La ciudad de Nueva York tiene algunos de los objetivos de reducción de emisiones y energía renovable más ambiciosos de Estados Unidos. La ciudad pretende reducir sus emisiones en un 80% antes del año 2050, en comparación con los niveles medidos en 2005. Esta reducción equivale a 43 millones de toneladas métricas de gases de efecto invernadero por año, y se estima que el potencial de reducción de emisiones en los edificios producirá 25 millones de toneladas métricas de GEI, lo que representa casi el 60% del objetivo para 2050.
Según el Urban Green Council, la calefacción es, con diferencia, el mayor gasto energético en los edificios de la ciudad de Nueva York, donde la calefacción de espacios representa el 27% de los gastos de energía y el calentamiento de agua representa el 10%. La fuente de energía dominante para la calefacción es el gas natural, responsable de alrededor del 50% de la calefacción de espacios y más del 60% del calentamiento de agua. Por lo tanto, cambiar de calefacción a gas a calefacción eléctrica puede contribuir significativamente a los objetivos de reducción de emisiones de Nueva York.
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Sin embargo, existe un desafío importante que superar: los hogares y empresas de Nueva York utilizan gas natural para calefacción porque generalmente es la opción de menor costo. Aunque la electricidad procedente de fuentes renovables puede proporcionar calefacción ecológica, el estado de Nueva York tiene algunas de las tarifas eléctricas más altas del país: el sector residencial paga 18,5 centavos/kWh en promedio, mientras que el sector comercial paga 14,5 centavos/kWh. Para que la transición a la calefacción eléctrica sea viable, es necesario superar la desventaja de costes.
Hacer que la calefacción eléctrica sea asequible
En 2017, el precio promedio del gas natural en el estado de Nueva York fue de poco menos de $14 por millón de BTU, según el Departamento de Energía de Estados Unidos. Supongamos que se necesitan 1 millón de BTU para calentar agua y las dos opciones son un calentador de gas sin tanque con un factor de energía de 0,80 y un calentador de almacenamiento con un EF de 0,67. Los costos de energía serían los siguientes:
- Costo de energía (calentador sin tanque) = (1 MMBtu / 0,80) x $14 / MMBtu = $17,50
- Costo de energía (calentador de almacenamiento) = (1 MMBtu / 0,67) x $14 / MMBtu = $20,90
Ambas opciones tienen un costo operativo mucho menor que un calentador de resistencia eléctrica convencional. Incluso suponiendo un EF elevado de 0,95, el coste energético de la calefacción eléctrica es significativamente mayor:
- 1 MMBtu = 293,07 kWh
- Costo de energía (calentador de resistencia sin tanque) = (293,07 kWh / 0,95) x $0,185/kWh = $57,07
La calefacción por resistencia eléctrica es aproximadamente tres veces más cara que la calefacción a gas en Nueva York, por lo que no debería sorprender que muchos propietarios y empresas hayan decidido utilizar gas. Sin embargo, existen dos enfoques principales que hacen que la calefacción eléctrica sea rentable:
- Incrementar la eficiencia de la calefacción para reducir el consumo eléctrico y compensar su elevado precio.
- Reducir el coste de la propia electricidad.
También es posible reducir las necesidades de calefacción mejorando la envolvente del edificio y minimizando el uso de agua caliente. Sin embargo, estos enfoques son beneficiosos para la eficiencia general de la calefacción, independientemente de si el sistema utiliza gas o electricidad.
Opción 1: aumentar la eficiencia de la calefacción eléctrica
La principal desventaja del calentamiento basado en resistencia es que se debe consumir una unidad de electricidad por cada unidad de calor suministrada, y luego parte del calor se pierde antes de llegar al punto de uso. Sin embargo, las bombas de calor utilizan un ciclo de refrigeración inverso para proporcionar una mayor potencia de calefacción que el consumo de electricidad.
Las bombas de calor aerotérmicas con etiqueta ENERGY STAR tienen un coeficiente de rendimiento (COP) de 2,5 o más: proporcionan 2,5 kWh de calor por cada kWh de electricidad consumido. Las bombas de calor geotérmicas son aún más eficientes y algunos modelos tienen un COP superior a 4. Con un COP de 2,5, una bomba de calor consume un 60% menos de electricidad que una resistencia calefactora de la misma capacidad y el ahorro aumenta al 75% con un COP de 4.
Supongamos que se utiliza una bomba de calor con un factor energético de 3 en lugar del calentador de resistencia del ejemplo para lograr una reducción significativa en los costos de energía:
- Costo de energía (bomba de calor) = (293,07 kWh / 3) x US$0,185/kWh = US$18,07
La demanda de calefacción y los precios de la electricidad siguen siendo los mismos, pero los costos de funcionamiento son ahora mucho más bajos porque la electricidad se consume de manera más eficiente.
En la ciudad de Nueva York, el programa de incentivos de eficiencia energética de Con Edison hace que las bombas de calor sean más asequibles al ofrecer reembolsos. Recomendamos encarecidamente verificar los requisitos del programa antes de comprar una bomba de calor para asegurarse de que califique para el reembolso.
- Los propietarios de viviendas son elegibles para un reembolso de $500 al comprar una bomba de calor eléctrica.
- En el sector comercial, las bombas de calor son elegibles para reembolsos que van desde $50 a $125 por tonelada. La tasa de incentivo varía según las especificaciones de la bomba de calor.
Opción 2: Reducir el Costo de la Electricidad
Los propietarios de viviendas y las empresas no tienen control sobre las tarifas de electricidad que cobran las empresas de servicios públicos, pero hay dos formas de acceder a la electricidad a un costo menor: aprovechar los precios de la electricidad en el momento del día y generar energía en el sitio. Es importante señalar que si bien la generación puede basarse en fuentes renovables o combustibles fósiles, la segunda opción frustra el propósito de sustituir la calefacción de gas por calefacción eléctrica.
Las empresas de servicios públicos suelen utilizar tarifas por horas, en las que el coste de la electricidad se ajusta según la demanda de la red eléctrica. Dado que operar una red altamente cargada es más costoso para la empresa de servicios públicos, se cobra una tarifa más alta durante estas horas. También se aplica lo contrario: en momentos de baja demanda, las empresas de servicios públicos pueden confiar en sus centrales eléctricas más baratas y las pérdidas en la red también son mínimas. Una forma sencilla de acceder a electricidad de bajo costo para calefacción es utilizar más energía cuando las tarifas de los servicios públicos son bajas. El agua caliente se puede almacenar en un tanque aislado y luego usarse directamente o para calefacción hidrónica de espacios.
La autogeneración también es un enfoque válido, siempre que la energía pueda producirse in situ a un coste inferior al precio minorista de la electricidad. Un acuerdo de compra de energía puede ser una opción atractiva para propietarios de viviendas y negocios que desean evitar el costo inicial de un sistema de generación renovable; En un PPA, el sistema es propiedad de una empresa especializada y está mantenido por ella, y el cliente se compromete a comprar toda la electricidad generada a un precio inferior al precio minorista de la electricidad.
Sólo con su eficiencia, las bombas de calor de alto rendimiento pueden igualar el costo operativo de los calentadores de gas. Si se complementan con calefacción fuera de las horas pico o generación de energía in situ, pueden convertirse en una opción de bajo costo que también elimina las emisiones asociadas con la combustión de gas natural.
Observaciones finales
La calefacción es el principal gasto energético en los edificios de la ciudad de Nueva York y el gas natural es la principal fuente de energía para las aplicaciones de calefacción. Aunque sus emisiones son inferiores a las del carbón y el petróleo, es un combustible fósil y Nueva York tiene algunos objetivos ambiciosos en términos de energía renovable y reducción de emisiones. La calefacción eléctrica convencional ha sido durante mucho tiempo mucho más cara que la calefacción a gas, pero esto está cambiando gracias a las bombas de calor eléctricas de alto rendimiento, la energía renovable distribuida y las tecnologías de gestión de la demanda, como el almacenamiento inteligente de energía.
