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Stephen Cass: Hola y bienvenido a Fixing the Future, un podcast de IEEE Spectrum donde analizamos soluciones concretas a problemas difíciles. Soy su anfitrión, Stephen Cass, editor senior de IEEE Spectrum. Y antes de comenzar, solo quiero decirle que puede obtener la cobertura más reciente de algunos de los temas más importantes de Spectrum, incluida la inteligencia artificial, el cambio climático y la robótica, suscribiéndose a uno de nuestros boletines. Son gratuitos y solo tienes que ir a espectro.ieee.org/newsletters para suscribirte. Las bombas de calor no tienen fama de ser una tecnología especialmente glamurosa. Actúan como una combinación de aire acondicionado y refrigerador, bombeando calor fuera de una casa en verano y devolviéndolo al interior durante el invierno. Pero los gobiernos de todo el mundo ven cada vez más las bombas de calor como una oportunidad para lograr grandes mejoras en la eficiencia energética, y algunos desarrollos tecnológicos recientes podrían ampliar drásticamente el número de hogares que podrían emplear bombas de calor. Para hablar hoy sobre esos desarrollos, tenemos a la nueva editora de potencia y energía de Spectrum, Emily Waltz, quien recientemente se unió al personal después de muchos años contribuyendo a Spectrum como escritora independiente. Emily, bienvenida a Spectrum y bienvenida a Fixing the Future. Emily Vals: Gracias. Me alegro de estar aquí. Cass: En primer lugar, cuando hablamos de bombas de calor, creo que en la mente de las personas se forma una de dos imágenes. Uno es un sistema geotérmico en el que las tuberías están enterradas en el suelo fuera de una casa y el suelo actúa como un depósito de calor donde se puede descargar el calor durante el verano y luego extraerlo durante el invierno. Pero hoy nos centraremos en el otro tipo de bomba de calor, la bomba de calor de fuente de aire. ¿Puedes esbozar cómo funciona eso? Vals: Sí. Entonces, lo bueno de las bombas de calor es que transfieren calor en lugar de generarlo. Y eso es parte de lo que las hace más eficientes energéticamente que otras fuentes de calefacción. Pueden calentar y enfriar una casa. Y describiré cómo funcionan en modo calefacción. Entonces, en el modo de calefacción, lo que hacen es extraer el calor ambiental del aire exterior, lo comprimen y luego lo liberan en la casa. Y hay una unidad exterior, que desde el exterior parece una caja grande con un ventilador. Y luego hay algunas líneas de conexión y luego una unidad interior. Y entonces lo que sucede es que el aire ingresa al sistema de la unidad exterior. Pasa sobre un intercambiador de calor, que contiene un refrigerante que tiene un punto de ebullición muy bajo. Entonces, el refrigerante más común se llama R410A y tiene un punto de ebullición de aproximadamente 48 grados Celsius negativos. Entonces puede que haya 0 grados afuera, pero cuando ese aire pasa sobre el refrigerante, el refrigerante hierve. Entonces el refrigerante hierve y luego se evapora hasta convertirse en vapor. Y luego el compresor aumenta la temperatura y la presión para que se convierta en vapor sobrecalentado. Y el vapor sobrecalentado pasa a una unidad interior y pasa a través de un conjunto de serpentines. Y allí sopla un ventilador que mueve el calor hacia la casa. Entonces, el calor se distribuye por la casa, generalmente a través de conductos, pero también hay formas de hacerlo sin conductos. Y luego, en verano, el sistema funciona al revés. Extrae el aire caliente de la casa y lo mueve hacia el aire más frío. Cass: Entonces, ¿qué tipo de casas son adecuadas para las bombas de calor de éxito? Quiero decir, obviamente, se necesita algo de terreno para la bomba de calor geotérmica porque hablamos de enterrar cosas, pero esto parece funcionar con una huella mucho menor en hogares en áreas más densas. Vals: Sí, es cierto. Entonces, como mencionó, las bombas de calor geotérmicas o de fuente terrestre requieren bastante terreno. Pero con las bombas de calor de fuente de aire, solo se necesita un pequeño espacio al aire libre. Se pueden instalar, obviamente, en casas independientes, pero también en casas adosadas, edificios de apartamentos e incluso rascacielos. Hay maneras de hacerlo funcionar. Sé que las unidades exteriores se instalan frecuentemente en tejados y balcones. Cass: Entonces, ¿qué tipo de ahorro de energía obtiene un propietario típico al instalar una bomba de calor? Vals: Sí. Hubo un buen estudio publicado sobre esto el mes pasado en la revista Joule. Examinaron 550.000 viviendas que son representativas de todo el parque inmobiliario de Estados Unidos. Y observaron tanto el uso de energía como las facturas de energía. Y el estudio encontró que si todos los hogares en los Estados Unidos cambiaran a una bomba de calor, el uso de energía en el hogar, es decir, en el sector residencial, se reduciría entre un 31 y un 47 por ciento en promedio. Y que las emisiones nacionales de dióxido de carbono caerían entre un 5 y un 9 por ciento en general. Eso es bastante bueno. Pero las reducciones dependen de qué tipo de sistema de calefacción se reemplaza, qué tan bien está sellada y aislada la casa y si la electricidad de la casa proviene de fuentes renovables. Así que descubrieron que la reducción de emisiones es mayor cuando se reemplaza un sistema de calefacción de fueloil. Pero es muy variable si eso se traducirá en una reducción de la factura de calefacción de un hogar. Y depende mucho del tipo de bomba de calor instalada, ya sea una bomba de calor de alta eficiencia o una de baja eficiencia, una más nueva o una más antigua, y luego qué tipo de calor se reemplaza y si la casa Anteriormente había tenido aire acondicionado. Pero en resumen, lo que encontraron es que si se reemplazara el combustible o el propano en esos hogares, entre el 87 y el 100 por ciento de esos hogares verían una reducción en su factura de energía. Ese porcentaje es menor para el gas natural y la calefacción por resistencia eléctrica. Cass: Vaya. Eso sigue siendo considerable. Y esta idea, ¿en cuántas casas se puede utilizar? Y aquí es donde quiero referirme a los acontecimientos recientes. Recientemente usted publicó esta fantástica historia para nosotros, a la que estará vinculada en las notas del programa, titulada “Las bombas de calor se enfrentan a los climas fríos”. ¿Puede decirnos por qué las bombas de calor hasta ahora no han funcionado bien en climas fríos? ¿Y cuál es el nuevo avance clave que está cambiando eso? Vals: Sí. Sí. Por lo tanto, la mayoría de las bombas de calor de fuente de aire en el mercado actualmente funcionan bastante bien hasta que la temperatura exterior alcanza aproximadamente los 4 grados Celsius, que son 40 grados Fahrenheit. Más fríos que eso, todavía funcionan, pero a menudo funcionan a menos de su capacidad total. Entonces, cuando la temperatura baja a unos 15 grados Celsius negativos, que son 5 grados Fahrenheit, dejan de hacer su trabajo. Y cambian al modo de calefacción de emergencia, que es una calefacción por resistencia totalmente eléctrica. Pero eso es lo que está disponible actualmente y eso está cambiando. Y uno de los avances clave ha sido la optimización del funcionamiento del compresor en conjunto con el resto del sistema. Eso incluye controlar la velocidad del motor del compresor y mejorar el momento en que se inyecta el vapor en el compresor. Por eso los fabricantes de bombas de calor han estado jugando con estos ciclos para optimizarlos. Y parece que finalmente lo solucionaron. Un fabricante con el que hablé, Trane Technologies, descubrió que si inyectan refrigerante en el momento justo, justo cuando el sistema comienza a perder su capacidad de calentar, le da el impulso que necesita. Ese ha sido el principal avance. Y también hay tecnología que mejora la forma en que las unidades interior y exterior se comunican entre sí y con un termostato que optimiza el sistema. Cass: Y esto se demostró recientemente en una gran prueba, ¿no? Vals: Lo fue. El Departamento de Energía ha planteado este desafío. El objetivo es lograr que las bombas de calor para climas fríos funcionen eficientemente a plena capacidad a -15 grados Celsius e incluso a temperaturas tan bajas como -26 grados Celsius. Por eso la ley de agencia lanzó un desafío para inspirar a las empresas a lograrlo. Hay ocho empresas compitiendo en él y están en medio de pruebas de campo en este momento. Cass: ¿Y dónde se llevan a cabo esas pruebas de campo? ¿Sabes? Vals: Sí. Se encuentran en varios estados de EE. UU., en su mayoría estados del norte, y en un par de provincias canadienses. Cass: Entonces, ¿cuánto falta para que podamos ver estas bombas para climas fríos llegar al mercado? Vals: Sí. Depende en parte de cómo se definan las bombas de calor para climas fríos. Los que estamos hablando están en este desafío del DOE, creo que los veremos el próximo año. Tanto el Departamento de Energía como los representantes de capacitación con los que hablé en esos lugares dijeron: «Deberíamos ver esto en el mercado el próximo año». Pero es importante recordar que su instalación supone un gran coste inicial. Por lo tanto, una adopción generalizada probablemente requerirá incentivos gubernamentales y un buen marketing. Cass: Sabes, con todos estos excelentes resultados que surgen de estas pruebas del DOE y demás, ¿qué tipo de incentivos está poniendo Estados Unidos para las bombas de calor? Waltz: Así es, Estados Unidos está poniendo algunos incentivos bastante buenos al respecto. El gobierno federal ofrece créditos fiscales y los estados implementarán reembolsos para compensar el costo de las instalaciones, que es muy, muy alto. En los sistemas he visto que son entre 10 y 20 mil para instalar estas cosas. También hemos visto a 9 estados de EE. UU., el mes pasado se comprometieron a acelerar las ventas de bombas de calor y luego 25 gobernadores prometieron cuadruplicar las ventas de bombas cardíacas, por lo que hay un esfuerzo total en los EE. UU. para que esto suceda y parece ser funcionando hasta ahora, causa que las bombas de calor se vendieron más que las calderas de gasolina por segundo año consecutivo el año pasado. Cass: Entonces mencionaste algunas cifras bastante impresionantes para cosas como la reducción de las emisiones climáticas, etc. Y sí, depende de a qué te cambies. Pero ¿por qué son mucho mejores que los sistemas HVAC convencionales? ¿Está esto relacionado con la electrificación de todo? Vals: Sí. En parte se debe a que funcionan con electricidad y no con combustibles fósiles. Pero también se debe a que transfieren calor en lugar de generarlo. Quiero decir, hay calefacción eléctrica, pero las bombas de calor son diferentes. Entonces, con el calentamiento por resistencia eléctrica, una corriente eléctrica pasa a través de materiales conductores y libera calor. Pero las bombas de calor funcionan con electricidad. Están enchufados. Pero la electricidad alimenta los equipos que les permiten transferir y concentrar calor. Por eso son más eficientes que los totalmente eléctricos. Entonces es una combinación de esas cosas y el hecho de que no depende de combustibles fósiles. Cass: ¿Pero existe el peligro de que todas las ventajas que podríamos obtener de las bombas de calor desaparezcan dependiendo de cómo se genere la electricidad? ¿Realmente esto tiene que ir de la mano de las energías renovables para ver estas ventajas? ¿O es algo que incluso si no cambias tu perfil generacional, seguirás viendo algunas ventajas? Vals: Correcto. Creo que todavía verás ventajas. Quiero decir, si la electricidad proviene de energías renovables, entonces eso es una ventaja. Pero estos son mucho más eficientes energéticamente que incluso si no vienen, incluso si no funcionan con energías renovables, sigue siendo una ventaja. Cass: Y Europa también parece estar muy interesada en las bombas de calor. ¿Porqué es eso? Vals: Sí. De modo que las exportaciones de gas de Rusia a Europa han caído drásticamente debido a las tensiones en torno a Ucrania durante los últimos años. Por eso, Europa está presionando bastante para que la gente reemplace sus sistemas de calefacción de gas por bombas de calor. La Comisión Europea ha pedido que se acelere el despliegue de bombas de calor y también recomendó que los estados miembros eliminen gradualmente el uso de sistemas de calefacción de combustibles fósiles en todos los edificios para 2035. Y por eso estamos viendo que muchos países europeos subsidian la instalación de bombas de calor residenciales y ofrecen subvenciones a propietarios de viviendas. Sí. Así que estamos viendo un impulso bastante fuerte en Europa. Cass: Entonces solo quiero hablar, para volver a las bombas de calor geotérmicas. Sin embargo, sigue siendo cierto que si tienes la oportunidad, la geotermia… si tienes el terreno, supongo que, básicamente, el sistema geotérmico es más eficiente. que estas bombas de calor de fuente de aire en un tipo de mundo ideal. Vals: Sí. Especialmente si vives en un clima muy frío porque el subsuelo mantendrá una temperatura más constante. Y entonces la fuente del calor que entra ya es más cálida. Entonces sí, pueden ser más eficientes. Sólo requieren mucha tierra. Estaba mirando a un desarrollador comercial y estaban esbozando cómo se vería eso en una casa. Y parecía que probablemente ocupaba un cuarto de acre. Y tienen que cavar trincheras. Y quiero decir, tu jardín, tu jardín, está todo desenterrado. Pero me encanta la idea. Tengo un terreno y estaba pensando en hacerlo yo mismo. Cass: Bueno, tendrás que contarnos cómo te va y tal vez darnos un vistazo de cómo han ido tus facturas. Bueno, todo eso es fascinante, pero me temo que tendremos que dejarlo ahí. Pero muchas gracias, Emily, por venir y hacer tu primera aparición en Fixing the Future. vals: bueno, gracias. Me gustó mucho. Cass: Hoy estuvimos hablando con Emily Waltz sobre las bombas de calor para climas fríos. Para IEEE Spectrum, soy Stephen Cass y espero que se una a nosotros la próxima vez.

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