Los edificios contribuyen significativamente a las emisiones globales de carbono.
Las bombas de calor pueden ayudar a reducir las emisiones de los edificios y descarbonizar los activos inmobiliarios.
La investigación de McKinsey sobre la transición a cero emisiones netas estima que la descarbonización del sector de los edificios requeriría un gasto adicional promedio de 1,7 billones de dólares al año entre 2020 y 2050.
Los edificios son una fuente importante de emisiones de carbono. A medida que la economía en general transita hacia las cero emisiones netas, distintos actores impulsan la descarbonización de los edificios, ya sean inversores inmobiliarios que han asumido compromisos de cero emisiones netas, responsables políticos que fijan límites de emisiones o arrendatarios que buscan espacios más ecológicos. Electrificar los sistemas de calefacción de espacios y agua es una forma de reducir las emisiones de los edificios; la tecnología de bombas de calor eléctricas, que ha mejorado y se ha vuelto competitiva en costos en ciertos mercados, se perfila como una solución cada vez más viable.
La calefacción y la cocina en edificios comerciales y residenciales representan el 6 por ciento de las emisiones globales de CO2, según nuestro reciente informe sobre la transición a cero emisiones netas. (Al incluir las emisiones derivadas del total de electricidad consumida, el uso de energía de los edificios representa aproximadamente el 27 por ciento de las emisiones globales de CO2). Estas emisiones se deben en gran medida al uso in situ de combustibles fósiles, como el petróleo y el gas natural.
Tradicionalmente, electrificar la calefacción de edificios a gran escala ha sido difícil por el alto costo y la complejidad de convertir una amplia variedad de sistemas de calefacción existentes (vapor, agua caliente, aire forzado, entre otros), así como por la relativa rentabilidad de las fuentes de energía de combustibles fósiles en la mayoría de los núcleos de población de clima frío. Sin embargo, las bombas de calor eléctricas se han convertido en una opción cada vez más eficaz para descarbonizar los edificios, gracias a que los costos de operación, equipos e instalación son más competitivos en ciertos mercados y a los avances en la tecnología de bombas de calor. (Una bomba de calor utiliza refrigerante y electricidad para transferir calor del aire exterior o del suelo al interior de un edificio, incluso con temperaturas más bajas). Los modelos actuales son entre 2,2 y 4,5 veces más eficientes que los hornos de gas. Si se implementara en todo el mundo, el uso de bombas de calor en lugar de calderas y hornos tradicionales podría reducir las emisiones globales de CO2 en 3 gigatoneladas al año. Según un análisis de McKinsey, las bombas de calor podrían representar aproximadamente el 90 por ciento de las ventas de nuevas unidades de calefacción para 2050, frente al 35 por ciento actual.
Nuestra investigación indica que los cambios en la demanda, la evolución del panorama normativo, la reducción de costos en ciertos mercados y las mejoras tecnológicas han dado impulso a las bombas de calor como herramienta de descarbonización. Sin embargo, las bombas de calor no son una solución universal (véase el recuadro «¿Son adecuadas las bombas de calor?»). Hay otras opciones para descarbonizar el uso de energía de un edificio, como «ecologizar» la generación de energía con fuentes renovables (a escala de servicios públicos o in situ), electrificar los aparatos de cocina, mejorar la eficiencia energética de la envolvente del edificio e instalar controles inteligentes (como termostatos).
En este artículo nos centraremos en el potencial de las bombas de calor para ayudar a reducir las emisiones de los edificios y descarbonizar los activos inmobiliarios, así como en las posibles medidas que pueden considerar las partes interesadas. Estas medidas se basan en encuestas a propietarios de viviendas y en más de 50 entrevistas que realizamos con responsables de empresas de servicios públicos, contratistas, fabricantes, promotores inmobiliarios y administradores de propiedades.
Por qué aumenta el impulso para electrificar la calefacción de los edificios
El impulso para electrificar la calefacción de los edificios se acelera a medida que inversores, arrendatarios y reguladores de muchos mercados exigen la descarbonización. En respuesta, los propietarios de edificios exploran cada vez más las bombas de calor como una solución energéticamente eficiente y rentable. El interés en las bombas de calor responde a cuatro tendencias.
Cambios en la demanda
Los principales inversores inmobiliarios, prestamistas, administradores de propiedades y arrendatarios han asumido compromisos de descarbonización que ahora deben cumplirse reduciendo las emisiones operativas de los edificios. Dado que la calefacción de espacios y agua es la principal fuente de emisiones de los edificios, la electrificación representa un paso importante para alcanzar los objetivos de descarbonización. Si la electricidad proviniera de fuentes limpias, electrificar la calefacción de espacios y agua en edificios residenciales y comerciales donde sea viable podría reducir en un 20 por ciento las emisiones de calefacción de esos edificios registradas en 2016.
Evolución de la normativa
Los responsables políticos, especialmente en Europa y Estados Unidos, comienzan a introducir leyes que respaldan la descarbonización de los edificios, incluidos cambios en los requisitos de los códigos de construcción, prohibiciones de conexiones de gas en edificios nuevos, límites de emisiones (con sanciones económicas por incumplimiento) e incentivos. Estos son algunos ejemplos de cambios normativos recientes:
En Alemania, el acuerdo de coalición del país establece que, para 2025, todos los sistemas de calefacción recién instalados deberán funcionar con al menos un 65 por ciento de energía renovable.
Varias ciudades de Estados Unidos, entre ellas Denver y Boston, así como varios municipios del área de la bahía de California, han introducido cambios en los códigos de construcción que establecen requisitos más estrictos de eficiencia energética y emisiones.
En varias zonas se están aplicando prohibiciones a las conexiones de gas en edificios nuevos. En 2018, los Países Bajos aprobaron una ley que establece que, por defecto, las viviendas nuevas no se conectarían a la red de gas. Varias ciudades estadounidenses también han prohibido las conexiones de gas en edificios nuevos, entre ellas Berkeley, California, en 2019, y la ciudad de Nueva York en 2021. Recientemente, la gobernadora de Nueva York, Kathy Hochul, expresó su apoyo a una prohibición estatal del gas en edificios nuevos.
Además, en la ciudad de Nueva York, la Ley Local 97 exige que los grandes edificios multifamiliares y comerciales reduzcan en un 80 por ciento la intensidad de sus emisiones durante los próximos 30 años, con multas anuales a partir de 2024 que aumentarán en 2030 por superar los límites de emisiones.
En varios estados de Estados Unidos, incluidos Massachusetts y Nueva York, empiezan a ofrecerse incentivos para reemplazar los sistemas de calefacción de combustibles fósiles por bombas de calor, ya sea a través de empresas locales de servicios públicos o de programas patrocinados por el gobierno. Por ejemplo, el programa Mass Save de Massachusetts, patrocinado por empresas locales de servicios públicos de electricidad y gas, ofrece reembolsos a los propietarios de edificios residenciales para ayudar a compensar el costo de instalar bombas de calor.
Mejora de la rentabilidad
En varios mercados, las bombas de calor se acercan a la paridad de costos con las fuentes de calor basadas en combustibles fósiles. El aumento de los precios del gas natural en ciertas regiones, especialmente en Europa, junto con las mejoras continuas de la eficiencia energética, ha dado a las bombas de calor una ventaja en costos operativos en algunos casos.
Los costos de los equipos y la instalación, que históricamente han sido la mayor barrera económica para la adopción de bombas de calor, comienzan a disminuir. El aumento de la competencia entre los fabricantes de equipos originales (OEM), incluidos los fabricantes asiáticos de sistemas de aire acondicionado, que ahora producen bombas de calor aire-aire a gran escala, está haciendo bajar los precios de los equipos. En los mercados donde su adopción es más habitual, los costos de mano de obra de instalación han disminuido gracias a la mejora de los conocimientos técnicos. Por ejemplo, según nuestro análisis, instalar una bomba de calor aire-aire típica requiere un promedio de dos jornadas-persona en algunos países nórdicos, frente a entre cuatro y ocho jornadas-persona en el resto de Europa.
Avances tecnológicos
Los avances tecnológicos, incluidos los cambios en la composición de los refrigerantes y la mejora de las velocidades de los compresores, han aumentado la eficacia de las bombas de calor. Nuestra investigación encontró que, en promedio, su eficiencia aumenta alrededor de un 2 por ciento al año. El aumento de los valores del coeficiente de rendimiento a bajas temperaturas, una medida de eficiencia energética, ha hecho que las bombas de calor sean eficaces en algunos climas nórdicos. Por ejemplo, según un estudio de 2014, aproximadamente una cuarta parte de los hogares noruegos ya se calentaba con bombas de calor.
No hay una solución universal
Aunque las bombas de calor ofrecen una posible solución de descarbonización, actualmente no responden a las necesidades de todos los edificios y propietarios. La viabilidad operativa y los costos de instalación varían mucho entre los distintos tipos de edificios, según factores como la antigüedad, el tamaño y la distribución actual del calor. Es fundamental que los propietarios de edificios y otras partes interesadas pertinentes tengan flexibilidad para considerar distintas vías de descarbonización, incluso cuando los plazos sean ajustados (por ejemplo, para cumplir nuevos objetivos de reducción de emisiones).
Cómo pueden prepararse los propietarios de edificios y otros líderes para un futuro electrificado
La adopción de bombas de calor a gran escala podría beneficiarse de las medidas que tomen múltiples partes interesadas, tanto de forma colectiva como individual. Además de los responsables políticos, muchos de los cuales ya están tomando medidas, los propietarios de edificios, los fabricantes de bombas de calor, las empresas eléctricas de servicios públicos y los inversores son algunas de las partes interesadas que podrían ayudar a acelerar la descarbonización de la calefacción de los edificios a corto y mediano plazo.
Propietarios de edificios
Los propietarios de edificios pueden tener que afrontar nuevas directrices normativas o cambios en las demandas de los arrendatarios en materia de calefacción. En algunos mercados, un sistema de bomba de calor podría ser potencialmente competitivo en costos. Los propietarios pueden anticiparse informándose sobre sus opciones y planificando mejoras mediante la consideración de algunas medidas posibles:
Reemplazar los sistemas de calefacción antes de que fallen o lleguen al final de su vida útil. Algunos propietarios de edificios pueden optar por esperar hasta que su sistema de calefacción falle o funcione mal. Este enfoque podría llevar a tomar una decisión apresurada sobre el reemplazo sin considerar plenamente la viabilidad de las bombas de calor. En su lugar, los propietarios podrían investigar y evaluar de forma proactiva las alternativas de bombas de calor.
Explorar la posibilidad de realizar reformas durante la rotación de inquilinos. En especial en edificios multifamiliares grandes o comerciales, las reformas que permitan instalar bombas de calor (por ejemplo, conductos o cableado) o mejoren la eficiencia energética (de la envolvente del edificio) podrían sentar las bases para futuras mejoras de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). Los edificios vacíos o en plena renovación importante podrían ser una opción a considerar.
Combinar la instalación (o preparación) de bombas de calor con otras medidas. Durante la reforma de un edificio, también podrían considerarse mejoras de la envolvente, la instalación de equipos de carga para vehículos eléctricos (VE) y otras medidas de eficiencia energética para reforzar el impacto de descarbonización de un solo proyecto.
Diseñar edificios nuevos con infraestructura eléctrica para el futuro. Los propietarios de edificios podrían coordinarse con arquitectos y diseñadores desde las primeras etapas del proceso para garantizar que el diseño esté optimizado para las bombas de calor. También podrían planificar, junto con los ingenieros, las posibles necesidades de mayor capacidad eléctrica para otros usos, como los aparatos de cocina, las secadoras de ropa y la carga de vehículos eléctricos.
Prepararse para el aumento de la demanda en la red eléctrica. A medida que los sistemas energéticos avanzan hacia la electrificación, es probable que aumente la demanda en las redes eléctricas. Según la investigación de McKinsey, la demanda de electricidad podría triplicarse para 2050. En algunas regiones, la demanda de electricidad podría superar la capacidad si no se actualiza la infraestructura de la red para adaptarla a los picos de demanda más altos. Por ejemplo, los propietarios que consideren instalar bombas de calor en climas más fríos, donde la demanda de electricidad podría aumentar durante los meses de invierno, podrían contemplar un sistema de calefacción híbrido in situ, en el que una fuente de respaldo de combustibles fósiles se active cuando suban los precios de la electricidad.
Fabricantes
Los fabricantes de bombas de calor podrían contribuir a la activación del mercado y a una adopción generalizada de varias maneras, entre ellas:
Educar tanto a los clientes como a los profesionales de HVAC. Algunos de los primeros usuarios de bombas de calor han experimentado un funcionamiento deficiente del sistema, a menudo por una instalación incorrecta de los equipos. Por ello, algunos compradores potenciales desconfían de su eficacia. Los fabricantes y los profesionales de instalación podrían colaborar para superar esta percepción. Por ejemplo, algunos fabricantes organizan sesiones de formación en línea y presenciales sobre la instalación y el mantenimiento de bombas de calor. También ponen en contacto a contratistas con clientes interesados a través de plataformas en línea de generación de contactos.
Innovar en el diseño de bombas de calor para mejorar el rendimiento, reducir el costo de los equipos y facilitar la instalación. Los fabricantes podrían ayudar a abordar las principales barreras para la adopción mediante un mejor diseño, por ejemplo, con soluciones más modulares o compactas, o sistemas concebidos para aliviar las limitaciones de los paneles eléctricos o de la red. Unos equipos más simples y eficientes también podrían facilitar la instalación y, posiblemente, reducir sus costos.
Ofrecer una variedad de opciones, especialmente para distintos tipos de edificios y climas más fríos. Una mayor variedad de equipos ofrecería más vías para electrificar los edificios. En algunos climas muy fríos, los fabricantes podrían seguir desarrollando opciones híbridas que combinen la tecnología de bombas de calor con un calentador de respaldo de combustibles fósiles.
Ofrecer la instalación de bombas de calor junto con controles avanzados para edificios. Tecnologías como los termostatos inteligentes podrían aumentar el ahorro de los clientes y la eficiencia energética. Los fabricantes pueden ofrecer estas tecnologías junto con la compra de bombas de calor.
Considerar alianzas con proveedores de capital. Los fabricantes podrían hacer más atractivos para los propietarios los costos de instalación si se asociaran con proveedores de capital para ofrecer servicios de reforma.
Empresas eléctricas de servicios públicos
Las empresas eléctricas de servicios públicos se encuentran en la intersección de múltiples partes interesadas que participarían en la adopción de bombas de calor a gran escala y podrían desempeñar una función de convocatoria o coordinación. Además, la electricidad más limpia es clave para aprovechar al máximo el potencial de las bombas de calor como estrategia de descarbonización. Entre las medidas tradicionales de las empresas eléctricas podrían figurar:
Impulsar medidas de mitigación ante los cambios en los picos de demanda. A medida que se electrifica la calefacción, las cargas máximas de electricidad podrían desplazarse del verano al invierno en las regiones más frías (gráfico 1), así como a otras horas del día. Las empresas de servicios públicos podrían empezar a identificar y mitigar las limitaciones de la red. Por ejemplo, podrían replantearse los calendarios de mantenimiento del sistema: una ventana de mantenimiento de ocho a nueve meses durante los meses no estivales podría transformarse con el tiempo en ventanas de dos a tres meses durante la primavera y el otoño, estaciones más templadas y posiblemente con menor demanda máxima. También podrían considerar mecanismos de control de la carga, como los termostatos inteligentes.
Coordinar la planificación del gas y la electricidad. Es probable que se necesite una combinación de infraestructura de gas y electricidad para abastecer a muchos clientes durante la transición energética general. A medida que más clientes se electrifiquen, coordinar las decisiones sobre infraestructura podría ayudar a garantizar que ambas redes sigan funcionando de forma segura y fiable. Por ejemplo, algunos mercados podrían mantener la red de gas como respaldo híbrido de la red eléctrica para los días más fríos.
Reorientar los programas de eficiencia energética hacia la electrificación. En colaboración con los responsables políticos locales y estatales, las empresas de servicios públicos podrían considerar ofrecer incentivos a los propietarios de edificios para que realicen mejoras. Este proceso ya ha comenzado en algunos lugares. Por ejemplo, Colorado aprobó recientemente una ley respaldada por sindicatos que exige a las empresas de servicios públicos ofrecer apoyo financiero a los propietarios que quieran electrificar sus sistemas de calefacción. En Nueva York, Con Edison prevé invertir miles de millones de dólares para reducir las emisiones de los edificios mediante mejoras de eficiencia energética y la electrificación de la calefacción de espacios y agua, con el objetivo de electrificar más de 150.000 edificios para 2030.
Invertir en energías renovables y métodos de almacenamiento de energía. Reducir las emisiones del sector eléctrico es clave para la mayoría de las vías de descarbonización. En una red alimentada principalmente por combustibles fósiles, las emisiones de carbono pueden alcanzar su máximo durante los períodos de mayor demanda, cuando entran en funcionamiento centrales auxiliares alimentadas con combustibles fósiles (también llamadas centrales de punta) para responder a los fuertes aumentos de demanda. Nuestro análisis muestra que, en una red norteamericana típica, las bombas de calor alimentadas con energías renovables podrían generar muchas menos emisiones que otros métodos de calefacción habituales (gráfico 2). Almacenamiento de energía de larga duración Aunque estas tecnologías aún están en una fase incipiente, también podrían ayudar a reducir las emisiones generadas por las bombas de calor. Al mantener reservas de electricidad renovable mediante hidrógeno o baterías, las empresas de servicios públicos podrían limitar la exposición a fuentes de energía con altas emisiones, incluso en los días más fríos.
Inversores
Los inversores de capital privado e inmobiliarios podrían considerar la descarbonización de los edificios como una prioridad de inversión. Como analizamos en un artículo reciente, los líderes del sector inmobiliario buscan descarbonizar sus activos, preparar sus carteras para el futuro y crear nuevas fuentes de valor. La investigación de McKinsey sobre la transición a cero emisiones netas estima que la descarbonización del sector de los edificios requeriría un aumento del gasto de capital, con un promedio de 1,7 billones de dólares al año entre 2020 y 2050.
Los inversores podrían ayudar a fijar y hacer seguimiento de los objetivos de descarbonización, y colaborar con las partes interesadas pertinentes (por ejemplo, operadores y arrendatarios) para explorar cómo podrían contribuir las bombas de calor a alcanzar esos objetivos. También podrían estudiar distintos modelos de financiación para la electrificación (como los contratos de energía como servicio) y las medidas de eficiencia energética relacionadas.
Además, aún se necesita innovar para impulsar la descarbonización de los edificios en áreas como la infraestructura eléctrica y la gestión de la energía. Por ejemplo, estas podrían ser áreas de interés para empresas emergentes, con el respaldo de inversores de capital de riesgo.
Electrificar la calefacción de los edificios es un paso clave y complejo para alcanzar los objetivos globales y locales de cero emisiones netas, así como para descarbonizar los activos inmobiliarios. Probablemente requerirá una inversión considerable de tiempo, dinero y planificación. Aún no existe una solución universal, ya que la electrificación total podría no ser adecuada para ciertos tipos de edificios o sistemas de suministro de energía. Sin embargo, las bombas de calor eléctricas se han consolidado como una tecnología de descarbonización viable para muchos tipos de edificios y podrían abrir una vía hacia la eficiencia energética y la reducción de emisiones.
