Las bombas de calor pueden reducir las emisiones de los hogares, pero no en todas partes

This is an authorized translation of an Eos article por Planeteando. Esta es una traducción al español autorizada de un artículo de Eos por Planeteando

Un nuevo estudio muestra que, en los lugares correctos, las bombas de calor pueden ayudar a los propietarios a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, ahorrar en costos de calefacción y aire acondicionado, y promover la salud pública.

Por Jackie Rocheleau | 2 de septiembre del 2021

En 1855, el Ingeniero Peter von Rittinger se preocupaba por la producción de sal. Construía un aparato que evaporara el agua de la salmuera de una manera más eficiente que los métodos disponibles. Versiones posteriores de este aparato, la bomba de calor, se convertirían en herramientas para disminuir el cambio climático. Hoy en día las bombas de calor buscan reemplazar el consumo de gas y petróleo en los hogares con un uso de electricidad más limpia.

Recientemente, investigadores descubrieron que una instalación más amplia de bombas de calor residenciales para la calefacción de espacios podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los resultados, publicados en Environmental Research Letters, mostraron que las bombas de calor reducirían las emisiones de dos tercios de los hogares y beneficiarían económicamente a un tercio de los propietarios de EE. UU.

Pero solo alrededor del 10% de los hogares usan bombas de calor, las cuales bombean calor fuera de la casa en verano y dentro de la casa durante el invierno. «La mayoría de la calefacción en los edificios, así como el agua caliente y cocinar, depende de combustibles fósiles quemados en el lugar», dijo Michael Waite, investigador asociado de la Universidad de Columbia, quien no participó en el nuevo estudio. Para reducir las emisiones, los propietarios deben reemplazar estos sistemas de calefacción. “La única forma directa de hacerlo es mediante la electrificación de esos usos”, dijo Waite.

Pros y Contras

Pero la adopción de bombas de calor a gran escala puede tener consecuencias no intencionadas ni deseadas. Thomas Deetjen, investigador asociado de la Universidad de Texas en Austin, y sus coautores querían ver qué circunstancias hacen que las bombas de calor sean una elección acertada para los propietarios de viviendas y la sociedad en general.

Utilizando herramientas del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), se simularon los resultados de la adopción generalizada de bombas de calor. Modelaron 400 viviendas de una sola familia representativas a nivel local en cada una de las 55 ciudades. Para modelar la red eléctrica, los investigadores asumieron una descarbonización moderada de la red (una disminución del 45% en las emisiones durante los 15 años de vida útil de una bomba de calor).

Los investigadores evaluaron los efectos en los propietarios de viviendas, comparando los costos de instalación de la bomba de calor contra los ahorros de costos de energía. También analizaron los cambios en las emisiones de dióxido de carbono y los contaminantes del aire, poniendo una cantidad monetaria a los daños climáticos y a la salud. Los daños climáticos incluyeron los costos asociados con los peligros naturales provocados por el cambio climático, como inundaciones e incendios forestales. Los daños a la salud incluyen muertes prematuras debido a la contaminación del aire.

«El hallazgo clave es que para alrededor de un tercio de las viviendas de una sola familia en los EE. UU., si se instalará la bomba de calor, se reducirían los daños ambientales y a la salud»

«El hallazgo clave es que para alrededor de un tercio de las viviendas de una sola familia en los EE. UU., si se instalará la bomba de calor, se reducirían los daños ambientales y a la salud», dijo Parth Vaishnav, profesor asistente de la Escuela de Medio Ambiente y Sustentabilidad de la Universidad de Michigan y coautor del artículo. La instalación de bombas de calor evitaría $600 millones de dólares en daños a la salud y $1.7 mil millones de dólares en daños climáticos por año. También ahorraría dinero a los propietarios de viviendas en costos de energía. También encontraron que para todos los hogares, asumiendo una descarbonización moderada de la red eléctrica, el uso de bombas de calor redujo las emisiones de gases de efecto invernadero.

Pero la instalación de las bombas de calor tuvo otras consecuencias. “Las bombas de calor no son necesariamente una solución milagrosa para todas las casas”, dijo Deetjen.

Aunque los propietarios pueden cambiar un horno por una bomba de calor, por ejemplo, la electricidad para esa bomba aún podría provenir de una planta que quema combustibles fósiles. El costo de generar electricidad puede ser mayor que el costo del uso de combustibles fósiles in situ. «Hay algunas casas que si tienen una bomba de calor, en realidad es peor», dijo Deetjen. «Terminan creando más contaminación».

Los beneficios de la bomba de calor también dependen del clima. Las bombas de calor funcionan de manera menos eficiente en sitios fríos, aumentando el costo de electricidad. En 24 de las ciudades estudiadas, principalmente en climas más fríos, la demanda máxima de electricidad residencial aumentaba en más del 100% si todas las casas adoptaran bombas de calor, lo que requeriría actualizaciones de la red.

«Podría ser un desafío cumplir con ese aumento de picos invernales, porque nuestro sistema no está construido de esa manera», dijo Ella Zhou, ingeniera experta en modelado de NREL quien no participó en este estudio. «Necesitamos pensar tanto en la planificación, como en el funcionamiento del sistema de red de una manera más integrada con el uso futuro».

Consecuencias de la electrificación generalizada

Esta nueva investigación apoyó la conversión del 32% de las viviendas unifamiliares a bombas de calor. Una adopción más generalizada tendría un costo económico y de salud mucho más alto. Si todas las casas de EE. UU. cambiarán a  bombas de calor, según el estudio, se obtendrían beneficios climáticos con valor de 6.4 mil millones de dólares. Sin embargo, también les costaría a los propietarios $26.7 mil millones, y los contaminantes del aumento de la generación de electricidad resultan en $4.9 mil millones en daños a la salud debido a las cargas financieras resultantes de enfermedades o muertes prematuras.

Existe cierta incertidumbre en torno a estos hallazgos. El estudio no consideró el costo de las posibles actualizaciones de la red o lo que significaría la descarbonización completa para el cambio a bomba de calor. Waite señaló que a medida que la red eléctrica evolucione, las investigaciones posteriores también deberían determinar si la energía renovable podría satisfacer las altas demandas de carga eléctrica.

—Jackie Rocheleau  (@JackieRocheleau), escritora de ciencia.

This translation was made possible by a partnership with Planeteando. Esta traducción fue posible gracias a una asociación con Planeteando. Traducción por Daniela García Ramírez  y edición de Edith E. Carriquiry Chequer (@eecarry).

Imagen de portada:

Nuevas investigaciones muestran que las bombas de calor, esencialmente el aire acondicionado reversible, puede beneficiar a los propietarios mientras protege al ambiente de emisiones peligrosas. Crédito Dennis Schroeder/  NREL, CC BY-NC-ND 2.0