El aumento de la bomba de calor en Alemania: lo que es importante ahora
Marek Miara Innovación 4E
Debido al actual debate político en Alemania, el tema de las bombas de calor se está convirtiendo en un importante foco de interés público. Hemos recibido numerosas consultas de los medios en las últimas semanas. Por eso hemos pedido una entrevista al Dr. Marek Miara, experto en tecnología de bombas de calor del Fraunhofer ISE.
UN OFICIO NEVO y REDITUABLE
Innovation4E:
Sr. Miara, el ministro federal de Asuntos Económicos y Acción por el Clima, Robert Habeck, quiere que hasta 2030 se instalen en Alemania seis millones de nuevas bombas de calor, es decir, 500.000 unidades por año a partir de 2024. ¿Podremos gestionar este aumento de la bomba de calor?
Marek Miara:
Es ciertamente un objetivo desafiante, pero soy optimista en cuanto a que podremos lograr este avance en Alemania. Al fin y al cabo, el debate público y el enorme interés de los medios de comunicación por la tecnología de las bombas de calor conducen hoy a un conocimiento cada vez mayor, que permite a los propietarios y a las asociaciones de vivienda planificar de forma más concreta. Además, la legislación prevista por el gobierno alemán sobre la instalación de nuevos sistemas de calefacción de gas y petróleo significa que la presión para actuar es alta: a partir del 1 de enero de 2024, cada sistema de calefacción recién instalado deberá funcionar, en la medida de lo posible, con un 65 por ciento de energía. energía renovable.
Fraunhofer ISE apoya la instalación de bombas de calor a nivel nacional con nuestro trabajo de investigación y desarrollo. Nuestras pruebas de campo muestran que los dispositivos pueden proporcionar suficiente capacidad de calefacción en edificios existentes si la bomba de calor está dimensionada correctamente. Esto se aplica no sólo a las viviendas unifamiliares y bifamiliares, sino también a los edificios de apartamentos. Ahora la tarea es perfeccionarlas, es decir, aumentar la eficiencia de los dispositivos y desarrollar soluciones de mejores prácticas junto con la industria y el sector inmobiliario.
¿Cómo está respondiendo la industria de las bombas de calor a las decisiones políticas?
Para responder a la creciente demanda, la industria ha ampliado enormemente sus capacidades de producción en los últimos meses. Las cifras de ventas de enero y febrero de 2023 (29.000 bombas de calor cada uno) ponen a nuestro alcance el hito de 350.000 bombas de calor para este año. Al igual que en la industria del automóvil, la estandarización está creciendo en el sector de las bombas de calor, creando así sinergias. La creciente experiencia permitirá el desarrollo de sistemas modulares para diferentes tipos de dispositivos y clases de rendimiento, lo que impulsará aún más el crecimiento del mercado de bombas de calor de propano.
Las bombas de calor funcionan sin el costoso gas fósil, pero ¿no es también demasiado cara la electricidad?
Los costos energéticos del petróleo, el gas y la electricidad han aumentado rápidamente tras la guerra en Ucrania. Esto supone una carga para la economía tanto como para los hogares. Supongo que con el precio del CO 2 que está en vigor desde enero de 2021, los costes del gas o del gasóleo para calefacción aumentarán más que los costes de la electricidad. La expansión de las fuentes de energía renovables, especialmente la fotovoltaica y la eólica, también hará que los precios de la electricidad vuelvan a caer. Esto hará que los sistemas de bomba de calor sean más atractivos desde el punto de vista económico. Lo ideal es que las bombas de calor funcionen cada vez más con electricidad “verde”, en Alemania, preferiblemente directamente desde el tejado, es decir, desde su propia instalación fotovoltaica.
¿Qué refrigerantes son adecuados para las bombas de calor?
Uno de nuestros campos de investigación en Fraunhofer ISE es el de los refrigerantes para bombas de calor. La regulación de los llamados gases F (gases fluorados de efecto invernadero) por parte de la UE está obligando a los fabricantes de bombas de calor a cambiar a refrigerantes respetuosos con el medio ambiente. En Fraunhofer ISE hemos probado con éxito el uso del refrigerante natural propano: resulta rentable y respetuoso con el clima. Logramos establecer un récord: pudimos construir un ciclo de refrigeración muy eficiente con solo 124 gramos de propano y una potencia de calefacción máxima de 12,8 kilovatios. Esto corresponde a una carga específica de refrigerante de 9,7 g/kW de potencia. Este resultado se logró en el marco del proyecto de investigación “LC150” , en el que se construyeron varias decenas de prototipos de bombas de calor de salmuera en busca del circuito de refrigeración de propano más eficiente. Los componentes individuales, es decir, evaporador, compresor, condensador, intercambiador de calor y válvula de expansión, se ensamblaron en diferentes constelaciones.
La reducción de la cantidad de refrigerante a menos de 150 gramos de propano permite ahora instalar bombas de calor de propano en el interior de los edificios sin medidas de seguridad adicionales, como ocurre con los frigoríficos (150 gramos es el límite en Alemania, nota del editor). Esto amplía significativamente la gama de aplicaciones para los dispositivos del futuro.
IMAGEN, ARRIBA: Un empleado del proyecto LC 150 («low charge 150 g») realiza una medición en la bomba de calor desarrollada en Fraunhofer ISE. © Fraunhofer ISE
¿Las bombas de calor de propano también son adecuadas para edificios de apartamentos?
En el proyecto de seguimiento “LC R290”, que acaba de comenzar, estamos trabajando, esta vez con un consorcio de fabricantes de bombas de calor y la industria de la vivienda, en la reducción de refrigerantes en sistemas a mayor escala. El objetivo de este proyecto es desarrollar bombas de calor de propano para edificios multifamiliares. Estamos buscando soluciones para tres áreas de aplicación específicamente: sistemas de calefacción por suelo radiante, sistemas de calefacción central interior y clases de rendimiento más altas para bombas de calor exteriores. Para sustituir la calefacción central en los sótanos se deben desarrollar bombas de calor de mayor potencia, así como conceptos de seguridad que puedan implementarse a gran escala. Las bombas de calor de alto rendimiento instaladas externamente se centran en la reducción del refrigerante y la descongelación optimizada, así como en pruebas de seguridad estandarizadas.
El objetivo es lograr mayores capacidades para el mismo espacio y zona de seguridad mediante la reducción de refrigerante y una mejor descongelación; esto facilitaría el uso de bombas de calor más grandes en áreas urbanas. Sabremos más en dos años; entonces es cuando se pueden esperar los primeros resultados del proyecto.
¿Son las bombas de calor la única tecnología de calefacción del futuro?
Las bombas de calor utilizan la electricidad de manera muy eficiente y pueden convertir 1 kilovatio hora de electricidad en de 3 a 5 kilovatios hora de calor. Un buen sistema de calefacción de gas gestiona una relación máxima de 1 a 1 entre la energía utilizada y el calor producido. Debido a los marcos políticos para la reducción de CO 2 , esperamos que las bombas de calor sean la tecnología de calefacción dominante para edificios residenciales en los próximos años. Son eficientes y respetuosos con el clima y pueden reducir nuestra dependencia de las importaciones de energía y materias primas fósiles.
Además, las redes de calefacción urbana son muy adecuadas para suministrar calor a las comunidades. Especialmente en zonas densamente pobladas, se puede producir calor de forma rentable a partir de energías renovables y calor residual. Un factor que lo hace cada vez más interesante para el suministro de calor municipal.
¿Dónde encontramos a todos los artesanos necesarios para instalar las bombas de calor?
Tenemos escasez de trabajadores cualificados en la industria y en los oficios, por lo que es necesario incrementar y actualizar la formación y la educación continua. Además de eso necesitamos simplificar la instalación de bombas de calor. La digitalización y la inteligencia artificial pueden ayudarnos a optimizar el montaje e instalación así como el funcionamiento de los dispositivos. En el futuro, un nuevo software de inteligencia artificial hará que sea más fácil y rápido personalizar las instalaciones de bombas de calor. La industria de la calefacción y la fontanería también está invirtiendo en el mercado de las bombas de calor, por ejemplo, intensificando la formación y la educación.
En Fraunhofer ISE hemos iniciado varios proyectos para optimizar aún más el uso de bombas de calor y cooperamos estrechamente con la industria de las bombas de calor, es decir, con los fabricantes de componentes y dispositivos.
Sr. Miara, muchas gracias por la entrevista.