- La expansión de las bombas de calor en Estados Unidos depende no de la innovación tecnológica, sino de la capacidad de ejecución y de un cambio centrado en las personas
- Las bombas de calor son una tecnología de calefacción y refrigeración de alta eficiencia y bajas emisiones de carbono ya probada durante décadas, capaz de sustituir la calefacción a gas o petróleo en la mayoría de las condiciones climáticas
- Sin embargo, la adopción sigue siendo lenta debido a la falta de conocimiento y a la desconexión del mercado entre contratistas, propietarios de viviendas y responsables de políticas públicas
- Con los recientes incentivos del gobierno federal y estatal, la inversión privada y la expansión de la cultura de “electrificarlo todo”, ha llegado una oportunidad de transición
- Este texto presenta los desafíos para convertir a las bombas de calor en la opción predeterminada en los hogares de Estados Unidos, con foco no en la tecnología sino en los factores humanos y las estrategias de ejecución
Por qué la ejecución lo es todo: una perspectiva personal
- El autor cuenta que, a partir de su experiencia operando un pequeño negocio, aprendió que ejecutar es más difícil que tener ideas
- Destaca experiencias prácticas como operación de sistemas, gestión de calendarios de proyectos y servicio al cliente
- Señala que el mismo principio aplica a la adopción de bombas de calor
- La tecnología en sí ya está suficientemente madura, y el problema no es técnico sino de aceptación y ejecución por parte de las personas
- Propietarios, contratistas, fabricantes y responsables de políticas deben aprovechar activamente una tecnología que ya existe
- El objetivo del texto no es proponer una nueva invención, sino explorar por qué no estamos aprovechando correctamente una tecnología que ya existe
- En última instancia, la meta es hacer de la bomba de calor una opción básica y accesible en los hogares de Estados Unidos
Las bombas de calor no son nuevas, pero este es un punto de inflexión
- La bomba de calor es un concepto con más de 100 años, y ya se usa ampliamente en Europa y Asia
- Se aplica a distintos usos, desde suministro de agua caliente hasta climatización completa del hogar
- Las bombas de calor modernas son de 2 a 4 veces más eficientes que una caldera de gas y pueden integrar refrigeración y calefacción en un solo sistema
- Ofrecen confort estable durante todo el año en la mayoría de los climas
- Diversos estudios han confirmado que el costo operativo es menor o similar al del gas natural
- Más del 90% de los hogares en Estados Unidos podrían reducir su factura energética con una instalación adecuada de bomba de calor
- El costo de instalación varía según las condiciones de la vivienda, pero con la IRA (Ley de Reducción de la Inflación) y los subsidios estatales puede bajar hasta un nivel similar al de las alternativas fósiles
- Por lo tanto, el problema no es técnico sino de factores culturales, económicos y humanos
Resumen (TL;DR)
- Las bombas de calor son una tecnología probada, eficiente y favorable para el clima, pero su adopción es lenta
- El obstáculo no es la tecnología, sino las personas
- Los contratistas dependen de métodos conocidos
- Los propietarios carecen de información
- El mercado está confundido por la fragmentación y la desinformación
- Se presentan cinco estrategias clave para acelerar la adopción
- Educar a los propietarios para generar confianza
- Formar a la próxima generación de trabajadores y recapacitar a los técnicos HVAC actuales
- Usar datos para un diseño e instalación precisos
- Construir un mercado centrado en la calidad y la confianza
- Alinear políticas públicas para eliminar gradualmente los aires acondicionados de una sola vía
- La ejecución, más que la invención, es la clave que impulsará el progreso
Qué es una bomba de calor
- Una bomba de calor es un dispositivo que absorbe calor del aire y lo transfiere al interior, o a la inversa, expulsa el calor interior hacia afuera
- En refrigeración mueve el calor del interior al exterior; en calefacción, del exterior al interior
- El término “bomba de calor” no resulta intuitivo para el público general, por lo que en la industria se usa con fines educativos la expresión “aire acondicionado bidireccional (2-way AC)”
- Funciona con el mismo principio que un aire acondicionado, pero con la diferencia de que puede operar en reversa
- Componentes principales
- Ventilador: hace circular el aire para facilitar la transferencia de calor
- Serpentín evaporador: absorbe calor del aire interior en refrigeración, y del aire exterior en calefacción
- Compresor: comprime y hace circular el refrigerante para permitir la transferencia térmica
- Refrigerante: el fluido principal que transporta el calor
- La bomba de calor no genera calor, sino que solo lo mueve, y por encima del cero absoluto siempre existe energía térmica
- Por eso puede calentar incluso en temperaturas bajo cero
Por qué importan las bombas de calor
- Las bombas de calor mueven calor sin combustión, por lo que pueden sustituir la calefacción basada en quema de combustible de la que la humanidad ha dependido durante mucho tiempo
- Gracias a su alta eficiencia, pueden reducir los costos operativos, aunque esto varía según las tarifas locales de electricidad y combustible
- Al no haber proceso de combustión, aumenta la seguridad, mejora la calidad del aire interior y se crea un entorno residencial más saludable y cómodo
- Combinadas con paneles solares y baterías, permiten crear viviendas energéticamente autosuficientes
- Es posible climatizar con electricidad generada en casa y eliminar la dependencia de los combustibles fósiles
- Principales puntos de comparación frente a una caldera de gas
- Fuente de energía: gas/propano vs electricidad
- Función: solo calefacción vs calefacción y refrigeración
- Calidad del aire: existencia o no de subproductos de combustión
- Seguridad: riesgo de fugas de gas y CO vs estructura sin combustión
- Confort: cambios bruscos de temperatura vs mantenimiento de temperatura uniforme
- Costo inicial: al reemplazar calefacción y refrigeración al mismo tiempo, la bomba de calor puede ser competitiva
- Costo operativo: puede reducirse con modelos eficientes y aprovechando incentivos
- Emisiones: emisión de CO₂ vs ausencia de emisiones
- Adecuación climática: los modelos para frío funcionan hasta -20°F
- Subsidios: las bombas de calor cuentan con abundantes incentivos federales y estatales
La llegada del momento de transición para las bombas de calor
- En el pasado se las veía como una tecnología de nicho, asociada a arquitectos ecológicos o adoptantes tempranos, pero ahora están pasando al mercado masivo
- Se presentan cuatro factores principales de cambio
Formación de impulso cultural
- Con la expansión del movimiento “Electrify Everything”, las bombas de calor pasan a verse como una herramienta cotidiana de descarbonización
- Participan responsables de políticas, startups, utilities y medios
- La descarbonización del sector de edificios gana atención como una solución climática realista que la ciudadanía puede poner en práctica
- La campaña “Go Electric” de Rewiring America presenta a las bombas de calor como símbolo de una vivienda moderna y amigable con el clima
Alineación de políticas federales y estatales
- Las políticas de incentivos federales y estatales, incluida la IRA, están impulsando la adopción de bombas de calor
- Se implementan en distintas formas, como créditos fiscales, reembolsos y programas de apoyo para hogares de bajos ingresos
Entrada de capital privado
- La inversión de venture capital en el mercado de bombas de calor ya está en marcha
- Quilt: desarrolla equipos con foco en diseño y sistemas de control basados en app
- Elephant Energy, Forge: construyen una “plataforma concierge de bombas de calor” que integra ventas, instalación y solicitud de subsidios
- Con ello, la industria de las bombas de calor deja de estar centrada solo en la instalación y pasa a convertirse en una industria enfocada en la experiencia del consumidor
Caída del mito sobre el rendimiento en frío extremo
- Las bombas de calor ya se usan de forma estable en regiones extremas como el norte de Nueva Inglaterra, el Medio Oeste, Canadá y el norte de Europa
- El norte de Europa logró su adopción práctica desde hace décadas
- Por lo tanto, no existe una limitación técnica real; el problema es la capacidad de ejecución de las personas y del mercado
Conclusión y anticipo de la serie
- La tecnología de bombas de calor ya estaba resuelta desde hace décadas, pero la razón por la que no se aplicó fue humana
- El texto cierra con la cita: “La tecnología ya está resuelta. Lo que queda es un problema de personas.”
- Este artículo es la primera entrega de una serie de cinco partes para acelerar la adopción de bombas de calor en Estados Unidos, y en las siguientes se abordarán soluciones para cada desafío
Apéndice: guía para adoptar una bomba de calor en lo personal
- El primer programa de compra grupal de Heat Pumped tuvo una gran respuesta, y todavía quedan algunos cupos disponibles
- Se puede postular hasta finales de este mes o hasta que se complete la capacidad
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
Tal vez por el trauma de precios de la época del COVID, una instalación de bomba de calor sin ductos por 20 mil dólares se siente demasiado cara
Un aire acondicionado de ventana cuesta 200 dólares y una bomba de calor portátil 700, así que el problema es la instalación
Es buena para el medio ambiente y además es más eficiente, pero por el problema de la “última milla” las empresas instaladoras cobran de más
Tampoco estoy tan desesperado como para instalarla yo mismo
Ojalá hubiera más bombas de calor de ventana que funcionen solo con la alimentación eléctrica principal
Cuando instalé paneles solares, reducir la carga era importante para mejorar el ROI, así que en ese momento la instalación sí tenía sentido
En California, el costo promedio de instalación es de 20 mil dólares: el equipo cuesta entre 3 y 5 mil, la mano de obra entre 3 y 4 mil, los materiales entre 2 y 3 mil y los permisos alrededor de mil
El 45% restante se va en gastos generales y de ventas, vehículos, seguros, etc., y la ganancia neta ronda el 10%
Creen que pueden bajar el costo de instalación hasta la mitad mediante compras al por mayor, cotizaciones remotas y mayor eficiencia laboral
Instalé una bomba de calor geotérmica por 40 mil dólares canadienses en una casa rural de 3500 pies cuadrados en Canadá, y el costo anual de calefacción se redujo a menos de la mitad
Después añadí un sistema solar de 20 kW y ahora ahorro 8 mil dólares canadienses al año
La bomba de calor se paga sola en 5 años; la solar probablemente tardará más de 15
No solo mejoró la eficiencia de calefacción, también mejoró mucho la comodidad
Aun así, 20 mil dólares es demasiado. En Ontario la instalé por 12 mil dólares canadienses antes de los subsidios
Si no tienes certificación, ni siquiera puedes comprar piezas, y la escasez de personal calificado ha disparado los precios
Hace falta algún punto medio entre instalaciones baratas pero riesgosas por parte de no profesionales y un sistema caro pero monopólico
La razón por la que las bombas de calor están menos difundidas en EE. UU. es el problema de incentivos en el mercado de alquiler
El inquilino paga la electricidad, pero el propietario paga el reemplazo del equipo
Desde el punto de vista del dueño, no hay motivo para invertir en eficiencia
Y como el inquilino no piensa quedarse a largo plazo, tampoco compra por su cuenta un sistema grande
Al final, la competencia por amenidades sí existe
Yo instalé tanto un calentador de agua con bomba de calor como un sistema HVAC con bomba de calor
El proceso de instalación fue como nadar contra un río que se devuelve
La mayoría de los contratistas intentó disuadirme o decía que era ineficiente, pero al final encontré un instalador especializado y lo logré
En general, estoy muy satisfecho
Los subsidios terminaron traduciéndose en aumentos de precio por parte de los contratistas
Como la electricidad es cara, mis costos de calefacción incluso subieron, pero el objetivo a largo plazo era reducir mi huella de carbono integrándolo con energía solar
Había un reembolso por instalación propia, así que en total me costó unos 700 dólares, y ya recuperé la inversión con el ahorro en la factura eléctrica
Espero que en 5 a 10 años la situación mejore
También dijeron que podían hacer mini-split
El costo de la electricidad es el mayor obstáculo para la adopción de bombas de calor
En mi zona subió 25% en 2024, y este año viene otro 10%
Con subsidios más bajos, el costo inicial es alto y en clima frío la eficiencia cae
La red eléctrica también está teniendo problemas por el aumento de carga en invierno
Hay mucho descontento porque la clase media termina pagando los subsidios de la gente rica
Cuando se va la luz, el gas o el fuel oil siguen funcionando, pero la bomba de calor se detiene
Con un generador puedo hacer funcionar una caldera de gas, pero una bomba de calor es más difícil
En invierno se congela y al final termino usando solo el calor de emergencia
Por suerte, ese frío solo dura unos 4 meses
Me cuesta creer la idea de que la red aguanta en verano pero no en invierno
Eso sí, si también se usa calefacción eléctrica auxiliar, la carga sí puede aumentar
También hay muchos malentendidos dentro de la industria HVAC
A diferencia de Asia, la estructura de distribución de bombas de calor en EE. UU. es un sistema complejo de múltiples capas, y por eso los precios son altos
Fabricante → distribuidor mayorista → dealer → instalador → consumidor, con márgenes del 20% en cada paso
También influye que las viviendas son muy diversas y los contratistas tienen que conocer varios sistemas
En total fueron 2000 dólares
Casi todos coinciden en que el costo de instalación es excesivo
Lo ideal sería hacer un diseño preciso basado en el perfil de pérdida de calor de la casa, pero hoy todo depende de la experiencia
Estaría bien automatizar la termografía (unos 400 dólares) con drones para hacer modelado 3D y diseño basado en datos
Ahí hay una oportunidad de startup: entregar estos datos a varias empresas de bombas de calor
Thermographic inspections
Más bien, el verdadero punto de innovación está en la eficiencia laboral
Algunos contratistas se benefician con cotizaciones infladas en lugar de hacer cálculos
Más bien, la oportunidad está en rediseñar todo el sistema desde cero
En la mayoría de los casos bastan valores estándar conservadores, y el sistema de certificaciones genera costos innecesarios
A inicios de 2020, justo antes de los confinamientos por COVID, mi caldera de gas estaba a punto de fallar y decidí reemplazar el HVAC
El contratista propuso una combinación de bomba de calor eléctrica + respaldo a gas, y la instaló al día siguiente
Era el inicio de la pandemia y sobraba mano de obra
En total costó unos 13 mil dólares, y recuperé una parte con reembolsos del gobierno
Desde entonces, el gasto energético es parecido, pero el uso de gas cayó casi a cero
No podía instalar solar, así que en su lugar elegí una tarifa de electricidad verde
El año pasado instalé una bomba de calor Ecoer, y en días fríos no diría que da calor, pero sí que está “más o menos bien”
Me preocupan las vibraciones y la privacidad de datos del módem IoT
Aun así, mantiene bien la temperatura y podría recuperar la inversión en menos de 10 años
Eso sí, la calidad de instalación parece muy variable y el calor auxiliar todavía no funciona bien
Si lo hiciera otra vez, elegiría Mitsubishi y un contratista con experiencia
La razón por la que mucha gente evita las bombas de calor es simple: no se sienten tan cálidas como una caldera tradicional
Yo también instalé una bomba de calor nueva en la región del Atlántico medio, pero cuando la temperatura baja de cero no aguanta sin resistencia eléctrica auxiliar
Es eficiente, pero la sensación térmica real se queda corta
La industria debería enfocarse más en mejorar la experiencia del usuario que la tecnología
Es posible que el problema sea el aislamiento de la vivienda
Sistema Zuba
Datos de rendimiento ccASHP
Mejorar el aislamiento y la hermeticidad sale mucho más a cuenta
La textura del aire caliente es distinta
Pero en zonas frías sí hace falta una caldera de gas auxiliar
Una bomba de calor puede superar el 100% de eficiencia según la temperatura
No necesito calor auxiliar
La clave está en la simplificación y la ejecución
Hay que hacer más fácil la compra y la instalación para bajar costos y aumentar la adopción
Como dice la frase, “sigue ejecutando, no te detengas”; ahora mismo estamos en la etapa de ejecución