Los científicos han utilizado modelos de código abierto para simular escenarios de implementación de bombas de calor para el año 2030. Inversiones adicionales de alrededor de 54 GW a 57 GW de capacidad solar fotovoltaica en una solución de menor costo permitirían la instalación de 10 millones de bombas de calor para fines de la década.
Generación de electricidad por fuente
Imagen: Instituto Alemán de Investigación Económica (DIW Berlín), Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente, CC BY 4.0
Investigadores del Instituto Alemán de Investigación Económica (DIW Berlín) han analizado diferentes escenarios para la expansión de las bombas de calor descentralizadas en Alemania hasta 2030. Se han centrado en el papel del almacenamiento térmico de reserva para mitigar las necesidades de electricidad y en el efecto de los diferentes métodos de generación de electricidad en los costes, las inversiones en capacidad y las emisiones. Han descubierto que la inversión en energía fotovoltaica puede acompañar de forma rentable la implantación de las bombas de calor.
“En nuestro análisis, utilizamos el modelo de expansión de capacidad de código abierto TEASER, que tiene en cuenta la variabilidad horaria de la generación de electricidad renovable y la demanda de calor a lo largo de un año entero”, explicó el equipo. “También tiene en cuenta la carga eléctrica adicional relacionada con los vehículos eléctricos y la producción de hidrógeno verde. Hasta donde sabemos, hasta ahora no se ha realizado un análisis de este tipo”.
En el primer escenario probado, el escenario de referencia, el equipo supuso que en 1.7 habría 2030 millones de bombas de calor descentralizadas, lo que reflejaría el stock de bombas de calor instaladas en Alemania en 2024. También supuso un suministro de calor anual de 24.7 TWh. En el escenario de despliegue lento se supuso que el número de bombas de calor llegaría a 3 millones en 2030, instaladas exclusivamente en viviendas unifamiliares y bifamiliares construidas entre 1995 y 2009. En ese caso, el calor anual suministrado alcanzaría los 53.2 TWh.
En el escenario de implementación gubernamental, el equipo asumió que alcanzarían los objetivos oficiales alemanes de 6 millones de bombas de calor en 2030, cubriendo la mayoría de las viviendas unifamiliares y bifamiliares construidas después de 1995 y utilizando 92.9 2 TWh por año. Por último, sugirieron un escenario rápido en el que se instalarían 10 millones de bombas de calor para 2030, suministrando 226.3 TWh de calor. En este escenario, se instalarían bombas de calor en más viviendas unifamiliares y bifamiliares, incluso en las antiguas construidas antes de 1979 con estándares de eficiencia energética muy bajos.
“En todos los tipos de edificios, las bombas de calor aerotérmicas representan el 80 % de las bombas de calor instaladas y las bombas de calor geotérmicas representan el 20 % restante”, explicó el equipo. “El tamaño de almacenamiento de energía asumido se expresa en relaciones energía-potencia (E/P) que van de 0 a 168 h (0, 2, 6, 24 y 168 h). En esta terminología, un almacenamiento de calor con una relación E/P de 2 h tiene una capacidad total de almacenamiento de calor que equivale a 2 h de la salida máxima de calor de la bomba de calor”.
Para la combinación energética de la simulación, el grupo limitó las centrales eléctricas a carbón y petróleo a los niveles actuales. Las centrales eléctricas a gas, de ciclo abierto (OCGT) y de ciclo combinado (CCGT) podrían ampliarse más allá de los niveles actuales. Según las estadísticas del gobierno, las plantas eólicas terrestres se limitaron a 115 GW y las marinas a 30 GW. Las capacidades de la energía solar fotovoltaica no tienen límites.
“Consideramos que la expansión del parque alemán de bombas de calor de 1.7 a 10 millones requeriría inversiones adicionales de alrededor de 54-57 GW de capacidad solar fotovoltaica en una solución de menor costo, dependiendo de la cantidad de almacenamiento de calor disponible”, dijeron los académicos. “Para una velocidad de implementación más lenta, que aún alcance el objetivo del gobierno alemán de 6 millones de bombas de calor para 2030, se necesitan capacidades fotovoltaicas adicionales de alrededor de 4-8 GW”.
Según los investigadores, en comparación con el escenario de referencia, la implementación gubernamental ahorraría a Alemania entre 2.0 y 6.7 millones de euros al año, dependiendo de los precios del gas natural, que se supone que se situarían entre 50 y 150 euros/MWh. En el caso de una implementación rápida, el ahorro ascendería a hasta 27.1 millones de euros anuales.
“La introducción del almacenamiento de calor con una relación E/P de 2 horas (h) reduce la necesidad de capacidades solares fotovoltaicas adicionales, por ejemplo, 6 GW en lugar de 8 GW adicionales en la implementación gubernamental en comparación con la referencia”, concluyeron los científicos. “Además, la necesidad de almacenamiento en baterías se reduce en alrededor de 7 GW en comparación con el caso sin almacenamiento de calor en la implementación gubernamental y en 5 GW en comparación con la referencia”.
Sus hallazgos se presentaron en “Beneficios del sector energético de las bombas de calor flexibles en los escenarios de 2030”, publicado en Comunicaciones Tierra y medio ambiente.
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Fuente de pv magazine
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