Este artículo se publica en colaboración con The Energy Collective.
El aire acondicionado (AC) se ha convertido en una parte esencial de la sociedad moderna, ya que permite un estilo de vida productivo y confortable en climas cálidos y húmedos. Se espera que el número de sistemas de AC instalados aumente drásticamente en las próximas décadas, impulsado en gran medida por el crecimiento económico de los países en desarrollo. Dado que muchos de estos países, como China, India, Indonesia y Brasil, se encuentran en climas cálidos, su uso de AC será mayor que en la mayoría de los países occidentales [1]. De las 30 áreas metropolitanas con mayor demanda de AC, todas salvo dos se encuentran en países en desarrollo[2].
El aire acondicionado es una actividad muy intensiva en energía. En EE. UU., el 5% de la electricidad producida se destina al AC, y hasta el 40% de la demanda eléctrica de los hogares en climas cálidos se debe al AC. El auge del aire acondicionado provocará un aumento significativo de los combustibles fósiles.
Es difícil que una red eléctrica gestione grandes cantidades de aire acondicionado. Estos sistemas eléctricos se caracterizan por grandes picos durante los días de verano. En Israel, el consumo de AC requiere el 40% de la electricidad del país durante los picos, mientras que apenas se necesita AC en invierno. De manera similar, durante los picos en Catar, el 65% de la electricidad del país se destina al AC. Será muy difícil que las redes poco desarrolladas, habituales en muchas economías en desarrollo, gestionen el fuerte aumento de la demanda máxima de electricidad asociado al crecimiento del AC.
Una buena solución para reducir la demanda de combustibles fósiles y eliminar los picos de electricidad es utilizar aire acondicionado solar térmico. Esta tecnología aprovecha al máximo la energía solar al utilizar directamente el calor solar para producir refrigeración y deshumidificación, en lugar de intentar convertirlo en electricidad. La demanda de AC y la oferta de energía solar coinciden, lo que constituye una combinación perfecta de demanda y disponibilidad. A diferencia de las células solares fotovoltaicas, un AC que utiliza energía solar térmica puede aprovechar hasta el 60% de la energía radiada por el sol.
El aire acondicionado solar térmico puede clasificarse en tres tecnologías: sistemas de absorción, sistemas desecantes y sistemas de compresión de vapor.
Refrigeración por absorción.
La refrigeración por absorción se inventó ya en 1858 y hoy es una tecnología común. La entrada de energía suele ser gas natural o calor residual de plantas de cogeneración. Los sistemas de absorción de efecto simple requieren una fuente de calor de unos 75 °C y tienen un COP de 0,7. La absorción de doble efecto requiere una fuente de calor más caliente, de unos 130 °C, pero también tiene un COP más alto, de 1,4. Los sistemas de absorción incluyen cámaras de baja presión y son complejos y caros de construir. Esto, combinado con el coste de los colectores solares, hace que la absorción solar sea cara. Aun así, es hoy la forma más popular de aire acondicionado solar térmico. Muchas empresas tradicionales del segmento de la refrigeración por absorción pueden suministrar hoy sistemas que funcionan bien con calor solar. También hay empresas nuevas, como Climate Well, que han desarrollado tipos novedosos de tecnología de absorción específicamente para uso solar.
Compresión de vapor
El aire acondicionado convencional utiliza un ciclo de compresión de vapor para enfriar. Recientemente se han desarrollado varios tipos nuevos de sistemas de compresión de vapor que utilizan calor solar. Algunos de estos sistemas dependen principalmente de la electricidad y solo utilizan energía solar para reforzar el AC. Otros sistemas dependen del calor solar para accionar el compresor. A diferencia de la refrigeración solar por absorción, la mayoría de las empresas que suministran compresión de vapor solar son nuevas y han desarrollado tecnologías diseñadas específicamente para la energía solar.
Refrigeración desecante
En el aire acondicionado son importantes tanto el enfriamiento como la deshumidificación. Los sistemas desecantes son una tecnología que deshumidifica el aire por vía química. Tanto los sistemas desecantes sólidos como los líquidos se han utilizado con fines de AC solar. Una ventaja de estos sistemas es que pueden utilizar calor de baja calidad a entre 50 °C y 75 °C. Se han desarrollado varios sistemas desecantes híbridos que incorporan tecnología de compresión de vapor o de absorción.
Pocos incentivos para la refrigeración solar
Existe una gran demanda de refrigeración solar y también varias buenas soluciones tecnológicas. Pese a ello, hay muy pocos sistemas instalados. Una de las principales razones es la falta de incentivos políticos para esta tecnología. Tanto en Estados Unidos como en Europa existen numerosos incentivos eficaces para la energía solar eléctrica (energía solar utilizada para la generación de electricidad). Sin embargo, las tecnologías solares térmicas, como la refrigeración solar térmica y la calefacción solar, no disfrutan de las mismas políticas. Los informes de EE. UU.[3] y de Europa[4] han demostrado que los incentivos para la energía solar térmica son tanto insuficientes como acompañados de una burocracia complicada. Los países que tienen políticas eficaces para la energía solar térmica, como Grecia, Chipre e Israel, son hoy líderes mundiales en el uso de energía solar. La energía solar aporta el 3% de la energía primaria de Israel. Esto podría compararse con el líder mundial en energía solar eléctrica – Alemania, donde la energía solar solo aporta el 1% de la energía primaria del país.
Con el rápido aumento del aire acondicionado, cabe esperar que la refrigeración solar cobre mayor importancia. Es lamentable que esta tecnología no haya experimentado el mismo rápido desarrollo que la energía solar eléctrica, ya que tiene el potencial de reducir significativamente los combustibles fósiles y estabilizar las redes eléctricas.
[1] Lucas.W Dawis y Paul G Werler (2015). Contribution of air conditioning adoption to future energy use under global warming [Contribución de la adopción del aire acondicionado al uso futuro de energía bajo el calentamiento global]. Proceeding of the National Academy of Science, vol. 112, n.º 19, 5962-5967
[2] Sivak, M. (2009). Potential energy demand for cooling in the 50 largest metropolitan areas of the world: Implications for developing countries [Demanda potencial de energía para refrigeración en las 50 mayores áreas metropolitanas del mundo: implicaciones para los países en desarrollo]. Energy Policy, 37(4), 1382–1384
[3] http://ceep.udel.edu/wp-content/uploads/2014/01/2013_es_READY_Solar_Thermal.pdf
http://www.estif.org/fileadmin/estif/content/publications/downloads/policy_framework_single_v02.pdf
La publicación no implica el respaldo de las opiniones del Foro Económico Mundial.
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Autor: Mika Reichel es ingeniero de proyectos del Gobierno israelí.
Imagen: Un trabajador inspecciona paneles solares en una granja solar. REUTERS/Carlos Barria.
