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Historia del calentador de agua

Hoy en día, vemos de lo más natural tener algún electrodoméstico en casa que nos caliente el agua para ducharnos, lavar la vajilla, lavar la ropa, limpiar los suelos, etc. Pero eso no ha sido siempre así, y casi podemos decir que es algo muy joven. Porque apenas hace 150 años no existía ningún equipo o electrodoméstico en las casas que proporcionase esa comodidad, y solo los más afortunados podían calentar agua en el hogar de leña o carbón, utilizando un recipiente que servía igual para cocinar.

Orígenes y evolución: ¿quién lo inventó y por qué?

Retrocediendo en el tiempo, Heródoto explicaba que si hacía falta tomar un baño caliente, el mejor método era verter agua sobre piedras calientes. También recordamos los baños romanos, hace ya 2000 años. Todo un lujo solo para los más privilegiados de la época. Un gran adelanto en tema de higiene personal, pero aún como una instalación comunitaria

El mundo Islámico también tuvo su aportación con el hammam, que es un baño de vapor húmedo con orígenes en las termas romanas, llamado en Francia «bain maure» («baño moro», refiriéndose a los de la España musulmana de Al-Andalus) o «baño turco» por los demás occidentales. Unos siglos más tarde se produce otro hecho importante. Horace de Saussure inventó en 1767 lo que él mismo llamó «la caja caliente». Esta consistía en una caja acristalada por la parte por la que entran los rayos del sol, mientras que el interior iba pintado de negro. Salvo la cara de cristal, todas contaban con material aislante que permitía retener el calor en el interior. De esta manera, las temperaturas que se alcanzaban podían llegar a los 109º. Este pequeño invento era, nada más y nada menos, que el primer colector solar de la historia de la energía solar térmica.

Pero el padre de los calentadores podemos decir que se invento hace unos 150 años, en Londres. En el año 1868, un pintor de casas llamado Benjamin Waddy Maughan patentó el primer calentador de agua instantáneo para uso doméstico que no usaba combustible sólido. Antes de la invención de Maughan, los hogares calentaban el agua en tandas sobre una estufa de gas, un procedimiento incómodo. El invento de Maughan, quien lo bautizó Geyser por los chorros de agua caliente que salen de la tierra, permitía que el agua fría en la parte superior del tanque fluyera sin problemas a través de las tuberías calentadas por los gases de la combustión de un quemador en la parte inferior. Pero este proceso era bastante peligroso porque no había chimenea para eliminar los gases, que permanecían en la habitación donde el equipo estaba instalado.

Primer calentador de agua en el mercado

Si hablamos del primer calentador como lo conocemos hoy en día, tenemos que referirnos al ingeniero noruego Edwin Ruud. Quién fue inspirado por el invento de Maughan pocos años después. Ruud estudió en “The Horten Technical School” en Noruega, pero emigró a Pittsburgh en EE.UU. En 1880, Ruud patentó el primer calentador de agua a gas con tanque de almacenamiento automático. Ese éxito inicial marcó el comienzo de una tradición de innovación y valor que llevó a la introducción de equipos de calefacción y aire acondicionado RUUD en la década de 1950. Desde entonces, RUUD se ha convertido en uno de los mayores fabricantes de productos de calefacción, refrigeración y agua de calidad para uso residencial y comercial de América del Norte.

Impacto social: ¿dónde se instalaron los primeros calentadores de agua?

Al igual que ha sucedido con otros muchos inventos que se han podido fabrican en grandes cantidades y a precios relativamente asequibles, el impacto social que tuvo la puesta en el mercado de los primeros calentadores de agua fue muy grande. Hasta el punto de que hoy en día es impensable que una vivienda no disponga de algún tipo de calentador de agua. Pero hablando concretamente de los primeros tiempos de este invento, podemos señalar que, en 1915, había aproximadamente cien mil unidades del Tipo F fabricado por Ruud instaladas en todo Estados Unidos y Canadá. Lo que representa una cantidad importante teniendo en cuenta que el señor Edwin Ruud no empezó su aventura empresarial hasta en 1898, el poder adquisitivo de los contemporáneos no era muy elevado y las redes de distribución no eran tan eficientes como las actuales.

Tipos de calentadores con los que contamos en la actualidad

Para suministrar agua caliente para uso humano, tanto en nuestras viviendas como en locales de ocio, oficinas o en la industria, disponemos hoy en día de diferentes tipos de “electrodomésticos”. Que se diferencian en función del tipo de combustible que utilizan, o si acumulan agua para un uso posterior. Aunque el fin ultimo de todos ellos sea el mismo, dependiendo de nuestras necesidades (consumo), condiciones energéticas de nuestro hogar, o incluso del espacio disponible para su instalación, nos convendrá uno u otro tipo:

Calentadores instantáneos de gas

Estos calentadores funcionan con de un sensor de flujo, para que sólo se activen (y consuman gas) cuando detectan la circulación del agua. Una vez que el grifo está cerrado, el sensor apaga automáticamente el calentador y cierra la válvula del gas.

Características:

  • Pueden suministrar agua caliente durante grandes periodos de tiempo si interrupción.
  • Pueden usar gas natural, gas propano o gas butano.
  • Se ven afectados por variaciones del caudal en la vivienda donde suministran el agua caliente.

Calentadores acumuladores eléctricos o termos

Este tipo de calentador es junto con los calentadores instantáneos de gas los modelos más populares. En este caso, su funcionamiento se basa en un tanque interno donde se calienta el agua con una resistencia eléctrica y se almacena para un uso posterior.

Características:

  • Caudal de agua a una temperatura con un flujo estable.
  • Tienen la capacidad de llegar hasta 70 °C.
  • Capacidades de 15 litros y hasta 300 litros.

Calentadores acumuladores de gas

Este tipo de calentador no es muy común, a pesar de tener tamaños pequeños de 100 litros en muchos fabricantes. Son la solución diseñada para abastecer varios puntos de abastecimiento. Es por ello que si sin comunes en instalaciones deportivas, pequeños hoteles, campings, etc. Su funcionamiento se basa en un tanque interno donde se calienta el agua con una resistencia eléctrica y se almacena para un uso posterior.

Características:

  • Pueden usar gas natural, gas propano o gas butano.
  • Están preparados para la recirculación y la desinfección.
  • Capacidades de hasta 300 litros.

Calentadores instantáneos eléctricos

Al igual que los de gas, estos calentadores funcionan con de un sensor de flujo, para que sólo se active la resistencia eléctrica cuando detectan la circulación del agua. Una vez que el grifo está cerrado, el sensor apaga automáticamente la resistencia. Su consumo eléctrico es elevado, es por ello que no son muy comunes, y por lo general se instalan cuando las otras opciones son inviables, por diferentes motivos (no hay posibilidad de ventilación, o de instalar una chimenea para los humos, no se dispone de espacio, o para cuando su uso es muy excepcional y es un servicio muy alejado del equipo de agua caliente principal)

Características:

  • Son un 40% más pequeños que un calentador de gas convencional.
  • Pueden ser instalados dentro de gabinetes o cajones ya no requieren ventilación.
  • Consumo eléctrico elevado.

Calentadores solares o Termosifón

Son equipos que aprovechan la radiación solar para calentar agua contenida en un deposito, gracias y un captador solar térmico.

Características:

  • No necesitan de otras fuentes de energía, ya sea electricidad o gas.
  • Se necesita tener un tejado o terraza donde de el sol.
  • Por lo general funcionan como apoyo a uno de los sistemas anteriores.

Bomba de calor para ACS – Aerotermia

Están formados por un acumulador de agua vertical que en su parte superior tiene una bomba de calor aire-agua. Ésta, calienta el agua fría mediante un serpentín condensador en el interior del acumulador. El evaporador toma aire del local donde se instala o de un local anexo mediante dos conductos, uno de entrada y otro de salida de aire. También se puede instalar el equipo sin conductos tomando directamente el aire del local donde se instala.

Características:

  • Hay modelos compactos que se pueden instalar dentro de casa.
  • Tienen un nivel sonoro mínimo.
  • Diversos tamaños de acumulación.
  • Suelen ser compatibles con sistemas solares.
  • Clasificación energética A+.

Apostando por el futuro: calentadores solares como alternativa de ACS

Teniendo en cuenta la tendencia de muchos países y organizaciones intergubernamentales, y por supuesto, de todas las organizaciones no gubernamentales que fomentan un mundo más ecológico y sostenible, de encaminarse hacia un futuro más limpio. Y conociendo la intención de la Unión Europea de intentar conseguir el ya famoso objetivo 20/20/20, es muy importante hacer una referencia especial a los sistemas para agua caliente que mejor se adaptan a ese objetivo.

Este objetivo de la UE  contempla un paquete de medidas que contiene legislación vinculante para garantizar el cumplimiento de los objetivos climáticos y de energía asumidos por la UE para 2020. Esas metas, establecidas por los dirigentes de la UE en 2007 e incorporadas a la legislación en 2009, también figuran entre los objetivos principales de la estrategia Europa 2020 para un crecimiento inteligente, sostenible e integrador. Los objetivos fundamentales del paquete de medidas son tres:

  • 20%de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (en relación con los niveles de 1990).
  • 20% de energías renovables en la UE.
  • 20% de mejora de la eficiencia energética.

Para ayudar en la consecución de este objetivo, que todo hay que decirlo es bastante ambicioso, podemos cada uno de nosotros aportar nuestro granito de arena y apostar por las tecnologías que menos contaminan. Y cuando necesitemos renovar o hacer una instalación en nuestros hogares usar predominantemente placas solares o bombas de calor, de entre los diferentes tipos de sistemas que se han explicado anteriormente. ¿Por qué?, muy sencillo.  Para contribuir a la no emisión de CO2 ni otros gases de efecto invernadero, o que puedan producir lluvia ácida, debemos descartar los combustibles fósiles, y aunque de entre todos ellos el gas natural, y los GLP (gases licuados del Petróleo) son los menos contaminantes, también contienen nitratos y sulfuros que una vez en la atmósfera son también perjudiciales.

Así mismo, los termos eléctricos o calentadores instantáneos eléctricos, aunque no produzcan humos en el momento de producir agua, mientras en nuestro país no cambie el mix de generación eléctrica, si lo hacen para producir esa electricidad, que además se genera a muchos kilómetros de distancia y que pierde hasta un 40% en su viaje hasta nuestro termo eléctrico. Por ello, solo nos quedan como alternativas de futuro la energía solar, y en el caso que nos ocupa en su versión de placas solares térmicas, para usarlas en sistemas solares termosifón o forzados, para la generación de agua caliente sanitaria y de calefacción, o las bombas de calor o aerotermia. Esta última, sigue necesitando de energía eléctrica, que es aún generada con sistemas contaminantes, pero al tener una eficiencia energética mucho mayor que un termo eléctrico, su impacto es mucho menor.

Enfriamiento evaporativo: orígenes, desarrollo y beneficios

Para poder entender los enfriadores evaporativos de nuestros días tenemos que retroceder a los años 30. Fue en Estados Unidos con el ingenio de las personas donde aparecieron los primeros sistemas de refrigeración evaporativa artesanales. Lo que se hacia era colgar en las ventanas de sus viviendas paños mojados para que los ventiladores eléctricos empujaran aire mojado al interior. Más adelante, se comenzó a reemplazar el paño por paja o fibras de madera y encerraban el ventilador en una caja de madera con la paja envuelta en malla de gallinero.

No fue hasta 1955 cuando se realizó el descubrimiento más importante en relación al enfriamiento evaporativo de la mano de la marca Munters. Una empresa innovadora en soluciones para el control climático, fundada por el inventor y empresario Carl Munters. Sobre la empresa Munster tenemos que destacar que fue construida en base a sus ideas sobre las leyes de la termodinámica, en combinación con una capacidad de traducir ese entendimiento en una tecnología pionera. Convirtiéndose en todo visionario e innovador de su época. Cómo dato anecdótico podemos decir que el señor Munsters solicitó alrededor de 1.000 patentes diferentes enfocadas sobre todo en áreas de deshumidificación y enfriamiento evaporativo. Y que una de ellas, el panel patentado Celdek para un enfriador sigue siendo, en la actualidad, uno de los componentes con mayor efectividad del mercado.

 

¿Qué es y cómo funciona un equipo de refrigeración evaporativa?

 El funcionamiento de los equipos de enfriamiento de aire por evaporación parte de la absorción de aire seco y caliente del exterior, para luego mediante un ventilador expulsar el aire, haciéndolo pasar por un filtro húmedo previamente. Al entrar en contacto el aire caliente y el agua parte de esta se evapora, llevándose consigo parte del calor obteniendo un aire fresco y húmedo.

Tecnología:

El proceso de enfriamiento se realiza mediante un contacto aire/agua estrecho y la transferencia del calor al aire por evaporación de agua a pequeña escala. A continuación, el calor se disipa a través del aire impulsado, saturado y caliente. ¿Pero con qué componentes cuenta?:

  • Entrada de agua caliente
  • Sistema de distribución de agua pulverizada
  • Medio de transferencia de calor
  • Sistema de ventilación
  • Entrada de aire ambiental
  • Balsa de acumulación de agua
  • Salida de agua fría
  • Salida de aire saturado caliente
  • Eliminadores de gotas

¿Dónde se puede usar la refrigeración evaporativa?

Este tipo de refrigeración es ideal en lugares donde el aire es caliente y la humedad es baja. Se puede usar en viviendas, negocios, edificios públicos. Siendo una de las soluciones más innovadoras y eficaces en el sector de la climatización.

España

Aunque en nuestro país es todavía una opción poco conocida, en otros lugares del mundo como Estados Unidos o Australia es normal encontrar los climatizadores evaporativos. La principal diferencia de la refrigeración evaporativa, del aire acondicionado tradicional es que no es necesario cerrar puertas y ventanas para optimizar su rendimiento. Un climatizador evaporativo trabaja utilizando el aire que circula. Se recomienda así mantenerlas abiertas. Gracias a esta particularidad pueden emplearse también en el exterior.

El climatizador evaporativo haría pasar el aire caliente que se encuentra en la vivienda por el ventilador. Con el filtro que lleva una cortina con micropartículas de agua se refresca el aire que llega. También se eliminan así del aire los restos de polvo u otras sustancias que pueden causar alergias y ensuciar el ambiente. Un climatizador evaporativo nos permite reducir la temperatura del ambiente hasta en 12ºC. Por lo tanto, cubre perfectamente las necesidades de frío que podamos tener durante las estaciones de calor. Funciona como la brisa que nos llega del mar, ya que esta se enfría rápidamente gracias a las partículas del agua que se mezclan con el aire.

Cuando queremos enfriar una vivienda completa y no solo una habitación, el climatizador evaporativo se coloca en el tejado o en las zonas comunitarias si se trata de un edificio. Con la instalación de los ventiladores, se ejerce una sobrepresión sobre el aire que le obligará a desplazarse.

Beneficios de la climatización por evaporación:

  1. Funcionan bien en espacios abiertos:Se pueden usar en lugares o estancias abiertas, al contrario que otros sistemas de refrigeración hacen circular el aire y funcionan mejor en espacios cerrados.
  2. Funciona con ventanas abiertas: a diferencia del aire acondicionado, necesita que la estancia este abierta, empujamos el calor y provocamos una agradable circulación de aire fresco.
  3. 100% ecológicos:al utilizar solo agua en vez de refrigerante.
  4. Alta capacidad para regular temperatura:son capaces de reducir la temperatura interior en hasta 14º en climas secos (20%-30% de humedad relativa media), y en 5º en climas muy húmedos (70% – 80% de humedad relativa media) respecto a la temperatura del exterior.
  5. No afecta la legionela: al enfriar el aire por contacto y no mediante la generación de aerosoles, no les afecta la legionela. Además, no tienen que ser sometidos a controles de sanidad como otro tipo de aparatos.
  6. Ahorro energético:suponen un ahorro energético de hasta un 80% en consumo eléctrico.
  7. Añaden humedad en climas secos:mejorando considerablemente la sensación de confort.
  8. Pueden ser portátiles:con un mismo aparato, se pueden refrigerar distintas estancias de la casa.
  9. Fácil mantenimiento: mantenimiento prácticamente nulo.
  10. Renueva el aire interior:no funcionan haciendo circular el aire como otros aires acondicionados sino que, renuevan totalmente el aire de la estancia por aire limpio, fresco y filtrado, eliminado posibles humos y olores.

¿Cómo elegir un climatizador evaporativo?

Para que la refrigeración por evaporación pueda funcionar bien, debe ser posible abrir las puertas y las ventanas. Si no, la eficiencia se verá reducida y no lograrán eliminar toda la humedad. También, debemos tener en cuenta que es necesario llenar el depósito de agua. Si no lo hacemos no podrá realizarse el proceso de evaporación. Por último, cuanto más calor haga y menor sea la humedad, mejores serán las condiciones para que el climatizador evaporativo trabaje. Debido a ello, son recomendables en las viviendas cuyo clima es seco y con mucho calor. Y, por consiguiente, en aquellas zonas de mucha humedad están desaconsejados.

Para su elección valoraremos entonces la temperatura, si se usará en interior o en exterior y el tamaño de la estancia. Para aquellas habitaciones entre los 10 y los 15 m2, necesitaremos una potencia de unos 100w. Y cuando el tamaño sea mayor, subiremos a una potencia de 150 W.

Sistemas híbridos: tecnología y opciones

¿Qué es un sistema híbrido?

 Los sistemas híbridos son aquellos que nos permiten combinar dispositivos de calefacción tradicionales, que usan combustibles fósiles, con dispositivos de energía renovable. ¿Qué significa esto? Pues que es posible aprovechar una instalación de un sistema tradicional como una caldera y añadirle un sistema de energía renovable. Toda una ventaja que nos permite ahorrar en energía y reducir el gasto medio de calefacción y agua caliente sanitaria. Además, es un tipo de sistema que no sólo aporta beneficios en el ahorro económico y energético, sino también que ofrecen un alto rendimiento.

Beneficios de un sistema de calefacción híbrido

1.     Ahorro considerable de energía, ya que sólo consume 1 kW por 4 kW de energía calorífica producida.
2.     Regulación inteligente integrada que permite un mejor control de diferentes aspectos: precio, electricidad, consume.
3.     Mayor confort en comparación a otros sistemas de calefacción tradicional.
4.     Instalación rápida y reducido impacto en la vivienda.
5.     Rápida amortización de la inversión inicial (50% en un año) y ahorro de hasta un 65% en la factura anual.
6.     Disminuye la emisión de gases contaminantes y emisiones de CO2.
7.     Permite cubrir alrededor del 90% de las necesidades de calefacción y ACS en casa.

¿Cómo es el funcionamiento de un sistema híbrido de calefacción?

Es mucho más sencillo de lo que parece, ya que ambos sistemas están preparados para que puedan impulsar el calor hacía el emisor térmico del cual están compuesto cada uno. Está función la llevan a cabo de manera alternativa y siempre dependiendo d e la temperatura exterior que hayamos seleccionado anteriormente. El punto de unión de ambos sistemas de calefacción se da en el llamado punto de temperatura bivalente. Un punto que según la tecnología del propio dispositivo puede quedar también preestablecida. Liberándonos de tener que realizar un control más exhaustivo de su funcionamiento.

Energía solar como sistema híbrido: ¿lo conoces?

 Dentro de los sistemas híbridos podemos encontrar en el sector de la energía solar la tecnología híbrida con los paneles solares híbridos. La idea de unir ambas tecnologías y de dar forma a un único sistema que permita aprovechar la energía fotovoltaica y la térmica y con el objetivo de intentar solucionar el problema que presentaban las placas solares fotovoltaicas con el aumento de la temperatura. ¿Qué quiere decir esto? El rendimiento de las células fotovoltaicas que se comercializan en la actualidad está comprendido entre un 15% y un 25%, es decir, que sólo una pequeña parte de la energía lumínica se aprovecha realmente en forma de energía eléctrica. Este rendimiento es menor cuanto más alta es la temperatura.  El aumento de temperatura en las células supone un incremento en la corriente, pero al mismo tiempo una disminución mucho mayor, en proporción, de la tensión

Con el diseño, de las placas solares híbridas se pretendía conseguir un incremento notable en la eficiencia de los paneles solares. Previniendo que sería superior al 15% sobre la potencia de pico suministrada por el panel FV (fotovoltaico) normal. Este incremento de potencia es muy significativo, ya que la eficiencia conseguida en los paneles, como ya indicamos anteriormente, está situada entre el 15% y el 25%.

Por otra parte, actualmente para instalar energía solar fotovoltaica y térmica antes de la producción y comercialización de los paneles solares híbridos, requería de dos instalaciones completamente independientes en el lugar de captación que habitualmente es la cubierta de los edificios. Esto implica tener que disponer de una mayor superficie para realizar ambas instalaciones. El Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDEA) calcula que para una vivienda de cuatro personas, 100 m2, hacen falta uno o dos metros cuadrados de paneles, dependiendo de la zona en la que este ubicada la vivienda.

¿Y cómo es su funcionamiento?

Existen dos tipos de tecnologías:

Función fotovoltaica-agua caliente

El funcionamiento por separado de los dos tipos es ya conocido. En los paneles térmicos, el sol incide en la superficie del panel, y el agua que circula por el interior es calentada por transferencia de calor. En los paneles fotovoltaicos, el sol incide sobre unas células que transforman la energía solar en electricidad, estas células son normalmente de silicio y hay de dos tipos: Monocristalinas y policristalinas. Los paneles fotovoltaicos convencionales, tan sólo aprovechan el 15% de toda la irradiación solar que reciben, un 5% es reflejado y el 80% restante se pierde en la cara frontal y posterior del panel. La peculiaridad de un panel híbrido es que aprovecha parte de la pérdida de calor de la cara posterior, alrededor de un 40%.

Estas placas están compuestas desde la parte superior a la posterior por:

  • Un vidrio solar que hace la función de protección. Un conjunto de celdas fotovoltaicas de silicio, que son las encargadas de transformar la luz del sol en electricidad.
  • Una pasta térmica, que hace las veces de unión entre la parte fotovoltaica y la térmica.
  • Una pletina de cobre como base recolectora del calor, y detrás de esta un serpentín de cobre, por el que circulara el fluido caloportador (glicol), como soporte para el serpentín suele ir otra pletina de cobre, y debajo un aislante, que ayudará a mantener el calor dentro de la estructura y de esta forma que se aproveche al máximo para calentar el fluido.
  • Todo ello está contenido en una carcasa que generalmente es de aluminio, a que hace la función de protección de todo el conjunto y de consolidación para que cada componente este fijo y se eviten roturas.

Función aero-fotovoltaica

Este tipo de placas solares híbridas buscan otro objetivo, aunque similar en su meta, es decir por una parte generar electricidad, igual que los anteriores, pero en su segunda función busca el objetivo de climatizar la vivienda a través de una corriente de aire. Es decir, ayuda a refrescar el panel en su parte interior y al mismo tiempo esta corriente de aire captura el calor que hay en el interior de la placa y es impulsado al interior de la vivienda, pasando a través de unos filtros de partículas. Todo ello, para así, asegurar que el aire entra en la vivienda limpio, sin polvo ni polen, y además calentado. Para regular la temperatura de este aire, y que el confort sea máximo, un dispositivo en el interior de la vivienda, combina parte de este aire, calentado dentro de las placas solares, con parte de aire interior de la vivienda o incluso del exterior directamente. La idea es conseguir que el aire que se distribuye en las diferentes estancias este a la temperatura deseada.

                  Función aero-fotovoltaica Rvolt de SISTOVI 

¿Qué otras opciones existen como sistemas híbridos?

1. Bomba de calor – suelo radiante

Se presenta como una combinación que es muy respetuosa con el medio ambiente y con la que es posible alcanzar una eficiencia energética realmente grande. Los expertos en calefacción aseguran que, al tener instalada una bomba de calor con un suelo radiante, se logra una distribución muy uniforme del calor o climatización en las habitaciones o estancias por las cuales esta compuesta la vivienda o establecimiento.

Es posible la reducción de zonas frías o calientes, ya que no sólo elimina las corrientes de aire que originan otros sistemas, sino que, además no remueve polvo. Una ventaja que beneficia a personas que sufran problemas de salud, como asma o alergias. Además, este tipo de sistema híbrido evita cualquier problema de espacio y favorece la decoración en casa. En lo referente a la eficiencia, es un sistema que nos abastece de temperaturas inferiores en calefacción y superiores en refrescamiento. Reduciendo de manera considerable el coste energético y proporcionando altos niveles de confort en la vivienda.

2. Caldera híbrida

Una combinación bastante particular ya que funciona con combustible y energía solar. La caldera híbrida logra calentar el agua sanitaria (ACS) con la fuerza de la energía solar. Si se diera el caso de que no hubiera más energía solar disponible o se necesitase, a su vez, abastecer a la vivienda de calefacción, la demanda se lleva a acabo a través del combustible de la caldera. Una buena solución que no sólo nos permite ahorrar espacio en la vivienda, sino que nos evita contar con dos aparatos (solar y caldera) con sus respectivas instalaciones y conexiones.

Caldera de condensación y radiadores

Decidirse por una combinación de caldera de condensación con radiadores es una opción muy positiva. La caldera de condensación al ser un generador de calor muy versátil y eficaz, en comparación con el resto de calderas consigue generar calor de manera rápida y eficiente. Es un tipo de dispositivo que además se puede combinar muy bien con un sistema híbrido. Una combinación que junto con los emisores térmicos ofrece a la vivienda un gran rendimiento energético y ahorro. Por regla general, la caldera de condensación se puede también combinar con suelo o techo radiante. Un mix que nos aporta en la vivienda de un elevado confort.

Cómo podemos ver los beneficios de contar con un sistema híbrido en casa son bastantes. Un mercado que todavía se encuentra en España en el punto de partida pero en el que se puede augurar un buen futuro. El clima altamente favorable en nuestro país para el abastecimiento de energía a través de las renovables y los objetivos europeos de eficiencia energética, así lo acreditan.

Suelo radiante para aplicaciones urbanas

Orígenes del suelo radiante: por qué surge y cuál es el objetivo

¿Cómo funciona?

Antes de hablar de los orígenes del suelo radiante, conviene recordar qué es y cómo funciona. Llamamos suelo radiante, al sistema de calefacción que emplea el suelo de un local o superficie como emisor de calor. Pero también mencionar que el emisor puede ser cualquiera de los paramentos de los locales a calefactar (suelo, paredes o techo), aunque lo más corriente es emplear el suelo. Y su funcionamiento se basa en aportar calor (o frío) al material que forma el suelo, generalmente hormigón, haciendo que este eleve su temperatura y la mantenga durante un periodo largo de tiempo. Dada la extensión superficial del emisor se emplean bajas temperaturas, porque la emisión depende de la diferencia de temperaturas entre el emisor y el ambiente, y de la superficie del emisor (a mayor superficie de emisión será necesaria una diferencia de temperaturas menor). Algunas normativas limitan esta temperatura del suelo a 28 o 29 ºC.

Existen dos tipos principales de suelo radiante, el de agua y el eléctrico. El de agua se construye a base de tuberías que recorren todo el subsuelo y por las cuáles circula el agua que hemos calentado o enfriado previamente. Y que es la que le aporta al hormigón esa diferencia de temperatura que queremos trasladar luego al ambiente. El eléctrico también se instala en el suelo embebido en el hormigón, pero se diferencia en dos cosas.  La primera es que solo es capaz de producir calor, ya que lo que se instala es un cable eléctrico que es básicamente una resistencia que trasforma la corriente eléctrica en calor por efecto Joule. Y la segunda es que por su naturaleza no utiliza ningún fluido, solo corriente eléctrica. Y por ello no necesita de ningún generador, de calor o frío para el agua como es el caso del anterior.

En realidad, el suelo radiante puede funcionar también con solados de madera o moqueta, pero no resulta razonable tener un emisor térmico con su superficie cubierta por un aislante térmico. Lo que ocurrirá es que el sistema funcionará con más lentitud, obligando a que el calor tenga que traspasar la barrera aislante. Lo ideal es utilizar superficies que tengan buena conductividad térmica.

Orígenes y desarrollo

El origen del suelo radiante lo podemos encontrar en la antigua roma, cuando el ingeniero romano Cayo Sergio Orata diseñó, en el siglo I antes de Cristo, un sistema de calefacción que se emplearía con éxito en las termas romanas. Dados los buenos resultados de este invento, también se empleo con posterioridad en muchas casas de Patricios Romanos. Los restos más antiguos de este ingenio se han encontrado entre las ruinas de la ciudad de Olimpia y datan de la misma época que su presunto inventor. Dicho sistema recibe el nombre de hipocausto, y consistía en un horno desde el que se canalizaban los gases calientes resultantes de su combustión.

Este calor fluía a través de las canalizaciones que se encontraban bajo el suelo del edificio que se quería calentar. Al ser las baldosas y ladrillos de los que estaban construidos los suelos buenos conductores del calor, el resultado era un ambiente cálido y uniforme en el interior de la estancia. Se sabe que empleaban leña en el horno de combustión, y se calcula que la temperatura máxima alcanzada por esta calefacción no superaría los 30 ºC. También se aprovechaba el horno donde se quemaba la leña, para calentar en grandes tinas de cobre el agua que se utilizaría en los baños.

En Corea, la calefacción radiante por suelo radiante se utiliza desde hace unos 2.000 años. El concepto Ondol, que significa «piedra caliente», consiste en la utilización de piedras y conductos subterráneos para ayudar a transportar el aire caliente de la cocina a las habitaciones de la casa. La mayoría de las casas y edificios en Corea todavía usan ondol, aunque ahora usan agua caliente y sistemas eléctricos. Viajando a la época moderna encontramos a principios del siglo XX al arquitecto americano Frank Lloyd Wright, que descubrió ondol y lo utilizó en muchos de los edificios que diseñó. Además, también fue el inventor del sistema de agua caliente bajo el suelo de las viviendas.

Ciudades en las que se encuentran este tipo de sistemas de calefacción

Centrándonos más concretamente en las instalaciones en el exterior, las aplicaciones urbanas del suelo radiante se encuentran en la calefacción, y más concretamente, en la gran mayoría de los casos, para evitar la acumulación de nieve o hielo en calles, algunas carreteras y por supuesto en estadios de fútbol u otros deportes. Y es evidente, que este tipo de instalaciones se ejecutan en latitudes que sufren inviernos muy rigurosos, principalmente en los países nórdicos europeos y en el extremo sur de América, en zonas de Argentina.

Europa

Así encontramos algunos ejemplos en Islandia, lugar en que se encuentran numerosos yacimientos de aguas termales. En su capital, Reikiavik, las calles se congelan con facilidad en los meses de más frío. Para evitar resbalones y otros peligros se ha instalado calefacción por suelo radiante en diversas calles de la ciudad, evitando que se forme hielo. Otro ejemplo en Europa lo encontramos en Finlandia, donde varias ciudades disponen de suelo radiante en algunas calles. En este país nórdico son varias las ciudades que tienen escondido bajo su asfalto suelo radiante. Entre ellas su capital Helsinki o Joensuu, lo tienen instalado bajo sus calles más comerciales.

Otro ejemplo de calefacción por suelo radiante en el exterior son los recintos deportivos. Algunos deportes son negocios muy importantes y atraen a grandes cantidades de personas, llegando al punto en que la suspensión de partidos por nieve y hielo es un riesgo financiero considerable. Además de las ventajas en la práctica al poderse celebrar los partidos y los entrenamientos durante todo el año y el menor riesgo de que los jugadores se lesionen, por ello una calefacción de césped resulta también económicamente rentable. La Federación alemana del fútbol define la calefacción de césped en los estadios de primera división de la liga federal como estándar. Y ya existen más de 170 estadios equipados con calefacción de césped. Los tubos colocados debajo de las raíces del césped mantienen el campo de juego libre de heladas.

Un ejemplo lo encontramos en el Estadio de fútbol “Rhein Neckar Arena”, en la localidad de Sinsheim, conocida en Alemania por su “Museo del Coche y la Técnica”, y que tiene ahora una nueva atracción. El Estadio Rhein Neckar Arena, para el que se construyó expresamente la vía de acceso “Sinsheim Süd”. El estadio es el campo del equipo de fútbol TSG Hoffenheim y ha sido construido con ayudas y financiación privada.

Por último tenemos el ejemplo de la utilización del suelo radiante en grandes zonas comerciales o sistema de calefacción y refrescamiento por suelo radiante para naves industriales, como el supermercado Penny del Grupo REWE en Colonia-Bocklemünd, donde se invirtió en un centro logístico de más de 15.000 m² de superficie, aunque no es específicamente una instalación exterior. En la nave de almacén de gran superficie, sometida en algunas zonas a elevadas cargas puntuales, se ha instalado una calefacción industrial por superficies radiantes. Este rentable sistema de calefacción combina grandes exigencias al material con un rango de temperaturas, costes operativos y de inversión bajos. Las superficies que no es necesario calefactar, por ejemplo, los puntos de almacenaje y las estanterías de gran altura, que simplemente no se han tenido en cuenta al hacer el diseño y desarrollar el proyecto.

Sudamérica

Un ejemplo en el que se han aprovechado sus aguas termales naturales para instalar un sistema de calefacción por suelo radiante en la población es Copahue, una pequeña villa de la provincia de Neuquén, en Argentina. El sistema se inauguro en el año 1999 y con ello, se ha conseguido hacer el duro invierno mucho más amable para sus habitantes y visitantes. El informe de Feinmann sobre “veredas calefaccionadas” en el Sur de Argentina, criticaba estas instalaciones debido a que se alimentaban con calderas de gas. Quedando testimonio de su instalación en algunas zonas del sur del país.

¿Y en España en particular?

En nuestro país, encontramos el municipio de Salardú, que acoge la estación de esquí de Baqueira Beret, donde se ha colocado calefacción en un par de calles de la población. El objetivo de estas instalaciones es garantizar la movilidad en invierno en dos calles propensas a provocar colapsos cuando se hielan. Estas dos calles son muy transitadas en invierno (sobretodo por los esquiadores que visitan la estación de Baqueira Beret) y se provocan importantes colapsos por culpa del hielo. En especial, en la calle de Estudis que tiene una fuerte pendiente y que conecta la carretera C-28 con el acceso a Bagergue y Unha. Este sistema es muy caro, tanto en su instalación como en su mantenimiento y funcionamiento, y que por este motivo, solo se ha instalado la calefacción en lugares «concretos y determinados».

Varios estudios demuestran los grandes beneficios que conlleva la instalación de calefacción de suelo radiante para evitar catástrofes. Y su utilidad es aún mayor en aeropuertos o puentes, por ejemplo. En este sentido, otra de las aplicaciones que se está estudiando es para las pistas de aterrizaje de los aeropuertos, donde se han realizado las primeras placas de hormigón a escala real que en su interior son conductoras de electricidad para el pavimento exterior de los aeropuertos, llevadas a cabo en la Universidad del Estado de Iowa por el profesor Halil Ceylan, con el objetivo que los aviones aterricen sin problemas y que no se salgan de las pistas por el hielo.

¿Qué es el District Heating?: orígenes y funcionamiento

La Calefacción Urbana, o District Heating en inglés, no es muy conocida por muchos de nosotros, pero todos hemos visto las típicas películas ambientadas en Nueva York, donde en invierno vemos salir una niebla de algunas alcantarillas o salidas de túneles debajo de las calles. Eso es una calefacción urbana, que significa, un sistema de suministro de agua caliente sanitaria y calefacción (y en algunos casos también refrigeración), en la cual el calor o energía térmica es producido en una central (como una gran fabrica de calor) y se distribuye por una red de tuberías urbana, del mismo modo en que se hace con el resto de servicios que utilizamos en nuestras viviendas, es decir, el gas, el agua, la electricidad o las telecomunicaciones.

Lo que distingue esta red de las calefacciones centrales de muchos edificio es que sirve a un grupo de edificios que puede ser más o menos grande y sus conducciones discurren bajo el pavimento de las calles o de las zonas comunes del barrio. La extensión de la red puede ser pequeña, para un grupo de casas, mediana o grande, abarcando toda una población, áreas metropolitanas completas, e incluso explotaciones ganaderas grandes.

Orígenes del District Heating

La primera vez que se utilizó un sistema básico de calefacción urbana fue en la época romana, donde construyeron entre los siglos IV y II A.C. sus baños públicos en los cuales utilizaban agua y aire caliente calentados en “salas de calderas” externas, y el agua caliente circulaba por los canales abiertos hasta llegar a los edificios donde se aprovechaba como aguas termales en los baños. Ya en la Edad Media se construyó un sistema de distribución de agua caliente urbana, construido a base de troncos huecos de madera y que se realizó en el año 1332, en el pueblo de Valois en Chaudes-Aigües, en Francia, el que es el sistema más antiguo todavía en funcionamiento, siendo la primera red de calefacción urbana que abastecía agua caliente a 30 vivienda.

Aunque el término energía renovable aún no se acuñó, esta instalación está formada por tubos de madera y está basada en energía geotérmica, aprovechando las aguas termales que había en la localidad, y puede considerarse la fuente de varias tecnologías modernas para la calefacción urbana y las redes de calefacción. Este pequeño pueblo de Cantal se encuentra en el Macizo Central en el corazón de los volcanes de Auvernia y alberga el manantial termal de Par, el manantial más caliente de Europa con temperaturas entre 80 y 82 ° C. Otra gran ventaja natural de este precursor de la red de calefacción es que el caudal promedio durante la primavera es de 17 m3/h. Estas características fueron beneficiosas tanto para el desarrollo de un sistema de calefacción de distrito como para la naturaleza geológica de la región.

No fue hasta 1818 que se utilizó nuevamente el principio de la energía geotérmica en la región italiana de Volterra. La técnica, conocida como «Logoni techada», fue desarrollada para absorber los vapores de lodo volcánico utilizados para alimentar bombas de agua bóricas. La Academia Naval de EE. UU. En Annapolis inició el servicio de calefacción a vapor de distrito en 1853. Aunque estos y muchos otros sistemas estuvieron en funcionamiento durante siglos, en 1877 el primer sistema de calefacción de distrito comercialmente exitoso fue introducido en Lockport, Nueva York, por el ingeniero hidráulico estadounidense Birdsill Holly, a quien se le atribuyó la fundación de calefacción de distrito moderna. El primer sistema moderno de calefacción geotérmica de distrito se desarrolló en 1930 en Reykjavik.

Tras la segunda Guerra Mundial y debido sobre todo a la expansión de otras fuentes de energía más baratas, principalmente los derivados del petróleo, este sistema se dejo un poco de lado. Durante este periodo en Europa las redes de calefacción urbana se siguieron instalando, sobre todo en los países nórdicos debido sobre todo a la escasez de gas natural y electricidad. En los años 70, con la crisis del petróleo las redes urbanas de calefacción volvieron a recuperar la importancia que tenían, sobre todo en Estados Unidos, así como en el norte de Europa, Rusia, Japón, China y Corea. De esta forma el desarrollo de la energía geotérmica fue estimulado por las dos crisis del petróleo en los años setenta. La producción geotérmica global aumentó de 400 W en 1960 a 9800 MW en 2007. Hoy en día, la energía geotérmica es una fuente popular de energía renovable utilizada en lugares como Ginebra y Maisons-Alfort.

Funcionamiento de un sistema District Heating

El sistema District Heating o calefacción urbana consta de los siguientes componentes:

  • La central térmica
  • La red de distribución
  • Las subestaciones de transmisión térmica en los edificios

Central térmica

Las tipologías de la central térmica varían en función de la tecnología utilizada para la generación de calor (o frío en su caso), así como de las fuentes energéticas utilizadas, es decir, el combustible. La central térmica puede funcionar a partir de gas, biomasa u otros combustibles. La planta térmica se suele situar en una construcción exclusiva para su uso, a modo de una fábrica, en la que no se fabrican productos, sino que se calienta agua u otro fluido, que se conducirá hasta los edificios de viviendas para usarlo en las calefacciones, para Agua Caliente Sanitaria, como vapor en algunos negocios como tintorerías, planchado, etc… En esta “fabrica” se ubican todos los elementos y maquinaria necesarios para la generación de calor, así como los grupos de bombeo utilizados para la impulsión del fluido calo-portante hasta los distintos puntos de consumo. Las centrales térmicas funcionan de forma automática, en función de la variación de la demanda, es decir, si aumenta el número de viviendas que enciende su calefacción, es detectado por el sistema de control, basado en controladores digitales situados en la central y en cada una de las subestaciones térmicas de los distintos edificios.

Red de distribución

Una vez generada el agua caliente o el vapor, se procede a su distribución hasta los diferentes edificios por medio de una red de tuberías aisladas térmicamente, que evitan en parte las pérdidas de calor. Esta línea de transporte de calor consta de dos conducciones, una para la ida y otra para el retorno. En el caso de redes de Calefacción y Refrigeración Centralizada (también llamadas District Heating & Cooling) Estas líneas de transporte constan de cuatro conducciones. En las nuevas construcciones urbanísticas, el sistema District Heating reduce el coste de ejecución de la obra, ya que la red de distribución de agua caliente sustituye a la red de distribución de gas y aprovecha las zanjas de la red de abastecimiento de agua. La tubería aislada térmicamente está constituida por un tubo portador fabricado en acero al carbono, un aislamiento térmico de poliuretano y una envolvente exterior de polietileno que la protege de la corrosión. Este sistema de conducción presenta una serie de ventajas frente a las tuberías aisladas en obra por el método tradicional:

  • Se minimizan las pérdidas térmicas.
  • Se agiliza el montaje y se disminuye la mano de obra.
  • Una vida útil más larga y se minimiza el mantenimiento.
  • Existe una gran gama de dimensiones y accesorios para las tuberías, existiendo también tubería rígida y flexible.
  • Fácil detección de fugas en la red, con una precisión de 1 metro.

Subestaciones de transmisión térmica

Desde un punto próximo al edificio se conecta el mencionado edificio con la red de distribución, conectándose a la red en paralelo, de forma que todos los edificios disponen de las mismas condiciones de suministro, es decir, no se pierde calidad o calor por estar más cerca de la “fabrica” de calor (central térmica). Una vez dicho enganche esta en el edificio, se ubica una subestación de transmisión térmica, formada por un sistema de intercambio de calor, sin intercambio de fluido ni de presión, mediante el cual se cede calor a los elementos terminales para el servicio de calefacción y agua caliente sanitaria de las viviendas. Estas subestaciones de cada edificio permiten la combinación con otras fuentes de calor para la aportación a la calefacción y el agua caliente sanitaria, como puede ser la instalación de energía solar térmica del edificio.

La instalación está provista de sistemas individuales de control y medida del consumo, lo cual ofrece tres importantes ventajas:

  • Regulación automática: al funcionar de un modo automatizado, son los consumos de los usuarios los que, mediante la el aumento o disminución del consumo, regulan el funcionamiento de la central térmica. Al igual que un mando termostático que se utiliza en muchas duchas, el regulador mantiene constante la temperatura en la red.
  • Control individual: con programador termostático convencional en cada vivienda, el usuario puede establecer las condiciones de confort en su hogar.
  • Facturación individual: se instalan unos contadores de calor para cada vivienda, y al disponer de estas mediciones de consumos individuales de energía, el sistema permite la facturación individual a los usuarios, facilitando la gestión de la explotación.

Ventajas del District Heating

a. Para la empresa:

  1. Se reduce el coste de ejecución de la obra civil.
  2. Se reduce el coste de ejecución de las instalaciones.
  3. Se disminuye el tiempo de instalación y montaje.
  4. Se posibilita al inversor a convertirse en productor eléctrico y/o proveedor de servicios energéticos.
  5. Permite disponer de más superficie útil en venta, ya que la sala de calderas no está en el edificio.
  6. Ayuda Pública con las acciones divulgativas, mejorando el impacto promocional y mejora la Imagen Corporativa.
  7. Acceder a subvenciones de las Administraciones Públicas cuando se promueven programas de Eficiencia Energética y/o Energías Renovables.
  8. Se contribuye a la Responsabilidad Social.

b. Para el usuario:

  1. Se reducen los ruidos de las instalaciones en los edificios.
  2. Se reduce el coste de explotación y mantenimiento de la instalación.
  3. Los consumidores pueden acceder a mejores tarifas de combustible.
  4. Evitan los problemas asociados al bajo rendimiento en las calderas antiguas.
  5. No se tiene que manipular ni almacenar combustible en el edificio.
  6. Se reducen o se anulan las revisiones periódicas a las instalaciones térmicas.

c. Para el medio ambiente:

  1. Posibilita el uso de biomasa.
  2. Mejora la eficiencia energética de la instalación.
  3. Reduce las emisiones de CO2 y Gases de Efecto Invernadero.
  4. Se posibilita además la cogeneración.
  5. Mejora de la eficiencia energética global.

Casos de District Heating en el mundo y España

El District Heating es una tecnología madura con casi 100 años de antigüedad. La primera instalación de Calefacción Urbana, propiamente dicha, se ejecuta en el año 1877, cuando se instaló el primer sistema comercial de calefacción urbana en Lockport, EEUU. Y continuó en el mismo país en los siguientes años en ciudades como Boston, Denver, y concretamente en 1882, tiene lugar la creación del famoso sistema vapor en Manhattan (Nueva York). Pero volviendo al viejo continente, nos encontramos ya en 1900, cuando el primer sistema es construido en Dresden (Alemania), a esta ciudad le siguieron posteriormente otras ciudades. Hoy en día hay en Europa instalados más de 70.000 km de tuberías en redes de calefacción.

El primer ejemplo lo tenemos en Suecia. El país nórdico fue el primer país en instalar una red de calor alimentada con energía solar en la década de los 70. Hoy en día este país goza de 22 complejos solares de este tipo, pero Dinamarca es el país que dispone de la mayor instalación que alimenta un sistema de calefacción urbana, se trata de la red urbana de la ciudad de Marstal que tiene una superficie de colectores de 18300 m2. También en Dinamarca encontramos la ciudad de Odense. Donde se estableció la primera red de calefacción en 1920, habiendo evolucionado hasta la actualidad, en la que presenta una longitud de conducciones de 1.500 km, con más de 50.000 puntos de consumo y cubriendo el 95% de las necesidades de la ciudad. Pocos años después se realiza una instalación similar en Copenhague, concretamente en 1925.

Otro caso a destacar es el de Berlín, la capital de Alemania, donde su región Oriental dispone de una red de calefacción que comenzó a instalarse en 1960 y actualmente dispone de más de 529 km de conducciones. El tercer ejemplo es el de París, Francia. París posee la red más extensa de Europa para el suministro de calefacción mediante vapor a una temperatura de 280°C. La red tiene una longitud de tuberías de 335 km, dando servicio a más de un millón de habitantes y aprovechando la energía procedente de la incineración de Residuos Sólidos Urbanos. En Arbesthal, Austria, encontramos un cuarto ejemplo. La planta da servicio a 108 viviendas en el centro de la localidad, con una red de 4,5 km de longitud. Los combustibles utilizados son residuos procedentes del cultivo y proceso del girasol. Otro caso en Francia es el de Corte, Isla de Córcega, donde la central de calefacción se alimenta de residuos forestales y ofrece servicio a 14 edificios públicos. En Italia tenemos la instalación de Ferrara, en la Toscana, que cuenta con un sistema de calefacción alimentado por fuentes geotermales que suministra a 12.000 usuarios a través de una red de 12 km de longitud.

Fuente: Base de datos DHC de la Universidad de Halmstad. Ciudades Europeas de más de 5000 habitantes con sistemas de Calefacción Urbana o colectivo.

En estos mapas se pueden observar las ciudades europeas de más de 5.000 habitantes que en el año 2011 tenían algún sistema de calefacción o enfriamiento urbano o colectivo. Cabe destacar que en muchos casos, como son los ejemplos citados anteriormente, no afectan a una ciudad entera, o a un barrio, sino a instalaciones más concretas y localizadas de una empresa o una institución, pero se consideran como sistemas de calefacción urbana pos que afectan a diferentes edificios y tienen la estructura constructiva anteriormente mencionada (central, red de distribución y subestaciones de transmisión térmica)

¿Y en España?

Hablando de nuestro país, nos encontramos con las primeras instalaciones de este tipo, realizadas en la Ciudad Universitaria de Madrid en 1932, seguida por el Instituto de Ciencias de la Construcción, Eduardo Torroja, también en Madrid en 1948. En el año 1952 es la Empresa Nacional Siderúrgica, ENSIDESA en Avilés la que instala un sistema de calefacción urbana para sus instalaciones, y la empresa automovilística SEAT lo hace en sus instalaciones de la Zona Franca para la calefacción del comedor de los empleados en 1954. Y ya en el año 1961 se realiza el anteproyecto de calefacción urbana de Pamplona. Otros ejemplos más recientes los encontramos en Universidad Pública de Navarra (Pamplona) y en los Recintos Feriales de Madrid IFEMA (Madrid) realizadas en el año 1990. La iniciativa se puso en marcha en 1998 con la colaboración del Ayuntamiento, el EREN y el IDAE. La red dispone de dos calderas: una principal de 5.200 kW de potencia y otra auxiliar de 700 kW, ambas alimentadas con biomasa procedente de residuo forestal. La inversión fue realizada por el IDAE con sus propios recursos y se recuperó mediante los ahorros energéticos inducidos.

Fuente: Base de datos DHC de la Universidad de Halmstad. Ciudades Europeas de más de 5000 habitantes con sistemas de Enfriamiento colectivo.

Un ejemplo con Calefacción centralizada por biomasa se desarrolló en Cuéllar provincia de Segovia, en 1999, que abastece un barrio construido en los años setenta que incluye varios bloques de pisos con aproximadamente 1.000 habitantes, un colegio, un polideportivo y un centro cultural. En el presente siglo se ha seguido construyendo instalaciones con esta estructura, siendo ejemplos muy importantes los realizados en el Fórum District Heating y barrio 22@ (Barcelona) en el año 2004, y la Central Térmica construida para la Expo-Zaragoza de 2008, y en el mismo año la Central Térmica realzada para la Ciudad Agroalimentaria de Tudela (Navarra), y como ejemplos más recientes tenemos en 2017 la inauguración del District Heating más grande de España en Móstoles; y en el año 2011, la instalación de la Central Térmica en la Ciudad de la Justicia de Madrid y la Central Térmica Ciudad Medio Ambiente en Soria.

Biomasa como sistema térmico de calefacción

Cuando hablamos de energías renovables, tenemos que tener presente que la biomasa es uno de esos recursos renovables con futuro y potencial muy prometedor en nuestro país, debido a los grandes medios que tenemos para generarla: recursos agrícolas, forestales, granjas animales, muchos kilómetros de costas que recogen cada año muchas toneladas de algas … Pero, a pesar de todo ello, aún tenemos mucho camino que recorrer para llegar a las cotas de uso deseables y de explotarla como podríamos. Gracias a recientes iniciativas, la biomasa está cada vez más presente en la península ibérica y tiene un futuro muy prometedor.

¿Qué es la biomasa?: principio de funcionamiento

La biomasa es la energía renovable que aprovecha todo lo que la naturaleza nos da. Una fuente de energía natural de calidad y que está en todo lo que nos rodea. Según el IDAE, la biomasa es el conjunto de la materia orgánica, de origen vegetal o animal, y los materiales que proceden de su transformación natural o artificial. Consultando la normativa en vigor, la Directiva 2009/28/CE , relativa al fomento del uso de la energía procedente de fuentes renovables, define la biomasa como “la fracción biodegradable de los productos, desechos y residuos de origen biológico procedentes de actividades agrarias (incluidas las sustancias de origen vegetal y de origen animal), de la silvicultura y de las industrias conexas, incluidas la pesca y la acuicultura, así como la fracción biodegradable de los residuos industriales y municipales”.

Según la procedencia de la biomasa, existen distintos tipos:

  • Agrícolas: son los residuos de cosechas y los cultivos energéticos agrícolas.
  • Forestales: son los residuos procedentes de la limpieza de los bosques, los restos de podas de claras, así como los cultivos energéticos forestales.
  • Ganaderas: son los residuos del ganado, como los estiércoles y los purines.
  • Industriales: son los residuos orgánicos procedentes de la industria.
    • Alimentaria, como las fábricas de aceite de oliva o las conserveras.
    • Transformación de la madera como las fábricas de muebles, así como de la industria papelera.
  • Procedentes de la basura de las ciudades, que son la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos.
  • Acuosas: proceden de las plantas acuáticas y algas.

Por sus particulares características, y por su diferente tratamiento normativo, los residuos domésticos e industriales se tratan de forma separada en el apartado de residuos.

¿Qué está pasando en España con la biomasa?

En España al igual que otros muchos países, por no decir todos, hay una cierta preocupación por revertir el actual sistema energético, la dependencia que tenemos en la actualidad de los combustibles fósiles y la conservación del medio ambiente. En el año 2006 se creó Bioplat, (Plataforma Tecnológica Española Biomasa para la Bio-economía), un grupo de excelencia y coordinación técnico-científico sectorial, compuesto por los todos los actores relevantes del sector de la biomasa en España, comprendiendo a los productores de materia orgánica valorizable, a los investigadores y productores de tecnologías de transformación y sus aplicaciones, y los organismos pertenecientes a aspectos de sostenibilidad y marco regulatorio. Y como vemos en el siguiente gráfico, la evolución del uso de energías renovables tiene una clara tendencia al alza, aunque no tenemos datos concretos sobre la biomasa, entendemos que sigue un camino similar, y gracias a los diferentes organismos y empresas que están apostando por ella en un futuro inmediato.

Fuente: Elaboración propia, a partir de datos de Eurostat

 Además, en el año 2011, el IDAE generó el Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020 en el que se establecen objetivos acordes con la Directiva 2009/28/CE, y siguiendo lo especificado en el Real Decreto 661/2007 , por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial y de la Ley 2/2011 de Economía Sostenible. Todas ellas normas y documentos guía, para enfocar los esfuerzos de las diferentes organizaciones, gobiernos, empresas, y particulares, en el cambio hacia un modelo más sostenible en la generación y consumo energético. Como vemos en el siguiente gráfico extraído del informe sobre el sector eléctrico en España en el año 2017, las energías renovables aún tienen gran recorrido, y entre ellas, la biomasa aún tiene mucho que crecer.

Fuente: Estructura de la generación eléctrica peninsular. Extraído del Informe anual “El sistema eléctrico español 2017” de Red Eléctrica de España.

A pesar del esfuerzo que se está realizando por las diversas instituciones y empresas, comprobamos que en el año 2017 hubo una disminución de la aportación de las energías renovables en la generación de electricidad, lo que incluye a la biomasa térmica. Esta disminución coincidió en la primera mitad del año, meses de abril y mayo, debido a grandes descensos de la producción hidráulica. Llegando a triplicarse la generación eléctrica por no renovables durante el mes de mayo. A pesar de esta circunstancia temporal, cabe esperar que la biomasa térmica, al igual que otras renovables, y muy especialmente la solar fotovoltaica, experimenten un gran auge en los próximos años.

El futuro de la biomasa como fuente de energía térmica

Haciendo eco de las declaraciones que realizó la empresa “Ence-Energía y Celulosa” y del reciente estudio que han publicado, en el que se revela que en España tenemos una gran cantidad de biomasa térmica sobrante que desaprovechamos, y que nos ayudaría a instalar 10,2 GWt (Giga-Watios térmicos) para la generación eléctrica renovable, y calor para la industria. El aprovechamiento de esta biomasa haría posible, que malas prácticas como son la quema de rastrojos agrícolas y la falta de limpieza en los montes, que es la causa principal de los incendios forestales, disminuyeran o incluso desaparecieran en pocos años, y que además son muy perjudiciales para el medioambiente. Como dato destacable, podemos decir que la biomasa puede contribuir al menos con 8.000 megavatios (MW) de potencia renovable en nuestro país. A pesar de todo ello, en España, la tendencia al uso de biomasa se ha estancado en los últimos años quizás motivada por la desconfianza a realizar inversiones en sectores que de una u otra forma estaban penalizadas por la legislación o desincentivadas en la práctica por las instituciones políticas. Pero que no son motivo para seguir creyendo en su futuro, y estar convencidos que va a ser una fuente de energía muy importante en pocos años.

Fuente: Agencia Internacional para la Energía Renovable.

Según el cálculo aproximado para determinar la biomasa excedentaria, realizado por la empresa Ence y, cumpliendo los criterios del decálogo que ellos mismos se auto-impusieron para la sostenibilidad de la biomasa como combustible, que garantiza un uso respetuoso con el medio ambiente de este recurso energético, así como con otros usos prioritarios de la biomasa. En este sentido, el Estudio realizado contempla las siguientes limitaciones para asegurar la gestión sostenible y responsable de la biomasa térmica:

  • No se considera como combustible madera de más de 10 cm de diámetro.
  • Dejar biomasa suficiente para asegurar que el suelo no pierda nutrientes, y se evite el arrastre del sustrato por las lluvias.
  • Limitar la distancia de recogida de la biomasa para minimizar la huella de carbono.
  • Se respeta en todo momento la prioridad de la utilización de la biomasa para la alimentación del ganado.

Además, según los cálculos de la misma empresa, las perspectivas de generación son muy buenas para diversos territorios peninsulares, como son las comunidades de Castilla y León, Extremadura, Castilla la mancha, Aragón, Comunidad Valenciana y Andalucía. Con potencias que oscilan entre los 0,7 GWt de Valencia y los 2,7 GWt de Andalucía. Es por ello que podemos considerar que la evolución que puede experimentar en los próximos años debe ser muy buena, con la creación de nuevas empresas o el reenfoque de las ya existentes para el aprovechamiento de este recurso, y con la instalación por parte de los particulares de calefacciones basadas en estas energías.

Fuente: Informe de Biomasa agroforestal excedentaria en España, de ENECE.