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¿Tiene sentido la calefacción con electricidad?

¿Tiene sentido la calefacción con electricidad?

Seguimos con la serie de artículos seleccionados y traducidos por el equipo de asesorías reconocidas por nuestro Instituto, de nuevo aportado por Inhar Agirrezabal.

La electrificación de nuestra sociedad no tiene fin y con la digitalización se extiende a todos los ámbitos de nuestra vida. Desde hace algunos años, la calefacción se basa cada vez más en la electricidad. ¿Tiene sentido?

El consumo de energía primaria en Alemania en 2019, que puede verse en los siguientes gráficos, muestra que, comparativamente, se dispone actualmente de poca energía procedente de fuentes de energía renovables. Mientras esto sea así, la calefacción con electricidad debe ser cuestionada.

Quien se toma en serio la cuestión de la «calefacción con electricidad» en realidad sólo puede ser un activista del petróleo, del gas natural o del carbón, es decir, un opositor de la política energética orientada al futuro, como muestra el gráfico del consumo actual de energía primaria.

La radiación de calor no es un fenómeno eléctrico

La radiación térmica es percibida por los humanos como especialmente confortable. El principio activo de la radiación térmica se basa en principios físicos simples de la termodinámica, que se aplican a todo cuerpo templado (masa). El factor decisivo es la diferencia de temperatura, que determina la dirección del flujo de calor entre una superficie de calefacción y el emisor/receptor humano.

En el caso de una superficie guiada por el agua o el control de la temperatura de los componentes, la fracción solar de la cobertura es mucho mayor que la que se puede lograr con la electricidad fotovoltaica (FV). Es nuestra zona climática centroeuropea la que ya está asfixiada por el cuento de hadas de la calefacción fotovoltaica; puede describirse como fraudulenta o al menos incompetente mucho más allá de la duda, como muestra de forma impresionante el gráfico de rendimientos fotovoltaicos en el tejado del Instituto de la Biología de la Construcción + Sostenibilidad IBN (rendimientos fotovoltaicos 2019: enero = aprox. 150 kWh, junio = aprox. 1.000 kWh). Al menos en base a la mezcla de energía actual, la energía eléctrica es demasiado valiosa y demasiado costosa para usarla en hacer brillar dos cables hasta que se calienten. La electricidad es poder, y el hombre moderno necesita poder para la iluminación, la automatización, la movilidad y para muchos un trabajo que ya no quiere o no puede hacer por sí mismo. Definitivamente uno debe pensar cuidadosamente para qué necesita la electricidad. Sólo por esta razón, es esencial determinar perfiles de carga específicos para los requisitos eléctricos de los edificios.

Gráfico: Rendimiento energético de la instalación fotovoltaica 2019, Instituto de Biología de la Construcción + Sostenibilidad IBN

Los sistemas de calefacción central guiados por agua permiten un control de la temperatura del interior muy eficiente desde el punto de vista energético durante todo el año. Y ahí es donde debe ir el viaje. Como ideal, también ha demostrado su valor el sistema de calefacción de pared integrado en el componente. Cuando sea necesario, puede ser complementado por los radiadores clásicos.

¿En qué casos tiene sentido calentar con electricidad?

Para anticiparse a ello de inmediato: la electricidad como fuente de energía para el control de la temperatura de los edificios y las habitaciones sólo debería utilizarse en casos excepcionales; por ejemplo cuando, por razones estructurales, una función de calefacción guiada por el agua no es posible, es desproporcionada o es demasiado cara. Como el término «control de temperatura» ya indica, la «calefacción eléctrica» no se recomienda de ninguna manera para cubrir una carga de calefacción completa. Es importante que se elabore un perfil de uso y carga con antelación, en base a los tiempos de uso previsibles. Esto es particularmente importante si usted está seriamente preocupado/a con el tema de la energía fotovoltaica y el consumo propio.

Sistemas de calefacción suplementaria eléctrica

En los siguientes casos excepcionales, se puede considerar la calefacción con electricidad: habitaciones remotas que sólo se utilizan ocasionalmente, por ejemplo: una habitación de hobby o de huéspedes; dependencias o anexos para los que la producción de un sistema de transferencia de calor a base de agua sería demasiado costosa, no es posible o la tubería tendría más de 15 metros de longitud; como solución temporal para edificios o habitaciones que serán demolidos o renovados en un futuro próximo; edificios con necesidades de calefacción realmente muy bajas (por ejemplo, en una casa pasiva) en combinación con una bomba de calor y electricidad de fuentes de energía renovables. Al seleccionar los dispositivos de calefacción eléctrica, además del perfil de carga a determinar, siempre se deben tener en cuenta los siguientes datos de rendimiento: el consumo de energía eléctrica en W (vatios), la corriente nominal necesaria durante el funcionamiento en A (amperios) y la tensión de alimentación resultante en V (voltios). En cuanto al consumo de energía, a menudo se subestima mucho la diferencia entre 230 V/50 Hz o incluso 400 V/50 Hz.

Templado eléctrico de suelo

En el marco de las medidas de modernización, a menudo se instala una regulación eléctrica de la temperatura del suelo, ya que ésta requiere una menor altura de construcción del suelo en comparación con la calefacción por suelo radiante guiada por agua. Se incorpora al adhesivo de baldosas entre el solado y las baldosas y se conecta a la sub-distribución eléctrica (caja de fusibles) mediante un termostato de ambiente. Sin embargo, la carga de calefacción rara vez puede ser cubierta por esto, ciertamente no desde un punto de vista económico. Por lo tanto, normalmente sólo se utiliza para templar el suelo del baño y así aumentar el confort de la calefacción. Los revestimientos de suelos, como la madera, el corcho o los gruesos revestimientos de piedra natural, tienen una mayor resistencia térmica y, por lo tanto, causan un mayor consumo de energía. Los campos eléctricos causados por estos materiales no deben ser subestimados.

Radiador de toallas

Los llamados radiadores de toalla gozan de gran popularidad. Sus radiadores enchufables adicionales tienen una potencia eléctrica de aprox. 600 vatios. También se pueden poner en funcionamiento durante el período de transición o en días fríos de verano sin necesidad de encender el sistema de calefacción.

Para poder prescindir de un circuito de calefacción separado para un solo radiador, normalmente se conectan a través del circuito de calefacción de suelo radiante de una instalación de calefacción de agua. De esta manera, la temperatura del radiador puede ser aumentada con el radiador eléctrico insertado, incluso si las temperaturas de flujo son bajas.

Sin embargo, esta combinación bivalente ya no está disponible desde 2018, ya que la Directiva de Diseño Ecológico requiere un control separado en combinación con un temporizador para evitar un consumo excesivo de energía.

¿Calefacción con fotovoltaicos?

Los proveedores de sistemas de calefacción eléctrica suelen anunciar que pueden funcionar de forma económica y respetuosa con el medio ambiente, siempre que se utilice electricidad de un proveedor de electricidad verde o, por ejemplo, una instalación fotovoltaica. Sin embargo, esto no es posible ni siquiera teóricamente en Europa Central, donde a menudo hay muy pocas horas de sol durante el período de calefacción, como lo demuestra claramente, por ejemplo, el balance de rendimiento bastante representativo de la instalación fotovoltaica del edificio IBN (véase el gráfico anterior).

¿Calefacción con bombas de calor?

Una bomba de calor requiere sólo la tercera o cuarta parte de la potencia eléctrica en relación con la potencia calorífica nominal, lo que supone una diferencia muy clara con el calentamiento eléctrico directo, en el que el consumo de potencia eléctrica corresponde a la potencia calorífica nominal. A continuación se muestra un ejemplo para una casa unifamiliar media: Con una potencia nominal requerida de 10 kW, el consumo de energía de una bomba de calor acoplada al suelo apenas supera los 3 kW, mientras que el consumo de energía de, por ejemplo, las placas calefactoras eléctricas es de 10 kW. Basado en un tiempo de funcionamiento anual de 2.000 horas, este escenario significa un consumo anual de energía eléctrica de 20.000 kWh para un sistema de calefacción eléctrica directa y 6.000 kWh para una bomba de calor eléctrica. Con un precio de la electricidad de 0,30 euros/kWh, esto corresponde a unos costes anuales de electricidad de 6.000 euros o 1.800 euros.

Sustitución de las estufas de una habitación individual

Todavía hay edificios antiguos con estufas de una sola habitación (leña, gas o aceite). Incluso en estos casos, sólo tiene sentido en términos de economía y sostenibilidad sustituirlos completamente por superficies de calefacción eléctrica individuales o convectores eléctricos en los casos excepcionales descritos.

Cambio de paradigma agua caliente

Pequeñas cantidades de agua caliente, que se necesitan en diferentes momentos, pueden ser operadas de manera bastante eficiente con calentadores de agua instantáneos operados eléctricamente. Sin embargo, en combinación con una instalación fotovoltaica propia del edificio, se debería elegir más bien la variante de la caldera. Por un lado, para reducir significativamente la carga eléctrica requerida por un calentador de agua instantáneo, por otro lado para tener la electricidad necesaria disponible en todo momento, pero también para utilizar el agua como «depósito de almacenamiento de energía», por así decirlo, después de que la electricidad se haya convertido en calor (agua caliente).

En el perfil de carga, las diferencias extremas entre las calderas y los calentadores de agua instantáneos se hacen evidentes y muestran muy rápidamente los límites de la cobertura con electricidad fotovoltaica. La combinación del rendimiento de la electricidad solar y el suministro de calor (almacenamiento de energía térmica) en verano es lo que determina de forma significativa el requisito para una cuota máxima de electricidad propia en la preparación de agua caliente. Se puede lograr un aumento significativo de la eficiencia con una bomba de calor de agua caliente. Ya sea centralizado o descentralizado, también puede utilizar el aire de salida como fuente de calor e integrarse en el concepto de ventilación.

Otro concepto erróneo es pensar que hay que elegir entre sistemas solares térmicos o fotovoltaicos. Tal y como se describe detalladamente en la entrevista con el consultor de energía para edificios de Building Biology IBN Stefan Schön sobre la construcción sostenible, el uso paralelo de ambas tecnologías tiene mucho sentido, especialmente si se utilizan de forma optimizada las ventajas específicas de las diferentes tecnologías.

Conclusión

Cualquiera que quiera calentar con electricidad debe esperar hasta que haya suficiente electricidad ecológicamente aceptable de fuentes de energía renovables. Además, la prioridad en la  construcción debe ser el ahorro de energía, porque no es la tarea principal de los servicios de los edificios eliminar las deficiencias estructurales (aislamiento térmico, protección térmica, zonas de vegetación climática, etc.) para corregir la situación.

Al considerar la cuestión de la «calefacción con electricidad», se debe diferenciar en cada caso de aplicación si se debe calentar eléctricamente toda la superficie habitable o sólo algunas áreas individuales. Por regla general, se debería favorecer un sistema de calefacción guiado por agua, idealmente en combinación con energía solar térmica eficiente y sostenible. Sin embargo, los sistemas de calefacción eléctrica pueden ser integrados como soporte. Desde 2018, la Directiva de Diseño Ecológico debe ser observada en estos casos, lo que en este contexto requiere «un funcionamiento energéticamente eficiente y económico de los sistemas de calefacción eléctrica».

También hay que tener en cuenta que todos los sistemas de calefacción eléctrica causan más o menos electrosmog. Especialmente en las proximidades de las llamadas zonas de residencia permanente (p. ej. lugar de trabajo, sofá, cama), se debería mantener o, mejor aún, medir una distancia suficientemente grande de unos 1-2 m.

Autor: Frank Hartmann (hartmann@forum-wohnenergie.de). Técnico de obra, Asesoría IBN. Fuente: Publicación inicial en “Wohnung+Gesundheit “164 y 165, actualizado