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La ciencia que le roba calor al aire: así funciona la aerotermia

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La aerotermia es la energ­ía almacenada en forma de calor en el aire ambiente, que se puede extraer para calentar o enfriar una casa y que permite hacer del hogar un espacio más sostenible. Los sistemas de aerotermia –más caros en la inversión inicial que las calderas de gas– reducen el consumo y las emisiones de CO2, y utilizan una fuente inagotable de energía.

El aire puede esconder calor a menos 10 grados. Y también frío, por calurosa que sea la tarde de verano. Los entresijos de la termodinámica hacen posible sacar partido a esta energía para climatizar una vivienda o calentar agua. Permiten multiplicar la eficiencia de los sistemas de calor y frío. Solo hay que saber cómo robarle esa energía al aire; y para eso tenemos la aerotermia.

Uno de cada cuatro kilovatios de energía consumidos en la Unión Europa se utiliza en los hogares. Y la generación de calor supone el 64 % de las necesidades energéticas del sector residencial, de acuerdo con los datos del Eurostat. Es decir, buena parte de la energía consumida en la UE (y de las emisiones de gases de efecto invernadero generadas) tiene su origen en la forma en que se calientan las viviendas.

Los sistemas de climatización dependen, en gran medida, de los combustibles fósiles. Sobre todo, del gas natural y, en menor medida, del petróleo y el carbón. Descarbonizar estos sistemas es clave para frenar la emisión de los gases que cambian el clima del planeta y avanzar en la llamada transición energética. Y es en esta búsqueda de alternativas que la aerotermia está ganando enteros.

Tal como se define en la Directivav 2009/28/CE, la aerotérmica es la energ­ía almacenada en forma de calor en el aire ambiente en el medio que nos rodea. Así, los sistemas aerotérmicos son todos aquellos sistemas capaces de extraer esa energía para generar calor o frío en el hogar y calentar agua para uso doméstico. Pero ¿cómo lo hacen exactamente?

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¿Cómo funciona la aerotermia?

El calor puede ser sensible y también latente. El primero es el que se siente, la energía calorífica que hace que un cuerpo aumente su temperatura sin cambiar de estado. El segundo, el latente, está escondido. Tiene que ver con la energía requerida por un cuerpo para cambiar de fase, por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a gaseoso.

Al enfriar agua líquida, por ejemplo, la temperatura bajará hasta los 0 °C (calor sensible). A partir de este punto, empezará a congelarse y toda la energía que se aplique será empleada en ese cambio de fase de líquido a sólido (calor latente). Por mucha energía que se aplique, la temperatura seguirá a 0 °C hasta que esté completamente congelada. En estos dos tipos de calor está el secreto de la aerotermia.

“De forma general, la aerotermia utiliza la termodinámica para transportar energía térmica de un ambiente a otro”, explica Javier Sanz, ejecutivo de Elnur Gabarron, fabricante de sistemas de calefacción eléctrica. “Para extraer la energía del aire, se utiliza un refrigerante que va cambiando de líquido a gaseoso y con la ayuda de un compresor consigue robar o ceder temperatura al aire”.

La aerotermia funciona en un circuito cerrado en el que los cambios de estado del refrigerante marcan los ritmos. Empezamos con el refrigerante en estado líquido a muy baja temperatura. Este pasa por una unidad llamada evaporador, situada en el exterior de la vivienda. Allí absorbe el calor del aire y cambia de estado: se transforma en gas. Este gas pasa después al compresor, donde se eleva su presión y su temperatura mediante energía eléctrica.

A su vez, y ya en el interior de la vivienda, el calor de ese gas se transfiere al medio (como, por ejemplo, agua caliente sanitaria o para calefacción) mediante la unidad interior o condensador. En este proceso, el gas refrigerante cede su energía y vuelve al estado inicial líquido. Si en lugar de calefacción se busca refrigeración, todo esto puede funcionar a la inversa, extrayendo el calor de la vivienda y expulsándolo al exterior, tal como detalla el informe Heat Pumps. Integrating technologies to decarbonise heating and cooling, de la asociación de fabricantes europeos de bombas de calor.

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El ahorro y la eficiencia energética, grandes ventajas

La aerotermia extrae energía de una fuente natural (el aire) y la amplifica con una fuente externa (la electricidad). Así, energéticamente hablando, su rendimiento es muy elevado, ya que una parte de la energía se obtiene de un medio natural, inagotable y, también, gratuito. Eso sí, cuanto menor sea la diferencia entre la temperatura exterior y la que se quiere alcanzar en el interior, mayor será este rendimiento.

“Por cada kilovatio de electricidad que consume un sistema de aerotermia, puede llegar a aportar cuatro kilovatios de calor, en condiciones óptimas. Estos tres kilovatios extra proceden de la energía que existe en el aire”, detalla Sanz. Si la temperatura exterior es de -15 °C, hará falta aplicar más cantidad de energía para alcanzar unos agradables 19 °C en el interior. Si fuera hay 5 °C, el gasto eléctrico será mucho menor. Es decir, la aerotermia es muy eficiente en climas suaves.

“El ahorro es evidente porque el consumo energético se reduce mucho. Luego están las ventajas relacionadas con la eficiencia, la reducción de emisiones de CO2 y su impacto ambiental, ya que utiliza una fuente prácticamente inagotable de energía, el calor latente del aire. Además, un único sistema da respuesta a tres problemas: calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria”, sostiene el ejecutivo de Elnur Gabarron.

De acuerdo con los cálculos de la propia compañía, en una casa unifamiliar de tamaño medio (160 metros cuadrados) situada en el área de Madrid, con inviernos moderadamente fríos y veranos calurosos, el consumo energético necesario para climatización es cinco veces menor con aerotermia que con una caldera de gasoil o gas natural. A nivel económico, el ahorro varía en función de los precios de la energía, pero se sitúa alrededor del 45 %.

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Lo que hay que tener en cuenta es que requiere de una inversión inicial, cerca del doble de una caldera de gas (aunque depende en gran medida de las obras que haya que llevar a cabo), y de espacio. “Hace falta sitio para el interacumulador, la unidad exterior, el depósito de inercia en caso de que instale… Por eso la mayor parte del mercado está en viviendas unifamiliares y en pisos de obra nueva. En edificios que ya estén construidos y no estén pensados para la aerotermia, su instalación puede ser más complicada”, concluye Javier Sanz.

Aun así, se trata de un mercado al alza. A finales de 2020, en toda la Unión Europea existían 14,8 millones de sistemas de aerotermia instalados, un 6 % más que en 2019. Francia, Italia, Alemania y España son los mercados de mayor tamaño y crecimiento, según los datos del sector. La promesa de ahorro y la necesidad de avanzar hacia un sistema energético limpio, sin apenas impacto medioambiental, motivan el auge gradual de la aerotermia.

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