Investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena han desarrollado una bomba de calor de alta eficiencia con CO2 como refrigerante. Dicho sistema reduce considerablemente el impacto medioambiental de los equipos que proporcionan agua caliente sanitaria. Es el resultado de años de investigación para desarrollar y mejorar bombas de calor, tanto para agua caliente sanitaria, como para calefacción.
El tema de los refrigerantes lleva tiempo siendo una preocupación. Lo hemos comentado otras veces y ahondando en el tema de incrementar su eficiencia y reducir su impacto medioambiental. Lo vimos claramente, y como ejemplo, en la jornada técnica de AEFYT, donde se consideraron ambos aspectos factores claves del futuro del sector.
Incluso, lo vimos cuando el Informe de síntesis sobre emisiones de enfriamiento y políticas del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y la Agencia Internacional de la Energía (AIE). Dicho informe explicaba que era importante mejorar la eficiencia energética de la industria de enfriamiento y hacer la transición a refrigerantes amigables con el clima. Eso evitaría hasta 460.000 millones de toneladas de emisiones en las próximas cuatro décadas.
El estudio de la UPTEC
El grupo de investigación Modelado de Sistemas Térmicos y Energéticos de la UPCT lleva años trabajando en el desarrollo y mejora de bombas de calor. En este caso, la tesis doctoral del dominicano Víctor Francisco Sena Cuevas en la Universidad Politécnica de Cartagena tiene como principal aportación: el estudio teórico y experimental de diferentes configuraciones del sistema y de la presión óptima con la que deberían funcionar este refrigerante.
José Ramón García Cascales, que ha dirigido la investigación doctoral junto a Fernando Illán Gómez, ha explicado:
“El CO2 es un refrigerante natural que tiene un impacto medioambiental muy bajo ya que existe en la naturaleza o se puede obtener como subproducto en procesos industriales por lo que su uso es adecuado desde este punto de vista. A diferencia de otros refrigerantes, no es tóxico ni inflamable y tiene unas propiedades térmicas muy adecuadas para aplicaciones en bombas de calor.
Su principal inconveniente es que las presiones de trabajo son altas y que en muchos casos no hay proceso de condensación, como en general sucede en estos sistemas, lo cual ha hecho que se desconfíe de estas bombas de calor”.
El uso del CO2 como refrigerante
Actualmente están realizando la completa caracterización de la bomba que utiliza CO2 como refrigerante. Le han incorporado un sistema de control que se apoya en las expresiones de presión óptima desarrolladas por Víctor Sena en su tesis.
Este trabajo ha recibido financiación del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad a través del proyecto ENE2017-83665-C2-2-P, así como de fondos FEDER.
La alta eficiencia de las bombas de calor lleva a su consideración como fuentes renovables de energía. Pero sólo si tienen un rendimiento medio estacional superior a 2,5 unidades de calor por cada unidad de energía eléctrica consumida. De ahí que su utilización sea muy interesante para la generación de agua caliente. Es comparable con la tecnología basada en colectores solares térmicos con apoyo de gas natural.
Las altas eficiencias de las actuales bombas de calor se consideran como fuentes renovables si éstas tienen un rendimiento medio estacional superior a 2,5 cuando se accionan eléctricamente. Esto quiere decir que, por cada unidad de energía eléctrica que consume el sistema, genera al menos 2,5 unidades de calor en media. De ahí que sea muy interesante su utilización para la generación de agua caliente. Asimismo, que esta tecnología sea comparable al sistema ya convencional basado en colectores solares térmicos con apoyo de gas natural.
