En Dinamarca, la financiación de la calefacción urbana no se dejó al antojo del mercado. Cada municipio ofrece verdaderas garantías de préstamo, lo que hace que las inversiones a muy largo plazo sean de muy bajo riesgo. El resultado es que 400 centrales de calefacción urbana y plantas combinadas de calor y electricidad suministran agua caliente urbana para calefacción residencial a casi todos sus 6 millones de ciudadanos.

Más del 50 % de la calefacción urbana es renovable en Suecia, Dinamarca, Austria, Estonia, Lituania, Letonia e Islandia. Las plantas de calefacción urbana solar de Aalborg CSP han incluido uno o ambos tipos de colectores solares térmicos, canal (izquierda) y placa plana (derecha) IMAGE@Aalborg CSP

La empresa danesa de ingeniería de energías renovables Aalborg CSP ha construido y suministrado muchos sistemas solares de calefacción urbana bajo este enfoque. El CEO de la firma, Svante Bundgaard, explicó cómo funciona en una llamada desde Dinamarca.

“Digamos que ofrecemos a un cliente construir una planta de 10 millones de euros”, dijo Bundgaard. “En Dinamarca, las empresas de calefacción urbana pueden financiar ese 100 % con un préstamo bancario y, dado que se adjunta una garantía municipal, podemos obtener una tasa de interés muy baja del 0 % al 3 % durante un largo período, como 25 años”.

Los sistemas de calefacción solar de distrito de Aalborg CSP utilizan colectores solares térmicos de placa plana y de canal. Algunos incluyen almacenamiento de energía térmica de pozo estacional para almacenar el exceso de calor solar generado durante el verano para ayudar en el invierno.

Más de 400 organizaciones de calefacción de distrito sin fines de lucro impulsadas por municipios tienen la tarea de suministrar calor a todos los ciudadanos daneses como Bien Público. Incluso los pueblos pequeños de 1,000 habitantes tendrán calor de distrito.

“La forma en que se establece la regulación y el mercado, nuestra principal obligación es crear energía verde”, explicó Bundgaard. “Nuestra tarea es conectar a tantos ciudadanos como sea posible a la red de calefacción urbana e instalar la infraestructura para crear la red de suministro, y también instalar la infraestructura solar para crear energías renovables y bombas de calor de amoníaco, y el pozo de almacenamiento y la planta CHP. para tratar de cumplir con nuestro plan de emisiones de carbono NetZero”.

Con su cuarta y quinta generación de calefacción urbana, Dinamarca lidera el mundo en la transición verde. Más del 60% de los hogares de Dinamarca se calientan con sistemas de calefacción urbana. Solo las casas aisladas se calientan con leña o gas natural si el costo de las tuberías a largas distancias hasta muy pocas casas es demasiado prohibitivo.

Aalborg acaba de aumentar el rendimiento de su sistema de calefacción urbana solar en la planta de calefacción urbana solar de Ørum, que también incluye dos calderas de gas y motores, hasta en un 28 %, integrando una bomba de calor eléctrica de amoníaco aire-agua de 2,5 MW con su campo solar de colectores. (Las bombas de calor también pueden ser de aire a aire y de líquido a aire).

Bombas de calor modulares entregadas en contenedores

“Las bombas de calor industriales pequeñas van desde, diría yo, 400 kW hasta 1,5-2 MW, pero se pueden agregar en módulos estándar basados ​​en contenedores. En la planta de Ørum, Dinamarca, tenemos una bomba de calor de amoníaco de 2,5 MW en combinación con una planta de calefacción de distrito solar, donde la bomba de calor ayuda a aumentar la eficiencia del campo solar térmico”, dijo.

El día que hablamos, la empresa acababa de entregar una bomba de calor de 1,5 MW. La entrega de bombas de calor en módulos en contenedores permite a Aalborg personalizar la capacidad para los clientes.

“En lugar de enviar todas las tuberías, válvulas y compresores al sitio y soldarlos en el sitio; construyes un contenedor en un taller y montas todo sobre eso”, explicó. “De esta manera, las empresas pueden probar a presión los diferentes componentes en el taller. Luego, el contenedor simplemente se conecta en el sitio del proyecto, por lo que es una solución plug-and-play”.

En la planta de Ørum, la bomba de calor ayuda a optimizar la temperatura de retorno en la planta solar durante los meses de menor insolación. La energía extraída del tanque de almacenamiento de agua caliente también ayudará a mejorar la eficiencia de la bomba de calor durante los períodos de poca luz solar, donde tiene el mayor valor para la eficiencia general. Durante el invierno, la bomba de calor representa la mayor parte de la producción de calor y se complementa con las calderas de gas existentes en la planta de calefacción urbana durante los períodos más fríos.

“Antes de agregar la bomba de calor, básicamente estábamos funcionando solo con energía solar durante dos meses durante el verano”, señaló Bundgaard. “La calefacción urbana solar híbrida como la de Ørum se puede optimizar aún más mediante la integración de una caldera de biomasa. En este tipo de plantas, la biomasa se utiliza durante los períodos del año en los que la energía solar no es suficiente”.

Al integrar la bomba de calor en el sistema existente, la planta de calefacción urbana ahora puede reducir su consumo de gas natural. Combinados, la bomba de calor y el sistema de calefacción solar producen aproximadamente 10 000 MWh de calor al año; cubriendo hasta el 93% de la demanda de calor de los clientes de la planta.

El potencial de Europa del Este para agregar energía solar a la calefacción urbana

Europa occidental ha estado recibiendo algo de alivio de la escasez de gas de este año en forma de entregas de GNL por mar, pero partes de Alemania, Polonia y las naciones de Europa del Este dependen más del gas ruso para calentarse en invierno.

Muchas naciones de la antigua Unión Soviética construyeron los primeros sistemas de calefacción de distrito, sin embargo, esas primeras plantas quemaban carbón o gas para calentar el agua. Ahora, con la guerra en curso entre Rusia y Ucrania, Aalborg ha visto un mayor interés en complementar estos sistemas de energía de calefacción urbana impulsados ​​por carbón o gas con energía renovable.

“Durante los últimos seis meses, ha habido un cambio importante en la mentalidad mundial después de la guerra, la subsiguiente crisis energética y su efecto en los precios del gas natural”, dijo Bundgaard. “Quieren ser verdes porque quieren tener un mundo mejor, pero ahora también porque es más barato. La gente está sufriendo y necesita soluciones que puedan reducir la dependencia del gas”.

Donde el “gas de distrito” era la opción municipal

En los EE. UU., el suministro predeterminado actual de calefacción es el gas de distrito. Se entrega a través de tuberías municipales y se quema en edificios individuales para proporcionar calefacción y agua caliente. Así que la calefacción aumenta la huella de carbono de EE.UU. Y una vez quemado, ese gas se agota.

Por el contrario, una planta de calefacción de distrito solar recicla la energía solar diariamente durante su vida útil, a menudo durante más de 25 años, descarbonizando pueblos o ciudades. Se entrega como agua caliente a temperaturas de hasta 120 °C y se transporta en un bucle circular que devuelve el agua al campo solar para su recalentamiento.

En una red de calefacción urbana, los hogares se conectan a la calefacción a través de tuberías colocadas bajo la superficie de las carreteras. En el interior, esa agua calentada con energía solar se envía a través de sistemas de tuberías a radiadores para calentar y, por separado, para suministrar agua caliente.

Algunos organismos reguladores estatales ahora están comenzando a prohibir el «gas de distrito» como el valor predeterminado de EE. UU. para la calefacción y el agua caliente en las nuevas construcciones. ¿Podría la calefacción urbana solar térmica ser una alternativa?

“Absolutamente, sí”, asintió Bundgaard. “Toda Europa, América del Norte, Australia y Nueva Zelanda se beneficiarían de sistemas de calefacción de distrito similares al que tenemos en Dinamarca. Con el calor solar, las bombas de calor y el almacenamiento de energía térmica Pit Thermal de baja temperatura, una forma escalable y rentable de almacenamiento de energía de calefacción urbana, básicamente puede crear un sistema completo de calefacción urbana con cero emisiones netas”.

susana kraemer