Con CO₂ contra CO₂

© Jan Reich, medios del Imperio Alemán

© Jan Reich, medios del imperio alemán

En invierno, nos gusta estar cálidos y en verano cómodamente enfriados, así imaginamos nuestro hogar y la temperatura ambiente en nuestro lugar de trabajo. Por supuesto, también estamos acostumbrados a que, si se desea, haya agua caliente disponible. Con el calentamiento global, las aplicaciones eficientes y neutrales en carbono están ganando cada vez más importancia en todos los ámbitos de la vida.

¿Cómo puede lograrse esto de manera eficiente? Para ello, se utilizan bombas de calor llenas de CO2, que en combinación con electricidad de fuentes renovables pueden operarse de manera neutra en carbono. A diferencia de los hidrofluorocarbonos (HFC) utilizados hasta ahora, cuyo potencial de calentamiento global (=1) es muy bajo, los refrigerantes actuales, como el R134a, tienen un potencial de calentamiento global 1430 veces mayor. Además, con CO2 se pueden alcanzar temperaturas de agua de suministro muy altas, lo que permite calentar de manera eficiente edificios existentes. En un edificio, las emisiones de CO2 generadas por la calefacción y la refrigeración pueden reducirse en un factor de 20 en casos extremos. El mayor desafío de una bomba de calor de CO2 es que el sistema debe soportar presiones más altas. Un sistema convencional funciona a 24 bar, mientras que uno de esta configuración debe soportar al menos 120 bar. Esto significa, por ejemplo, que los componentes deben tener un grosor de pared mayor.

La BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH de Wolfschlugen y la Hochschule Reutlingen colaboran en investigación conjunta con Enisyst GmbH (Pliezhausen), que desarrolla soluciones inteligentes para la gestión energética y el control optimizado de sistemas energéticos complejos.

Este proyecto de investigación conjunto está respaldado por el «Programa Central de Innovación para la Pequeña y Mediana Empresa» (ZIM), con una financiación de 600.000 euros del Ministerio Federal de Economía. Sin embargo, se trata de más que tecnología de refrigeración: mediante simulaciones precisas y su análisis con ayuda de IA, se posibilitan mantenimientos predictivos y tempranos, y se detectan automáticamente estados operativos defectuosos. Se incluye una opción de acceso remoto cómodo con herramientas de análisis para el operador del sistema. El gemelo digital del sistema detecta, antes de que ocurra una avería real, desviaciones que, en caso de no ser atendidas, podrían conducir a fallos mayores o a la caída del sistema.

El control se basa en el control convencional de bombas de calor y se adapta a las funciones requeridas. Además, en el control se incluye la interfaz para integrar en una red de calefacción en frío. El gemelo digital de este sistema de refrigeración permite, además del concepto de mantenimiento descrito, modelar con precisión en sistemas energéticos complejos. También para empresas manufactureras — en temas de calefacción y refrigeración —, por ejemplo, en combinación con gestión inteligente de termostatos para la maquinaria.

Con este proyecto de investigación, se logran dos objetivos con una sola acción: Los edificios multifamiliares, las viviendas en barrios y las empresas serán abastecidos con el nuevo sistema desarrollado, abriendo así un nuevo campo de negocio. En particular, esta transición busca sustituir la caída en pedidos de la industria automotriz. La otra cara del proyecto es la posibilidad de hacer frente al cambio climático. Se busca ofrecer alternativas a los combustibles fósiles para la calefacción de edificios, manteniendo o asegurando el confort, con una solución adaptada a las necesidades del cliente. Se trata de un equipo combinado que puede usarse para calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. Especialmente en casas pasivas con calefacción por aire, esta tecnología de CO2 en bombas de calor representa una tecnología energéticamente y ecológicamente prometedora para el futuro.

El nivel de atención y la urgencia del tema también se reflejan en que tanto la Universidad de Darmstadt, con un enfriador variable de BKW, investiga la operación eficiente de sistemas de producción, como el KIT en Karlsruhe, que desarrolla nuevas tecnologías de bombas de calor, donde también se emplea una bomba de calor de CO2 de alta eficiencia de BKW.