En la Unión Europea, los edificios representan el 40% de la energía consumida en la UE y el 36% de las emisiones de GEI relacionados con la energía. La calefacción, la refrigeración y el agua caliente sanitaria son responsables del 80% de la energía que se consume en los hogares y el 75% de los edificios son ineficientes desde un punto de vista energético.

Juan Carlos Giménez

Partiendo de estos datos, no es extraño que los objetivos europeos en materia de energía y cambio climático se hayan vinculado estrechamente con los esfuerzos para renovar y descarbonizar el parque inmobiliario, fomentado la eficiencia energética y el despliegue de las fuentes renovables.

La Comisión Europea trabaja las llamadas Cinco Dimensiones (descarbonización, eficiencia energética, seguridad energética, mercado interior e I+D+i). Los cambios más significativos para el sector de la edificación se recogen en el “Paquete de invierno, Energía limpia para todos los europeos”, que ha obligado a revisar Directivas sobre eficiencia energética en general, eficiencia energética en edificios y energías renovables, y a establecer un reglamento que marca las directrices para que cada Estado elabore su Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC).

La directiva sobre eficiencia energética introducirá un requisito legal para dar prioridad a la eficiencia energética en las decisiones de planificación e inversión. Este principio de aplicar primero la eficiencia energética y después estudiar el despliegue de las energías renovables, es una oportunidad para aprovechar los edificios existentes donde existe una infraestructura con gas natural que puede ser sustituido inmediatamente y sin necesidad de cambios por los gases renovables.

En el caso de España, con casi un 42% del consumo de energía por hogar destinado a calefacción y un 18% a producción de agua caliente, de las instalaciones térmicas. Según la Asociación de Fabricantes de Generadores y Emisiones de Calor (FEGECA), en España el parque de calderas se estima en torno a los 9.000.000 equipos, de los cuales, más de dos terceras partes son viejos o ineficientes. La sustitución de los equipos térmicos (calderas/calentadores) convencionales instalados por equipos de condensación mejora hasta un 20% la eficiencia energética de la instalación y reduce en un porcentaje aún mayor, del 30%, la emisión de CO₂ al ambiente y de partículas contaminantes que redundan en la calidad del aire de nuestras ciudades

Eficiencia y renovables

Los expertos señalan que la electrificación, a través de las energías renovables (como la eólica y la solar) no será suficiente para cubrir el total de demanda energética de nuestra sociedad, y que debemos descarbonizar también el sector gasista, implementando medidas para maximizar la utilización de también energías renovables como por ejemplo el gas renovable.  

El gas renovable es un factor determinante en el proceso de descarbonización del sector energético. Este gas verde es totalmente intercambiable por el gas natural, por lo que puede distribuirse a través de la infraestructura gasista existente y emplearse con las mismas aplicaciones energéticas en hogares, industrias, comercios y también para movilidad en el transporte.

El mayor exponente del gas renovable es el biometano, un combustible neutro en emisiones de CO₂ que se genera a través de los procesos de degradación de la materia orgánica (residuos urbanos, agrícolas, ganaderos o forestales, aguas residuales, etc.) que, una vez tratados, se transforman en gas renovable.

Se trata de una opción sostenible y económicamente competitiva para impulsar un sistema energético descarbonizado y luchar contra el cambio climático, y que ya es una realidad en muchos países de Europa, y que pronto lo será en nuestro territorio.

La combinación de las infraestructuras existentes y el crecimiento de los gases renovables permiten cubrir los grandes objetivos del sistema energético como la seguridad del suministro y la descarbonización.

Una de las fortalezas para el desarrollo futuro del hidrógeno verde y el biometano (que se produce a partir de residuos) es que se pueden distribuir masivamente a partir de la tupida red ya existente. “Para el sector del gas representa una evolución natural en el camino hacia la descarbonización del sistema”, según afirma Roger Serrat, director del gestor de distribuidor de Nedgia. Las redes de distribución de gas ya han demostrado que tienen una alta capacidad de adaptación a lo largo de los años, como demuestra que hayan pasado de vehicular gas ciudad (que ya contenía un 40% de hidrógeno) a gas natural, y ahora se deben adaptar de nuevo al esperado crecimiento del hidrógeno, que en esta ocasión provendrá de fuentes renovables”.

La combinación de las redes y de gases renovables no solo permiten optimizar el uso de las infraestructuras existentes, sino que se cubren los tres objetivos del sistema energético, como la seguridad del suministro, la eficiencia en costes y la equidad de acceso con un mínimo impacto ambiental y paisajístico.

Gases renovables (biometano, gas sintético e hidrógeno renovable)

Entre las fuentes de energía más prometedoras de cara a un futuro más sostenible y con menor impacto ambiental se encuentran los gases renovables. La introducción de los gases renovables se presenta como un claro aliado para la consecución de los objetivos de emisiones, calidad del aire, penetración de renovables y economía circular.

El biometano es un factor determinante en el proceso de descarbonización del sector energético. Este gas verde es totalmente intercambiable por el gas natural, por lo que puede distribuirse a través de la infraestructura gasista existente y emplearse con las mismas aplicaciones energéticas en hogares, industrias, comercios y también para movilidad en el transporte. 

El mayor exponente del gas renovable es el biometano, un combustible neutro en emisiones de CO2 que se genera a través de los procesos de degradación de la materia orgánica (residuos urbanos, agrícolas, ganaderos o forestales, aguas residuales, etc.) que, una vez tratados, se transforman en gas renovable.  

Se trata de una opción sostenible y económicamente competitiva para impulsar un sistema energético descarbonizado y luchar contra el cambio climático. Ya es una realidad en muchos países de Europa, como en el nuestro.

La progresiva implementación de los gases renovables en nuestras redes traerá consigo múltiples beneficios para nuestro país. En primer lugar, contribuirá a la reducción de emisiones y a su estrategia para cumplir con los objetivos medioambientales propuestos por Europa en el 2030, ya que el gas renovable proviene de fuentes renovables, y tiene emisiones neutras de CO2.  El biometano no solo es capaz de abatir emisiones de origen energético, sino que es la única energía capaz de reducir las GEI de origen no energético (como la generada en la gestión de residuos).

En segundo lugar, el gas renovable es el mejor ejemplo posible de economía circular: del residuo al recurso. Con el gas renovable podremos calentar nuestros hogares, emplearlo en procesos industriales o movernos de forma sostenible en la ciudad

En tercer lugar, el gas renovable es la energía renovable más versátil que hay ya que soluciona el problema de la no-simultaneidad de la producción y la demanda que tiene el resto de las energías renovables.

En el contexto actual de crisis energética derivado de la guerra en Ucrania, la inyección de gases renovables en red contribuye a diversificar los suministros de gas y a reducir la dependencia del gas ruso. La Unión Europea ha fijado en su reciente comunicación REPowerEU un objetivo de biometano de 35 bcm en 2030. 

Un futuro positivo

Además del biometano, en un futuro próximo, el hidrógeno también se podrá utilizar como combustible en diversas aplicaciones, varias de ellas para su uso en calefacción: la caldera de combustión, la caldera catalítica y la pila de combustible. La combustión del hidrógeno no producemonóxido o dióxido de carbono, lo que redunda en un mínimo impacto ambiental.

Ya existen modelos que trabajan con hidrógeno, y los fabricantes trabajan con la vista puesta en que sus nuevos modelos sean duales y trabajen con cualquier mezcla de hidrógeno y gas natural o biometano. Las calderas de gas natural admiten un porcentaje de hasta un 20% de hidrógeno sin necesidad de hacer ningún cambio en las mismas. Y para su distribución se puede utilizar la actual red de gasoductos.

En Alemania, se está introduciendo actualmente hidrógeno en bajas concentraciones (hasta un 3% en volumen o un 1% en energía) en la red de gas natural. Esto les permite gestionar el exceso en la producción de energía eólica del país, ya que una parte de la electricidad obtenida se utiliza en la electrolisis del agua para la obtención de hidrógeno. Una vía para optimizar la producción de energía renovable y reducir las emisiones de CO₂.

Instalaciones de Gas Híbridas

La descarbonización del sistema gasista basado en gases renovables convierte a los aparatos de combustión, calderas y calentadores en sistemas neutros en emisiones de CO2 y por tanto aliados perfectos para combatir el cambio climático. Estas soluciones requieren una inversión considerablemente inferior a otras soluciones eléctricas y su rendimiento es constante con independencia de las condiciones climáticas externas.

A la hora de abordar el diseño de un nuevo edificio residencial o la rehabilitación de un edificio existente y plantear sus posibilidades para la instalación de climatización hay que tener en consideración que las soluciones a gas, tanto centralizadas como individuales, se pueden hibridar con paneles solares térmicos o fotovoltaicos, con aerotermia o geotermia u otras fuentes renovables de modo que se cumpla el Código Técnico de la Edificación).

De este modo se configuran sistemas de alto rendimiento y bajo coste capaces de satisfacer las necesidades y demanda de cualquier climatología y tipo de edificio.

Es especialmente reseñable en el caso de la rehabilitación energética de edificios existentes en los que se ha de tener en cuenta varios factores técnicos como la potencia del edificio, los elementos terminales térmicos, el espacio para los nuevos equipos de climatización y las instalaciones existentes. La opción de caldera de gas centralizada para calefacción combinadas con aerotermia eléctrica de HT para el ACS es la solución más asequible económicamente para el promotor o rehabilitador y cumple con el actual CTE.

Esta combinación de energías es óptima para poder afrontar la descarbonización de los edificios que se rehabilitan y nos va a permitir cumplir con las demandas térmicas marcadas por la legislación vigente. Mantener las instalaciones hidráulicas y radiadores preexistentes de calefacción presenta serias dudas cuando se contemplan sistemas eléctricos que operan a menor temperatura y diferentes presiones. Mantener como fuente principal equipos de la misma tecnología para calefacción y apoyarlos con otras fuentes de energía es garantía de éxito.

A estos factores técnicos se añaden aspectos como que gracias a la tecnología con gas natural no tendremos problemas de bajo rendimiento con la caída de temperaturas que presentan las soluciones de aerotermia, que empiezan por debajo de 7ºC y que son críticas en caso de heladas, puesto que se tienen que des escarchar la unidad exterior mediante resistencias eléctricas muy ineficientes lo que se suma a la pérdida de rendimiento del propio ciclo térmico.

Favoreciendo la hibridación hoy en día encontramos sistemas de centralitas que, midiendo la temperatura del aire y en función de los parámetros de los precios que introduzcamos tanto del gas como de la electricidad, pueden escoger consumir de una energía u otra buscando siempre el mejor rendimiento de la instalación y el beneficio económico del usuario final.

En el caso de rehabilitación de vivienda con instalación individual de calefacción la mejor opción para reducir el consumo y las emisiones es la renovación del equipo con la instalación de Calderas de Condensación de última generación con programador inteligente que gestione la caldera para optimizar el rendimiento, la instalación se realiza en pocas horas. Las soluciones eléctricas requieren para dar el mismo servicio, calefacción y agua caliente, un gran espacio tanto en la unidad interior como la exterior, que una vivienda normal normalmente no dispone y el coste de instalación es muy superior.  

Incluir la instalación del gas natural en todo tipo de edificaciones nos va a permitir el uso de una energía sostenible a futuro, neutro en emisiones y por tanto con nulo impacto medioambiental gracias a la inyección de gases renovables en nuestras redes.

Bombas de Calor a Gas

Además de las soluciones convencionales existen aplicaciones como la bomba de calor a gas que combina la técnica de condensación de gas altamente eficiente con el calor ambiental. Esto permite utilizar energía renovable para el suministro de calor a edificios, tanto nuevos como ya existentes. Existen tres tipologías básicas de sistemas de bomba de calor a gas: de compresión, de absorción y de adsorción.

Las primeras funcionan esencialmente como las bombas de calor de compresión convencionales: los aparatos son accionados por un motor de combustión interna y aprovechan adicionalmente el calor perdido del motor. Éste puede emplearse en la eliminación de hielo en la batería de la unidad exterior y apoyando al evaporador, por lo que proporcionan un funcionamiento estable con temperaturas exteriores muy bajas. Pero también puede utilizarse, cuando las temperaturas exteriores son más suaves, en la producción de agua caliente sanitaria u otros servicios con necesidades de temperaturas altas.

Microturbinas a gas

A la hora de producir de forma combinada calor y electricidad, el gas natural ofrece la alternativa de las microturbinas, integradas por una turbina de gas que produce la electricidad calentando el agua de la instalación con los gases de escape. Aunque los modelos más habituales tienen potencias eléctricas superiores a 20 kWe, existen equipos adaptados al uso doméstico, con potencias inferiores a 3 kW, que tienen el tamaño de una lavadora. Su rendimiento eléctrico varía entre el 15% y el 30%, con rendimientos totales que alcanzan el 85%.

Las políticas que promuevan la reforma de inmuebles antiguos para hacerlos más eficientes en el uso de la energía son una necesidad inaplazable si lo que se pretende es optimizar el consumo energético y mejorar al tiempo la calidad del aire que respiramos. Y para ello es preciso maximizar la eficiencia, tanto con medidas pasivas en la rehabilitación (a través de mejoras en el aislamiento), como en la renovación de fuentes energéticas obsoletas en calderas y cocinas (carbón, gasóleos de baja calidad, etc.). Y, en este sentido, el gas natural es una alternativa clara y 100% disponible.