Las bombas de calor pueden reducir las emisiones de carbono asociadas con la calefacción de edificios, y muchos estados se han fijado objetivos agresivos para aumentar su uso en las próximas décadas. Pero si bien las bombas de calor suelen ser una opción más barata para las nuevas construcciones, lograr que los propietarios las instalen en casas existentes no es tan fácil.
Los precios actuales de la energía, incluido el creciente costo de la electricidad, significan que los propietarios de viviendas podrían enfrentar facturas de calefacción más altas si reemplazan los sistemas de calefacción existentes con bombas de calor, al menos en algunas regiones del país.
Las bombas de calor, que utilizan electricidad para trasladar el calor del exterior al interior, se utilizan sólo en el 14% de los hogares estadounidenses. Son comunes principalmente en los estados cálidos del sur, como Florida, donde las necesidades de calefacción en invierno son relativamente bajas. En el noreste, donde los inviernos son más fríos y más largos, sólo alrededor del 5% de los hogares utilizan una bomba de calor.
En nuestro nuevo estudio, mi coautor Dan Schrag y yo examinamos cómo la adopción de bombas de calor cambiaría las facturas anuales de calefacción de un hogar de tamaño promedio en todos los condados de EE. UU. Queríamos comprender dónde las bombas de calor ya pueden ser rentables y dónde otros factores pueden impedir que los hogares hagan el cambio.
Gran variación en la calefacción del hogar.
En todo Estados Unidos, la gente calienta sus hogares con una variedad de combustibles, en gran parte debido a diferencias en el clima, los precios y la infraestructura. En las regiones más frías (los estados del norte y los estados al otro lado de las Montañas Rocosas), la mayoría de la gente usa gas natural o propano para proporcionar calefacción confiable en invierno. En California, la mayoría de los hogares también utilizan gas natural para calefacción.
En los estados más cálidos del sur, incluidos Florida y Texas, donde las tarifas de electricidad son más baratas, la mayoría de los hogares usan electricidad para calefacción, ya sea en hornos eléctricos, zócalos o para hacer funcionar bombas de calor. En el noroeste del Pacífico, donde los precios de la electricidad son bajos debido a la abundante energía hidroeléctrica, la electricidad es también el combustible dominante para la calefacción.
El tipo de comunidad también influye en la elección del combustible en las viviendas. Los hogares de las ciudades utilizan gas natural con más frecuencia que los de las zonas rurales, donde las redes de distribución de gas natural no están tan bien desarrolladas. En las zonas rurales, es más probable que los hogares utilicen combustible para calefacción y propano, que pueden almacenarse en tanques en la propiedad. El petróleo también se utiliza con mayor frecuencia en el noreste, donde las propiedades son más antiguas, especialmente en Nueva Inglaterra, donde un tercio de los hogares todavía dependen del petróleo para calefacción.
¿Por qué bombas de calor?
En lugar de generar calor quemando directamente combustibles que emiten carbono, como el gas natural, las bombas de calor utilizan electricidad para transferir calor de un lugar a otro. Las bombas de calor de fuente de aire extraen calor del aire exterior, y las bombas de calor de fuente terrestre, a veces llamadas bombas de calor geotérmicas, extraen el calor almacenado en el suelo.
La eficiencia de una bomba de calor depende del clima local: una bomba de calor que funcione en Florida proporcionará más calor por unidad de electricidad utilizada que una en estados más fríos del norte, como Minnesota o Massachusetts.
Pero son muy eficientes: una bomba de calor de fuente de aire puede reducir el consumo de energía de calefacción del hogar entre un 30% y un 50% aproximadamente en comparación con los sistemas existentes basados en fósiles y hasta un 75% en comparación con sistemas eléctricos ineficientes como los calentadores de zócalo.
Las bombas de calor también pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, aunque esto depende de cómo se produce su electricidad: ya sea a partir de combustibles fósiles o de energías más limpias como la eólica y la solar.
Las bombas de calor pueden reducir las facturas de calefacción
Descubrimos que para los hogares que actualmente utilizan petróleo, propano o formas de calefacción eléctrica sin bomba de calor (como hornos eléctricos o calentadores de resistencia), la instalación de una bomba de calor reduciría las facturas de calefacción en todas partes del país.
La cantidad que un hogar puede ahorrar en costos de energía con una bomba de calor depende de la región y el tipo de calefacción, con un promedio de entre $200 y $500 por año para un hogar de tamaño promedio que actualmente usa propano o petróleo.
Sin embargo, los ahorros pueden ser significativamente mayores: encontramos la mayor oportunidad de ahorro en los hogares que utilizan formas ineficientes de calefacción eléctrica en las regiones del norte. Los altos precios de la electricidad en el noreste, por ejemplo, significan que las bombas de calor pueden ahorrar a los consumidores hasta $3,000 al año sobre lo que pagarían por calentar con una caldera eléctrica o un zócalo.
El reto de reconvertir viviendas que utilizan gas natural
Desafortunadamente, para los hogares que utilizan gas natural en las regiones más frías del norte, que representan aproximadamente la mitad de las necesidades anuales de calefacción del país, la instalación de una bomba de calor podría aumentar sus facturas anuales de calefacción. Nuestro análisis muestra que las facturas podrían aumentar hasta 1.200 dólares al año en las regiones del norte, donde los costos de la electricidad son hasta cinco veces más altos que los del gas natural por kilovatio-hora.
Incluso los hogares que instalen bombas de calor geotérmicas, el tipo más eficiente de bomba de calor, seguirían viendo aumentar sus facturas en las regiones con los precios de electricidad más altos en relación con el gas natural.
Costos de instalación
En partes del país donde los hogares experimentarían una caída en los costos de energía después de instalar una bomba de calor, los ahorros eventualmente compensarían los costos iniciales. Pero esos costos pueden ser significativos y disuadir a la gente de comprar.
Cuesta un promedio de $17,000 instalar una bomba de calor de fuente de aire y generalmente al menos $30,000 instalar una bomba de calor de fuente terrestre.
Es posible que algunos hogares también necesiten actualizar sus sistemas eléctricos, lo que puede aumentar aún más el costo total de la instalación, en algunos casos en decenas de miles de dólares, si se requieren costosas actualizaciones del servicio.
En lugares donde el aire acondicionado es típico, las casas pueden recuperar algunos costos utilizando bombas de calor para reemplazar sus unidades de aire acondicionado y sus sistemas de calefacción. Por ejemplo, un nuevo programa en California tiene como objetivo alentar a los propietarios de viviendas que instalan aire acondicionado central o reemplazan sistemas de aire acondicionado averiados a obtener bombas de calor energéticamente eficientes que proporcionen calefacción y refrigeración.
El precio creciente de la electricidad
El principal hallazgo de nuestro análisis fue que el precio de la electricidad es clave para animar a la gente a instalar bombas de calor.
Los precios de la electricidad se han disparado en todo Estados Unidos en los últimos años, impulsados por factores como el clima extremo, el envejecimiento de la infraestructura y la creciente demanda de electricidad. La nueva demanda de centros de datos ha añadido presión adicional y ha planteado dudas sobre quién soporta estos costos.
Las instalaciones de bombas de calor también aumentarán la demanda de electricidad en la red: la electrificación total de la calefacción doméstica en todo el país aumentaría la demanda máxima de electricidad en alrededor de un 70%. Pero las bombas de calor, cuando se utilizan junto con otras tecnologías como el almacenamiento de agua caliente, pueden brindar oportunidades de equilibrio de la red y combinarse con estructuras con descuento o de tiempo de uso para reducir los costos operativos generales. En algunos estados, los reguladores han ordenado a las empresas de servicios públicos que reduzcan los costos de electricidad para los hogares que utilizan bombas de calor.
Pero, en última instancia, lograr que los hogares adopten las bombas de calor y una electrificación más amplia en toda la economía, incluidos los vehículos eléctricos, requerirá algo más que soluciones tecnológicas y mucha más electricidad: requerirá precios de electricidad más bajos.
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