¿Cuál es la manera más económica, eficiente y de menor huella de carbono para producir energía térmica?

La electrificación de la economía o decarbonización, es una realidad que ya está reflejándose en cambios importantes en el diseño de instalaciones energéticas. Son varios los países, estados, regiones o ciudades que actualmente prohíben el uso de combustibles fósiles, como el gas natural. También, la combustión de biomasa, debido a sus emisiones de partículas finas y otros gases contaminantes, está siendo fuertemente regulada e incluso prohibida en algunas localidades. Entonces, ¿qué tecnología debo utilizar para producir energía térmica? En este breve artículo te explicamos las opciones existentes en el mercado.

Antes de empezar, un par de líneas aclaratorias… hay dos maneras de conseguir energía térmica: de manera pasiva o activa. La manera pasiva es el aprovechamiento directo de la energía solar a través de técnicas de construcción, por ejemplo, un par de buenas ventanas con orientación al sol, un túnel canadiense, etc… No hace falta decir que la energía no utilizada gracias a estos sistemas es la más verde y ecológica por lo que, siempre que sea posible, se deben priorizar sistemas pasivos. En este artículo vamos a hablar de sistemas activos de producción de energía térmica.

Combustión para producir calor, ¿es ya historia?

Los motores de combustión para movilidad de vehículos nunca han sido tan modernos y eficientes, sin embargo, según los especialistas, está tecnología tiene los días contados debido a la crisis climática pero también a que los vehículos eléctricos, en menos de 4 años, serán más económicos que los vehículos de combustión. Además, son más cómodos, rápidos, eficiente, seguros, requieren de mucho menos mantenimiento, modernos… y ¡¡¡no contaminan!!!

Igualmente, las modernas calderas de condensación también son tecnologías de última generación para la producción de energía térmica. Ya hace unos años que Dinamarca prohibió las calderas alimentadas con gasoil y, en los últimos dos años, son cientos las ciudades y estados que, como Nueva York, han prohibido el uso de combustibles fósiles como el gas natural. Por cierto, un estudio del MIT demostró que el gas natural, cuando se calculan las emisiones desde extracción hasta el uso, es más contaminante que el gasóleo. En nuestro país, los políticos todavía no se han enterado!!!

Lo anterior, es para dejar claro que las tecnologías de combustión, ya sea para mover vehículos o para producir energía térmica, son caducas y que nuevas tecnologías ya las están sustituyendo rápidamente en todo el mundo. Aquí tienes un ejemplo de un gobierno de un país que se preocupa por la crisis climática y el bienestar de sus ciudadanos, activamente sustituyendo calderas de fósiles por sistemas de aerotérmia.

¿Es el uso de una caldera de biomasa una buena opción para producir calor?

Dicho lo anterior con respecto a la tecnología de combustión. Ya sea quemar gas o madera, el proceso de combustión produce emisiones de gases y partículas finas que, literalmente, están poniendo en peligro a la humanidad.

Recientemente instalamos una caldera de 1000 kWt junto con una instalación fotovoltaica, en una empresa en Francia que se dedica al reciclaje de materiales. Cuando realizamos la visita técnica de análisis, nos comentaron que cada año recibían cientos de toneladas de cajas de madera de frutas. Al preguntar qué es lo que hacían con dichas cajas, en mal estado, nos dijeron que van a parar a una central térmica cercana. Les propusimos utilizar dicha madera para producir toda la energía térmica que requieren en sus naves.

El modelo anterior es uno de los pocos ejemplos que se nos han presentado en los últimos años donde hemos recomendado una caldera de biomasa. Disponían de la madera de buena calidad e incluso, pagaban por deshacerse de ella…

También, a principios del 2022 instalamos en una multinacional extranjera una solución de sostenibilidad energética para sus invernaderos en Cataluña, en la que requieren considerable energía térmica en los meses fríos. La solución propuesta fue una combinación de extractores activados por solar fotovoltaica para los meses calurosos y una caldera de biomasa para los meses de calefacción. Propusimos una caldera de biomasa porque en nuestro estudio de la zona identificamos una empresa de limpieza forestal que dispone, todos los años, de miles de toneladas de biomasa. Está situada a unos 20 km del invernadero….

Con estos dos ejemplos quiero ilustrar la tipología de instalaciones donde, en mi opinión es, desde un punto de vista de sostenibilidad, aceptable el uso de la combustión. Las calderas sólo son óptimas cuando se puedan alimentar de un combustible local y que requiera el mínimo de coste energético para su producción.

¿Qué tecnologías están desbancando a la combustión para la producción de energía térmica?

Durante años apostamos por la solar térmica como una tecnología limpia para producir energía primaria. Por desgracia, el tiempo nos ha demostrado que esta tecnología tiene varios inconvenientes. Además, hoy en día hay maneras más eficientes, modernas y que requieren menos mantenimiento para la producción de agua caliente.

El año 2008 instalé en mi vivienda una aerotermia que multiplicaba por dos la energía eléctrica en su conversión a térmica, es decir, con un vatio de electricidad producía 2 vatios de calor. Recientemente la cambié por una aerotérmia moderna con un factor multiplicador de 4, un precio 35% más económico y que requiere un 15% menos de espacio. El problema es que, a pesar de ser muy eficiente, funciona con electricidad y la electricidad es cara…. Esto lo solucionamos con un buen sistema de control, pero no me adelanto…. A continuación, hablaremos de cómo solucionar este problema.

La geotermia y aerotérmia utilizan el mismo principio de funcionamiento. La diferencia fundamental entre una y otra es que la primera “toma” el calor del subsuelo mientras que la segunda lo hace del aire exterior. Si bien es cierto que, en algunos casos, la geotermia puede tener mayor rendimiento, en la mayoría de los proyectos, su más elevado coste de inversión inicial hace que no sea la mejor opción.

Hay otros sistemas de calefacción y/o acumuladores de calor de más o menos sofisticación basados en resistencias eléctricas. Si bien no son sistemas eficientes, si que pueden ser una buena opción cuando van acompañados, por ejemplo, de una instalación fotovoltaica (la manera más económica de producir energía eléctrica).

La hibridación tecnológica como solución, pero con un buen sistema de control

Estudios recientes de prestigiosas universidades en EEUU y Australia muestran que un buen sistema de control energético puede llegar a reducir el consumo energético de un edificio hasta un 20%. Este dato es interesante porque nos está diciendo que, debido a su relativo bajo coste, los sistemas de control energético son la tecnología de eficiencia energética con más rápida amortización.

Es importante diferenciar entre un sistema de monitorización y un sistema de control. Todas las instalaciones fotovoltaicas modernas cuentas con sistemas que permiten ver lo que está haciendo la instalación, es decir, monitorizar. Un sistema de control, además actuará sobre la instalación para conseguir ciertos objetivos basados en criterios programados, actuación directa del usuario con, por ejemplo, una App o incluso hábitos de consumo aprendidos por medio de Inteligencia Artificial.

Por ejemplo, puedes disponer de una muy buena instalación solar fotovoltaica y también de un gran sistema de calefacción en tu vivienda o negocio, sin embargo, si ambos no están bien gestionados por un sistema de control no estarás consiguiendo el máximo ahorro energético. Veamos un simple ejemplo: Tu instalación fotovoltaica tiene sobre producción al medio día y, cómo no hay demanda energética, estás inyectando a la red eléctrica dicha energía con muy bajo ingreso. Con un sistema de control simple, la aerotérmia podría aumentar la temperatura de consigna del agua caliente sanitaría y aprovechar esos “vatios sobrantes” en forma de agua caliente que puedes utilizar cuando necesites. Un sistema de control con Inteligencia Artificial, además conocería tus hábitos de consumo energético y podría, por ejemplo, utilizar esos “vatios sobrantes” para aumentar la temperatura de consigna del comedor, o para cargar la batería de tu vehículo eléctrico… las posibilidades son muchas.

Ahora imagina que el sistema de control sepa el precio en tiempo real de la energía eléctrica y además conoce muy bien tus hábitos de consumo energético y dispone de sistemas de almacenamiento energético como puede ser una batería de litio para la electricidad o acumuladores de energía térmica o frigorífica…. Puedes llegar a utilizar hasta el último vatio de tu instalación solar y conseguir ahorros brutales en tus facturas energéticas.

Fruto de más de 20 años de experiencia en el diseño e implementación de instalaciones de soluciones sostenibles de alta eficiencia energética y de una muy estrecha colaboración con partners tecnológicos, TecSostenible junto con H-Passive han desarrollado la tecnología TecSos que equipada con Inteligencia Artificial consigue el máximo aprovechamiento energético en instalaciones simples o de hibridación tecnológica para instalaciones domésticas o industriales.

¿Buscando una empresa instaladora para tu instalación solar híbrida?

Para tus instalaciones sostenibles, evita grandes empresas que hacen soluciones standard sin preocuparse del detalle de tus necesidades energéticas ni de la integración con equipos existentes o futuros. Apoya a la pequeña empresa que lleva años en el sector, que se preocupe en hacer una instalación que integre los componentes energéticos más importantes (el sistema de calefacción de tu vivienda probablemente supone más del 70% del consumo energético de tu vivienda). Esa empresa local independiente de las eléctricas, se esforzará en ayudarte en reducir tu factura energética, estará a tu lado para mejorar la instalación a medida que evoluciona la tecnología y mantendrá tu instalación con dedicación y cariño. Recuerda que una instalación fotovoltaica tiene una vida útil de más de 30 años.

Como conclusión: el presente ya es la electrificación. La combustión pasa a ser una tecnología del siglo pasado. Para ayudar a los usuarios a bajar el máximo sus facturas energéticas se deben diseñar y realizar instalaciones en las que se integren los componentes de mayor consumo, siempre que sea posible, con una instalación fotovoltaica. En dichas instalaciones, el añadir un avanzado sistema de control permitirá además reducir hasta en un 20% más la factura energética.