¿Bomba de calor o hidrógeno para la calefacción del futuro?

Parece que las calderas de gas y gasóleo tienen los días contados, más bien los años, según la intención de la Unión Europea de prohibirlas próximamente. Por ello, debemos tener claro que en un lustro deberemos buscar e instalar un sistema de calefacción alternativo en nuestras viviendas; y es en este trance donde se encuentran los investigadores y fabricantes. De entre las diferentes alternativas hay dos que tienen más seguidores, pero ¿cuál será el sistema de calefacción del futuro, la bomba de calor o la caldera de hidrógeno?

Buscando sustitutos a los combustibles fósiles

En Europa estamos buscando sustitutos a los combustibles fósiles, por dos grandes motivos: por un lado, tenemos que parar el consumo de energías que perjudiquen a nuestro planeta, solo tenemos uno donde vivir; por otro lado, debemos generar nuestra propia energía y no depender de terceros países, evitando así la volatilidad en los precios y restricciones de suministro.

Así, han surgido con fuerza varias alternativas como la biomasa, el biogás o el biodiésel, que aun siendo combustibles que generan contaminación, al ser generados específicamente para su uso, con un ciclo de producción y quema de apenas unos años o unos meses, son considerados como renovables.

No obstante, disponemos de otras tecnologías que son totalmente renovables, puesto que podemos disponer de ellas de forma renovable por completo. Entre estas tecnologías, las que están captando la atención de casi todos son la bomba de calor (con todas sus variantes) y el hidrógeno. Sin embargo, el hidrógeno plantea algunas dificultades que no lo hacen adecuado para el uso doméstico.

El hidrógeno: sus propiedades y carencias

El hidrógeno es el elemento más ligero que existe en la naturaleza, y en condiciones normales (25 °C y 1 atm de presión) se encuentra en estado gaseoso. Sin embargo, es muy inestable y tiene a reaccionar rápidamente casi con cualquier otro elemento, por lo que en muy raro encontrarlo de forma aislada en nuestro planeta. Su inestabilidad es lo que hace que sea un gran combustible, puesto que al reaccionar desprende una gran cantidad de calor.

No obstante, eso también presenta una dificultad para aislarlo. En la actualidad la forma de conseguirlo es por medio de la electrólisis del agua (H₂O). De momento, las plantas de electrólisis para producir hidrógeno son alimentadas con electricidad generada en centrales térmicas con combustibles fósiles. Esto hace que el hidrógeno fabricado se denomine gris y no sea una auténtica solución, puesto que está generando contaminación indirectamente.

Es por ello que nos encontramos en una vorágine para producir hidrógeno verde, es decir, que la electricidad necesaria para fabricarlo provenga que fuentes renovables como la fotovoltaica, la eólica, hidráulica o similares. Sin embargo, según los expertos, el uso de hidrógeno debe estar restringido a usos que demanden una cantidad de calor muy elevada. Esta afirmación está basada en la temperatura de “combustión” del hidrógeno, que llega a los 2.000 °C; temperatura muy superior a la necesaria para la calefacción de las viviendas y edificios en general.

En cambio, esa temperatura es muy adecuada para procesos industriales, donde hoy se utiliza el gas natural o GLP principalmente. Además, el hidrógeno puede ser utilizado como una batería a corto plazo para almacenar la energía eléctrica generada en horas de superproducción de grandes plantas fotovoltaicas o eólicas. A corto plazo, porque debe ser almacenado a grandes presiones, lo que supone una dificultad, el mero hecho de almacenarlo y porque pueden producirse perdidas en periodos de almacenamiento largos.

Sin embargo, si se genera hidrógeno durante el día con la electricidad sobrante de los módulos fotovoltaicos, o en días de mucho viento con gran generación eólica, se puede utilizar esa misma noche o el día siguiente, a modo de regulador de la producción y dar satisfacción a la demanda en todo momento. Algo que están haciendo en determinados momentos las plantas de cogeneración de gas natural.

* Nota: En la gráfica se compara la eficiencia de unos sistemas con el COP de las bombas de calor, aunque no son magnitudes equivalentes, si podemos entrever la gran diferencia de rendimiento entre unos equipos y otros.

La bomba de calor: confort con máxima eficiencia

Las bombas de calor son equipos que no generan calor, sino que lo transfieren, desde un foco frío a uno caliente, aprovechando el ciclo termodinámico de ciertas sustancias, que llamamos gases frigoríficos. La fuente o foco frío y caliente se pueden intercambiar gracias a la tecnología que aporta la válvula de cuatro vías, haciendo reversibles a las bombas de calor. Además, la fuente de energía exterior que se aprovecha puede ser aire, agua o el subsuelo, dando lugar a diferentes tipos de bombas de calor, la de aerotermia, de hidrotermia y de geotermia.

Los aspectos que hacer ideal a la bomba de calor para la calefacción de edificios y sobre todo a las viviendas, son su gran eficiencia y la baja temperatura de trabajo. En cuanto a la eficiencia, cabe decir que estos sistemas de calefacción pueden aprovechar más del 75 % de la energía que nos aportan de la fuente fría, siendo totalmente gratuita.

Por otro lado, las bombas de calor generan calefacción entre 55 °C y 85 °C en el caso de los modelos para uso doméstico. Las bombas de calor para uso industrial pueden llegar a temperaturas más altas, aunque siempre muy por debajo que los sistemas por combustión o por conversión directa de electricidad en calor.

¿Por qué el hidrógeno no es adecuado para la calefacción?

Con lo visto hasta ahora podemos resumir que el hidrógeno no es apropiado para utilizarlo en la calefacción de edificios. La alta temperatura que se genera no se aprovecha en una calefacción, haciendo que un sistema con un gran potencial se desperdicie en aplicaciones no apropiadas.

Haciendo un cálculo a grandes rasgos, tenemos que el hidrógeno es capaz de desprender alrededor de 2.000 °C de temperatura, en cambio, para la calefacción apenas necesitamos entre 60 °C y 150 °C en función del sistema utilizado para difundir el calor. Por lo que, solo aprovechamos alrededor de un 5 % del potencial del hidrógeno. Siendo la bomba de calor más apropiada por el rango de temperaturas que se aprovechan.

En cambio, el uso del hidrógeno es interesante en la industria energéticamente intensiva, donde se necesitan altas temperaturas para trabajar los metales, para la fabricación de vidrio, para procesos químicos u otros.

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