Eficiencia energética
Calefacción por bomba de calor: ¿Qué es y cómo funciona?
La eficiencia de la bomba de calor la está convirtiendo en el sistema de calefacción más demandado y exitoso del mercado actual.
Sol, aire, agua, suelos ¿y qué pasa con la biomasa? Cuando hablamos de energías renovables solemos centrar la atención en el ruido que está haciendo la aerotermia, la geotermia, las bombas de calor o las calderas de condensación.
Sin embargo, el biocombustible también es una alternativa a los combustibles fósiles que ha estado cogiendo impulso en los últimos años. De hecho, es una de las grandes apuestas del Gobierno español para cumplir con los compromisos comunitarios en materia medioambiental.
En España, las más de 400.000 viviendas que emplean calderas de biomasa evitaron emitir en torno a 4 millones de toneladas de CO2 en 2020. Lo equivalente a 29 millones de litros de gasóleo, o 450.000 coches en circulación.
De acuerdo con Abeviom, ese mismo año se instalaron casi 50.000 equipos nuevos de hasta 50 kW de potencia, que se sumaban a los otros 14.000 de tipo industrial con más capacidad energética (925 más que el año anterior). Todo ello conforma una industria que ya genera 3.700 millones de euros al año.
¿Te parece mucho? Pues nuestro país sigue muy lejos de las 1,2 millones de calderas de biomasa francesas, o las 2,2 millones italianas. En los países de la OCDE esta alternativa ya representa el 6% del suministro de energía primaria. Se trata, por tanto de una opción más que interesante para calentar tu casa.
Aquí no te vamos a hablar de las virtudes de la biomasa en sí misma (ya lo hicimos en este otro artículo), ni de las calderas de pellet (un tipo de biocombustible desarrollado aquí), sino de las calderas de biomasa en su conjunto.
¿Estás pensando en instalar una? Pues que sepas que las calderas de biomasa consumen de forma distinta a todo lo que conoces como suministro de calefacción. Veamos por qué exactamente.
Las calderas de biomasa vienen a ser quemadores conectados a un circuito de tuberías de agua caliente, capaces de generar energía alimentándose de desechos orgánicos. En este último campo es donde entra el péllet, pero ojo, no es lo único que sirve para hacerlas funcionar.
La elección del tipo de biocombustible determinará la capacidad térmica del sistema en gran medida. La eficiencia del mismo también condiciona, pero mucho menos que en otras alternativas de calefacción clásicas. Ahí la humedad del material también afecta a su rendimiento.
| PCI (PODER CALORÍFICO INFERIOR) | HUMEDAD (b.h. %) | ||
| (kj/kg) | (kWh/kg) | b.h (%) | |
| Pélets | 17.000 - 19.000 | 4,7 - 5,3 | < 15 |
| Astillas | 10.000 - 16.000 | 2,8 - 4,4 | < 40 |
| Hueso de aceituna | 18.000 - 19.000 | 5,0 - 5,3 | 7 - 12 |
| Cáscara de frutos secos | 16.000 - 19.000 | 4,4 - 5,3 | 8 - 15 |
| Leña | 14.400 - 16.200 | 4,0 - 4,5 | < 20 |
| Briquetas | 17.000 - 19.000 | 4,7 - 5,3 | < 20 |
Todo esto nos lleva a uno de los grandes inconvenientes de las calderas de biomasa: el almacenamiento. Se suelen instalar en los garajes precisamente por eso, y cuando se colocan dentro de las viviendas, pierden bastante capacidad, quedando delimitadas a la calefacción sin ACS.
Hay que recordar que las calderas de biomasa son las únicas capaces de ofrecer tanto calefacción como agua caliente. Las estufas y chimeneas, aunque entran dentro del mismo cupo renovable, solo pueden ofrecer lo primero.
Este tipo de calderas se pueden instalar en viviendas unifamiliares y comunidades de vecinos más o menos grandes. Lo posibilita una gama extensísima de potencias, que van desde los apenas 20kW hasta los más de 1 mW.
IDAE nos da un ejemplo de su utilidad real. "Una comunidad de vecinos de 40 viviendas localizada en el centro-norte de España, podría satisfacer sus necesidades de calefacción y agua caliente sanitaria con una caldera de 400-500 kW".
De todas formas lo de las cifras aquí no es muy preciso, porque la mayoría de calderas de biomasa cuentan con tecnologías que amplían sus capacidades. En el mercado hay productos muy automatizados capaces de aprovechar el calor residual hasta el extremo. Por no mencionar que lo hacen casi todo solas.
Como ya hemos dicho, las calderas de biomasa se diferencian por el uso final a aplicar. Eso condiciona la potencia y, por tanto, las características de los componentes de la instalación. Dependiendo del destino de la biomasa tenemos:
Esto también afecta a cómo se distribuye el biocombustible y a las advertencias que ha conocer en cuanto a almacenamiento. Si vas a apostar por una caldera de biomasa, IDAE te ofrece una tabla bastante descriptiva al respecto.
| Tamaño | consumo | almacenamiento | suministro | ejemplo | observación |
|---|---|---|---|---|---|
| Pequeña (viviendas unifamiliares) | Bajo | Tipo tolva | Bolsas pequeñas (15 - 25 kg) | Vivienda unifamiliar como segunda residencia | No requiere mucho almacenamiento. Hay que recargarla diariamente y se puede combinar con térmica para tener ACS. |
| Tipo tolva | Bolsas grandes (1000 kg) | ||||
| Todos | De obra | Sistema neumático, volquete o remolque | Vivienda unifamiliar como residencia habitual | Se instala siempre separada del almacenamiento. Hay que recargar una o dos veces al año | |
| Contenedor | Sistema neumático | ||||
| Silo flexible | Sistema neumático | ||||
| Grande (edificio de viviendas) | En superficie o en altura | Sistema neumático | Edificios sin terrenos aledaños o edificio ya construido con una habitación para almacén | Hay que asegurar la disponibilidad de un camión de suministro. El sistema neumático alcance los 40 metros como máximo. | |
| Subterráneo o en sótano | Sistema neumático | Silo no accesible directamente o suministro a distancia | |||
| Volquete | Trampilla del silo accesible para el camión de suministro | Cerciorarse de que el volquete tiene acceso directo al suministro | |||
| Remolque de piso móvil | Trampilla del silo accesible para el camión de suministro | Cerciorarse de que el volquete tiene acceso directo al suministro |
A parte de todo esto, es importante saber que el calor de biomasa se suministra, o bien como "calor directo" o bien como "calor derivado". Si es el segundo caso, hablaríamos de un suministro por red de distribución de ACS.
No tiene mucho misterio. Las calderas de biomasa no dejan de ser eso mismo, calderas. Queman el biocombustible e intercambian la temperatura obtenida con el agua de un circuito de tuberías. Estas después llegan a los radiadores de la vivienda ¡y voì lá!, calefacción lista.
El intercambiador de calor —conjunto de tubos verticales que manejan humos y agua—, pueden ser pirotubulares, con el agua rodeando a los humos y la cámara de combustión separada del intercambiador, o acuotubulares, con los humos rodeando al agua. En viviendas lo normal es lo primero.
En lo que respecta a la cámara de combustión, esta viene acompañada de una cúpula de distribución de gases, y, normalmente, de un sistema de regulación del caudal de aire. Así se consigue una combustión mucho más eficiente.
El almacenamiento viene operado por un tornillo sin fin o un sistema de aspiración que recoge los desechos escogidos para la quema y regula la cantidad de material que entra en la cámara de combustión.
Ojo, porque la caldera de biomasa, siguiendo este mismo esquema, también puede servir para refrigeración en verano. En ese caso encontramos sistemas de absorción operados por un líquido refrigerante. Exactamente igual que sucede en las bombas de aerotermia.
En las calderas de biomasa para calefacción hay que tener muy en consideración dos cuestiones: el tamaño del silo y la instalación de la salida de humos. El RITE exige unos mínimos para las dimensiones del almacenamiento, y por tanto, los ciclos de recarga:
En cuanto a la salida de humos, esta ha de instalarse en la cubierta del edificio de forma vertical. El sistema ha de venir con un registro en forma de "T"; ese será el que permita retirar los residuos y llevar a cabo el mantenimiento.
Esto difiere de lo que conocemos en las calderas de gas —con salidas en horizontal—, que manejan unos tubos de salidas de humo mucho más pequeños. Aquí el tamaño se requiere para acoger el vapor de agua generado durante la combustión.
Las calderas de biomasa que se emplean en viviendas alcanzan, como mucho, los 150 - 200 kW de potencia, y ofrecen un rendimiento que oscila entre el 85% y el 92%. El resto de la energía se pierde en forma de humo.
Son porcentajes muy similares a los que se obtienen con calderas de gasóleo o gas. El truco aquí está en la selección del dispositivo y la calidad y mantenimiento del propio biocombustible. Jugando con esos elementos puedes llegar a ahorrar un 10% de energía respecto a los combustibles fósiles.
Para ilustrarlo IDAE nos ofrece un ejemplo con un edificio residencial asilado de nueva construcción. Se encuentra en Valladolid y consta de 20 viviendas de 100 m2. Los datos a tener en cuenta son los siguientes:
| gASÓLEO | GAS NATURAL | BIOMASA | |
|---|---|---|---|
| Inversión (€) | 23.888 | 24.000 | 55.130/45.564 |
| Coste de operación y mantenimiento (€/año) | 120 | 120 | 120/120 |
| Consumo anual | 30.000 kg | 300.000 kWh | 85.714/85.714 kg |
| Subvención (%) | 0 | 0 | 30/30 |
Durante el primer año la caldera de gasóleo y la de gas natural serán más interesantes que la de biomasa. Pero a partir de entonces, y especialmente del cuarto año tras la instalación, la balanza comenzará a decantarse hacia el lado de la última.
"La vida útil de un sistema de calefacción se estima en un mínimo de 15 a 20 años, por lo que la decisión habría que tomarla por sus efectos a largo plazo", explican. A partir del séptimo año la caldera de biomasa proporcionaría un ahorro constante mes a mes.
Al hablar de largos periodos de tiempo siempre hay que tener en cuenta la inflación. Esto aplica tanto para el GLP como para el gas natural y los biocombustibles. Ahora bien, mirando las tendencias de los últimos años, el estudio concluye que el péllet y compañía son los que menos deberían encarecerse.
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La eficiencia de la bomba de calor la está convirtiendo en el sistema de calefacción más demandado y exitoso del mercado actual.
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