La 'explosión' de la demanda de bombas de calor gigantes

Hay 2,5 millones de litros de agua en una piscina olímpica.

Si por alguna razón quisieras pasarlo de un agradable 20C al punto de ebullición, la firma alemana MAN Energy Solutions (MAN ES) tiene una bomba de calor que podría hacerlo. Y llevaría menos tiempo que la versión cinematográfica de Hamlet de Kenneth Branagh.

"Podemos hacer esto en menos de cuatro horas", explica Raymond Decorvet, que trabaja en desarrollo comercial en MAN ES. "O podríamos congelar todo en unas 11 horas".

La suya es una de las unidades de bomba de calor más grandes del mundo. Las bombas de calor funcionan comprimiendo refrigerantes calentados suavemente para elevar la temperatura de estos fluidos. Ese calor se puede transmitir a los hogares o maquinaria industrial.

Las bombas de calor requieren electricidad para funcionar, pero pueden producir alrededor de tres o cuatro kilovatios hora de calor por cada kilovatio hora de energía que consumen.

Las bombas de calor son cada vez más populares entre algunos propietarios de viviendas, pero los dispositivos domésticos son relativamente pequeños y tienden a producir varios kilovatios más o menos. La bomba de calor comercial más grande de MAN ES es miles de veces más potente, con una capacidad de calefacción total de 48 megavatios (MW).

Puede producir temperaturas de hasta 150C y calentar miles de hogares, no solo uno. La empresa instaló recientemente dos de estas máquinas en la ciudad portuaria de Esbjerg, en Dinamarca.

En esta instalación, el refrigerante CO2 de las bombas de calor absorberá una pequeña cantidad de calor del agua de mar. Los compresores aumentan la temperatura del CO2 y el sistema puede transferir este calor, proporcionando agua a una temperatura de hasta 90 °C a un sistema de calefacción urbana que atiende a 27 000 hogares.

"La demanda de calefacción urbana se está disparando", dice el Sr. Decorvet. La urgencia de alejarse de los combustibles fósiles está provocando una carrera, especialmente en Europa, por sistemas de bomba de calor más grandes y robustos que puedan alimentar ciudades enteras. Pero, ¿quién tiene los megavatios más grandes?

Puede parecer una pregunta relativamente sencilla, pero en realidad es bastante difícil de responder definitivamente. Sobre todo porque las bombas de calor no tienden a funcionar a su máxima capacidad todo el tiempo. En Esbjerg, las bombas de calor de MAN ES funcionarán aproximadamente a la mitad de su producción potencial, por ejemplo.

Y tratar de comparar los sistemas de bomba de calor más grandes del mundo es difícil porque, a menudo, se componen de varias bombas de calor más pequeñas encadenadas. Tomemos como ejemplo el sistema de calefacción urbana de Estocolmo, Suecia, a menudo conocido como la instalación de bomba de calor más grande del mundo.

Probablemente sea cierto, tiene una capacidad máxima de 215 MW, pero ese total es la suma de siete bombas de calor, dos dispositivos de 40 MW y cinco de 27 MW, explica un portavoz del proveedor de energía Stockholm Exergi.

En otra parte de Suecia, Gotemburgo tiene un sistema de bomba de calor de 160 MW que consta de cuatro unidades. Dos de ellos son en realidad más grandes que los de Estocolmo, con capacidades de 50MW cada uno.

Han estado en funcionamiento desde 1986 y probablemente ostentan el título de las bombas de calor individuales más potentes actualmente en uso, aunque claramente rivalizan con dispositivos más nuevos como los fabricados por MAN ES.

El año pasado, la empresa química alemana BASF y MAN ES anunciaron su intención de construir una bomba de calor de 120 MW que, según sugirieron los informes, sería la más grande del mundo.

Habría proporcionado calor para usos industriales en un sitio en Ludwigshafen. Sin embargo, no debía ser. "BASF ha decidido no continuar con el proyecto", dijo un portavoz a la BBC. En su lugar, la empresa está explorando otras posibles fuentes de calor, que espera sean económicamente más atractivas.

El tamaño no lo es necesariamente todo, señala Dave Pearson, director de desarrollo sostenible del grupo en Star Refrigeration. La eficiencia importa y argumenta que el amoníaco, el refrigerante elegido por su empresa, ayuda a que las bombas de calor sean particularmente eficientes.

Veronika Wilk del Instituto de Tecnología de Austria y sus colegas han estudiado el uso de bombas de calor para aplicaciones industriales, por ejemplo, para proporcionar calor en fábricas farmacéuticas, alimentarias o papeleras.

Siempre que no requieran temperaturas muy altas por encima de los 200 °C, las empresas recurren cada vez más a las bombas de calor, argumenta el Dr. Wilk, porque les permite alejarse del gas natural, que se ha vuelto extremadamente caro tras la invasión rusa de Ucrania.

Pero las bombas de calor industriales tienden a tener una capacidad de varios MW más o menos. Es más probable que detecte bombas de calor verdaderamente gigantes en un sistema de calefacción urbana, como las mencionadas anteriormente, dice el Dr. Wilk.

"La belleza de la calefacción urbana es que puedes descarbonizar muchos hogares a la vez", agrega.

Están surgiendo muchos otros ejemplos de sistemas de calefacción de distrito impulsados ​​por bombas de calor. En Viena, un sistema de 55 MW que utiliza tres bombas de calor se pondrá en marcha este otoño.

Las máquinas recolectarán calor, alrededor de 6C, de aguas residuales tratadas, explica Linda Kirchberger, gerente de división de descarbonización de activos y nuevas tecnologías en Wien Energie.

El agua tratada solía ir directamente a un río. "Ahora se desvía y lo llevamos a través del sistema de bomba de calor", dice ella.

El sistema elevará las temperaturas de 6°C a 90°C y el calor seguirá abasteciendo a 56.000 hogares. En 2027, Wien Energie planea duplicar la capacidad del sistema con tres bombas de calor más, alcanzando los 110MW en total.

Si bien siguen siendo impresionantes y pesan más de 200 toneladas cada una, estas unidades individuales tienen una capacidad de menos de 20 MW. El fabricante, Johnson Controls, confirmó a la BBC que sus bombas de calor más grandes tienen una potencia máxima de 28MW.

Más tecnología de negocio:

Según los informes, se planea un sistema similar, que también utiliza el calor de las aguas residuales, en Hamburgo. Tendrá una capacidad de 60MW, aunque esto también dependerá de múltiples bombas de calor conectadas entre sí, dice una portavoz de Hamburg Wasser, la compañía de agua involucrada en el proyecto.

Pero ojo al futuro. En la capital finlandesa, Helsinki, está en marcha un plan para construir un gigantesco sistema de bomba de calor con una capacidad total de 500 MW.

Esto probablemente estará compuesto por múltiples unidades, como en Estocolmo, Gotemburgo y Esbjerg, pero Helen, la compañía de energía detrás del esquema, aún no ha revelado cómo se unirá todo.

MAN ES es una de las empresas que oferta por el contrato. Un portavoz se negó a explicar exactamente qué configuración de bombas de calor permitiría a la empresa proporcionar 500 MW de calor. Decorvet dice simplemente: "Espero que ganemos".