La implementación de bombas de calor residenciales más ampliamente en los Estados Unidos tiene el potencial de ayudar a reducir la contaminación por carbono y al mismo tiempo ahorrar dinero a los propietarios de viviendas. según un nuevo estudio realizado por un investigador y colegas de la Universidad de Michigan.

Sin embargo, En la mayor parte del país, la red eléctrica tendrá que ser más limpia y las bombas de calor eléctricas tendrán que ser más baratas antes de que estos dispositivos se vuelvan atractivos tanto desde el punto de vista medioambiental como financiero. dice Parth Vaishnav del Centro de Sistemas Sostenibles de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M.

El estudio aparece en la edición en línea del 28 de julio de la revista Cartas de investigación ambiental . Los otros autores son Thomas Deetjen de la Universidad de Texas y Liam Walsh de la Universidad Carnegie Mellon.

¿Qué es una bomba de calor residencial? Los he visto descritos como esencialmente un acondicionador de aire que está ligeramente modificado para que pueda funcionar en dos direcciones, refrescando la casa en verano y proporcionando calor en invierno. ¿Es eso correcto?

Eso es exactamente correcto. El calor fluye naturalmente de lugares calientes a lugares fríos, al igual que un coche rodará cuesta abajo. Durante el verano, Los acondicionadores de aire mueven el calor de un lugar frío (el interior de su casa) a un lugar caliente (el exterior). Durante el invierno, Los acondicionadores de aire pueden funcionar como una bomba de calor y hacer lo mismo, excepto que el lugar frío es el exterior y el lugar caliente es tu hogar. Del mismo modo que necesita hacer un trabajo para empujar un automóvil cuesta arriba, necesita hacer algo de trabajo para empujar el calor de un lugar frío a uno caliente. Lo que hace que las bombas de calor sean eficientes es que, por lo general, puede transferir dos o más unidades de calor por cada unidad de trabajo.

Las bombas de calor se discuten ampliamente como herramientas para ayudar a combatir el cambio climático. ¿Cómo podrían las bombas de calor eléctricas ayudar a reducir las emisiones de combustibles fósiles? y ¿cuál es el potencial para su adopción generalizada en los Estados Unidos?

La mayoría de los hogares en los EE. UU. Se calientan quemando un combustible que contiene carbono (gas natural, propano o aceite) dentro de la casa. Hacer esto emite gases de efecto invernadero. No existe una manera fácil de eliminar los GEI de esta combustión. Por ejemplo, Sería muy caro capturar pequeñas cantidades de dióxido de carbono de cientos de millones de hogares y secuestrarlo permanentemente. Sin embargo, las bombas de calor funcionan con electricidad, y hay muchas formas buenas y relativamente económicas de descarbonizar la red eléctrica.

Nuestro estudio muestra que, si asumimos una descarbonización moderada de la red durante la vida útil de una bomba de calor instalada hoy, las bombas de calor reducirían las emisiones de gases de efecto invernadero en todas partes. Deberíamos, sin embargo, tenga en cuenta dos cosas. Uno, las bombas de calor aumentarían los costos de calefacción para algunas casas, especialmente si no aplicamos impuestos a los combustibles fósiles por el daño que causan a la salud humana y al medio ambiente.

Segundo, La generación de electricidad a partir del carbón y el gas natural también produce contaminantes nocivos como los óxidos de nitrógeno. partículas finas y dióxido de azufre. En algunas partes del país, la mezcla de generación eléctrica es lo suficientemente sucia como para que las emisiones de estos contaminantes causen suficiente daño como para superar los beneficios de reducir las emisiones de dióxido de carbono.

Contando todo esto, Nuestro estudio sugiere que cambiar alrededor del 30% de las viviendas unifamiliares a bombas de calor en este momento reduciría los daños al medio ambiente y la salud humana y ahorraría dinero a los hogares. Deberíamos comenzar por cambiar de calefacción eléctrica resistiva, petróleo y propano a gas natural. Los mejores lugares para comenzar son las partes del país que tienen un clima moderado.

También debemos limpiar la red lo más rápido posible. Si nos comprometemos a hacer eso, Nuestros estudios anteriores muestran que las bombas de calor pueden reducir los daños ambientales y a la salud humana prácticamente en todo el país.

Cómo estuvo el Cartas de investigación ambiental estudio hecho, y ¿cuál fue el hallazgo más importante?

Usamos una base de datos llamada ResStock, desarrollado por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables, para simular 400 casas en cada una de las 55 ciudades de EE. UU., para un total de 22, 000 casas. Cada conjunto de casas fue elegido para ser representativo del parque de viviendas en esa ciudad. Luego usamos el modelo EnergyPlus del Departamento de Energía de EE. UU. Para simular el uso de energía por hora para cada uno de esos 22, 000 casas. Realizamos dos versiones de este análisis:una con bombas de calor, y otro con el combustible de calefacción que tuviera actualmente la casa. Comparamos estas dos ejecuciones para calcular los beneficios y costos de un cambio a bombas de calor.

Para evaluar los daños a la salud humana, utilizamos modelos integrados de calidad del aire desarrollados por investigadores de Carnegie Mellon. Para evaluar los daños del medio ambiente, utilizamos el costo social del carbono.

El hallazgo más importante fue que se podía ahorrar dinero y reducir los daños sociales, ahora mismo, duplicando la proporción de hogares que tienen bombas de calor.

¿Qué porcentaje de casas en los EE. UU. Podrían beneficiarse financieramente, en forma de facturas de servicios públicos reducidas, de instalar una bomba de calor eléctrica? y ¿qué porcentaje de esos hogares podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero mediante la instalación de una bomba de calor?

Aproximadamente un tercio de las viviendas unifamiliares se beneficiarían económicamente, después de tener en cuenta el costo adicional de instalar bombas de calor en relación con un horno de gas. Todas esas casas reducirían las emisiones de gases de efecto invernadero.

¿Cuáles son algunos de los principales impedimentos para lograr la adopción generalizada de bombas de calor en los Estados Unidos?

Desde el punto de vista de un propietario, la barrera clave es el mayor costo percibido de la instalación de bombas de calor. Digo percibido porque en muchas partes del país, Las bombas de calor se pagarían solas con creces durante su vida útil. También, si un propietario necesita reemplazar un calefactor y un acondicionador de aire, instalar una bomba de calor, que puede calentar y enfriar, podría ser la opción más barata. Otra barrera clave es que los instaladores pueden no saber lo suficiente sobre las bombas de calor para informar a los clientes de manera adecuada.

¿Cuál es el potencial para la adopción de bombas de calor residenciales en un estado de clima frío como Michigan?

A largo plazo, muy bien. En cuanto a su capacidad para "hacer el trabajo, "Las bombas de calor han mejorado su funcionamiento de manera confiable y eficiente en climas fríos. Continuarán mejorando. A medida que los veranos se vuelven más cálidos, el hecho de que las bombas de calor también puedan servir como acondicionadores de aire eficientes será cada vez más valioso.

Dicho eso debemos seguir invirtiendo para hacer que las bombas de calor sean más baratas y eficientes. También debemos invertir en hacer que nuestro parque de viviendas sea más eficiente apoyando la climatización. Aparte del clima frío, Uno de los desafíos es que la red eléctrica en el Medio Oeste todavía depende demasiado del carbón y el gas natural. Deberíamos cambiar a fuentes que no produzcan emisiones de dióxido de carbono en absoluto, o deberíamos capturar las emisiones de las plantas de carbón y gas y secuestrarlas permanentemente.