la solar. A medida que se produzca este cambio, las bombas de calor ayudarán a disminuir e incluso eliminar los gases de efecto invernadero”.
LAS BOMBAS DE CALOR DE CARA AL 2030
De acuerdo con la Asociación Europea de Bombas de Calor (EHPA, por sus siglas en inglés), las bombas de calor son máquinas térmicas de trabajo mecánico, que permiten transferir calor desde un entorno de baja temperatura a una región cuya temperatura es mayor. Estos equipos son capaces de calentar espacios aprovechando el calor disponible en un medio exterior como aire, agua o tierra que está a una menor temperatura; de manera opuesta, también pueden enfriar espacios expulsando el calor a un medio de mayor temperatura.
Actualmente, existen diferentes configuraciones de bombas de calor que se emplean a nivel residencial, comercial e industrial, ya sea para climatizar ambientes, producir agua caliente sanitaria o producir calor o frío, según se requiera.
Una bomba de calor opera con base en un ciclo termodinámico cerrado, cuyo fluido de trabajo corresponde a un gas refrigerante. Este último lleva a cabo la transferencia de calor desde el medio de menor temperatura al de temperatura superior a través de cuatro procesos principales.
El directivo de Mayre explica que los procesos de condensación y evaporación se llevan a cabo en intercambiadores de calor que interactúan con los focos de mayor y menor temperatura, respectivamente. El proceso de expansión, mientras tanto, se realiza a través de una válvula reductora de presión. Por último, la etapa de compresión puede llevarse a cabo a través de un proceso mecánico, donde se requiere un compresor eléctrico o a combustible. Por lo tanto, hay dos tipos de bombas de calor, según el mecanismo de compresión: a base de sistemas mecánicos o de sistemas térmicos o de absorción.
Las bombas de calor pueden clasificarse en dos tipos según sea la fuente de donde se extrae calor: pueden ser aerotérmicas, debido a que extraen calor del aire ambiental, o geotérmicas, que extraen el calor de la superficie de la tierra. Ambas pueden transportar dicha energía térmica hacia el aire o el agua, entre otras combinaciones.
La implementación de estos sistemas depende de la aplicación que se requiera, de la potencia frigorífica o calorífica necesaria y del área por intervenir. Paralelamente, las bombas de calor pueden clasificarse según la fuente de energía que utiliza el compresor: eléctrica o como producto de la combustión, siendo la primera la que tiene un mayor predominio.
Carlos Estrada comenta durante la entrevista que, respecto a la segunda clasificación, la tecnología más utilizada corresponde a la que opera a base de gas natural o LP, debido a su alta eficiencia de conversión en el proceso de combustión. A este tipo de bombas de calor se les conoce como Gas Heat Pump (GHP).
Las GHP, igual que los sistemas eléctricos, pueden entregar servicios de calefacción y refrigeración de ambientes y producción de agua caliente sanitaria al mismo tiempo. También pueden implementarse a nivel residencial, comercial e industrial donde se utilizarán preferentemente en áreas donde el costo de compra del combustible deberá ser inferior al costo asociado al consumo eléctrico, expresa el ejecutivo de cuentas.
“Pese a que cada país europeo tiene sus propias legislaciones y formas de resolver sus compromisos ante el mundo, el Acuerdo de París ha dado lugar al desarrollo de nuevos mercados para mitigar las emisiones de carbono, especialmente en el sector energético y de transporte, debido a las aspiraciones de llegar a cero emisiones a mitad del siglo XXI”, describe el directivo de Mayre.
Austria, Alemania, Bélgica, Francia, España, Países Bajos y Reino Unido, entre otros, durante este 2024 y 2025 reforzarán el uso de bombas de calor para viviendas y centros de trabajo, puesto que los edificios dentro de esta zona continental consumen 40% de la energía eléctrica de la región.
Reino Unido, por ejemplo, no permitirá el uso de calderas a base de combustibles fósiles en obra nueva a partir del 2025. En Escocia esta legislación entró en vigor en 2024: las calderas de combustibles fósiles deberán salir de uso en todos los edificios en esta latitud a partir del 2045.
La AIE señala que China fabrica alrededor del 40% de las bombas de calor del mundo. Este país es el mayor productor y exportador de esta tecnología, la cual, en su mayoría, se destina a Europa.
EL ACUERDO DE PARÍS: EUROPA Y AMÉRICA
Estrada subraya que aún existen tabúes respecto a las bombas de calor. Dos muy comunes son que no funcionan en climas fríos o que son muy ruidosas. En enero de 2023, Mitsubishi Electric US y Mitsubishi Electric Trane HVAC US LLC mostraron sus innovadoras tecnologías de calefacción en el Consumer Electronics Show (CES) 2023, que tuvo lugar en Las Vegas, Estados Unidos. Las empresas introdujeron su tecnología de bomba de calor de capacidad variable, la cual es resistente a todo clima y es energéticamente eficiente.
Tanto en Estados Unidos como en Canadá, las bombas de calor son utilizadas para espacios comerciales, sobre todo de obra nueva, aunque también en viviendas unifamiliares existentes o rehabilitadas. En 2022, sólo en Estados Unidos las bombas de calor superaron las ventas de calderas a gas tras años de crecimiento casi igual.
Miguel Modestino, director de la iniciativa de ingeniería sostenible de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York, explica que las bombas mueven calor, no lo crean, es decir, con la misma cantidad de electricidad, una bomba de calor puede proporcionar de tres a cuatro veces más calor que un calefactor de enchufe.
México, al ser parte de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático (CMNUCC) tiene la obligación de reportar sus emisiones de GEI, actividad recogida en el Inventario Nacional de Gases y Compuestos de Efecto Invernadero (INEGYCEI) a cargo del Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC) en colaboración con la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), ya que también ratificó su firma en la reunión del 2023 sobre el Acuerdo de París.
Pero, ¿qué papel juega la bomba de calor en la descarbonización en México? Carlos Estrada manifiesta que, de inicio aún prevalece el desconocimiento por parte de los consumidores sobre esta tecnología para obra residencial unifamiliar, no así para los grandes proyectos de vivienda, oficinas e industria. Dicha falta de información está ligada a que el concepto de descarbonización no ha cuajado del todo entre la sociedad mexicana, se antoja complicado, a su vez, no existe normativa que impulse la instalación de dicha tecnología.
El dióxido de carbono, originado principalmente por la quema de combustibles para energía, como electricidad, calor y combustibles para transportes, representó 63.9% de las emisiones brutas de GEI en México en 2021.
El cambio no es directo: se requiere de experiencia en el campo de las bombas de calor, no hay una fórmula mágica, el instalador debe conocer la tecnología y las posibles soluciones alternativas, debe hacerse un buen estudio, señala Estrada. El éxito de la instalación del sistema y la correcta configuración de una bomba de calor requieren de personal cualificado. Además, la bomba no es la panacea o la solución total, pues para su correcta eficiencia energética debe considerarse el aislamiento térmico del edificio, los emisores de baja temperatura, la ventilación, la iluminación con paneles fotovoltaicos o solares.
Su proliferación en el mercado mexicano dependerá de la financiación, en mayor o menor medida, según se invierta. En otras palabras, menciona Estrada, según se inyecte capital por parte de la cadena de suministros, desde fabricantes hasta usuarios finales y gobierno, dado que el confort, la eficiencia y el ahorro son pilares de una bomba de calor.
Pese a ello, Estrada enfatiza que nos encontramos ante una gran oportunidad para rehabilitar y construir obra nueva, ante un mercado que debe descarbonizarse.
“Mientras ello ocurre, mientras la política y las legislaciones locales, nacionales e internacionales terminan de ponerse de acuerdo, de crear programas de incentivos, de definir apoyos gubernamentales, subsidios en la instalación de tecnologías que disminuyan el impacto al medio ambiente, nosotros en el sector HVAC seguiremos innovando hacia la evolución, hacia tecnologías de mayor rendimiento energético y económico, a través de los recursos que habitan la tierra”.
