Una bomba de calor es un dispositivo que utiliza trabajo para transferir calor de un espacio frío a un espacio cálido mediante la transferencia de energía térmica mediante un ciclo de refrigeración , enfriando el espacio frío y calentando el espacio cálido. En climas fríos, una bomba de calor puede trasladar el calor del exterior fresco para calentar una casa; La bomba también puede estar diseñada para trasladar el calor de la casa al exterior más cálido en climas cálidos. Como transfieren calor en lugar de generar calor, son más eficientes energéticamente que otras formas de calentar o enfriar una casa. [1]
Un refrigerante gaseoso se comprime por lo que su temperatura aumenta. Cuando funciona como calentador en climas fríos, el gas calentado fluye hacia un intercambiador de calor en el espacio interior donde parte de su energía térmica se transfiere a ese espacio interior, lo que hace que el gas se condense a su estado líquido. El refrigerante licuado fluye hacia un intercambiador de calor en el espacio exterior donde cae la presión, el líquido se evapora y la temperatura del gas cae. Ahora hace más frío que la temperatura del espacio exterior que se utiliza como fuente de calor. Puede volver a tomar energía de la fuente de calor, comprimirse y repetir el ciclo.
Las bombas de calor de fuente de aire son los modelos más comunes, mientras que otros tipos incluyen bombas de calor de fuente terrestre , bombas de calor de fuente de agua y bombas de calor de aire de escape . [2] Las bombas de calor de gran tamaño también se utilizan en sistemas de calefacción urbana . [3]
La eficiencia de una bomba de calor se expresa como coeficiente de rendimiento (COP) o coeficiente de rendimiento estacional (SCOP). Cuanto mayor sea el número, más eficiente será una bomba de calor. Cuando se utilizan para calefacción de espacios, las bombas de calor suelen ser más eficientes energéticamente que la resistencia eléctrica y otros calentadores.
Debido a su alta eficiencia y a la creciente proporción de fuentes libres de fósiles en las redes eléctricas, las bombas de calor están desempeñando un papel clave en la mitigación del cambio climático . [4] [5] Con un consumo de 1 kWh de electricidad, pueden transferir de 1 [6] a 4,5 [7] kWh de energía térmica a un edificio. La huella de carbono de las bombas de calor depende de cómo se genera la electricidad , pero normalmente reducen las emisiones. [8] Las bombas de calor podrían satisfacer más del 80% de las necesidades mundiales de calefacción de espacios y agua con una huella de carbono menor que las calderas de condensación alimentadas por gas : sin embargo, en 2021 solo cubrieron el 10%. [3]
El calor fluye espontáneamente desde una región de mayor temperatura a una región de menor temperatura. El calor no fluye espontáneamente de una temperatura más baja a una más alta, pero se puede hacer que fluya en esta dirección si se realiza trabajo . El trabajo necesario para transferir una determinada cantidad de calor suele ser mucho menor que la cantidad de calor; esta es la motivación para utilizar bombas de calor en aplicaciones como el calentamiento de agua y el interior de edificios. [9]
La cantidad de trabajo necesaria para conducir una cantidad de calor Q desde un depósito de temperatura más baja, como el aire ambiente, a un depósito de temperatura más alta, como el interior de un edificio, es:
El coeficiente de rendimiento de una bomba de calor es mayor que uno, por lo que el trabajo requerido es menor que el calor transferido, lo que hace que una bomba de calor sea una forma de calefacción más eficiente que la calefacción por resistencia eléctrica. A medida que la temperatura del depósito de mayor temperatura aumenta en respuesta al calor que fluye hacia él, el coeficiente de rendimiento disminuye, lo que hace que se requiera una cantidad cada vez mayor de trabajo por cada unidad de calor que se transfiere. [9]
El coeficiente de rendimiento y el trabajo requerido por una bomba de calor se pueden calcular fácilmente considerando una bomba de calor ideal que funciona en el ciclo de Carnot inverso :
Esta es la cantidad teórica de calor bombeada, pero en la práctica será menor por varios motivos, por ejemplo si la unidad exterior se ha instalado donde no hay suficiente flujo de aire. Un mayor intercambio de datos con propietarios y académicos -tal vez de contadores de calor- podría mejorar la eficiencia a largo plazo. [12]
Hitos:
Una bomba de calor de fuente de aire (ASHP) es una bomba de calor que puede absorber calor del aire fuera de un edificio y liberarlo dentro; Utiliza el mismo proceso de refrigeración por compresión de vapor y prácticamente el mismo equipo que un acondicionador de aire , pero en la dirección opuesta. Las ASHP son el tipo más común de bomba de calor y, al ser generalmente más pequeñas, tienden a usarse para calentar casas o pisos individuales en lugar de bloques, distritos o procesos industriales. [19]
Las bombas de calor aire-aire proporcionan aire frío o caliente directamente a las habitaciones, pero normalmente no proporcionan agua caliente. Las bombas de calor aire-agua utilizan radiadores o calefacción por suelo radiante para calentar toda una casa y, a menudo, también se utilizan para proporcionar agua caliente sanitaria .
Un ASHP normalmente puede obtener 4 kWh de energía térmica a partir de 1 kWh de energía eléctrica. Están optimizados para temperaturas de flujo entre 30 y 40 °C (86–104 °F), adecuados para edificios con emisores de calor dimensionados para bajas temperaturas de flujo. Con pérdidas de eficiencia, un ASHP puede incluso proporcionar calefacción central completa con una temperatura de flujo de hasta 80 °C (176 °F). [20]
En 2023, [update]alrededor del 10% de la calefacción de edificios en todo el mundo provendrá de ASHP. Son la principal vía para eliminar progresivamente las calderas de gas (también conocidas como "hornos") de las casas, para evitar sus emisiones de gases de efecto invernadero . [21]
Las bombas de calor de aire se utilizan para mover calor entre dos intercambiadores de calor, uno fuera del edificio que está equipado con aletas a través de las cuales se fuerza el aire mediante un ventilador y el otro que calienta directamente el aire dentro del edificio o calienta el agua que luego se circula por el edificio a través de radiadores o suelo radiante que libera el calor al edificio. Estos dispositivos también pueden funcionar en modo de refrigeración, donde extraen calor a través del intercambiador de calor interno y lo expulsan al aire ambiente mediante el intercambiador de calor externo. Algunos se pueden utilizar para calentar agua para lavar, que se almacena en un depósito de agua caliente sanitaria. [22]
Las bombas de calor de fuente de aire son relativamente fáciles y económicas de instalar, por lo que son el tipo más utilizado. En climas templados, el coeficiente de rendimiento (COP) puede estar entre 2 y 5, mientras que a temperaturas inferiores a -8 °C (18 °F), una bomba de calor de aire aún puede alcanzar un COP de 1 a 4. [23]
Mientras que las bombas de calor de fuente de aire más antiguas funcionaban relativamente mal a bajas temperaturas y eran más adecuadas para climas cálidos, los modelos más nuevos con compresores de velocidad variable siguen siendo muy eficientes en condiciones de congelación, lo que permite una amplia adopción y ahorros de costos en lugares como Minnesota y Maine en los Estados Unidos. Estados. [24]
Una bomba de calor geotérmica (también bomba de calor geotérmica) es un sistema de calefacción/refrigeración para edificios que utiliza un tipo de bomba de calor para transferir calor hacia o desde el suelo, aprovechando la relativa constancia de las temperaturas de la tierra a lo largo de las estaciones. Las bombas de calor de fuente terrestre (GSHP), o bombas de calor geotérmicas (GHP), como se las denomina comúnmente en América del Norte, se encuentran entre las tecnologías más eficientes energéticamente para proporcionar HVAC y calentamiento de agua , y utilizan mucha menos energía de la que se puede lograr con quemar un combustible en una caldera/horno o mediante el uso de calentadores eléctricos resistivos .
La eficiencia se expresa como un coeficiente de rendimiento (CoP), que normalmente está en el rango de 3 a 6, lo que significa que los dispositivos proporcionan de 3 a 6 unidades de calor por cada unidad de electricidad utilizada. Los costes de instalación son más elevados que los de otros sistemas de calefacción, debido a la necesidad de instalar circuitos de tierra en grandes superficies o de perforar agujeros, y por esta razón, la fuente de tierra suele ser adecuada cuando se construyen nuevos bloques de viviendas. [25] De lo contrario, a menudo se utilizan bombas de calor alimentadas por aire .Las bombas de calor de aire de escape extraen calor del aire de escape de un edificio y requieren ventilación mecánica . Existen dos clases:
Una bomba de calor asistida por energía solar (SAHP) es una máquina que combina una bomba de calor y paneles solares térmicos y/o paneles solares fotovoltaicos en un único sistema integrado. [26] Normalmente estas dos tecnologías se utilizan por separado (o solo colocándolas en paralelo) para producir agua caliente . [27] En este sistema el panel solar térmico realiza la función de fuente de calor de baja temperatura y el calor producido se utiliza para alimentar el evaporador de la bomba de calor. [28] El objetivo de este sistema es obtener un alto COP y luego producir energía de una manera más eficiente y menos costosa.
Es posible utilizar cualquier tipo de panel solar térmico (láminas y tubos, roll-bond, heatpipe, placas térmicas) o híbrido ( mono / policristalino , película delgada ) en combinación con la bomba de calor. Es preferible el uso de un panel híbrido porque permite cubrir una parte de la demanda eléctrica de la bomba de calor y reducir el consumo eléctrico y en consecuencia los costes variables del sistema.
Una bomba de calor de fuente de agua funciona de manera similar a una bomba de calor de fuente terrestre, excepto que toma calor de una masa de agua en lugar de del suelo. Sin embargo, la masa de agua debe ser lo suficientemente grande como para poder soportar el efecto de enfriamiento de la unidad sin congelarse ni crear un efecto adverso para la vida silvestre. [29] La bomba de calor de agua más grande se instaló en la ciudad danesa de Esbjerg en 2023. [30] [31]
Una bomba de calor termoacústica funciona como un motor térmico termoacústico sin refrigerante, pero en su lugar utiliza una onda estacionaria en una cámara sellada impulsada por un altavoz para lograr una diferencia de temperatura en toda la cámara. [32]
Las bombas de calor electrocalóricas son de estado sólido. [33]
La Agencia Internacional de Energía estimó que, a partir de 2021, las bombas de calor instaladas en edificios tendrán una capacidad combinada de más de 1000 GW. [3] Se utilizan para calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y también pueden proporcionar agua caliente sanitaria y secado de ropa. [34] Los costos de compra están respaldados en varios países por descuentos al consumidor. [35]
En aplicaciones HVAC, una bomba de calor suele ser un dispositivo de refrigeración por compresión de vapor que incluye una válvula de inversión e intercambiadores de calor optimizados para que se pueda invertir la dirección del flujo de calor (movimiento de energía térmica). La válvula de inversión cambia la dirección del refrigerante a lo largo del ciclo y, por lo tanto, la bomba de calor puede suministrar calefacción o refrigeración a un edificio.
Debido a que los dos intercambiadores de calor, el condensador y el evaporador, deben intercambiar funciones, están optimizados para funcionar adecuadamente en ambos modos. Por lo tanto, el índice de eficiencia energética estacional (SEER en EE. UU.) o índice de eficiencia energética estacional europeo de una bomba de calor reversible suele ser ligeramente menor que el de dos máquinas optimizadas por separado. Para que el equipo reciba la calificación Energy Star de EE. UU. , debe tener una calificación de al menos 14 SEER. Las bombas con clasificaciones de 18 SEER o superiores se consideran altamente eficientes. Las bombas de calor de mayor eficiencia fabricadas son hasta 24 SEER. [36]
El factor de rendimiento estacional de calefacción (en EE. UU.) o el factor de rendimiento estacional (en Europa) son clasificaciones del rendimiento de calefacción. El SPF es Producción total de calor por año / Electricidad total consumida por año, es decir, el COP promedio de calefacción durante el año. [37]
En aplicaciones de calentamiento de agua , las bombas de calor se pueden utilizar para calentar o precalentar agua para piscinas, hogares o industrias. Por lo general, el calor se extrae del aire exterior y se transfiere a un tanque de agua interior. [38] [39]
Para la calefacción urbana se utilizan bombas de calor de gran tamaño (a escala de megavatios) . [40] Sin embargo, a partir de 2022, [update]alrededor del 90% de la calefacción urbana provendrá de combustibles fósiles . [41] En Europa, las bombas de calor representan apenas el 1 % del suministro de calor en las redes de calefacción urbana, pero varios países tienen objetivos de descarbonizar sus redes entre 2030 y 2040. [3] Las posibles fuentes de calor para tales aplicaciones son las aguas residuales , agua (por ejemplo, agua de mar, lago y río), calor residual industrial , energía geotérmica , gases de combustión , calor residual de refrigeración urbana y calor procedente del almacenamiento de energía solar térmica estacional . [42] Las bombas de calor a gran escala para calefacción urbana combinadas con almacenamiento de energía térmica ofrecen una gran flexibilidad para la integración de energía renovable variable . Por lo tanto, se consideran una tecnología clave para limitar el cambio climático mediante la eliminación gradual de los combustibles fósiles . [42] [43] También son un elemento crucial de los sistemas que pueden calentar y enfriar distritos . [44]
Existe un gran potencial para reducir el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas en la industria mediante la aplicación de bombas de calor industriales, por ejemplo para calor de proceso . [45] [46] Son posibles períodos de recuperación cortos de menos de dos años, al tiempo que se logra una gran reducción de las emisiones de CO 2 (en algunos casos, más del 50 %). [47] [48] Las bombas de calor industriales pueden calentar hasta 200 °C y pueden satisfacer las demandas de calefacción de muchas industrias ligeras . [49] [50] Sólo en Europa, se podrían instalar 15 GW de bombas de calor en 3.000 instalaciones de las industrias papelera, alimentaria y química. [3]
El rendimiento de una bomba de calor está determinado por la capacidad de la bomba para extraer calor de un ambiente de baja temperatura (la fuente ) y entregarlo a un ambiente de mayor temperatura (el disipador ). [51] El rendimiento varía según los detalles de la instalación, las diferencias de temperatura, la elevación del sitio, la ubicación en el sitio, los tramos de tuberías, los caudales y el mantenimiento.
Las métricas de rendimiento comunes son el SEER (en modo de refrigeración) y el coeficiente de rendimiento estacional (SCOP) (comúnmente utilizado sólo para calefacción), aunque SCOP se puede utilizar para ambos modos de funcionamiento. [51] Los valores más altos de cualquiera de las métricas indican un mejor rendimiento. [51] Al comparar el rendimiento de las bombas de calor, se prefiere el término rendimiento al de eficiencia , utilizándose el coeficiente de rendimiento (COP) para describir la relación entre el movimiento de calor útil y el trabajo invertido. [51] Un calentador de resistencia eléctrica tiene un COP de 1,0, que es considerablemente más bajo que una bomba de calor bien diseñada que normalmente tendrá un COP de 3 a 5 con una temperatura externa de 10 °C y una temperatura interna de 20 °C. . Debido a que el suelo es una fuente de temperatura constante, una bomba de calor geotérmica no está sujeta a grandes fluctuaciones de temperatura y, por lo tanto, es el tipo de bomba de calor con mayor eficiencia energética. [51]
El "coeficiente de rendimiento estacional" (SCOP) es una medida de la eficiencia energética agregada durante un período de un año que depende del clima regional. [51] Un marco para este cálculo lo proporciona el Reglamento (UE) nº 813/2013 de la Comisión. [52]
El rendimiento operativo de una bomba de calor en modo de refrigeración se caracteriza en EE. UU. por su índice de eficiencia energética (EER) o por su índice de eficiencia energética estacional (SEER), los cuales tienen unidades de BTU/(h·W) (tenga en cuenta que 1 BTU/ (h·W) = 0,293 W/W) y valores mayores indican un mejor rendimiento.
La huella de carbono de las bombas de calor depende de su eficiencia individual y de cómo se produce la electricidad. Una proporción cada vez mayor de fuentes de energía bajas en carbono, como la eólica y la solar, reducirá el impacto sobre el clima.
En la mayoría de los entornos, las bombas de calor reducirán las emisiones de CO 2 en comparación con los sistemas de calefacción alimentados por combustibles fósiles . [59] En regiones que representan el 70% del consumo mundial de energía , el ahorro de emisiones de las bombas de calor en comparación con una caldera de gas de alta eficiencia es en promedio superior al 45% y alcanza el 80% en países con combinaciones eléctricas más limpias. [3] Estos valores pueden mejorarse en 10 puntos porcentuales, respectivamente, con refrigerantes alternativos. En Estados Unidos, el 70% de las casas podrían reducir las emisiones instalando una bomba de calor. [60] [3] La creciente proporción de generación de electricidad renovable en muchos países aumentará con el tiempo el ahorro de emisiones de las bombas de calor. [3]
Los sistemas de calefacción impulsados por hidrógeno verde también tienen bajas emisiones de carbono y pueden convertirse en competidores, pero son mucho menos eficientes debido a la pérdida de energía asociada con la conversión, el transporte y el uso del hidrógeno. Además, no se espera que haya suficiente hidrógeno verde disponible antes de las décadas de 2030 o 2040. [61] [62]
La compresión de vapor utiliza un refrigerante circulante como medio que absorbe el calor de un espacio, lo comprime y aumenta así su temperatura antes de liberarlo en otro espacio. El sistema normalmente tiene 8 componentes principales: un compresor , un depósito, una válvula de inversión que selecciona entre el modo calefacción y refrigeración, dos válvulas de expansión térmica (una utilizada en el modo calefacción y la otra cuando se utiliza en el modo refrigeración) y dos intercambiadores de calor. uno asociado a la fuente de calor/disipador externo y el otro al interior. En modo calefacción el intercambiador de calor externo es el evaporador y el interno es el condensador; en el modo de refrigeración los papeles se invierten.
El refrigerante circulante ingresa al compresor en el estado termodinámico conocido como vapor saturado [63] y se comprime a una presión más alta, lo que también genera una temperatura más alta. El vapor comprimido caliente se encuentra entonces en el estado termodinámico conocido como vapor sobrecalentado y está a una temperatura y presión a las que se puede condensar con agua de refrigeración o aire de refrigeración que fluye a través del serpentín o los tubos. En el modo de calefacción, este calor se utiliza para calentar el edificio mediante el intercambiador de calor interno, y en el modo de refrigeración, este calor se rechaza a través del intercambiador de calor externo.
El refrigerante líquido condensado, en el estado termodinámico conocido como líquido saturado , pasa a través de una válvula de expansión donde sufre una reducción abrupta de presión. Esa reducción de presión da como resultado la evaporación instantánea adiabática de una parte del refrigerante líquido. El efecto de autorrefrigeración de la evaporación instantánea adiabática reduce la temperatura de la mezcla de refrigerante líquido y vapor hasta donde es más fría que la temperatura del espacio cerrado que se va a refrigerar.
Luego, la mezcla fría se conduce a través del serpentín o tubos del evaporador. Un ventilador hace circular el aire caliente en el espacio cerrado a través del serpentín o los tubos que transportan la mezcla de vapor y líquido refrigerante frío. Ese aire caliente evapora la parte líquida de la mezcla de refrigerante frío. Al mismo tiempo se enfría el aire circulante y así se reduce la temperatura del espacio cerrado a la temperatura deseada. El evaporador es donde el refrigerante en circulación absorbe y elimina el calor que posteriormente es rechazado en el condensador y transferido a otra parte por el agua o el aire utilizado en el condensador.
Para completar el ciclo de refrigeración , el vapor refrigerante del evaporador vuelve a ser un vapor saturado y se devuelve al compresor.
Con el tiempo, el evaporador puede acumular hielo o agua debido a la humedad ambiental . El hielo se derrite mediante el ciclo de descongelación . Un intercambiador de calor interno se utiliza para calentar/enfriar el aire interior directamente o para calentar agua que luego circula a través de radiadores o un circuito de calefacción por suelo radiante para calentar o enfriar los edificios.
La entrada de calor se puede mejorar si el refrigerante ingresa al evaporador con un menor contenido de vapor. Esto se puede lograr enfriando el refrigerante líquido después de la condensación. El refrigerante gaseoso se condensa en la superficie de intercambio de calor del condensador. Para lograr un flujo de calor desde el centro de flujo gaseoso a la pared del condensador, la temperatura del refrigerante líquido debe ser inferior a la temperatura de condensación.
Se puede lograr un subenfriamiento adicional mediante el intercambio de calor entre el refrigerante líquido relativamente caliente que sale del condensador y el vapor de refrigerante más frío que emerge del evaporador. La diferencia de entalpía necesaria para el subenfriamiento provoca un sobrecalentamiento del vapor aspirado al compresor. Cuando el aumento en el enfriamiento logrado por el subenfriamiento es mayor que la entrada de accionamiento del compresor requerida para superar las pérdidas de presión adicionales, dicho intercambio de calor mejora el coeficiente de rendimiento. [64]
Una desventaja del subenfriamiento de líquidos es que la diferencia entre la temperatura de condensación y la temperatura del disipador de calor debe ser mayor. Esto conduce a una diferencia de presión moderadamente alta entre la presión de condensación y la de evaporación, por lo que aumenta la energía del compresor.
Los refrigerantes puros se pueden dividir en sustancias orgánicas ( hidrocarburos (HC), clorofluorocarbonos (CFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC), hidrofluorocarbonos (HFC), hidrofluoroolefinas (HFO) y HCFO) y sustancias inorgánicas ( amoníaco ( NH
3), dióxido de carbono ( CO
2), y agua ( H
2O ) [65] ). [66] Sus puntos de ebullición suelen ser inferiores a -25 °C. [67]
En los últimos 200 años, los estándares y requisitos para los nuevos refrigerantes han cambiado. Hoy en día se requiere un bajo potencial de calentamiento global (GWP), además de todos los requisitos anteriores de seguridad, practicidad, compatibilidad de materiales, vida atmosférica adecuada, [ se necesita aclaración ] y compatibilidad con productos de alta eficiencia. Para 2022, los dispositivos que utilizan refrigerantes con un PCA muy bajo todavía tendrán una pequeña participación de mercado, pero se espera que desempeñen un papel cada vez más importante debido a las regulaciones impuestas, [68] ya que la mayoría de los países han ratificado la Enmienda de Kigali para prohibir los HFC. [69] El isobutano (R600A) y el propano (R290) son mucho menos dañinos para el medio ambiente que los hidrofluorocarbonos convencionales (HFC) y ya se están utilizando en bombas de calor de fuente de aire . [70] El propano puede ser el más adecuado para bombas de calor de alta temperatura. [71] El amoníaco (R717) y el dióxido de carbono (R744) también tienen un bajo PCA. A partir de 2023, CO[update] más pequeño
2Las bombas de calor no están ampliamente disponibles y la investigación y el desarrollo de ellas continúan. [72] Un informe de 2024 decía que los refrigerantes con PCA son vulnerables a nuevas restricciones internacionales. [73]
Hasta la década de 1990, las bombas de calor, junto con los refrigeradores y otros productos relacionados utilizaban clorofluorocarbonos (CFC) como refrigerantes, que causaban importantes daños a la capa de ozono cuando se liberaban a la atmósfera . El uso de estos productos químicos fue prohibido o severamente restringido por el Protocolo de Montreal de agosto de 1987. [74]
Los reemplazos, incluidos el R-134a y el R-410A , son hidrofluorocarbonos (HFC) con propiedades termodinámicas similares con un potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP) insignificante pero que tenían un PCA problemático. [75] Los HFC son potentes gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático. [76] [77] El éter dimetílico (DME) también ganó popularidad como refrigerante en combinación con R404a. [78] Los refrigerantes más recientes incluyen el difluorometano (R32), con un PCA más bajo, pero aún superior a 600.
Se espera que los dispositivos con refrigerante R-290 (propano) desempeñen un papel clave en el futuro. [71] [82] El GWP del propano es aproximadamente 500 veces menor que el de los refrigerantes HFC convencionales y, por lo tanto, extremadamente bajo. La inflamabilidad del propano requiere medidas de seguridad adicionales. Este problema se puede abordar con un cargo reducido. [83] Para 2022, se ofrecía un número cada vez mayor de dispositivos con R-290 para uso doméstico, especialmente en Europa. [ cita necesaria ]
Al mismo tiempo, [ ¿cuándo? ] Los refrigerantes HFC todavía dominan el mercado. Los mandatos gubernamentales recientes han visto la eliminación gradual del refrigerante R-22 . Se promocionan sustitutos como el R-32 y el R-410A como respetuosos con el medio ambiente, pero aún tienen un alto PCA. [84] Una bomba de calor normalmente utiliza 3 kg de refrigerante. Con el R-32 esta cantidad todavía tiene un impacto a 20 años equivalente a 7 toneladas de CO 2 , lo que corresponde a dos años de calefacción con gas natural en un hogar medio. Los refrigerantes con alto PAO ya se han eliminado. [ cita necesaria ]
Los incentivos financieros tienen como objetivo proteger a los consumidores de los altos costos de los gases fósiles y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero , [85] y actualmente están disponibles en más de 30 países de todo el mundo, cubriendo más del 70% de la demanda mundial de calefacción en 2021. [3]
Los procesadores de alimentos, cerveceros, productores de alimentos para mascotas y otros usuarios de energía industrial están explorando si es factible utilizar energía renovable para producir calor de grado industrial. El calentamiento de procesos representa la mayor parte del uso de energía in situ en la fabricación australiana, y las operaciones de temperatura más baja, como la producción de alimentos, son particularmente adecuadas para la transición a las energías renovables.
Para ayudar a los productores a comprender cómo podrían beneficiarse del cambio, la Agencia Australiana de Energías Renovables (ARENA) proporcionó financiación a la Alianza Australiana para la Productividad Energética (A2EP) para realizar estudios de prefactibilidad en una variedad de sitios en toda Australia, con la mayoría ubicaciones prometedoras que avanzan hacia estudios de viabilidad completos. [86]
En un esfuerzo por incentivar la eficiencia energética y reducir el impacto ambiental, los estados australianos de Victoria, Nueva Gales del Sur y Queensland han implementado programas de reembolso dirigidos a la mejora de los sistemas de agua caliente existentes. Estos programas fomentan específicamente la transición de sistemas tradicionales de gas o eléctricos a sistemas basados en bombas de calor. [87] [88] [89] [90] [91]
En 2022, la subvención Canadá para viviendas más ecológicas [92] proporciona hasta 5.000 dólares para mejoras (incluidas determinadas bombas de calor) y 600 dólares para evaluaciones de eficiencia energética.
Los subsidios a las compras en las zonas rurales en la década de 2010 redujeron la quema de carbón para calefacción, que había estado causando problemas de salud. [93]
A partir de 2022: las bombas de calor no tienen impuesto sobre el valor añadido (IVA), aunque en Irlanda del Norte se gravan al tipo reducido del 5% en lugar del nivel habitual de IVA del 20% para la mayoría de los demás productos. [94] A partir de 2022, [update]el costo de instalación de una bomba de calor es mayor que el de una caldera de gas, pero con la subvención del gobierno "Boiler Upgrade Scheme" [95] y suponiendo que los costos de electricidad y gas sigan siendo similares, sus costos de vida útil serían similares. [96]
El Programa de reembolso para hogares eléctricos de alta eficiencia se creó en 2022 para otorgar subvenciones a las oficinas estatales de energía y a las tribus indias con el fin de establecer reembolsos para hogares eléctricos de alta eficiencia en todo el estado. Con efecto inmediato, los hogares estadounidenses son elegibles para un crédito fiscal para cubrir los costos de compra e instalación de una bomba de calor, hasta $2,000. A partir de 2023, los hogares de ingresos bajos y moderados serán elegibles para un reembolso por bomba de calor de hasta $8,000. [97]
En 2022, se vendieron más bombas de calor en Estados Unidos que calderas de gas natural. [98]
En noviembre de 2023, la administración Biden asignó 169 millones de dólares de la Ley de Reducción de la Inflación para acelerar la producción de bombas de calor. Para ello utilizó la Ley de Producción de Defensa, porque según la administración, la energía que es mejor para el clima también es mejor para la seguridad nacional. [99]
El sistema fotovoltaico-térmico de bomba de calor asistida por energía solar de expansión directa (PV/T-DX-SAHP) permite aprovechar el calor residual para la evaporación del refrigerante en el colector-evaporador PV/T, al tiempo que proporciona una mejor refrigeración para las células fotovoltaicas (Yao et al., 2020).
Medios relacionados con bombas de calor en Wikimedia Commons
