ENERGÍA. Calefacción con bombas de calor más económico que las calderas de combustibles fósiles

  El crecimiento global de las bombas de calor puede generar casi el 40% de todos los posibles recortes de emisiones de la calefacción para ...

 

El crecimiento global de las bombas de calor puede generar casi el 40% de todos los posibles recortes de emisiones de la calefacción para 2030 (y la mayor parte del resto proviene de la eficiencia, principalmente del aislamiento), dice la AIE. Esto está de acuerdo con su “Escenario de compromisos anunciados” (APS, por sus siglas en inglés), que asume que los gobiernos cumplen con todos los compromisos climáticos que han hecho. Mantener los edificios calientes produce una décima parte de las emisiones globales de CO2 relacionadas con la energíaPor lo tanto, el pronóstico de crecimiento de la bomba de calor de APS puede reducir en un 2% todas las emisiones de CO2 relacionadas con la energía 

11 enero 2023.- Las bombas de calor proporcionarán una quinta parte de las necesidades de calefacción del mundo para fines de la década si las naciones cumplen con sus planes , según la  Agencia Internacional de Energía  (AIE). En su  primera evaluación global  de estos dispositivos eléctricos , la agencia dice que se han convertido en “la tecnología central en la transición global hacia una calefacción segura y sostenible” .

Se espera que el cambio de calderas de gas y otros combustibles fósiles a bombas de calor reduzca las emisiones anuales de gases de efecto invernadero equivalentes a la producción de Canadá para 2030, concluye la AIE.

Las ventas ya han  aumentado , particularmente en Europa, en medio   de los precios mundiales inflados de la gasolina . Se prevé que alcancen niveles récord este año, ya que muchas naciones de la UE otorgan incentivos diseñados para reducir su dependencia del gas importado de Rusia , luego de su  invasión de Ucrania .

El informe se centra en el “ Escenario de promesas anunciadas ” (APS) de la agencia . Esto supone que los gobiernos cumplan con todos los compromisos climáticos y energéticos que han hecho en su totalidad, incluidas las promesas recientes, como la  estrategia REPowerEU  para reducir la dependencia del gas ruso.

Esto se compara con el “Escenario de políticas establecidas” (STEPS) de la AIE , que solo da cuenta de las políticas firmemente establecidas. También analiza el escenario “1.5C Net-Zero Emissions para 2050” (NZE) .

La AIE concluye que las bombas de calor reducen las emisiones, aumentan la seguridad energética y, a pesar de la necesidad de una mayor inversión inicial, reducen los costos en general , debido al menor uso de combustibles fósiles.

Enorme crecimiento en las ventas

Actualmente , las bombas de calor están  experimentando  un aumento global en popularidad. La AIE dice que esto ha recibido un impulso por las políticas e incentivos vinculados a las preocupaciones climáticas y los altos precios de la gasolina.

Alrededor de una décima parte de las necesidades globales de calefacción de espacios fueron cubiertas por bombas de calor en 2021 . Las ventas de bombas de calor aumentaron un 13 % con respecto al año anterior, con tasas de crecimiento más rápidas del 35 % observadas en la UE.

Tal como está, América del Norte tiene la mayor cantidad de bombas de calor instaladas y China tiene el mercado más grande , pero la UE, que ha estado luchando para cortar los lazos energéticos con Rusia desde su invasión de Ucrania, es el mercado de más rápido crecimiento.

La AIE dice que espera que las ventas alcancen niveles récord este año en respuesta a la crisis energética mundial. Señala que esto es especialmente cierto en Europa, donde algunos países ya han duplicado las ventas en la primera mitad del año 2022, en comparación con 2021 .

La penetración de las bombas de calor en Europa es más alta en las regiones frías como Noruega y Finlandia , debido al renovado apoyo gubernamental. La AIE señala que esto "socava el argumento de que las bombas de calor no son adecuadas para climas fríos" .

Como muestra el gráfico siguiente, Polonia e Italia , que han introducido grandes incentivos financieros para fomentar la instalación de bombas de calor, registraron tasas de crecimiento de más del 60 % en 2021.

Ventas y crecimiento de bombas de calor en la UE (izquierda) y estados miembros seleccionados (derecha), 2021. Las barras azules indican el número de bombas de calor vendidas, y los puntos amarillos muestran el % de crecimiento de las ventas entre 2020 y 2021/ FUENTE:  AIE

Subsidios habilitados en más de 30 países

A nivel mundial, el informe señala que los subsidios para bombas de calor ahora están disponibles en más de 30 países, cubriendo alrededor del 70% de la demanda mundial de calefacción de espacios en edificios residenciales .

Las bombas de calor tienen una capacidad combinada de más de 1000 gigavatios (GW) en la actualidad. Para 2030, la AIE dice que STEPS vería este doble a 2100 GW y APS daría como resultado la implementación de 2600 GW. El gran aumento de STEPS se atribuye a importantes intervenciones políticas como la  Ley de Reducción de la Inflación de  EE.UU.

Este aumento de las bombas de calor para abarcar alrededor de una quinta parte de las necesidades de calefacción en el APS se puede ver en el gráfico a continuación. También demuestra el papel importante que se espera que tenga la expansión del mercado de bombas de calor en China durante la próxima década .

Crecimiento de la capacidad de bombas de calor en edificios por país/región en los escenarios STEPS y APS para 2030, en comparación con 2021 / FUENTE: AIE

En un escenario adicional que es coherente con el objetivo del Acuerdo de París de limitar el calentamiento global a 1,5 °C (NZE), las ventas de bombas de calor se aceleran aún más y representan una cuarta parte de la demanda de calefacción para 2030.

Prescindiendo de combustibles fósiles 

El informe enfatiza el potencial de las bombas de calor para reducir rápidamente la dependencia mundial del gas y otros combustibles fósiles. Tal como está, más de una sexta parte del uso mundial de gas es para mantener los edificios calientesEn la UE, que actualmente está tratando de dejar el gas ruso, esta cifra es un tercio.

Para eliminar las importaciones rusas antes de 2030 como parte del plan REPowerEU, la APS sugiere que la cantidad de bombas de calor en la UE debe triplicarse para llegar a 45 millones de unidades .

Dado que las ventas anuales de bombas de calor se acercarán a los 7 millones para 2030 en este escenario, según REPowerEU, el consumo de gas en los edificios del bloque se reduciría en 21 mil millones de metros cúbicos (bcm) para 2030. La AIE señala que esto es aproximadamente igual a 15 % de las importaciones rusas a la UE en 2021, antes de que el bloque tomara medidas para reducir sus lazos de combustibles fósiles con Moscú.

Otras naciones, como Japón y Corea del Sur , también dependen en gran medida de los combustibles fósiles importados. El siguiente gráfico muestra cómo un cambio a gran escala a bombas de calor en el APS aumentaría la seguridad energética al reducir significativamente la necesidad de importar combustibles fósiles.

Proporción de calefacción en edificios satisfecha con combustibles fósiles importados por combustible en regiones/países seleccionados en el APS para 2030, en comparación con 2021 / FUENTE: AIE

En general, en el APS, el uso global de gas en edificios cae un 21 % para 2030, lo que supone un ahorro de 160 bcm, más que la producción anual combinada   del Reino Unido y Noruega en 2021. Esta reducción para 2030 es más de tres veces mayor que la observada en STEPS.

También hay una reducción en el uso de petróleo y carbón, el último de los cuales todavía se emplea para calefacción en algunas naciones como China y Polonia. El uso de estos combustibles para calefacción de espacios y agua cae un 29% en la APS.

Tanto para el gas como para los combustibles fósiles en general, aproximadamente la mitad de la reducción en el uso para 2030 se atribuye a las bombas de calorEl resto proviene de mejoras en el aislamiento de edificios.

Estas reducciones se pueden ver en los gráficos a continuación. El gráfico de la izquierda muestra cómo estos cambios casi eliminarían el uso del carbón como fuente de calor en los edificios, reduciéndolo a lo que la AIE llama niveles "insignificantes".

El gráfico de la izquierda muestra el cambio en el consumo global de energía para calefacción de espacios y agua en edificios en el APS para 2030, en comparación con 2021. El gráfico de la derecha muestra el cambio, en exajulios (EJ), en el uso de diferentes combustibles entre 2021 y 2030. El color azul oscuro indica la parte de este cambio que se puede atribuir a la expansión de la bomba de calor, y el color azul claro muestra la parte que se puede atribuir a otros factores, como el aumento del aislamiento del hogar y la reducción de la demanda general de energía. FUENTE:  AIE

Si bien la AIE señala que ampliar las bombas de calor "inevitablemente" significa una mayor demanda de electricidad, "esto se ve superado con creces por los ahorros en combustibles fósiles debido a su mayor eficiencia" . (En el gráfico anterior, las bombas de calor aumentan la demanda de electricidad en 2 EJ para 2030, pero también reducen la demanda de carbón, petróleo y gas en alrededor de 2 EJ cada uno).

El despliegue de la bomba de calor en el APS agregaría "poco" a la demanda de electricidad en las "principales regiones de calefacción" , impulsándola aproximadamente entre un 1,5% y un 2,5% más que los niveles de 2021 para 2030, según la AIE. Sin embargo, agrega que esto aún podría requerir una inversión adicional en capacidad, conexiones de clientes, redes de distribución y flexibilidad.

Reducir las emisiones

Mantener los edificios calientes produce una décima parte de las emisiones globales de dióxido de carbono (CO2) relacionadas con la energíaPor lo tanto, reducir el uso de combustibles fósiles para calentar edificios conlleva una reducción significativa de las emisiones.

En el APS, las emisiones de CO2 de la calefacción de edificios se reducen en 1200 millones de toneladas (GtCO2), o más de una cuarta parte. El cambio a gran escala de calderas alimentadas con gas y otros combustibles fósiles a bombas de calor es responsable de 500MtCO2 de esta reducción .

Esto es casi el 2% de todas  las emisiones de CO2 relacionadas con la energía en la  actualidad. Es equivalente a la huella de emisiones de Canadá en 2021, señala la AIE.

Más eficiente que las calderas de combustibles fósiles

De manera crucial, las emisiones disminuirían a pesar de que las bombas de calor a menudo dependen de la combustión de combustibles fósiles para obtener energía, incluso en redes de carbón como la de China. Esto se debe a que las bombas de calor son entre tres y cinco veces  más eficientes  que las calderas de combustibles fósiles .

Los ahorros de emisiones también tienen en cuenta la fuga de gases F, potentes gases de efecto invernadero que pueden liberarse durante la fabricación y el uso de bombas de calor.

La AIE estima que las bombas de calor actualmente reducen las emisiones en "al menos un 20 %" en comparación con una caldera de gas "incluso cuando funcionan con electricidad intensiva en emisiones" . Esto puede aumentar al 80% cuando se ejecuta en una red más limpia.

Esto se puede ver en la figura a continuación, que muestra a Canadá como un ejemplo de una red relativamente baja en carbono y a China como una con mayor intensidad de emisiones debido a su dependencia del carbón.

Las barras amarillas muestran las emisiones de una caldera de gas por unidad de calor entregada. Las emisiones de una bomba de calor con "fuga total" de gases fluorados al medio ambiente son aún mucho más bajas que las de una caldera de gas. Las barras verdes muestran las emisiones de las bombas de calor que utilizan refrigerantes a base de hidrocarburos (HC).

Emisiones de gases de efecto invernadero por megavatio-hora (MWh) de producción de calor útil para calderas de gas (amarillo) y bombas de calor (azul y verde) según las diferentes opciones de refrigerante. Las barras de color azul oscuro indican tasas relativamente altas de fuga de gas F, mientras que las barras de color azul claro y verde indican opciones de emisiones más bajas / FUENTE: AIE

El gráfico de abajo a la izquierda muestra los ahorros generales de emisiones del calentamiento de agua y espacio en edificios bajo el APS. Las emisiones relacionadas con la electricidad caen a pesar de que la demanda de calefacción eléctrica aumenta debido a las bombas de calor, debido al cambio más amplio hacia la energía baja en carbono en el APS.

El gráfico de la derecha muestra que, si bien las bombas de calor son clave para reducir las emisiones en el APS, las medidas de eficiencia energética en los hogares son responsables de una mayor parte de los recortes .

Emisiones globales de CO2 por calentamiento de espacios y agua en edificios en la APS, 2021-2030 / FUENTE: AIE

Costes decrecientes

Los altos precios del gas han hecho que las bombas de calor sean mucho más competitivas frente a las calderas de gas convencionales en términos de costes de funcionamiento, según la AIE.

Las bombas de calor ya tenían costes de funcionamiento más bajos que las calderas de gas en muchos países antes de la crisis energética mundial y los altos precios del gas han aumentado aún más esta ventaja, como muestra el gráfico a continuación.

La IEA enfatiza que para los hogares de bajos ingresos, los ahorros pueden ser del 2 al 6 % de los ingresos del hogar, lo que significa que las bombas de calor “pueden abordar significativamente la pobreza energética” .

Ahorro en la factura de energía, $, para hogares que cambian a una bomba de calor desde una caldera de gas en regiones/países seleccionados, 2021 y 2022 / FUENTE: AIE

Estos costos operativos más bajos significan que las bombas de calor a menudo ya compiten con las calderas de gas en términos de costes generales de propiedad, a pesar de los costes de instalación más altos.

El siguiente gráfico que muestra el "costo nivelado" de la calefacción y la refrigeración, incluidos el equipo y la instalación, así como los costes de funcionamiento y mantenimiento , demuestra que las bombas de calor aire-aire ya son más baratas que las alternativas de gas en varios de los principales mercados de calefacción.

Algunos, como el Reino Unido y Canadá, aún necesitan subsidios para que las bombas de calor sean competitivas en costos.

Costo nivelado de calefacción y refrigeración, $ por megavatio hora (MWh) de bombas de calor residenciales aire-aire y aire-agua y alternativas, incluidas calderas de gas y calderas de gas combinadas con aire acondicionado, en países seleccionados, 2021. Los puntos amarillos indican el impacto de las subvenciones en los costes nivelados / FUENTE: AIE

Las bombas de calor son una perspectiva más atractiva que las calderas de gas por muchas razones, dice la AIE. No solo son de tres a cinco veces más eficientes energéticamente, sino que a menudo también pueden servir como acondicionadores de aire para los 2.600 millones de personas que viven en regiones que requieren calefacción y refrigeración para 2050.

Por el contrario, la AIE desdeña el hidrógeno como una alternativa baja en carbono a las calderas de gasEl informe dice que tendrá un "papel insignificante" en la combinación de combustible para calentamiento de agua y espacio del APS para 2030. Afirma:

“Una razón clave es que, al tener en cuenta las pérdidas de energía asociadas con la conversión, el transporte y el uso del hidrógeno, las tecnologías de hidrógeno para uso en edificios son mucho menos eficientes que las bombas de calor y otras opciones disponibles”.

A pesar de las ventajas de las bombas de calor, el informe reconoce las barreras que plantean sus elevados costes iniciales .

Como muestra el gráfico a continuación, en un pequeño número de países, las bombas de calor aire-aire  ya pueden ser más baratas de instalar que las calderas de gas, pero en su mayor parte, la AIE dice que "los subsidios siguen siendo clave para aumentar la competitividad de las bombas de calor aire-aire frente a unidades de agua y fuentes subterráneas” .

Coste de equipamiento e instalación del modelo más económico de las principales tecnologías de calefacción residencial en países seleccionados, 2022. Los puntos amarillos indican el impacto de los subsidios en los costes / FUENTE: AIE

En general, el APS requiere un "gran aumento" en el gasto en equipos e instalación por parte de los propietarios de edificios: triplicar la inversión para 2030 a $ 350 mil millones .

Esto es $ 160 mil millones más que los costes de instalación de sistemas de calefacción convencionales como calderas de gas , dice la AIE. Sin embargo, señala que gran parte de esta inversión incremental ya está cubierta por incentivos gubernamentales. Además, los costes adicionales se compensarán con el ahorro de combustible:

“[Los costes incrementales [de invertir en un cambio a bombas de calor] se ven superados por los ahorros en combustible en toda la economía, especialmente si la crisis energética mundial continúa”.

Otros beneficios

En la APS, el empleo en la industria de bombas de calor se triplica aproximadamente, llegando a 1,3 millones de trabajadores en 2030.

Sin embargo, el informe advierte sobre la necesidad de programas de formación, en parte cubiertos por fondos públicos, para garantizar que haya suficientes trabajadores disponibles. También señala que muchas habilidades relevantes son intercambiables con la industria de calefacción de combustibles fósiles, lo que significa que las personas podrían volver a capacitarse.

Finalmente, el APS no solo reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también reduce los principales contaminantes del aire que pueden ser perjudiciales para la salud de las personas.

En general, la AIE concluye que esta vía generaría una reducción del 15 al 40 % en dichas emisiones y también reduciría otros peligros asociados con la combustión de combustible, como fugas de monóxido de carbono, explosiones y riesgo de incendio.

Fuente: Josh Gabbatiss  ( Carbon Brief )

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