Las bombas de calor se están poniendo de moda en un mundo que tiene que reducir las emisiones de carbono rápidamente y al mismo tiempo reducir los costos de energía. En los edificios, reemplazan la calefacción de espacios y el calentamiento de agua, y proporcionan refrigeración como bonificación.

Una bomba de calor extrae el calor del exterior, lo concentra (usando un compresor eléctrico) para elevar la temperatura y bombea el calor donde se necesita. De hecho, millones de hogares australianos ya tienen bombas de calor en forma de refrigeradores y acondicionadores de aire de ciclo inverso comprados para enfriar. También pueden calentar y ahorrar mucho dinero en comparación con otras formas de calefacción.

Incluso antes de las restricciones en el suministro de gas ruso, muchos países europeos estaban implementando bombas de calor, incluso en climas fríos. Ahora, las políticas gubernamentales están acelerando el cambio. Estados Unidos, que ha tenido gas muy barato en los últimos años, se ha sumado a la carrera:el presidente Joe Biden ha declarado que las bombas de calor son "esenciales para la defensa nacional" y ha ordenado que se aumente la producción.

El gobierno de ACT está alentando la electrificación de edificios con bombas de calor y está considerando una legislación que exija esto en los nuevos desarrollos de viviendas. El gobierno de Victoria lanzó recientemente una hoja de ruta de sustitución de gas y está reformulando sus programas de incentivos hacia las bombas de calor. Otros estados y territorios también están revisando políticas.

Es un gran día para las bombas de calor. Lea nuestra declaración para comprender la importancia del anuncio de la Ley de Producción de Defensa de @POTUS:https://t.co/HAayg9lcIX pic.twitter.com/D9WYqDp19J

— Rewiring America (@rewiringamerica) 6 de junio de 2022

¿Qué tan grandes son los ahorros en costos de energía?

En relación con un calefactor eléctrico o un servicio de agua caliente eléctrico tradicional, calculo que una bomba de calor puede ahorrar entre un 60 % y un 85 % en costos de energía, que es un rango similar a las estimaciones gubernamentales de ACT.

Las comparaciones con el gas son complicadas, ya que las eficiencias y los precios de la energía varían mucho. Sin embargo, por lo general, una bomba de calor cuesta alrededor de la mitad para la calefacción que el gas. Si, en lugar de exportar el exceso de producción solar de la azotea, lo usa para hacer funcionar una bomba de calor, calculo que será hasta un 90% más barato que el gas.

Las bombas de calor también son buenas para el clima. Mis cálculos muestran que una bomba de calor típica que usa electricidad australiana promedio de la red reducirá las emisiones en aproximadamente una cuarta parte en relación con el gas y tres cuartas partes en relación con un ventilador eléctrico o un calentador de panel.

Si una bomba de calor de alta eficiencia reemplaza la calefacción de gas ineficiente o funciona principalmente con energía solar, las reducciones pueden ser mucho mayores. La brecha se está ampliando a medida que la electricidad renovable sin emisiones reemplaza la generación de carbón y gas, y las bombas de calor se vuelven aún más eficientes.

¿Cómo funcionan las bombas de calor?

Las bombas de calor disponibles en la actualidad alcanzan una eficiencia del 300 al 600 %, es decir, por cada unidad de electricidad consumida, producen de tres a seis unidades de calor. Las bombas de calor también pueden funcionar en condiciones de congelación.

¿Cómo es esto posible, cuando la eficiencia máxima de los calentadores eléctricos y de gas tradicionales es del 100% y el aire frío es frío?

No es magia. Piensa en tu frigorífico, que es una pequeña bomba de calor. Dentro de la nevera hay un panel frío llamado evaporador. Absorbe el calor de los alimentos tibios y de otras fuentes, porque el calor fluye naturalmente de un objeto más caliente a un objeto más frío. El motor eléctrico debajo del refrigerador impulsa un compresor que concentra el calor a una temperatura más alta, que vierte en su cocina. Los lados y la parte posterior de un refrigerador típico se calientan cuando esto sucede. Así que tu nevera enfría la comida mientras calienta un poco la cocina.

Una bomba de calor obedece las leyes de la termodinámica, que le permiten operar con eficiencias del 200 % a más del 1000 % en teoría. Pero cuanto mayor es la diferencia de temperatura, menos eficiente es la bomba de calor.

Si una bomba de calor necesita extraer calor del ambiente, ¿cómo puede funcionar en climas fríos? Recuerde que su refrigerador mantiene frío el compartimiento del congelador mientras bombea calor a su cocina. Las leyes de la física están en juego. Lo que experimentamos como una temperatura fría en realidad es bastante caliente:todo es relativo.

Outer space is close to a temperature known as absolute zero, zero degrees Kelvin, or—273℃. So a temperature of 0℃ (at which water freezes), or even the recommended freezer temperature of -18℃, is actually quite hot relative to outer space.

The main problem for a heat pump in "cold" weather is that ice can form on its heat exchanger, as water vapor in the air cools and condenses, then freezes. This ice blocks the air flow that normally provides the "hot" air to the heat pump. Heat pumps can be designed to minimize this problem.

How do you choose the right heat pump for your home?

Selecting a suitable heat pump (more commonly known as a reverse-cycle air conditioner) can be tricky, as most advisers are used to discussing gas options. Resources such as yourhome.gov.au, choice.com.au and the popular Facebook page My Efficient Electric Home can help.

All household units must carry energy labels (see energyrating.gov.au):the more stars the better. The independent FairAir web calculator allows you to estimate heating and cooling requirements of a home and the size needed to maintain comfort.

Bigger heat pumps are more expensive, so unnecessary oversizing can cost a lot more. Also, insulating, sealing drafts and other building efficiency measures allow you to buy a smaller, cheaper heat pump that will use even less energy and provide better comfort.

When using a heat pump, it is very important to clean its filter every few months. A blocked filter reduces efficiency and the heating and cooling output. If you have an older heat pump that no longer delivers as much heat (or cooling), it may have lost some refrigerant and need a top-up. + Explora más

Next-gen heat pump could cut energy bills and carbon emissions

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.