La energía solar fotovoltaica es un facilitador necesario de la transición a la calefacción eléctrica
Gran parte del debate sobre la transición a la calefacción eléctrica se ha centrado en los costes de instalación de las bombas de calor, pero ¿cómo son los costes de funcionamiento? Está muy bien otorgar subvenciones de £ 5,000 para hacer que las instalaciones de bombas de calor sean más asequibles para los consumidores, pero si las personas toman este incentivo del gobierno solo para descubrir que el costo de las facturas de energía se vuelve abrumadoramente caro, la cobertura negativa resultante podría detener la transición a la calefacción limpia. antes de que se ponga en marcha. Por el contrario, si las facturas de energía bajan para las casas con bombas de calor, será mucho más fácil convencer a las personas de que abandonen sus calderas de gas. Para tener una idea de los costos, necesitamos saber dos cosas: cuánto cuesta la electricidad en comparación con el gas y qué eficiencia podemos esperar de las bombas de calor y las calderas de gas.
¿Cuánto cuesta el funcionamiento de las bombas de calor?
Los defensores de las bombas de calor suelen afirmar que una «bomba de calor bien diseñada, bien instalada y que funcione correctamente no costará más que una caldera de gas». Una relectura cuidadosa de esta oración le mostrará que tres cosas tienen que salir bien para que las bombas de calor no cuesten más que la calefacción de gas.
Una cosa que sabemos con certeza es que en el Reino Unido la electricidad cuesta mucho, mucho más por unidad que el gas de red. Nottingham Energy Partnership tiene la tarifa estándar promedio para la electricidad en septiembre de 2021 a 23,3 peniques/kWh (kilovatio-hora) y el gas de red a 4,39 peniques/kWh.
Utilizando esta eficiencia, una unidad de calefacción de gas cuesta 4,39/0,825 = 5,32p/kWh.
Para que las facturas de calefacción con bomba de calor no cuesten más que una caldera de gas, la eficiencia de la bomba de calor debería ser superior al 100 % x 23,3/5,32 = 438 %, pero ¿qué eficiencia alcanzan las bombas de calor en la práctica?
Rendimiento de la bomba de calor en el mundo real
Nota: Me he centrado solo en las bombas de calor de fuente de aire porque la mayoría de la gente espera que esta sea la tecnología que se implementará en mayor número. Son más económicas y más cómodas de instalar que las bombas de calor geotérmicas más eficientes, que requieren la perforación de un pozo profundo o la excavación de zanjas.
 |
|
Imagen: Eficiencias del sistema de las bombas de calor con fuente de aire informadas en «Análisis detallado de la primera fase de la prueba de campo de la bomba de calor de Energy Saving Trust» |
A pesar de los mejores esfuerzos de los autores para aclarar las cosas («los mejores sistemas muestran que las bombas de calor bien diseñadas e instaladas pueden funcionar bien en el Reino Unido»), los resultados fueron muy decepcionantes.
Rendimiento de la bomba de calor en el mundo real: inténtelo de nuevo
En consecuencia, se inició una segunda fase del estudio. 38 de las bombas de calor en la primera prueba fueron seleccionadas para intervenciones para mejorar su rendimiento. Las intervenciones variaron desde mayores (cambio de una bomba de calor de tamaño excesivo o insuficiente), medianas (cambio de radiadores, adición de un tanque de inercia, reemplazo de bombas de circulación con bombas de CC de velocidad variable) o menores (cambios en los controles, recarga del circuito de tierra, adición de aislamiento) . Los dueños de casa también recibieron una mejor orientación sobre cómo operar las bombas de calor correctamente. Se agregaron a la muestra seis nuevos sistemas de bomba de calor instalados según el nuevo estándar MCS y todos fueron monitoreados desde abril de 2011 hasta marzo de 2012.
Los resultados del segundo intento se publicaron de forma resumida y detallada:
Como resultado de todas estas intervenciones, la eficiencia promedio de los ASHP en el nuevo estudio aumentó a 245%
Nota: esta mejora de rendimiento Fase 2 y Fase 1 incluyó un cambio en la definición de eficiencia: en términos comparables, el aumento fue del 183 % al 211 %. Sin embargo, la medida de eficiencia preferida en la Fase 2 (SPF H4) es, en mi opinión, un mejor comparador con la eficiencia de la caldera que la medida de eficiencia del sistema utilizada en la Fase 1. La eficiencia del sistema incluye pérdidas entre el tanque de agua caliente y los grifos/duchas, mientras que el SPFH4 El límite se detiene en el tanque de agua caliente.
Rendimiento de la bomba de calor en el mundo real: ¿la tercera vez tiene suerte?
Se instalaron alrededor de 14.000 Bombas de Calor con financiación de la RHPP, y 700 de ellas (alrededor del 5% del total) fueron objeto de un estudio de seguimiento detallado. El estudio reporta una eficiencia promedio basada en SPFH4 para la ASHP en la muestra de 241%.
Sin embargo, también revela que los contadores de calor utilizados en el estudio estaban calibrados para agua y no para la mezcla de anticongelante con la que se instalaría la mayoría. La sobreestimación estimada del 4-7% del rendimiento no se corrigió en el resultado publicado. Aplicar una corrección de rango medio del 5 % haría que el SPF promedio verdaderoH4 más cerca del 229%.
De manera tranquilizadora, esto está aún más cerca del segundo estudio de EST que del primero y sugiere que los cambios realizados en los estándares de la industria en respuesta al rendimiento decepcionante de los sistemas en el primer estudio se habían traducido en un rendimiento general más alto, en una muestra tranquilizadoramente grande. de instalaciones.
Tomando la eficiencia de este estudio más reciente del 229%, los costos anuales de energía para una casa calentada por una bomba de calor serán (23.3/5.32) x (100/229) = 1.91 veces más altos que la misma casa calentada por una caldera de gas.
Por lo tanto, incluso después de los pasos de la industria para eliminar los errores de diseño, optimizar cuidadosamente la instalación y asesorar al dueño de casa sobre cómo usar las bombas de calor, los costos de funcionamiento siguen siendo el doble de los de una propiedad calentada a gas.
¿Qué esperanza tenemos cuando escalamos para instalar bombas de calor en el gran número previsto por los responsables políticos del Reino Unido? Si las instalaciones aumentan de las 30.000 al año actuales a las 300.000 al año solicitadas por el gobierno, ¿las bombas de calor funcionarán tan bien como las del segundo estudio, o es más realista anticipar un rendimiento más cercano al del primer estudio?
Ajuste del precio del gas y la electricidad
“buscaremos opciones para cambiar o reequilibrar los gravámenes de energía (como la Obligación de Energías Renovables y las Tarifas de Alimentación) y las obligaciones (como la Obligación de la Compañía de Energía) de la electricidad al gas durante esta década”. Estrategia de Calor en los Edificios p16.
¿Qué impacto podría tener esto? Según OFGEM Costos de Obligaciones Ambientales y Sociales al 25% del precio de la electricidad, mientras que es sólo el 2,5% del precio del gas.
 |
| Infografía Facturas, precios y beneficios, 27 oct 2021, Fuente OFGEM |
El costo de una unidad de electricidad podría bajar al 75% x 23,3p = 17,5p/kWh
¿Cuánto tendría que aumentar la gasolina para reemplazar los ingresos perdidos? De nuevo, según OFGEM, los valores típicos de consumo doméstico de combustible dual a 1 de abril de 2020 eran: 12.000 kWh de gas y 2.900 kWh de electricidad. (Fuente – ver nota al pie)
Para un uso anual de 2.900kWh de electricidad, las tarifas sociales ascienden al 25 % x 2.900 x 0,233 £ = 169 £
Para un uso de gas de 12.000kWh para reemplazar este impuesto social, el precio del gas tendría que aumentar £169/12.000 = 1,4 peniques por kWh, elevando el precio de una unidad de calefacción de gas después de la eficiencia de la caldera hasta 6,72 peniques/kWh
Si esto sucediera, podemos ajustar nuestro cálculo por la diferencia en los costos de funcionamiento
En este escenario, un ASHP podría tener costos de funcionamiento (17,5/6,72) x (100/229) = 1,14 veces más altos que la calefacción de gas, pero solo en 10 años, ya que el gobierno aclara que cualquier transición tendría que ser gradual para evitar empujando a la gente a la pobreza energética.
Las bombas de calor y la energía solar son una combinación perfecta
Incluso cuando las bombas de calor están ‘bien instaladas y operadas correctamente’, incluso descontando un 25 % del costo de la electricidad y cambiándolo a gas, parece probable que los consumidores paguen más por el cambio a la calefacción eléctrica mucho después del la factura por el costo de la instalación ha sido pagada.
Para una factura de combustible dual promedio con 12,000kWh de uso de gas a 4.39p/kWh, el costo de calefacción es de £527/año. Tomando la eficiencia de ASHP del estudio más reciente, con facturas de calefacción de ASHP 1,91 veces más altas que las del gas, el costo adicional para el propietario es de £479/año.
Una forma de hacer que la transición a un costo de calefacción con cero emisiones de carbono sea neutral en los costos de funcionamiento es aislar la propiedad y reducir su demanda de calor. Si la demanda de calor pudiera reducirse a la mitad, los costos de funcionamiento terminarían en el mismo nivel. Sin embargo, esto podría ser una tarea difícil para los hogares que ya han dado los pasos básicos de aislamiento de buhardillas y cavidades y doble acristalamiento, y también teniendo en cuenta que la demanda de agua caliente no se puede aislar.
Si se instala un sistema solar de 3kWp con la bomba de calor, que genera, digamos, 2550 kWh al año de electricidad, y si el 50% de esa electricidad generada se usa en el sitio para compensar el uso de electricidad a 23,3p/kWh (£297) y el 50% se exportado a la red bajo la Garantía de Exportación Inteligente a 5p/kWh (£64), entonces le hemos ahorrado al residente £361 al año en su factura de energía. Si combinamos esto con el almacenamiento de energía de la batería y aumentamos el autoconsumo de electricidad solar hasta un 80 %, entonces el ahorro correspondiente se convierte en £ 500 al año.
No es necesario que la energía solar esté generando al mismo tiempo que la bomba de calor está funcionando para que haya ahorros; recuerde que cualquier uso de electricidad en la propiedad puede compensarse (por ejemplo, electrodomésticos, calefacción de agua caliente e incluso carga de vehículos eléctricos) , y cada unidad que no se compra a la red es un ahorro en la factura de electricidad de ese hogar.
Social Los propietarios, los constructores de viviendas y los legisladores que enfrentan el desafío de cómo lograr que nuestras casas tengan cero emisiones de carbono y, al mismo tiempo, atraer a los inquilinos, compradores de viviendas y votantes deben comenzar a pensar en la energía solar fotovoltaica y otras tecnologías de energía inteligente como tecnologías habilitadoras para cero. Calentamiento de carbón. De lo contrario, los costos de funcionamiento reales de las bombas de calor podrían convertirse en una barrera inconveniente para la adopción generalizada de la calefacción eléctrica.
Actualizaciones:
2.12.21: se me indicó que la versión original de este blog usaba eficiencias de calderas de gas del 90 % (que son representativas de pruebas de laboratorio) y las comparaba injustamente con el rendimiento real en el campo para bombas de calor. El blog se actualizó para usar los resultados de las pruebas de campo de las calderas combinadas del Informe final: Monitoreo in situ de la eficiencia de las calderas de condensación y el uso de calefacción secundaria, 2009 The Energy Saving Trust, con la eficiencia anual de las calderas reajustada al 82,5 % en su lugar .
Fuente: www.solarblogger.net