Se desperdicia una cantidad considerable de calor procedente de fuentes industriales, comerciales e institucionales.
Este calor se puede captar, almacenar y distribuir para calentar hogares y empresas, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero.
Ya existe tecnología para hacerlo, y tendría un impacto significativo en nuestra capacidad para lograr sistemas de calefacción con cero emisiones netas.
Reutilizar el calor residual beneficia tanto al medioambiente como a la economía.
A medida que avanzamos hacia un futuro energético más limpio, crece el impulso para electrificarlo todo, desde los automóviles hasta la calefacción de los hogares. Aunque suena ideal, es mucho más que simplemente enchufar algo.
La red está muy lejos de estar preparada para satisfacer nuestras necesidades de energía sin emisiones de carbono, sobre todo porque cada vez más canadienses se pasan a los vehículos eléctricos y esperamos que haya más fuentes de electricidad sin emisiones de carbono para abastecer la creciente demanda.
Ya estamos llevando el sistema al límite en los días más calurosos del año para mantener en funcionamiento el aire acondicionado eléctrico, principalmente recurriendo a centrales ineficientes de gas natural o carbón, que generan carbono, durante los periodos de máxima demanda.
Si todos dependiéramos de sistemas eléctricos de calefacción, la demanda de electricidad sería mucho mayor en los días más fríos del año y desbordaría la red. Sin embargo, la solución a este problema no está en el calor que generamos, sino en el que reutilizamos.
La importancia de la calefacción
Los sistemas de calefacción mantienen con vida a muchos de nosotros.
En un país de clima frío como Canadá, se necesita mucha, mucha más energía para calentar los hogares en invierno que para enfriarlos en verano. Para comparar la energía total que se requiere para calentar y enfriar edificios, observamos los grados-día de calefacción (HDD) frente a los grados-día de refrigeración (CDD).
En Toronto, por ejemplo, los grados-día de calefacción superan a los grados-día de refrigeración en una proporción aproximada de 7 a 1. Es posible que los consumidores no sean conscientes de esta enorme diferencia, ya que la mayoría de los hogares se calientan quemando gas natural, mientras que la mayor parte de la refrigeración funciona con electricidad. Pero si trasladáramos toda esa demanda a la red, sus consecuencias se harían evidentes muy rápidamente.
El aire acondicionado ya somete a presión la red eléctrica cuando enfría los espacios interiores a 23 C mientras afuera hay más de 35 C; pero calentar nuestros espacios interiores a 20 C cuando afuera hay -40 C significa cubrir una diferencia de 60 grados.
Si trasladáramos toda nuestra demanda de calefacción a la red eléctrica, incluso con las bombas de calor de fuente de aire más modernas y eficientes, la demanda máxima sería entre cuatro y cinco veces mayor que la actual, y nadie puede resolver ese problema rápidamente.
Aprovecharlo todo
Afortunadamente, existe otra opción que puede mantenernos calientes sin quemar combustible adicional. Nuestra investigación muestra que, al almacenar el calor generado por todas las fuentes, incluido el calor residual, y recurrir a él durante los meses más fríos del año, podemos aprovechar el calor residual que de otro modo se desecharía.
Hoy se disipa y desperdicia en nuestro entorno una enorme cantidad del calor generado. Cuando hace frío afuera, usamos energía nueva para producir calor de nuevo. Eso no tiene sentido.
Un restaurante de pizza típico produce cada año suficiente calor sobrante para calentar siete viviendas familiares. Una pista de hockey genera enormes cantidades de calor al producir hielo y mantenerlo congelado.
Lo mismo ocurre con un supermercado y sus numerosos congeladores y refrigeradores, una fábrica que opera equipos de producción a escala industrial y cualquier edificio grande que utilice aire acondicionado comercial. Hoy vertimos todo ese calor al aire en vez de conservarlo para cuando lo necesitemos, lo que genera emisiones innecesarias de gases de efecto invernadero.
Debemos empezar a considerar el calor que producimos como un recurso sin emisiones de carbono que se puede recuperar fácilmente, y hacer mucho más para aprovecharlo. Ya existe tecnología capaz de captar y almacenar ese calor durante meses en baterías térmicas subterráneas hasta que se necesite.
Sistemas integrados de recuperación de calor
Podemos recuperar el calor haciendo pasar agua por baterías subterráneas calientes y llevando esas tuberías hasta edificios cercanos, como en un gran sistema de caldera y radiadores, salvo que la caldera es en realidad una batería subterránea que se carga no con electricidad, sino con calor.
La Universidad McMaster se prepara para poner en funcionamiento generadores de respaldo de reemplazo, que complementarán la energía de la red en los periodos de máxima demanda.
Cuando la demanda alcance niveles críticos durante los días más calurosos del año, los generadores de gas producirán la electricidad adicional necesaria para que funcione el campus, incluidos los laboratorios y las instalaciones de investigación sensibles. Si captáramos y almacenáramos el calor residual producido y lo aprovecháramos en invierno, podríamos reducir a la mitad sus emisiones netas de carbono a la atmósfera.
McMaster encabeza un proyecto demostrativo cooperativo de investigación de mayor alcance llamado Energía Comunitaria Integrada y Recuperación de Calor, o ICE-Harvest, en el que participan 30 municipios y 19 socios industriales.
En un nuevo artículo publicado en la revista Applied Energy, mostramos cómo estos sistemas localizados utilizan la misma energía dos veces.
Las baterías térmicas ya existen
Captar, conservar y utilizar el calor sobrante es una solución eficiente que se puede gestionar mediante redes microtérmicas locales. Veámoslo así: la cadena canadiense Pizza Pizza está poniendo a prueba un sistema que utiliza el calor recuperado de sus hornos para calentar su propia agua caliente. Después, la cadena puede vender el excedente. Del mismo modo, un estadio puede vender su calor a una residencia para personas mayores al otro lado de la calle; un supermercado, a una escuela vecina, y así sucesivamente.
Esta solución requeriría nueva infraestructura, incluidas tuberías enterradas para hacer circular el calor desde la fuente hasta el almacenamiento y desde allí hasta el usuario. Su instalación sería costosa, pero esos costos podrían distribuirse fácilmente a lo largo de décadas, como hicieron las generaciones anteriores para construir autopistas, líneas eléctricas y gasoductos.
La tecnología existente y la que está surgiendo pueden medir y regular la captación, el intercambio y la distribución de calor en un sistema en el que se abona a los productores por el calor que aportan al suministro y se cobra a los usuarios finales cuando lo consumen. Es solo cuestión de tiempo que los actores industriales, comerciales e institucionales reconozcan el valor de sus torres de refrigeración.
Estas ideas no son descabelladas. Son prácticas, se pueden poner en marcha ahora y constituyen una estrategia realista para la acción climática. Aquí, en el hemisferio norte, el calor es un recurso valioso que ya está ahí, esperando a que lo aprovechemos, y ya no podemos permitirnos desperdiciarlo.
