O aquecimento ambiente é uma das despesas energéticas mais elevadas nos edifícios, e o aquecimento baseado na combustão, em particular, é uma importante fonte de emissões. Com base em dados de milhares de edifícios, o Conselho Verde Urbano de Nova Iorque concluiu que 27% do consumo de energia dos edifícios pode ser atribuído ao aquecimento ambiente. Dado que os sistemas de água quente representam 10% do consumo de energia, o aquecimento em geral representa 37% do consumo total.
As bombas de calor estão emergindo como uma alternativa viável aos aquecedores de combustão. Os modelos mais eficientes podem igualar o custo do aquecimento a gás, ao mesmo tempo que são 100% elétricos e não produzem emissões diretas. As bombas de calor ainda produzem emissões externas se a rede local depender de combustíveis fósseis, mas isto mudará gradualmente à medida que as fontes renováveis se tornarem mais difundidas.
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Quão eficientes são as bombas de calor?
As bombas de calor podem ser classificadas com base na forma como trocam calor com o exterior do edifício. As bombas de calor de fonte aérea (ASHP) extraem energia térmica do ar externo, enquanto as bombas de calor de fonte terrestre (GSHP) a obtêm no subsolo. A eficiência das bombas de calor é descrita pelo seu coeficiente de desempenho, ou COP.
- As bombas de calor aerotérmicas normalmente têm um coeficiente de desempenho acima de 2, e algumas unidades chegam a 3. Isso significa que elas fornecem 2-3 kWh de calor para cada kWh de eletricidade consumida. No entanto, a sua eficiência cai significativamente com tempo muito frio.
- As bombas de calor geotérmicas são mais eficientes, uma vez que as temperaturas subterrâneas são mais estáveis ao longo do ano. Valores COP superiores a 4 são típicos, o que significa que estas bombas de calor fornecem mais de 4 kWh de calor por cada kWh de eletricidade.
As bombas de calor são mais eficientes em termos energéticos do que os aquecedores a gás, mas também utilizam um consumo de energia mais caro. As bombas de calor de fonte de ar podem superar o custo operacional dos aquecedores a gás em locais com eletricidade barata. No entanto, com as elevadas tarifas eléctricas em Nova Iorque e noutros estados do Nordeste, apenas as bombas de calor geotérmicas podem competir com o custo dos aquecedores a gás.
Ambos os tipos de bombas de calor podem alcançar sinergia com sistemas de energia renovável, como painéis solares e turbinas eólicas. Qualquer excedente de eletricidade que não seja consumido pelo edifício pode ser utilizado para aquecer água, que é então armazenada num tanque isolado para utilização posterior. Por outras palavras, uma bomba de calor pode funcionar como parte de um sistema de armazenamento de energia térmica. Embora este conceito também seja possível com aquecedores de resistência, a eficiência do armazenamento de energia é muito menor.
Instalação de bombas de calor em edifícios
Ao instalar bombas de calor geotérmicas, a tarefa mais desafiadora é enterrar os tubos que circulam a água no subsolo para extrair calor. O projeto se torna muito mais simples em construções novas, já que a malha subterrânea de água pode ser instalada quando o projeto ainda está em fase de escavação. A tarefa é mais difícil em edifícios existentes, uma vez que a tubulação subterrânea deve ser enterrada sem perturbar a estrutura. A instalação torna-se muito mais simples se um edifício tiver áreas verdes sem construções.
As bombas de calor são energeticamente eficientes e amigas do ambiente, mas trazem um desafio técnico fundamental para a rede elétrica. À medida que mais edifícios mudam do aquecimento a gás para o aquecimento eléctrico, o perfil de carga na rede local irá mudar:
- As redes de energia registam actualmente picos de procura nos dias mais quentes de verão. Os edifícios devem utilizar seus aparelhos de ar condicionado em plena capacidade para manter a temperatura adequada, e todo esse consumo se soma.
- Um grande número de bombas de calor provavelmente transferiria o pico de carga para os meses de inverno e os operadores de rede teriam de lidar com dois picos significativos por ano.
O armazenamento de energia térmica pode mitigar a procura de energia das bombas de calor. Podem ser programados para aquecer e armazenar água fora dos horários de pico, evitando uma grande carga coincidente quando a rede está sobrecarregada.
Conclusão
Uma maior utilização de bombas de calor reduziria a dependência das redes de distribuição de gás. Como os canos de gás estão enterrados, é difícil atualizá-los e fazer manutenção. Expandir a rede de energia para fornecer eletricidade às bombas de calor é muito mais simples do que expandir a rede de gás para novas ligações prediais.
No caso específico de Nova Iorque, as bombas de calor podem ajudar a cumprir a meta de redução de emissões do Green New Deal. O aquecimento ambiente e o aquecimento de água representam quase 40% do consumo de energia dos edifícios, e o aquecimento por combustão é atualmente mais comum do que o aquecimento elétrico. A mudança para bombas de calor pode conseguir uma redução significativa das emissões de gases com efeito de estufa dos edifícios.
