TDH y las calefacciones eléctricas directa y bomba de calor

A estas alturas, y convenientemente separado de las elecciones, ya no debe quedar nadie que no se haya enterado de la ya no inminente sino ejecutada desaparición de la antigua tarifa nocturna y su sustitución por la Tarifa de Discriminación Horaria (TDH). De lo que quizá aún no se haya percatado todo el mundo aún, es del correspondiente empeoramiento de la tarifa normal. Todo empezó en 2006 (al menos ya viene en tarifas del B.O.E. del 22 de diciembre de 2006) donde algún simpático mago del consejo de ministros se sacó de la manga una penalización por exceso de consumo para la tarifa normal: los consumos superiores a 1.300kWh en un bimestre, tenían que pagar (cada kWh que se pase) 0'013€ extra (antes de impuestos, que totalizan un 22% en la electricidad a añadir después: incluso pagamos IVA de un impuesto especial). Sin haber seguido todos los pasos, al menos en el B.O.E. de 30 de junio de 2007, el recargo es el mismo pero para los consumos superiores a 1.100kWh en un bimestre. Dado que aún debía de quedar algún amigo sin contentar después de la estafa legal (por el momento) del fin de la tarifa nocturna, desde el último cambio, el vigente a día de hoy, el exceso es considerado el consumo que supere 500kWh en un mes, con un coste extra (cada kWh de más) de 0'027403€ (sí, no bizqueéis, más del doble). Dada esta evolución, la única buena noticia es que la regulación de tarifas eléctricas tiene los días contados. De todas formas, por si las moscas, y porque así ya no renta, a poco que podáis diverger vuestro consumo a la noche-mañana, hay que pasarse a la TDH: yo ya lo he hecho.

Sobre si no soy suficientemente ecologista para apreciar este empeño del gobierno de que reduzcamos nuestro consumo eléctrico, al menos en horario de consumo punta, he de recalcar un par de puntos:

1. La generación de electricidad no es sustancialmente más verde de noche que de día (yo también pensaba que sí lo sería), si es que no sucede al revés. Echad un vistazo al mix de producción en la página de la Red Eléctrica de España. En los picos es cuando suele entrar la energía hidráulica.
2. La calefacción realmente ecológica es la bomba de calor, que sufre un recargo en su consumo (además de su total falta de promoción en el caso de la aire/aire o aire/agua), mientras el antiecológico (en comparación) consumo directo de gas natural no tiene absolutamente ningún recargo por exceso de consumo, más bien al revés, cuanto más consumo tarifas más baratas, justo a la inversa que con la electricidad doméstica.
   

Datos y suposiciones

En el análisis sobre la eficiencia de las calefacciones ya introduje una primera aproximación al impacto de la Tarifa de Discriminación Horaria (Residencial) en la factura de las calefacciones eléctricas, tanto directas (radiadores/emisores eléctricos o acumuladores) como bombas de calor. Simplemente en ese artículo aplicaba una distribución uniforme del consumo de calefacción independiente de la franja horaria, mientras que en la realidad tendremos menores temperaturas de noche que de día con un consiguiente mayor proporción del gasto durante la noche que durante el día. Pues bien, en el presente artículo, presupongo unas condiciones de temperatura externa de 7°C durante el día (horario punta de la TDH, es decir, 10 horas al día) y -7°C durante la noche y mañana (horario valle de la TDH, es decir, las otras 14 horas al día), con lo cual, para una temperatura constante interior de 21°C, resulta en un consumo de potencia calorífica doble en una hora nocturna (diferencia de 21°C-(-7°C)=28°C) que en una hora diurna (diferencia de 21°C-7°C=14°C), al considerar las pérdidas de calor proporcionales a la diferencia de temperatura. En la práctica, si considerasemos la reducción de las pérdidas de calor del acristalamiento (ventanas y puertas de cristal) al bajar las persianas al caer la noche, entonces el consumo nocturno sería algo menor.

Además, he considerado mayor potencia contratada para aquellos sistemas con mayor necesidad de consumo eléctrico, fijando arbitrariamente a 4'8kW en el caso de la bomba de calor de eficiencia 350% (en principio tierra/agua, es decir, geotérmica); el resto, en función de cuánto consuman de potencia eléctrica nocturna a mayores respecto a la geotérmica, así aumentarán su potencia contratada (y ya todos sabemos, salvo el cachondo del señor ministro, que la potencia irá en función de lo que le permiten los incrementos de 5A de intensidad eléctrica). La elección, aunque arbitrartia, sigue cierta lógica: simplemente porque así la de eficiencia del 250% (en principio aire/agua o aire/aire) tiene ya una potencia contratada de 5'75kW, que se corresponde con la instalación en nuestra casa donde tenemos doble dual-split aire/aire, es decir, 2 unidades externas y 4 internas (consolas), con un consumo máximo eléctrico conjunto de unos 2'4kW.

En éste último tipo de bombas de calor (aire/agua o aire/aire), de eficiencia media del 250%, he tenido en cuenta la variación de la eficiencia con la temperatura, considerando una caída de prestaciones a -7°C respecto a las de 7°C de un tercio, más un incremento de un pesimista 20% en la potencia consumida por culpa de desescarches, tal y como ya hice en la primera entrada acerca de prejuicios sobre la bomba de calor. Con ello, y habiendo fijado la eficiencia media, obtengo los valores a 7°C, resultando un COP de 3'97, y a -7°C, resultando un COP de 2'2. El primero, 3'97 a 7°C, será pesimista para, al menos, una bomba de calor aire/aire Inverter de COP en situaciones nominales de al menos 3'97, pues estaría trabajando a una potencia entregada bastante baja (550W de consumo eléctrico y éste por el COP de calor insuflado) donde estas bombas tienen rendimientos superiores al nominal (al menos las mías). El segundo, 2'2 a -7°C, como ya comenté también es pesimista en una bomba de calor moderna con desescarche inteligente.

De darse el caso de que en realidad tengamos una bomba de calor aire/aire o aire/agua de misma potencia eléctrica que para el caso geotérmico (1'25kW), entonces con la bajada de temperatura externa no llegaría para mantener la temperatura de la casa. Este caso lo he contemplado en la última columna: un sistema de bomba de calor apoyado por resistencia eléctrica (de unos 1'6kW), que dará el calor complementario necesario en dicha situación (de noche-mañana). Ello hará, obviamente, aumentar tanto el consumo, como la potencia a contratar (en las condiciones del estudio). La resistencia, bien estará incluida en la bomba aire/agua, bien será un simple radiador/emisor /termoventilador eléctrico para la bomba aire/aire.


Tabla comparativa de consumo ante TDH

Resultado recortado, sin algunas filas y columnas auxiliares.


Aquí la hoja de cálculo de OpenOffice (aquí para la mula; como es el primero, si tenéis problemas avisad), por si queréis jugar con algún número, o simplemente conseguir ver mejor esta pedazo tabla.

[Añado versión al 30/IV/2010, con tarifas actualizadas (ha desaparecido, por ejemplo, el exceso de consumo y la tarifa regulada como tal para trifásica, o sea, potencia superior a unos 10kW) para la mula: hoja de cálculo de OpenOffice (enlace por si no tenéis eMule o similar) y exportanción en archivo PDF (ídem). También he añadido a partir de qué porcentaje de consumo en horario de noche-mañana compensa pasarse a la TDH: grosso modo con un poco más de la cuarta parte del consumo eléctrico.]

Comentario a los resultados

Si bien las condiciones de funcionamiento son realmente adversas (10 horas al día a 7°C y otras 14 a -7°C, durante 6 meses), un sistema de bomba de calor aire/aire o aire/agua autónomo (con la potencia suficiente para no requerir apoyo eléctrico en ningún momento) supone apenas un 25% de incremento de gasto de utilización que en el caso de bomba de calor geotérmica (con condiciones de operación pesimistas para todos los casos). En este ejemplo, se podría conseguir la potencia autónoma con un simple par de bombas de calor aire/aire split Inverter DC de potencia pequeña (consumo eléctrico de 1kW), pudiendo salir con instalación cada una por unos 1.200€ (lo que le salió a mi cuñado el mes pasado, incluyendo ya el IVA). Sin volver a ponerla otra vez aquí, en la figura de comparación de todos los tipos de calefacción podéis observar como ya la opción de gas natural con caldera de condensación y la de caldera de biomasa quedan peor en consumo, aunque incluyamos todos los gastos fijos de electricidad en la cuenta de calefacción. Es más, ante las condiciones particulares de funcionamiento en el presente estudio, sorprendentemente el consumo de la calefacción eléctrica directa normal (sin acumuladores) con TDH es totalmente comparable con la calefacción de gasóleo con caldera a baja temperatura.

De ya contar con otro sistema de calefacción, podemos observar en la última columna cómo no es impensable utilizar la bomba de calor simplemente como elemento de ahorro en una instalación existente, quizá de radiadores/emisores eléctricos, a la escandinavo-irlandesa, colocando simplemente la consola interna en una zona central de la casa, y utilizando eventuales radiadores/emisores eléctricos (de tener que comprarlos, los más baratos que cumplan unos mínimos), bien de apoyo en caso de necesidad (el rendimiento de la bomba ante una bajada de temperatura ya no sea suficiente), bien para subir algún gradillo en alguna habitación en particular (con el termostato puesto quizá en la bomba a un grado más que en los radiadores).

Si las condiciones térmicas del invierno en la zona en la que vivimos, son bastante más suaves de las expuestas, entonces que nadie se extrañe si el rendimiento de la bomba de calor aire/agua o aire/aire resulte totalmente comparable al de una instalación geotérmica.

Prejuicios sobre la bomba de calor I: No funcionan bien para temperaturas inferiores a 5°C

Una vez mostrada la competitividad de las bombas de calor tanto en el análisis ecológico como en el análisis económico de los sistemas de calefacción, incluso siendo realmente pesimista en cuanto a los rendimientos medios obtenibles y en el reparto horario de consumos para Tarifa de Discriminación Horaria, dedicaré las próximas entradas a desmentir o actualizar viejas percepciones erróneas o anticuadas sobre las bombas de calor. Concretamente me centraré más en la defensa de las aire/aire (foco frío u origen del calor el aire externo / foco caliente o destino de calor el aire interno de la casa), bien en su versión split (sistema partido: unidad exterior -compresor- más unidad interior -usualmente la típica consola-) o multisplit (ídem con varias consolas interiores), bien en su versión unidad interior en falsotecho (usualmente) con posterior distribución del calor por conductos de aire. La principal ventaja de las primeras es la reducida obra para su colocación, mientras que las segundas hacen un mejor reparto del calor que un sistema split simple por menos dinero que un multisplit, pero con una usualmente menor eficiencia (menor superficie de intercambio interior y mayor necesidad de potencia de ventilación al tener que impulsar el aire por los conductos) más posible pérdidas de calor en los conductos (no deberían ser más de un 15% como mucho). Con mucho, el sistema por conductos es el más popular en Estados Unidos en viviendas unifamiliares, por ejemplo.

Hay que resaltar, que la tecnología en el resto de sistemas de calefacción ya sólo consigue mejoras de eficiencia marginales. En las bombas de calor, sobre todo en las domésticas, aún no se ha llegado a acercarnos al límite teórico máximo de funcionamiento de una máquina basada en el ciclo de Carnot. Realmente podrían construirse máquinas experimentales que puedan acercarse mucho más que las actuales, aunque eso, hoy en día, supondría el uso de gases no inocuos y por tanto desaconsejables. Pues bien, simplemente con diseños mejorados de compresores y con mejoras en su funcionamiento y control, como puedan ser los sistemas Inverter DC, se ha conseguido prácticamente doblar las eficiencias de estas máquinas en los últimos 30 años.


Eficiencia y desescarche

Ciertamente, la eficiencia de las bombas de calor decae con la temperatura externa, o, visto al revés, la eficiencia es tanto mayor cuanto menos diferencia hay entre la temperatura interna y la externa (salto térmico). Ciertamente, también, en esta curva no se tiene en cuenta la necesidad de los ciclos de desescarche de la bomba de calor, y el comentario repetido una y otra vez afirma que en los ciclos de desescarche se pierde buena parte de la eficiencia de la bomba de calor.

Sí que en el intercambiador de calor de la unidad externa puede empezar a formarse hielo cuando bajemos de 5°C, y sí que las bombas antiguas realizaban ciclos de desescarche (cambio a modo aire acondicionado, aunque usualmente parando el ventilador de las unidades internas, para fundir el hielo) periódicos por debajo de cierta temperatura, y sí que esto suponía un considerable mayor consumo eléctrico. Sin embargo, éste mayor consumo, en estudios de los años 80, lo cifran en, como mucho, un 20% (la media de los estudios era un 8%). Esto significa que el número de kWh de calor insuflados dividido por el número de kWh de electricidad consumidos, pasa a decrementarse en 1-1/(1+20%)=17%, es decir, si por ejemplo el COP a 1°C iba a ser de 2'5 sin desescarche, ahora sería (recalco, el 20% es pesimista) 2'5 x (1-17%)=2'08 al tener que desescarchar periódicamente. Pues bien, las bombas de calor modernas no hacen desescarches periódicos, sino que la unidad de control detecta la presencia de hielo y sólo entonces inicia un ciclo de desescarche.


Caída del rendimiento con la temperatura

Por otro lado, y a pesar de que las bombas de calor modernas pueden encontrarse con temperaturas mínimas de funcionamiento de -5°C a -20°C, existe la creencia de que en temperaturas bajo cero el rendimiento ya es muy bajo. Pues bien, en realidad el COP correspondiente a -7°C es en realidad más similar a 2/3 del correspondiente a +7°C, es decir, si tenemos una bomba de calor con COP en condiciones nominales (7°C) de 4, el COP a -7°C estará más cerca de 4 x 2/3 = 2'66, o si tenemos en cuenta un pesimista incremento del 20% en desescarches, de 2'66/1'2 = 2'22. Es decir, incluso en esas condiciones la bomba de calor estaría entregando, al menos, 2'22 kWh de calor por kWh eléctrico consumido. Si además suponemos que la temperatura de -7°C o inferior tendrá lugar de noche, podremos aprovecharnos de la TDH para compensar la menor eficiencia con el menor coste del kWh.

Incluso en la eventual situación en que no llegue el calor aportado por la bomba de calor (hayamos subdimensionado, con pocas unidades o las mismas de baja potencia), podremos apoyarnos esas noches en simples (y baratos) radiadores eléctricos (bien de aceite, bien halógenos, bien termoventiladores) a los cuales podemos añadir en su enchufe un también barato termostato, si no lo tuvieran incorporado. Suponiendo que el calor de mantenimiento fuese x, entonces la eficiencia global sería, siguiendo el ejemplo, de (2'22+(x-2'22))/(1+(x-2'22)), que para x=4 (por poner algo, si hemos dimensionado justo para las condiciones nominales, de 7°C) nos daría aún una eficiencia de 1'44 kWh-calor/kWh-eléctrico, no mal valor si además estamos pagando la tarifa valle.


Potencia entregada y eficiencia

El COP que figura en las especificaciones de las bombas de calor es el medido en las condiciones nominales de temperatura y humedad externa y temperatura interna, es medido para una potencia de trabajo cercana a la máxima, es decir, cercana a estar entregando todo el calor posible al interior de la casa. Pues bien, lo normal de una bomba de calor Inverter DC es estar trabajando en un punto próximo al equilibrio, es decir, entregando casi exactamente el calor que está perdiendo la casa o habitación y que por tanto hay que reponer; si no hemos infradimensionado la bomba de calor, entonces ésta estará trabajando a una menor potencia de la nominal, y, por consiguiente, al menos en alguno de los modelos comerciales (habría que ver la hoja de especificaciones técnicas de cada una en particular, a ver si especifican los rangos de potencia entregada y consumida, con los cuales se puede hacer el cálculo), ello supondrá una eficiencia mayor al COP nominal. Este hecho se deriva directamente de la menor necesidad de utilizar los ventiladores en las unidades interior y exterior para intercambiar menos calor.

Por ejemplo, mis bombas de calor dual-split, tienen un COP de 4'35 entregando la potencia nominal, pero una eficiencia mayor a 5 entregando la potencia mínima.

Conclusión

Incluso con clima medianamente severo, mientras éste no suponga temperaturas bajo cero mucho más allá de las noches (14 horas de tarifa valle), utilizar bomba de calor con Tarifa de Discriminación Horaria, complementada con eventuales radiadores eléctricos, es una solución altamente competitiva tanto económica como ecológicamente.

El calor económico, la calefacción eficiente

Una vez evaluado el impacto medioambiental real (no sirve sólo con que no contamine en la puerta de tu casa), voy ahora con lo prometido, el análisis de economía de cada uno de los tipos principales de calefacción. Eso sí, obviaré los costes de instalación en el análisis, y hablaré únicamente del gasto en consumo.

Si googleáis en busca de "comparativa calefacción", seguramente aún deis con alguna página que conserve un antiguo análisis de consumo de Unión Fenosa del 2003. Aunque anticuado, es una primera referencia para ver por donde van los tiros, aunque obviamente de lo que era antes la Tarifa Nocturna a lo que es ahora la Tarifa de Discriminación Horaria (Residencial) hay un trecho y pico, y de los costes de los combustibles qué vamos a decir.


Datos y suposiciones

Enlaces al origen de los precios, tomados ayer: precio gasóleo calefacción, tarifa de gas familia, precio y características de pellets (estos datos, el coste de los pellets y su poder calorífico inferior, son de lo más variado, con lo cual tomadlo como un simple ejemplillo), tarifas eléctricas (los impuestos viendo la dolorosa de Fenosa).

De los sistemas de combustión, los más eficientes, o sea caldera de gasóleo de baja temperatura y caldera de gas natural de condensación, implican trabajar con el circuito de agua a una temperatura baja, no muy superior a 40ºC. Esto implica la necesidad de instalaciones, bien de radiadores sobredimensionados al menos un 50%, bien de suelo radiante.

La eficiencia de la caldera de gas natural de condensación está dada sobre el Poder Calorífico Inferior (PCI), cuando todo el resultado de la combustión queda en fase gaseosa, mientras que si se consigue aprovechar lo suficiente el calor en los gases de combustión terminamos condensando el agua, en ello se recupera bastante calor (añade un 11% al PCI en el gas natural, sólo un 6% en el caso del gasóleo dada su menor proporción de hidrógeno atómico), y por eso la eficiencia nos sale mayor que el 100%; si la hubiesemos medido en relación al Poder Calorífico Superior (límite superior que tiene en cuenta la condensación del agua) nos hubiera dado menor al 100%, como cabe esperar. Lo del calor aportado por la condensación se entiende mejor al revés: al secaros las manos bajo un secador eléctrico, no sentiréis el calor (temperatura) hasta que no se hayan secado, es decir, mientras tanto todo el calor (energía) la absorbe el agua para evaporarse; es ese calor (energía) el que se recupera en la condensación, bien en las susodichas calderas del resultado de la combustión, bien las bombas de calor con foco de origen del calor el aire del exterior cuando éste ya tiene una humedad relativa elevada.

La potencia contratada en los sistemas eléctricos los he fijado todos a 5'75kW (su coste va incluido en el coste anual), aunque realmente cabe esperar ser necesario una potencia mayor para radiadores/emisores eléctricos directos que para bombas de calor, y mayor para acumuladores (han de cargar todo el calor del día -10 horas- durante la noche -14 horas-) que para radiadores eléctricos. Por supuesto por radiadores/emisores eléctricos me refiero desde las estufas eléctricas de aceite, estufas halógenas y calores a colorines (azul, verde o el que sea), y sí, todos tienen una eficiencia en generar calor a partir de electricidad de prácticamente el 100% (pongo prácticamente por si realmente se pudiera medir la ínfima parte que se pueda escapar por radiación electromagnética).

Respecto al reparto de consumo para la Tarifa de Discriminación Horaria (Residencial) para todos los radiadores/emisores eléctricos y bombas de calor, esta vez, al contrario que en el análisis ecológico de las calefacciones, he de decir que he tomado una aproximación pesimista repartiendo el consumo homogéneamente las 24 horas del día. Sin duda el consumo de la calefacción puesta a la misma temperatura las 24 horas, será claramente superior de noche y primeras horas de la mañana (tarifa valle) que durante el resto del día (tarifa punta), por lo que cabe esperar mejores resultados que los expuestos en estos casos y podemos considerarlos caso peor. Es más, en el caso de bomba de calor con foco de origen del calor (foco frío) el aire externo, el efecto será todavía más acusado, dado que la eficiencia de las mismas aumenta cuando la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior decrece, es decir, cuando la electricidad es más cara. Puede, además, observarse como el impacto de la TDH es más acusado (no proporcional) cuanto mayor sea el consumo: este hecho es debido al maravilloso recargo por exceso de consumo de la tarifa normal, que penaliza (desde el último cambio de tarifa) el consumo por encima de 500kWh en un mes. En este caso, tarifa normal, las cifras teniendo en cuenta más gasto eléctrico que la calefacción, serán peores.

De la eficiencia de las bombas de calor decir que he mantenido los dos valores, pesimistas, comentados en el análisis ecológico. Ciertamente una bomba de calor tierra/agua o agua/agua (foco frío/foco caliente, o sea, origen del calor / destino del calor) tendrá con toda seguridad un COP (Coefficient Of Performance, kWh de calor insuflados por kWh eléctrico consumido) sostenido (dado la prácticamente constante temperatura del foco frío) superior a 4; en cualquier caso éste tipo de bomba de calor suele instalarse con suelo radiante, aunque ciertamente también se puede hacer la distribución con consolas y supongo (esto último no lo he visto comentado en ningún sitio) por conductos (tuberías usualmente por el falso techo llevando el aire caliente).

Respecto a las bombas de calor aire/agua (misma distribución del calor que las tierra/agua y agua/agua) y aire/aire (típico aire acondicionado reversible con distribución con consola interior o por conductos), si bien su eficiencia irá variando a lo largo del día con la temperatura exterior, cabe esperar eficiencias promedio mejores del 250% indicado en la tabla. La aire/agua porque tendrá períodos suficientemente largos de funcionamiento (puede darse suficiente margen a la temperatura del circuito de agua para encender y apagar con poca frecuencia), mientras que las aire/aire si son Inverter DC porque se mantienen en un régimen de funcionamiento de aportar casi exactamente el calor perdido, con lo cual sufren menos ciclos de encendido/apagado (en condiciones normales ninguno hasta que las apaguemos). Por ello cabría esperar eficiencias promedio superiores al 3 para máquinas Inverter DC con COP (situación nominal de 7ºC y humedad del 70% en el exterior, y 21ºC en el interior insuflando una potencia nominal próxima a la máxima) de 4 en climas no excesivamente severos.


Tabla comparativa de consumo de los tipos de calefacción

Al final va recortada (datos superfluos tales como factor de impuestos en la electricidad), pero tiene los resultados interesantes.



Aquí la hoja de cálculo de OpenOffice (versión 3) (añado aquí el enlace para la mula), por si queréis jugar con algún número, o simplemente conseguir ver esta pedazo tabla.

[Añado versión al 27/IV/2010, con tarifas actualizadas (ha desaparecido, por ejemplo, el exceso de consumo en la eléctrica) para la mula: hoja de cálculo de OpenOffice (enlace por si no tenéis eMule o similar) y exportanción en archivo PDF (ídem). ]


Comentario a los resultados

Los resultados hablan por sí solos, aunque habiendo visto la tabla que os comentaba del 2003, hay que decir que la calefaccion por gasóleo (aunque os hiciesen descuentos del 15%) está impresionantemente cara (sobre todo comparándolo con gas natural)... o tengo algún errorcillo en algún lado que no he encontrado.

Algo que en realidad me ha sorprendido bastante es la comparativa caldera normal de gasóleo versus radiadores eléctricos con TDH. La poca diferencia que hay, incluso aunque hubiese descuento en el gasoil, seguro que se diluye con el efecto comentado del reparto homogéneo del consumo eléctrico en las 24 horas, a pesar de que hubiese que, seguramente, subir la potencia contratada.

En cualquier caso, la bomba de calor, incluso con versión pesimista y considerando tarifa eléctrica normal, está casi a la par que caldera de gas natural de condensación, o mejor que ésta y casi que la caldera de pellets si consideramos TDH. Si, simplemente consideramos bomba de calor tierra-ó-agua/agua o bomba de calor aire/aire en localización de clima suficientemente suave (pocas noches bajo cero al año), entonces tendremos la calefacción ganadora, incluso sin TDH.


Conclusión

Si hoy en día queremos una calefacción económica en consumo, bien nos decantamos por una de biomasa si tenemos el espacio y la disponibilidad del combustible de calidad a buen precio, bien instalamos una versión de gasóleo a baja temperatura o gas natural de condensación (suelo radiante o radiadores sobredimensionados) apoyada por paneles solares, bien adquirimos la bomba de calor que se adapte a nuestro clima.

El calor ecológico, la calefacción verde

Ciertamente hay veces en que la publicidad y las denominaciones comerciales rozan el insulto a la inteligencia de nuestra especie, ya que parece ser que no la ilegalidad. Es así que sistemas de calefacción eléctrica directa (radiadores/emisores eléctricos, con o sin calor a colores) entran en el juego de añadir la falsedad de bajo consumo y/o algún término que directamente empiece por eco para hacer creer al consumidor desinformado que no sólo va a ahorrar dinero, sino que favorecerá al planeta en general.

Pues bien, quizá el único sitio donde podríamos considerar la calefacción eléctrica directa un sistema ecológico sería en Francia, donde más del 80% de la electricidad es de origen nuclear, y por tanto usarla genera poca cantidad de gases invernadero. Aún así sería un derroche. Es por eso que países serios, como Francia, (no, no estamos nosotros) intentan promover el uso de la bomba de calor en los sistemas de calefacción para conseguir la mayor eficiencia en el uso de los recursos.

Si pensamos en el caso de España, encontraremos que con un mix de generación de electricidad muy centrado en quemar combustibles fósiles, usar calefacción eléctrica directa no sólo es un derroche, es antiecológico: generará más gases invernadero que si quemamos directamente los combustibles fósiles en nuestra casa para calentarnos.


¿Cuál es el mix español?

Podéis consultarlo en la página web de Red Eléctrica de España: https://demanda.ree.es/generacion_acumulada.html. Además, si os ponéis con el puntero encima de una de las líneas entre tipos, os pondrá los valores numéricos. Pues bien, los datos por ejemplo para hoy 2/X/2008 a las 9:50 son:

• Hidráulica: 7'6%.
• Nuclear: 19'7%
• Fuel/gas: 0'6%
• Carbón: 17'5%
• Ciclo combinado: 40'4%
• Eólica: 3'7%
• Resto régimen especial: 12'7%

Esta última, Resto régimen especial, supongo que incluirá tanto energía solar como cogeneración (es decir, básicamente quema de gas natural), pero al no ir desglosada no la tendré en cuenta en los cálculos.

Siendo realmente optimistas, podemos darle una eficiencia en la generación de electricidad del 40% a las de Carbón y Fuel/Gas y del 60% a la de Ciclo combinado (gas natural). Por tanto, y con un cálculo simple e inexacto, y despreciando las pérdidas por la transmisión y transformación de la energía eléctrica desde su punto de origen hasta su punto de consumo, ¿cuántos kWh de energía tenemos que quemar para que nos llegue 1kWh a nuestro radiador/emisor eléctrico directo? (eso sí, siendo lo fácil que es, la conversión a calor de la electricidad será impresionantemente cercana al 100%, aunque no descarto irrisorias emisiones en ondas electromagnéticas de 50 Hz):

• Carbón y Fuel/gas: 1/(40% kWh-eléctrico/kWh-quemado) = 1/0'4 kWh-quemado/kWh-eléctrico = 2'5 kWh-quemado/kWh-eléctrico
• Ciclo combinado: 1/(60% kWh-eléctrico/kWh-quemado) = 1/0'6 kWh-quemado/kWh-eléctrico = 1'66 kWh-quemado/kWh-eléctrico

Teniendo en cuenta los porcentajes en la generación nos queda:(17'5%+0.6%) x 2'5 + 40'4% x 1'66 + 42'04% x 0 = 1'1258 kWh-quemado/kWh-eléctrico, es decir, a pesar de considerar un 42'04% de generación de electricidad mediante energía limpia (mucho suponer dada la mezcolanza en Resto régimen especial ), aún así resulta que hemos de quemar un 12% más de recursos que si la combustión la hiciésemos directamente en nuestra casa para calentarnos y aprovechasemos todo su poder calorífico. Ciertamente el calor al utilizar un sistema de caldera con circuito de agua y radiadores, no se aprovechará todo, es decir, parte se va en los gases resultantes de la quema o se nos queda en el cuarto de calderas. Sin embargo, sistemas eficientes como puedan ser una caldera de gas natural de condensación trabajando a baja temperatura y con buen aislamiento, tendrá seguramente una eficiencia superior al 1/112'58% = 88'82% kWh-calor-aprovechado/kWh-quemado (más bien se acercará al 95%), siendo por tanto más ecológicas, por el momento, incluso con estas suposiciones optimistas para la calefacción eléctrica directa.


Calefacción ecológica

Obviamente podremos considerarlas ecológicas cuanto menos tengamos que quemar, bien en la correspondiente generación de energía eléctrica, bien en la caldera de nuestra casa.

Por tanto, tendremos dos tecnologías totalmentes disponibles hoy en día que nos permitirán incrementar muy notablemente los kWh de calor conseguidos a partir de 1 kWh-quemado:

1. Calefacción de baja temperatura con apoyo de placas solares.
2. Bomba de calor.

Pues bien, ambas soluciones no son disjuntas, aunque está por ver que sea económicamente (ecológicamente posiblemente sí) rentable aplicarlas conjuntamente.


Apoyo de placas solares

Suponiendo que tengamos ya una instalación de calefacción a baja temperatura como pueda ser, por ejemplo, caldera de condensación más suelo radiante (el agua circulará seguramente a 40ºC o menos), el acoplarle al circuito unas placas solares térmicas permitirá reducir el calor que ha de ser aportado por la caldera, funcionando ésta simplemente como apoyo a las placas solares cuando éstas no estén calentando lo suficiente el agua (muchas nubes o de noche).

Soluciones con un 50% de aporte del calor por parte de las placas solares no son descabelladas, y permitirán, retocando las cuentas anteriores dando por buena la eficiencia del 88'82% del sistema de caldera, 50% x 112'58% = 0'5629 kWh-quemado/kWh-calor-aprovechado.

Ciertamente éste tipo de instalaciones ha de ser acometida por la comunidad para un edificio o en viviendas unifamiliares.


Bomba de calor

Aprovechar el calor de algo más frío para insuflarlo en algo más caliente es contraintuitivo... salvo que hoy en día todos tenemos nevera en casa, y quizá bastantes aire acondicionado. Tanto en la nevera como en el aire acondicionado nos interesa la generación de frío, siendo el calor el subproducto del que nos tenemos que librar, bien en la parte trasera de la nevera, bien en el compresor en el exterior del aire acondicionado; en la bomba de calor éste, el calor, no será el subproducto sino el objetivo del sistema, mientras que el frío será el subproducto.

Las bombas de calor pueden diseñarse para obtener el calor de diversos medios:

1. aire exterior,
2. suelo, con instalación bien en profundidad con varios pozos, bien en extensión con tubos a poca profundidad en horizontal,
3. agua subterránea.

Con mucho, el más popular en climas suaves es el aire externo, mientras que en climas más severos será más eficiente cualquiera de los dos últimos. La desventaja del aire externo es precisamente la variabilidad de su temperatura (y humedad) y la menor eficiencia de la bomba de calor cuanto mayor salto de temperatura hay entre el interior y el exterior, mientras las otras dos funcionan en condiciones de temperatura del foco de origen prácticamente constante, pero con el inconveniente de un coste de instalación muy superior.

Asimismo, la distribución del calor se puede hacer básicamente de dos maneras:

• directamente al aire, bien con la típica consola de aire acondicionado, bien con la unidad interior de falso techo y reparto por conductos a varias estancias,
• calentando un circuito de agua de baja temperatura, bien mediante consolas, bien mediante suelo radiante, bien con ambos, bien con radiadores extradimensionados.

Es en esta última variante donde incluso podría acoplarse al circuito de agua caliente los paneles solares. Es más, podemos encontrar una solución mixta integrada de bomba de calor más paneles solares en los denominados paneles solares termodinámicos. Salvo estos últimos, la solución será potencialmente ambivalente, sirviendo de calefacción en invierno y refrigeración en verano.

La eficiencia de las bombas de calor con foco de origen agua o tierra, podemos situarlo siendo pesimista en 3'5 kWh-calor por cada kWh-eléctrico consumido, mientras que una bomba de calor aire/aire (aire acondicionado reversible) Inverter DC podríamos, siendo también pesimistas, dejársela en 2'5 kWh-calor por cada kWh-eléctrico. Así, volviendo a nuestro cálculo de eficiencia ecológica, tendríamos para cada uno de este par de casos (ciertamente lo que sí es optimista es el 1'1258):

• 1 kWh-eléctrico/(3'5 kWh-calor) x 1'1258 kWh-quemado/kWh-eléctrico = 0'3217 kWh-quemado/kW-calor.
• 1 kWh-eléctrico/(2'5 kWh-calor) x 1'1258 kWh-quemado/kWh-eléctrico = 0'4503 kWh-quemado/kW-calor.

Es por estos resultados que, en países serios como Japón, no sólo abogan por el uso de bombas de calor para calefacción sino por modelos cada vez más eficientes (6 kWh-calor por 1 kWh-eléctrico consumido, que por aquí en Europa ni se ven), habiendo conseguido ya reducir el consumo eléctrico tanto en calefacción como en aire acondicionado en los últimos años.


Conclusión

¿Cuál es la calefacción ecológica? Creo que queda patente que ninguna de las calefacciones a colorines.

¿Cuál es la calefacción más económica? Esta pregunta tendrá que quedar para otro día, aunque creo que ya os podéis ir haciendo una idea clara de cuáles son los candidatos (no, tampoco ninguna de colorines).

El calor verde

Ciertamente hay sistemas de calefacción de lo más variopinto, y éste al menos se sale de lo común. No me refiero al auténtico sistema eléctrico ecológico basado en bomba de calor (heatpump), sino a la reinvención de las placas de infrarrojos.

En sí los sistemas de calefacción eléctrica por radiación, tales como la estufa eléctrica halógena, no son nada novedoso. El uso de este tipo de sistemas es además imperativo si se trata de mantener calentitos a usuarios en el exterior, como pueda ser en una terraza; ciertamente aquí no lo he visto en ningún sitio, pero sí en la zona de San Francisco hace ya más de una década. La propuesta de Calor Verde eso sí, parece que se distingue del resto disponible en el mercado por su formato en placas para colocación en el techo, acompañado de un termostato de pared.

¿Qué posibles ventajas y utilidades puede tener este sistema de calefacción?:

1. Al calentar un 80% mediante radiación, más su ubicación en el techo, consigue crear una sensación térmica agradable de manera rápida sin para ello tener que caldear el aire. Con ello puede resultar una opción interesante para salas de reuniones y baños.
2. En una ubicación tradicional, por ejemplo en un salón, dado que la radiación la recibirá sobre todo el suelo, sofás y demás muebles (también algo las paredes), se conseguirá que el calor esté distribuido de abajo a arriba, asemejándose, supongo, al más confortable sistema de distribución de calor, el suelo radiante.
3. En una ubicación tradicional, dado que las paredes al exterior de la casa no deben recibir más que una parte menor de la radiación infrarroja, ha de conseguirse que el calor emitido esté con nosotros algo más de tiempo (ya contaré una anécdota personal al respecto otro día) que con otros sistemas, como pudiera ser un emisor colgado de la pared (no así un radiador eléctrico de aceite en posición medianamente central de la habitación).
4. Supongo que en un dormitorio, al estar acostados, conseguiremos una radiación directa considerable que haga muy agradable la estancia con poca potencia.

Ciertamente no todo será tan bonito. ¿Cuáles son sus desventajas?:

1. Si el fin es calentar toda la casa a una temperatura dada, tendremos exactamente la misma eficiencia que cualquier otro sistema de calefacción eléctrica directa, y, salvo por la consideración de las pérdidas de calor y las paredes comentado antes, el mismo consumo.
2. Si el fin no es calentar toda la casa, sino sólo un conjunto limitado de habitaciones, entonces simplemente el bienestar será menor o tendremos que ir encendiendo y apagando las placas según nos vamos moviendo por la casa (no es descabellado, aunque no sé cuánto favorecerá los catarros).
   
3. Aunque la publicidad es ambigua ("Ahorrando entre un 30 y un 50% del consumo de energía de cualquier sistema actual"), está más que claro que se están comparando con el resto de sistemas de calefacción eléctrica directa, es decir, que nadie espere que el sistema, puesto a caldear a temperatura constante toda una casa, consuma menos que un sistema con calderas eficientes (o no) a baja temperatura de gas o gasoil, o que un sistema con bomba de calor.
4. La colocación en el techo, dado el implícito uso de la instalación eléctrica de alumbrado, me parece un poco arriesgada, salvo que se consulte a un instalador electricista profesional y se actualicen las secciones de los cables allá donde se vaya a poner placas que requieran potencia considerable. Las tomas de enchufe con secciones generosas suelen ir únicamente al nivel del suelo.

¿Es por tanto Calor Verde el sistema de calefacción recomendable para cualquiera en cualquier clima? ¿Es el sistema de calefacción eléctrica más ecológico del mercado? Las respuestas a ambas preguntas van a ser que no.